CH721476B1 - Apparecchiatura per la stampa tridimensionale partendo da granuli - Google Patents

Abstract

Apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, che presenta una stampante (1) tridimensionale comprendente un software di controllo e una testa di estrusione (2), con una vite di estrusione (3) per trasportare i granuli da un serbatoio di carico (5) a un ugello (6); un sensore induttivo (7) e un carrello (8) di spostamento della testa di estrusione (2); che comprende inoltre un alimentatore di granuli (9) automatico al serbatoio di carico (5), che a sua volta include due o più contenitori (10) per contenere un tipo di granuli ciascuno; una base di supporto (11) degli stessi dotata di una zona di incastro (12) con un primo foro (13) di uscita; mezzi di fissaggio amovibili di ogni contenitore (10); e un dispositivo di erogazione di granuli al serbatoio di carico (5), che comprende una vite di trasporto (14) dal primo foro (13) ad un secondo foro (15) eccentrico e ad un'altezza inferiore, e un secondo motore (16).

Description

Campo tecnico dell'invenzione

[0001] La presente invenzione corrisponde al campo tecnico delle macchine e dei dispositivi di stampa tridimensionale, in particolare a quelli che utilizzano granuli di materiale termoplastico, noti anche come pellet, per tale stampa.

Precedenti dell'invenzione

[0002] I processi di stampa tridimensionale per estrusione venivano inizialmente eseguiti principalmente tramite la tecnologia di modellazione a deposizione fusa (FDM) con filamenti, che presenta tre elementi principali: una piastra o letto di stampa su cui viene stampato il pezzo, una bobina di filamento che funge da materiale di stampa e una testa di estrusione. In questa tecnologia, il filamento viene aspirato e fuso dall'estrusore della stampante 3D, che deposita il materiale con precisione strato per strato sul letto di stampa.

[0003] Tuttavia, attualmente si stanno sviluppando stampanti tridimensionali adattate per poter stampare con granuli, giacché questi ultimi consentono un risparmio sui costi e permettono una maggiore varietà di materiali rispetto ai filamenti. Si tratta di un sistema più veloce e versatile della stampa a filamento, quindi oggi la realtà è che la stampa tridimensionale tramite granuli sta diventando sempre più popolare. I granuli, noti anche come pellet, possono essere delle piccole palline che i produttori usano per vendere la plastica all'ingrosso, e a partire da essi vengono prodotti, ad esempio, i filamenti. In questo modo, le stampanti che utilizzano direttamente i granuli possono risparmiare un passaggio intermedio del processo e ciò comporta una significativa riduzione dei costi. Questo tipo di stampanti tridimensionali a granuli presenta un estrusore di granuli che consiste in un pezzo che combina in un unico elemento un fusore di granuli e un meccanismo di spinta, in modo da sostituire il gruppo estrusore-fusore delle stampanti a filamento e ridurre la necessità di questi due elementi per detto estrusore di granuli.

[0004] Con lo sviluppo di questo sistema di stampa tridimensionale, sono sempre più richiesti prodotti di migliore qualità e più vari, per cui è sempre più comune la necessità di utilizzare più di un tipo di materiale, di diversa composizione, colore... che consenta una maggiore varietà nei prodotti ottenuti. In questo modo è possibile ottenere diversi design di prodotto, nonché una varietà nelle proprietà del materiale che lo costituisce, al fine di conferire una maggiore o minore resistenza, durezza, flessibilità... in base alla zona corrispondente del prodotto.

[0005] Come esempio dello stato della tecnica si possono citare i documenti di riferimento ES2779448 e US2016347000.

[0006] Il documento di riferimento ES2779448 espone un sistema di stampa tridimensionale comprendente una testina di stampa disposta verticalmente su una piattaforma di costruzione e dotata di un ugello di larghezza variabile con un'apertura rettangolare per estrudere direttamente i granuli attraverso tale ugello, in modo da fornire un nastro fuso verticalmente sulla piattaforma di costruzione. Tali granuli comprendono almeno un polimero.

[0007] Inoltre, i mezzi di estrusione presentano mezzi per spostare detta testina di stampa e una camera riscaldata prima dell'ugello, nonché una porta controllata attivamente, che a sua volta controlla l'apertura dell'ugello in una dimensione, mentre l'altra dimensione rimane fissa, e dove il suddetto ugello di larghezza variabile è girevole assialmente.

[0008] In questo sistema di stampa, i mezzi di estrusione prevedono il trasporto dei granuli soffiando attraverso un tubo flessibile da un contenitore di alimentazione alla testina di stampa mobile, attraverso una piccola tramoggia che fa scendere i granuli per gravità, oppure la camera riscaldata è lontana dalla testina di stampa mobile e i granuli vengono fusi nella stessa, per poi inviare la massa fusa risultante alla testina di stampa mobile attraverso un tubo flessibile resistente al calore, dotato di un manicotto riscaldato flessibile.

[0009] In entrambi i casi, si sta considerando un'alimentazione o dosaggio della testa di estrusione limitata a un solo tipo di granuli presenti in un serbatoio, che di solito ha una grande capacità.

