ES2870495T3 - Cabezal de impresión 3D con medios adicionales de control de temperatura - Google Patents

Cabezal de impresión 3D con medios adicionales de control de temperatura Download PDF

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Abstract

Cabezal de impresión (10) para una impresora 3D, que comprende un volumen de trabajo (17) para la recepción de un material de partida (20) de viscosidad variable; en donde el cabezal de impresión presenta un pistón (31, 31a, 31b); en donde el volumen de trabajo (17) varía a través del movimiento del pistón (31, 31a, 31b) y en donde el cabezal de impresión presenta un orificio de salida (16) a través del cual se puede extruir una fase líquida (22) del material de partida (20) mediante el movimiento del pistón (31, 31a, 31b), caracterizado porque el pistón (31, 31a, 31b) presenta medios de control de temperatura (36).

Description

DESCRIPCIÓN
Cabezal de impresión 3D con medios adicionales de control de temperatura
La presente invención hace referencia a un cabezal de impresión para impresoras 3D para la salida local selectiva de la fase líquida de un material de partida.
Estado del arte
Una impresora 3D para un material con viscosidad variable recibe una fase sólida de dicho material como material de partida, crea una fase líquida a partir de el y aplica esta fase líquida de forma selectiva en los puntos que pertenecen al objeto que debe ser creado. Una impresora 3D de este tipo comprende un cabezal de impresión en el cual se prepara el material de partida para la impresión. También se proporcionan medios para generar un movimiento relativo entre el cabezal de impresión y la superficie de trabajo sobre la que se va a crear el objeto. En este caso, sólo se puede mover el cabezal de impresión, sólo la superficie de trabajo, aunque también tanto el cabezal de impresión como la superficie de trabajo.
Generalmente, el material de partida se calienta para ser convertido en la fase líquida. La solicitud US 2016/082627 A1 describe la alimentación del material de partida en forma de granulado y su transporte con un tornillo de transporte sin fin a una zona caliente de la que emerge en forma plastificada.
De acuerdo con la solicitud DE 202015006748 U1, en general existe un conflicto de objetivos en el sentido de que el material de partida no debería fundirse ya allí donde se suministra en la fase sólida.
Por lo tanto, la solicitud DE 102015 002 967 A1 propone que el material de partida se caliente con un calentador radiante u otro calentador de acción local sólo en el último momento después de salir del cabezal de impresión o al llegar al objeto a producir. El documento DE-A-5649277 revela un cabezal de impresión de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.
Revelación de la presente invención
En el marco de la presente invención se desarrolló un cabezal de impresión para una impresora 3D. Dicho cabezal de impresión comprende un volumen de trabajo para la recepción de un material de partida de viscosidad variable. El volumen de trabajo se puede cambiar moviendo un pistón, es decir, se puede aumentar o disminuir. Además, el cabezal de impresión presenta un orificio de salida a través del cual se puede extruir una fase líquida del material de partida mediante el movimiento del pistón.
Conforme a la invención, el pistón presenta medios de control de temperatura, los cuales se pueden utilizar en particular para controlar la temperatura del propio pistón y/o del material de partida.
Se ha comprobado que existe tanto un límite superior como un límite inferior para la temperatura del pistón. Por lo tanto, el pistón debe mantenerse en un rango de temperatura predeterminado, por ejemplo, con una refrigeración. El límite superior para la temperatura del pistón es aquel que se presenta, por ejemplo, cuando de manera indeseable el material de partida que está en contacto con el pistón se funde o el cabezal de impresión se sobrecalienta. Por otro lado, el pistón no debería enfriarse tanto como para que se conforme condensación. El agua de condensación puede interrumpir el proceso de impresión. Cuando el agua de condensación llega a una fundición del material de partida, puede continuar evaporándose allí y provocar una extrusión explosiva no regulada del material de partida. La temperatura del pistón es determinante para el cumplimiento de ambos límites. Un control de temperatura, que actúa exclusivamente desde el exterior del volumen de trabajo a través de su pared, sólo actúa indirectamente sobre la temperatura del pistón. Los medios de control de temperatura dispuestos en el pistón influyen directamente en la temperatura del pistón y, por lo tanto, garantizan que el rango de temperatura especificado se mantenga con mayor precisión.
Por ejemplo, el sobrecalentamiento del cabezal de impresión puede dañar la fuente de accionamiento del pistón. Cuando dicha fuente de accionamiento consiste, por ejemplo, en un cilindro hidráulico entonces el calor del pistón se puede introducir en el aceite hidráulico de la fuente de accionamiento a través del vástago del pistón con el que el pistón se acopla a la fuente de accionamiento. Esto puede dañar el aceite hidráulico y/o la grasa lubricante utilizada, lo cual en el peor de los casos provoca un deterioro de la calidad de impresión o incluso un defecto en la impresora 3D.
En este contexto, es importante que la entrada de calor del material de partida al pistón no sea estacionaria durante el proceso de impresión, sino que fluctúe considerablemente. Cuando el pistón se mueve en la dirección del orificio de salida y se ejerce presión sobre el material de partida, la entrada de calor en el pistón es máxima. Cuando, por el contrario, el pistón se retira y pierde contacto con el material de partida, la entrada de calor en el pistón es mínima. Por ello, siempre hay una razón para intervenir en la regulación de la temperatura del pistón durante el proceso de impresión.
En una configuración particularmente ventajosa de la invención, el pistón presenta al menos un conducto para el paso de un medio de control de temperatura. Entonces, el calor se puede transportar en la dirección deseada a través del medio de control de temperatura, por ejemplo, desde el pistón en la dirección de un disipador de calor o también desde una fuente de calor en la dirección del pistón, para calentar el material de partida. El medio de control de temperatura puede ser, por ejemplo, agua, un aceite térmico, aire comprimido, gas caliente o también un gas licuado criogénico tal como nitrógeno líquido. Por tanto, el pistón se puede utilizar, por ejemplo, como precalentamiento o también como único calentamiento del material de partida, lo que resulta particularmente ventajoso cuando el material de partida es un material de alto punto de fusión y/o cuando se requiere un gran flujo másico de material de partida con el interés de una alta velocidad de impresión. Cuando el material de partida tiene un punto de fusión bajo, se puede usar el control de temperatura del pistón para mantener deliberadamente la temperatura del material de partida por debajo de dicho punto de fusión. Esto es contrario a la intuición en comparación con las soluciones del estado del arte que sólo pueden aumentar la temperatura.
En una configuración ventajosa de la invención, el pistón está subdividido en una parte de impresión orientada hacia el material de partida y una parte de control de temperatura opuesta al material de partida y en contacto térmico con la parte de impresión. De esta manera, ambas partes se pueden optimizar para su tarea específica.
Por ejemplo, al menos una sección parcial del conducto puede extenderse a través de la parte de control de temperatura. La parte de control de temperatura puede estar fabricada de un material que sea particularmente adecuado para ser procesado de esta forma. La pieza de control de temperatura se puede fabricar en particular utilizando una técnica que sea particularmente adecuada para la fabricación de estructuras complejas y al mismo tiempo de filigrana. Por ejemplo, la fabricación aditiva, y en particular la impresión 3D, es adecuada para