[0010] Non è prevista la necessita di cambiare frequentemente il tipo di materiale di stampa, il che in questo caso potrebbe costituire un problema, dal momento che il serbatoio dovrebbe essere svuotato ogni volta che il cambio sia necessario, per introdurre il materiale di diverse qualità. Inoltre, si dovrà fare attenzione che non rimangano granuli nel collegamento tra il serbatoio e l'estrusore, in quanto ciò altererebbe il processo desiderato di cambio del materiale. In queste stampanti, per pulire o rimuovere tali residui, sarebbe necessario smontare il serbatoio rispetto all'estrusore.

[0011] Questo è un problema anche in caso di guasto o per la manutenzione, in quanto richiede uno smontaggio che, oltre al tempo impiegato, comporta una riduzione della produttività della stampante.

[0012] Inoltre queste stampanti hanno la testa di estrusione fissata al carrello di spostamento che gli consente di variare la posizione durante il processo di stampa, ma qualora fosse necessario eseguire interventi di manutenzione o riparazione della testa, bisognerà smontare di nuovo questa parte della stampante, ancora una volta con i conseguenti tempi di fermo della macchina.

[0013] Il documento di riferimento US2016347000 definisce un dispositivo e un metodo di fabbricazione di un oggetto per un utente a deposizione fusa. Questo dispositivo è dotato di una vite di trasporto di una pluralità di granuli termoplastici solidi da una tramoggia a un cilindro, e di un elemento riscaldante collegato a tale cilindro, che fonde i granuli termoplastici solidi al suo interno, producendo così un liquido termoplastico.

[0014] Il liquido termoplastico viene estruso attraverso un ugello che copre un'estremità del cilindro, solidificandosi poi per formare l'oggetto. Un sistema di controllo computerizzato controlla sia la portata del liquido termoplastico, regolando la rotazione di un motore accoppiato al trasportatore a vite, sia la posizione dell'ugello sulla superficie di costruzione in base alla forma tridimensionale dell'oggetto. Il dispositivo e il metodo sono particolarmente adatti per la produzione di massa di scarpe e altri oggetti personalizzati, in cui il materiale termoplastico può essere facilmente combinato con coloranti personalizzati e agenti di soffiatura.

[0015] Questo dispositivo comprende di nuovo una sola tramoggia per il contenimento del materiale di stampa, i granuli o granuli termoplastici, tuttavia si considera la possibilità che sia necessario utilizzare un materiale termoplastico diverso sulla superficie di stampa. In questo caso la soluzione consiste nell'esistenza di una seconda testa di estrusione che deposita il secondo liquido termoplastico diverso dal primo, per la combinazione di entrambi nella realizzazione del prodotto.

[0016] Sebbene sia un modo per risolvere il problema sollevato, esso presenta nuovi svantaggi, infatti l'esistenza di due teste di estrusione sulla superficie o letto di stampa non è né comoda né efficace, perché, da un lato, ogni testa interferisce nel funzionamento dell'altra e si possono scontrare tra loro, e dall'altro il prodotto che si sta stampando è un prodotto tridimensionale e come tale presenta un volume e una determinata forma che non deve essere necessariamente piatta, il che comporta anche la possibilità che una seconda testa di estrusione interferisca nella sua traiettoria con la parte realizzata da una prima testa.

[0017] D'altro canto, questa soluzione limita nuovamente il numero di materiali diversi che possono essere utilizzati, in questo caso a due, e non risolve il problema nel caso in cui fosse necessario utilizzare tre o più tipi di materiali, poiché la possibilità di aggiungere nuove teste di estrusione implica aumentare sempre di più il costo della stampante, nonché i problemi di funzionamento, dato che più teste ci sono sul letto di stampa, maggiori saranno le possibilità di collisione tra le stesse e con il prodotto in fase di stampa.

[0018] È quindi necessario trovare una soluzione ai problemi posti, per poter eseguire in modo efficiente e sicuro lavori di stampa che consentano un'ampia varietà dei tipi di materiali utilizzati, sia per questioni di design che per le proprietà del prodotto, nonché aumentare la produttività di queste stampanti attraverso miglioramenti in determinati aspetti del loro funzionamento.

Descrizione dell'invenzione

[0019] L'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, trattandosi di granuli di materiale termoplastico, che qui si presenta è costituita da una stampante che esegue un software di controllo e comprende una testa di estrusione di granuli.

[0020] Il software di controllo può essere eseguito da un dispositivo di controllo integrato nella stampante, ad esempio un controller logico programmabile, un computer o un dispositivo simile.

[0021] A sua volta, la testa di estrusione comprende una vite di estrusione collegata a un primo motore controllato dal software di controllo, configurata per trasportare i granuli da un serbatoio di carico granuli a un ugello di uscita.

[0022] Include anche un sensore induttivo collegato al software di controllo e fissato alla testa di estrusione in una prima posizione adiacente all'ugello e a una prima altezza uguale o sensibilmente superiore all'altezza dell'ugello, nonché un carrello di spostamento della testa di estrusione, configurato per spostare quest'ultima, collegato al software. Lo spostamento della testa di estrusione, in coordinamento con l'estrusione del materiale attraverso l'ugello mediante il software di controllo, consente di depositare il materiale termoplastico risultante dalla fusione dei granuli secondo un modello prestabilito, ottenendo un oggetto tridimensionale stampato.

[0023] L'apparecchiatura qui presentata comprende inoltre un alimentatore automatico di granuli per l'alimentazione del serbatoio di carico integrato nella testa di estrusione, consentendo la sua ricarica o l'alternanza tra diversi tipi di granuli.

[0024] Questo alimentatore automatico include due o più contenitori per contenere ciascuno un tipo di granuli, ad esempio granuli di materiale o colore diverso, una base di supporto per tali contenitori, dei mezzi di fissaggio amovibili di ogni contenitore alla base di supporto, e un dispositivo di erogazione di granuli al serbatoio di carico dell'estrusore, rispettivamente per ciascun contenitore.

[0025] La base di supporto è dotata di una zona di incastro per ciascuno dei contenitori, nella quale è presente un primo foro di uscita dei granuli dal relativo contenitore.

[0026] Inoltre, il dispositivo di erogazione granuli comprende una vite di trasporto di granuli dal primo foro a un secondo foro di uscita posto ad un'altezza inferiore a quella del primo foro ed eccentrico rispetto allo stesso, e ad un'altezza superiore al serbatoio di carico della testa di estrusione, consentendo di versare i granuli dai contenitori nel serbatoio di carico. Ogni vite di trasporto è collegata a un secondo motore collegato al software di controllo, il che consente di controllare quando e quanti granuli vengono trasferiti dai contenitori al serbatoio di carico della testa di estrusione.

[0027] Pertanto, la base di supporto è fissata alla stampante a un'altezza tale che i suddetti secondi fori di uscita si trovino al di sopra del serbatoio di carico della testa.

[0028] Il software di controllo può essere impostato per spostare il serbatoio di carico della testa di estrusione sotto il secondo foro di uscita del relativo dispositivo di erogazione granuli, quando è necessario riempire di granuli detto serbatoio di carico.

[0029] Con l'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli qui proposta si ottiene un significativo miglioramento dello stato della tecnica.

[0030] Infatti si ottiene un'apparecchiatura che risolve i problemi esistenti nello stato della tecnica, poiché comprende un alimentatore di granuli che da solo è in grado di trasferire la materia prima, ossia i granuli o granuli [sic], per effettuare la stampa tridimensionale da un contenitore, da versare in modo controllato attraverso un foro.

[0031] Tale alimentatore presenta due o più contenitori, ciascuno dei quali può contenere un diverso tipo di granuli, in modo che, a seconda delle specifiche esigenze del prodotto da sviluppare e attraverso gli ordini inviati dal software, l'apparecchiatura possa dosare i granuli di un tipo o dell'altro, indistintamente, ciascuno di essi in base alle esigenze del prodotto che si sta realizzando.

[0032] Si ottiene un dosaggio dei granuli fino alla testa di estrusione completamente automatico, che viene eseguito solo quando richiesto, ovvero all'inizio del lavoro di stampa, quando il software dell'apparecchiatura rileva che non rimangono più granuli nel serbatoio della testa di estrusione e deve essere effettuato un nuovo carico dello stesso, oppure quando è necessario effettuare un carico di granuli di tipo diverso da quello precedentemente caricato.

[0033] Pertanto, i contenitori sono caricati con un determinato numero di granuli di diversi tipi e il software invia gli ordini del momento in cui ciascuno di questi tipi deve essere dosato nel serbatoio della testa. Ciò aumenta l'efficienza e la versatilità di questa apparecchiatura di stampa, permettendo di ottenere prodotti più vari, di qualità e in modo rapido.

[0034] Inoltre, questa apparecchiatura presenta alcune variazioni nella propria stampante, che assicurano che il suo lavoro congiunto con il dosatore sia davvero adeguato ed efficace.

[0035] Pertanto, per poter cambiare il tipo di granuli evitando contaminazioni dovute alla presenza di un residuo del tipo di granuli precedentemente utilizzato, all'interno della testa di estrusione, è necessario rimuoverne qualsiasi resto. A tal fine, questa apparecchiatura comprende un sensore di presenza di granuli all'entrata della vite di estrusione e mezzi di collegamento amovibili tra il serbatoio della stampante e la suddetta vite di estrusione.

[0036] Ciò offre il vantaggio che, se si confonde il tipo di granuli, è possibile svuotare la tramoggia spostando il serbatoio rispetto alla vite di estrusione, e può essere uno spostamento completo o mediante inclinazione o slittamento e senza bisogno di smontare parti della stampante. Analogamente, anche i contenitori sono rimovibili, in modo che il caricamento dei granuli negli stessi sia più semplice, e il pezzo di collegamento di ciascun contenitore alla loro base di supporto presenta dei mezzi di controllo dell'uscita dei granuli, garantendo così che non vi sia alcuna perdita di materiale nel processo di collegamento dei contenitori.

[0037] E, nello stesso senso, la testa di estrusione è collegata anche al carrello di spostamento della medesima tramite mezzi di fissaggio amovibili, in modo che, se vi fossero problemi nella testa, questa sarebbe facilmente sostituibile senza dover interrompere il processo di stampa se non per il tempo necessario alla sua sostituzione.

[0038] Si tratta quindi di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale con la quale si ottiene una grande efficienza e prestazioni elevate, consentendo una produzione più versatile e varia con una riduzione dei tempi di lavorazione.

Breve descrizione dei disegni

[0039] Al fine di favorire una migliore comprensione delle caratteristiche dell'invenzione, secondo un esempio preferenziale di realizzazione pratica della stessa, viene fornita come parte integrante di detta descrizione una serie di disegni in cui, a titolo illustrativo e non esaustivo, è stato rappresentato quanto segue:

La Figura 1 mostra una vista prospettica di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

Le Figure 2.1, 2.2 e 2.3 mostrano delle viste in pianta, frontale e di profilo di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

Le Figure 3.1 e 3.2 mostrano le rispettive viste di dettaglio della testa di estrusione di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, con il serbatoio di carico rispettivamente collegato e scollegato, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

Le Figure 4.1 e 4.2 mostrano le rispettive viste di dettaglio della testa di estrusione di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, con il sensore induttivo rispettivamente in una prima e seconda posizione, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

La Figura 5 mostra una vista di dettaglio del pezzo di collegamento e la zona di incastro di ciascun contenitore di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

Le Figure 6.1 e 6.2 mostrano le rispettive viste prospettiche inferiori del pezzo di collegamento di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, rispettivamente in posizione di porta chiusa e aperta, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

La Figura 7 mostra una vista esplosa del pezzo di collegamento e dei mezzi di controllo dell'uscita dei granuli di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

Le Figure 8.1 e 8.2 mostrano le rispettive viste di una sezione del pezzo di collegamento da un piano trasversale alla linguetta di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, rispettivamente in posizione di porta chiusa e aperta, per la realizzazione preferita dell'invenzione.

La Figura 9 mostra una vista in sezione dell'alimentatore di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

La Figura 10 mostra una vista prospettica dei mezzi di fissaggio della testa al carrello di spostamento di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

Le Figure 11.1, 11.2 e 11.3 mostrano rispettivamente la vista prospettica, frontale e in sezione della vite di estrusione di un'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli, per una realizzazione preferita dell'invenzione.

Descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione

[0040] Alla luce delle figure fornite, si può osservare come, in una forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, l'apparecchiatura di stampa tridimensionale a granuli qui proposta presenta una stampante (1) che include un software di controllo e una testa di estrusione (2) di granuli. I granuli sono di materiale termoplastico.

[0041] La testa di estrusione (2) include al suo interno una vite di estrusione (3), collegata al primo motore (4) e al software, per trasportare i granuli da un serbatoio di carico (5) degli stessi a un ugello di uscita (6). Trovandosi all'interno della testa di estrusione (2), con un'estremità collegata al primo motore (4) e l'estremità opposta all'ugello (6), non è visibile, per esempio, nelle Figure 3.1-4.2, ma è rappresentata nelle Figure 10.1-10.3.

[0042] La vite di estrusione (3) ha un diametro di radice più piccolo e costante nella zona attraverso la quale viene alimentato il materiale che nella zona più vicina all'estremità di uscita del materiale dopo l'estrusione, come mostrato nelle Figure 10.1-10.3, ma l'elica della vite ha un diametro e un passo costanti lungo l'intera corsa della vite di estrusione (3). La sezione tra questi due diametri diversi e costanti cambia gradualmente per evitare di effettuare un passo di elica che potrebbe causare un inceppamento del materiale.

[0043] La testa di estrusione (2) presenta anche un sensore induttivo (7) collegato al software e fissato alla testa di estrusione (2) in una prima posizione tale da trovarsi vicino all'ugello (6) e a una prima altezza pari o sensibilmente superiore a quella del suddetto ugello (6), e un carrello di spostamento della testa di estrusione (2) collegato al software.

[0044] Come illustrato nelle Figure 1 e 2.1-2.3, questa apparecchiatura comprende anche un alimentatore di granuli (9) automatico per alimentare il serbatoio di carico (5), che a sua volta include due o più contenitori (10) per contenere un tipo di granuli ciascuno.

[0045] Analogamente, l'alimentatore di granuli (9) presenta una base di supporto (11) dei contenitori (10), osservabile nelle figure 1, 2.2 e 2.3, che comprende una zona di incastro (12) per ciascuno di essi, con un primo (13) foro di uscita dei granuli dal relativo contenitore (10), come illustrato nella Figura 5.

[0046] L'alimentatore di granuli (9) include dei mezzi di fissaggio amovibili di ciascuno dei contenitori (10) alla base di supporto (11), e un dispositivo di erogazione di granuli al serbatoio di carico (5) della testa di estrusione (2) per ogni contenitore (10), che comprende una vite di trasporto (14) di granuli dal primo foro (13) a un secondo foro (15) di uscita situato ad un'altezza inferiore a quella del primo foro (13) ed eccentrico rispetto ad esso, come mostrato nella Figura 9.

[0047] Inoltre, il dispositivo di erogazione comprende un secondo motore (16) collegato alla vite di trasporto (14) e al software.

[0048] A sua volta, questa base di supporto (11) è fissata alla stampante (1) a un'altezza tale che i suddetti secondi (15) fori di uscita si trovino al di sopra del serbatoio di carico (5) della testa di estrusione (2).

[0049] In questa forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, i mezzi di fissaggio amovibili di ciascun contenitore (10) comprendono un pezzo di collegamento (17) alla corrispondente zona di incastro (12) sulla base di supporto (11).

[0050] Tale pezzo di collegamento (17), come mostrato nella Figura 5, ha una prima zona di unione (18) al contenitore (10) di forma troncoconica cava a sezione crescente con l'altezza, che presenta un'apertura superiore (18.1) avente mezzi di collegamento all'estremità inferiore del contenitore (10) e un'apertura inferiore il cui diametro è uguale o maggiore di quello del primo foro (13), e una seconda zona (19) suscettibile di assemblaggio nella zona di incastro (12) della base di supporto (11), che è collegata alla prima zona di unione (18) in modo tale che, in posizione di assemblaggio, l'apertura inferiore (18.2) sia posizionata in coincidenza e centrata rispetto al primo foro (13) di uscita della base di supporto (11), come si può osservare nella Figura 9. Questa seconda zona (19) allinea e mantiene la prima zona di unione (18) in posizione in sicurezza rispetto alla base di supporto (11) ed evita a sua volta che i granuli si spargano accidentalmente sulla stampante durante il collegamento del pezzo di collegamento (17) sulla base di supporto (11).

[0051] Inoltre, in questa forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, questo pezzo di collegamento (17) comprende mezzi di controllo dell'uscita dei granuli dall'apertura inferiore (18.2).

[0052] Tali mezzi di controllo, come si può osservare nelle Figure 6.1, 6.2, 8.1 e 8.2, sono costituiti da una porta (20) situata al di sotto dell'apertura inferiore (18.2), che presenta due linguette di fissaggio (21) accoppiate all'interno delle rispettive guide (22) disposte sul pezzo di collegamento (17), su entrambi i lati di detta apertura inferiore (18.2), dove l'apertura inferiore (18.2) presenta una prima e una seconda estremità (24.1, 24.2) diametralmente opposte, a seconda della direzione di assemblaggio, con la seconda estremità (24.2) orientata più verso l'esterno nella posizione di assemblaggio.

[0053] Come mostrato nelle Figure 8.1 e 8.2, questi mezzi di controllo comprendono anche delle molle (23) poste all'interno delle guide (22) e collegate con le linguette di fissaggio (21), in modo tale che in una posizione disaccoppiata dal pezzo di collegamento (17), presentino una posizione estesa come quella mostrata nella Figura 8.1, che consente il fissaggio della porta (20) in una posizione chiusa, come quella rappresentata nella Figura 6.1, dove le linguette di fissaggio (21) sono vicine alla prima estremità (24.1) dell'apertura inferiore (18.2) e la porta (20) è situata in corrispondenza dell'apertura inferiore (18.2).

[0054] La base di supporto (11) comprende una porzione (31) in ogni zona di incastro (12), che emerge superiormente attorno al primo (13) foro di uscita; in questo modo, come mostrato nella

[0055] Figura 8.2, in posizione di assemblaggio è suscettibile di essere a contatto con la zona inferiore delle linguette di fissaggio (21) della porta (20), così da consentire uno spostamento relativo della stessa rispetto al pezzo di collegamento (17) fino ad una posizione aperta della porta (20), rappresentata nella Figura 6.2, in cui è spostata rispetto all'apertura inferiore (18.2), dove le molle (23) sono compresse in modo tale da permettere il fissaggio delle linguette (21) in una posizione più vicina alla seconda estremità (24.2) di detta apertura inferiore (18.2).

[0056] Lo spostamento relativo della porta (20) avviene quando le sporgenze della zona di incastro (12) interferiscono con la zona inferiore delle linguette di fissaggio (21) a partire da un certo punto della corsa del pezzo di collegamento (17). Questa interferenza impedisce alla porta (20) di continuare a spostarsi insieme al pezzo di collegamento (17) e rimane fissa rispetto alla zona di incastro (12), con il risultato finale che la porta (20) acquisisce una posizione aperta.

[0057] Inoltre, in questa forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, i mezzi di controllo dell'uscita dei granuli comprendono un coperchio (25) del lato inferiore della stessa, come mostrato nella Figura 7, che presenta un canale (26) di spostamento della porta (20) dalla sua posizione chiusa a quella aperta.

[0058] Secondo un altro aspetto, in questa forma di realizzazione preferita, la vite di trasporto (14) comprende una filettatura a doppia elica ed è incassata in un condotto di passaggio (27) tra il primo foro (13) e il secondo foro (15), essendo la sua lunghezza tale che il filetto di entrambe le eliche è allineato con l'apertura di entrata nel condotto di passaggio (27), come si mostra nella Figura 9. Questo evita la fuoriuscita di granuli indesiderati.

[0059] Il condotto di passaggio (27) ha la funzione di limitare la quantità di granuli e il modo in cui viene alimentata la vite di trasporto (14), essendo questa alimentazione assiale. A sua volta, la vite di trasporto (14) è l'elemento che forza il movimento e il trasporto dei granuli. Grazie alla sua doppia elica, è in grado di effettuare una raccolta e uno scarico migliori degli stessi in modo più controllato.

[0060] Inoltre, l'apparecchiatura comprende dei mezzi di spostamento del sensore induttivo (7) della stampante (1) collegati al software di controllo, in modo che detto sensore abbia una seconda posizione tale da trovarsi ad una seconda altezza superiore alla prima, come mostrato nella Figura 4.2.

[0061] Questo sensore induttivo (7) consente di misurare la distanza dello stesso dalla superficie di stampa (28). Viene montato ad una distanza predeterminata dall'ugello (6) dell'estrusore da dove fuoriesce il materiale generato dalla fusione dei granuli. Conoscendo questa distanza tra l'ugello (6) e il sensore induttivo (7), il dispositivo può misurare la distanza corretta dall'ugello (6) alla superficie di stampa (28) senza interazione dell'utente, nonché creare una „mappa“ della deviazione della superficie di stampa misurando in vari punti della stessa.

[0062] I mezzi di spostamento del sensore induttivo (7) consentono di posizionarlo con sufficiente ripetibilità, alla distanza e nel luogo necessari affinché l'apparecchiatura esegua la taratura solo quando richiesto. Una volta terminata la taratura, il sensore induttivo (7) si sposta nella seconda posizione al di fuori dello spazio di lavoro, prevenendo danni allo stesso o interferenze con l'oggetto da produrre.

[0063] In questa forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, i mezzi di spostamento del sensore induttivo (7) sono costituiti da un attuatore (29) lineare che consente uno spostamento verticale del sensore induttivo (7), come si può vedere nelle Figure 4.1 e 4.2, da una prima posizione rappresentata nella Figura 4.1, con il sensore induttivo (7) vicino all'ugello (6) e una seconda posizione, mostrata nella Figura 4.2, in cui detto sensore si trova in una seconda posizione ad un'altezza superiore.

[0064] In altre forme di realizzazione, questi mezzi di spostamento possono essere costituiti da un dispositivo di rotazione con un asse tale da permettere un'inclinazione del sensore induttivo (7) attorno allo stesso.

[0065] Secondo un altro aspetto, in questa forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, il serbatoio di carico (5) è collegato alla testa di estrusione (2) mediante mezzi di collegamento amovibili disposti nelle zone di unione fra entrambi, formate dalla bocca di uscita (5.1) del serbatoio di carico (5) e dalla bocca di ingresso (3.1) nella vite di estrusione (3).

[0066] In questo caso, i mezzi di collegamento amovibili tra il serbatoio di carico (5) e la testa di estrusione (2) sono costituiti da uno o più magneti (non rappresentati nelle figure) e da una lamiera di materiale con proprietà magnetiche, disposti rispettivamente in una delle zone di unione fra entrambi.

[0067] Tuttavia, in altre forme di realizzazione, questi mezzi di collegamento amovibili tra il serbatoio di carico (5) e la testa di estrusione (2) possono essere costituiti da una o più molle di trazione disposte tra le zone di unione fra entrambi o da altri tipi di mezzi.

[0068] Nel caso in cui i mezzi di collegamento amovibili siano costituiti unicamente dai magneti e dalla lamiera con proprietà magnetiche, il serbatoio di carico (5) risulta completamente separabile rispetto alla testa di estrusione (2), tuttavia, in questa forma di realizzazione preferita, i mezzi di collegamento amovibili comprendono inoltre un asse di inclinazione (30) del serbatoio di carico (5), per cui, il serbatoio di carico (5) presenta una posizione collegata alla testa di estrusione (2), come mostrato nella Figura 3.1 e una posizione scollegata dalla medesima in cui, come rappresentato nella Figura 3.2, il serbatoio di carico (5) è inclinabile rispetto a detto asse di inclinazione (30) quando è richiesto un completo svuotamento dello stesso, senza arrivare a separarsi del tutto dalla testa di estrusione (2).

[0069] In altre forme di realizzazione, i mezzi di collegamento amovibili possono presentare, al posto dell'asse di inclinazione (30), delle guide di scorrimento del serbatoio di carico (5) suscettibili di consentire lo spostamento relativo del serbatoio di carico (5) rispetto alla testa di estrusione (2).

[0070] In questa forma di realizzazione preferita, l'apparecchiatura comprende un sensore di presenza di granuli posto sulla bocca di uscita (5.1) del serbatoio di carico (5) e collegato al software di controllo. Tale sensore di presenza è responsabile del rilevamento della presenza o meno di materiale nel serbatoio di carico (5) e impedisce il funzionamento dell'apparecchiatura in caso di assenza di materiale caricato nello stesso.

[0071] Analogamente, e se necessario in base alle istruzioni date all'apparecchiatura, il sensore di presenza di granuli svolge la funzione di „notifica“ quando è necessario caricare materiale. Questa funzione implica lavorare insieme all'alimentatore automatico di granuli.

[0072] In questa forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, il sensore di presenza granuli è costituito da un fascio di luce infrarossa con una distanza di rilevamento che varia a seconda del colore dell'oggetto da rilevare. Ai fini pratici, permette all'apparecchiatura di sapere con sufficiente precisione se è presente o meno materiale caricato prima e/o durante il processo di stampa. Ciò consente di controllare quando è necessario caricare materiale nel serbatoio di carico (5), sia prima che durante la stampa, nonché di evitare che l'apparecchiatura lavori in assenza di materiale caricato.

[0073] In altre forme di realizzazione, il sensore di presenza di granuli può essere costituito da un sensore piezoelettrico o da un altro sensore in grado di rilevare tale presenza di granuli nella bocca di uscita (5.1) del serbatoio di carico (5).

[0074] In questa forma di realizzazione preferenziale dell'invenzione, l'asse del primo motore (4) è parallelo alla vite di estrusione (3) come mostrato nelle Figure da 3.1-4.2, in modo che fra entrambi vi sia una distanza di separazione. La vite di estrusione (3), invece, è collegata al suddetto primo motore (4) mediante una cinghia di trasmissione e delle pulegge.

[0075] Inoltre, in questa forma di realizzazione preferita, l'apparecchiatura comprende dei mezzi di fissaggio amovibili della testa di estrusione (2) al carrello (8) di spostamento, che in questo caso sono costituiti da almeno due chiusure (32) a trazione o due blocchi a leva posti ai lati del carrello (8) di spostamento e dove la testa di estrusione (2) presenta i rispettivi meccanismi di chiusura (33) suscettibili di accoppiamento con tali chiusure (32) a trazione o blocchi a leva, come mostrato nella Figura 10.

[0076] Questi mezzi di fissaggio amovibili permettono di sostituire l'intera testa di estrusione (2) in modo facile e veloce, se necessario. In questo modo l'utilizzatore dell'apparecchiatura ha la possibilità di continuare a lavorare se, ad esempio, la testa di estrusione (2) si inceppa, poiché si solito si hanno ricambi a portata di mano.

[0077] Con la coppia di chiusure (32) a trazione o blocchi a leva posti ai lati del carrello (8) è possibile posizionare e fissare la testa di estrusione (2) al carrello (8) dell'apparecchiatura in modo sicuro e affidabile. In questo modo, con un piccolo e semplice movimento della leva in ciascuna delle chiusure (32) si riesce ad accoppiare e/o disaccoppiare rapidamente la testa di estrusione (2) dell'apparecchiatura.

[0078] Secondo un altro aspetto, in altre forme di realizzazione, l'apparecchiatura può comprendere un dispositivo di raccolta e indirizzamento dell'uscita dei granuli da almeno un contenitore (10), dall'uscita del condotto di passaggio ad una posizione situata su una zona diversa dalla superficie di stampa (28). Può essere costituito, ad esempio, da un dispositivo che raccoglie i granuli da ogni coppia di contenitori e reindirizza il loro scarico in un punto spostato rispetto all'area di stampa.

[0079] Così facendo si ottiene che, se dopo lo scarico rimane qualche granulo che potrebbe cadere quando il serbatoio di carico (5) è già stato rimosso, esso non cada sulla superficie di stampa (28).

[0080] In questa forma di realizzazione, l'apparecchiatura comprende anche dei mezzi di identificazione dei contenitori (10) di granuli collegati al software di controllo. Tali mezzi di identificazione sono in grado di conoscere che tipo di granulo contiene ciascuno dei contenitori (10) collegati. Rilevano inoltre la quantità contenuta in ciascun contenitore (10) e la testa dell'estrusore (2) si sposta direttamente nel contenitore (10) specifico contenente i granuli di cui ha bisogno, identificando un'infinità di colori o materiali e la posizione di qualsiasi contenitore.

Claims (21)

1. Apparecchiatura per la stampa tridimensionale partendo da granuli di materiale termoplastico e dove l'apparecchiatura comprende una stampante (1) tridimensionale che esegue un software di controllo e che include una testa di estrusione (2) di granuli, la quale è supportata da un carrello (8) configurato per spostare la testa di estrusione (2) e controllato dal software di controllo, dove la testa di estrusione (2) comprende: una vite di estrusione (3) collegata a un primo motore (4) controllato dal software di controllo e configurata per trasportare i granuli da un serbatoio di carico (5) di granuli a un ugello di uscita (6); un sensore induttivo (7) collegato al software di controllo e fissato alla testa di estrusione (2) in una prima posizione adiacente all'ugello (6) e a una prima altezza uguale o superiore all'altezza dell'ugello (6); ecaratterizzata dal fatto checomprende inoltre un alimentatore di granuli (9) automatico per l'alimentazione del serbatoio di carico (5), che a sua volta include: due o più contenitori (10) per contenere un tipo di granuli ciascuno; una base di supporto (11) dei contenitori (10) comprendente una zona di incastro (12) per ogni contenitore, in cui presenta un primo foro (13) di uscita dei granuli dal relativo contenitore (10); dei mezzi di fissaggio amovibili di ciascuno dei contenitori (10) alla base di supporto (11); e un dispositivo di erogazione per ogni contenitore (10) per l'erogazione dei granuli da tali contenitori (10) al serbatoio di carico (5) della testa di estrusione (2); ogni dispositivo di erogazione comprende una vite di trasporto (14) di granuli collegata ad un secondo motore (16) controllato dal software di controllo, e configurata per trasportare i granuli dal primo foro (13) a un secondo foro (15) di uscita posto ad un'altezza inferiore a quella del primo foro (13) ed eccentrico rispetto ad esso, trovandosi ogni secondo foro (15) ad un'altezza superiore a quella del serbatoio di carico (5) della testa di estrusione (2).

2. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di fissaggio amovibili di ogni contenitore (10) comprendono un pezzo di collegamento (17) alla relativa zona di incastro (12) sulla base di supporto (11), che presenta una prima zona di unione (18) al contenitore (10) di forma troncoconica cava a sezione crescente con l'altezza, con un'apertura superiore (18.1) avente mezzi di collegamento all'estremità inferiore del contenitore (10) e un'apertura inferiore (18.2) il cui diametro è uguale o maggiore di quello del primo foro (13), e una seconda zona (19) suscettibile di assemblaggio nella zona di incastro (12) della base di supporto (11), che è collegata alla prima zona di unione (18) in modo tale che, in posizione di assemblaggio, l'apertura inferiore (18.1) sia posizionata in coincidenza e centrata rispetto al primo foro (13) di uscita della base di supporto (11).

3. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, dove il pezzo di collegamento (17) comprende mezzi di controllo dell'uscita dei granuli dall'apertura inferiore (18.2) che includono: una porta (20) situata al di sotto dell'apertura inferiore (18.2), che presenta due linguette di fissaggio (21) accoppiate all'interno delle rispettive guide (22) disposte sul pezzo di collegamento (17), su entrambi i lati di detta apertura inferiore (18.2), dove l'apertura inferiore (18.2) presenta una prima e una seconda estremità (24.1, 24.2) diametralmente opposte, a seconda della direzione di assemblaggio, con la seconda estremità (24.2) orientata più verso l'esterno nella posizione di assemblaggio; e delle molle (23) situate all'interno delle guide (22) e collegate con le linguette di fissaggio (21), in modo tale che, in una posizione disaccoppiata dal pezzo di collegamento (17), presentino una posizione estesa, che consente il fissaggio della porta (20) in una posizione chiusa, con le linguette di fissaggio (21) vicine alla prima estremità (24.1) dell'apertura inferiore (18.2) e la porta (20) situata in corrispondenza dell'apertura inferiore (18.2); dove la base di supporto (11) comprende una porzione (31) in ciascuna zona di incastro (12), che emerge superiormente attorno al primo foro (13) di uscita, in modo tale che in posizione di assemblaggio sia suscettibile di essere a contatto con la zona inferiore delle linguette di fissaggio (21) della porta (20), così da consentire uno spostamento relativo della stessa rispetto al pezzo di collegamento (17) fino ad una posizione aperta della porta (20), spostata rispetto all'apertura inferiore (18.2), in cui le molle (23) sono compresse in modo tale da permettere il fissaggio delle linguette (21) in una posizione più vicina alla seconda estremità (24.2) di detta apertura inferiore (18.2).

4. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 3, dove i mezzi di controllo dell'uscita dei granuli comprendono un coperchio (25) del lato inferiore della stessa, che presenta un canale (26) di spostamento della porta (20) dalla sua posizione chiusa a quella aperta.

5. L'apparecchiatura, secondo una qualsiasi delle suddette rivendicazioni, in cui la vite di trasporto (14) comprende una filettatura a doppia elica ed è incassata in un condotto di passaggio (27) tra il primo foro (13) e il secondo foro (15), essendo la sua lunghezza tale che il filetto di entrambe le eliche è allineato con l'apertura di entrata nel condotto di passaggio (27).

6. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende dei mezzi di spostamento del sensore induttivo (7) della stampante (1) collegati al software di controllo, configurati per spostare il sensore induttivo (7) in una seconda posizione nella quale il sensore induttivo (7) è ad una seconda altezza superiore alla prima altezza.

7. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, dove i mezzi di spostamento del sensore induttivo (7) sono costituiti da un attuatore lineare (29) che consente uno spostamento verticale del sensore induttivo (7).

8. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, dove i mezzi di spostamento del sensore induttivo (7) sono costituiti da un dispositivo di rotazione con un asse tale da permettere un'inclinazione del sensore induttivo (7) attorno allo stesso.

9. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove il serbatoio di carico (5) è collegato alla testa di estrusione (2) mediante mezzi di collegamento amovibili disposti nelle zone di unione fra entrambi, formate dalla bocca di uscita (5.1) del serbatoio di carico (5) e dalla bocca di ingresso (3.1) nella vite di estrusione (3).

10. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 9, dove i mezzi di collegamento amovibili tra il serbatoio di carico (5) e la testa di estrusione (2) sono costituiti da uno o più magneti e da una lamiera di materiale con proprietà magnetiche, disposti rispettivamente in una delle zone di unione fra entrambi.

11. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 9, dove i mezzi di collegamento amovibili tra il serbatoio di carico (5) e la testa di estrusione (2) sono costituiti da una o più molle di trazione disposte tra le zone di unione fra entrambi.

12. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 o 10 o 11, dove i mezzi di collegamento amovibili comprendono un asse di inclinazione (30) del serbatoio di carico (5).

13. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 o 10 o 11, dove i mezzi di collegamento amovibili comprendono delle guide di scorrimento del serbatoio di carico (5) che possono consentire lo spostamento relativo del serbatoio di carico (5) rispetto alla testa di estrusione (2).

14. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende un sensore di presenza di granuli posto sulla bocca di uscita (5.1) del serbatoio di carico (5) e collegato al software di controllo.

15. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 14, dove il sensore di presenza di granuli è un sensore costituito da un fascio di luce infrarossa.

16. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 14, dove il sensore di presenza di granuli è costituto da un sensore piezoelettrico.

17. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende un dispositivo di raccolta e indirizzamento dell'uscita dei granuli da almeno un contenitore (10), dall'uscita del condotto di passaggio ad una posizione situata su una zona diversa dalla superficie di stampa (28).

18. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove l'asse del primo motore (4) è parallelo alla vite di estrusione (3) in modo che fra entrambi vi sia una distanza di separazione e dove la vite di estrusione (3) è collegata al suddetto primo motore (4) mediante una cinghia di trasmissione e delle pulegge.

19. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende mezzi di fissaggio amovibili della testa di estrusione (2) al carrello di spostamento (8).

20. L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 19, dove i mezzi di fissaggio amovibili sono costituiti da almeno due chiusure (32) a trazione o due blocchi a leva posti ai lati del carrello (8) di spostamento e dove la testa di estrusione (2) presenta i rispettivi meccanismi di chiusura suscettibili di accoppiamento con tali chiusure a trazione o blocchi a leva.

21. L'apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende anche dei mezzi di identificazione dei contenitori (10) di granuli collegati al software di controllo.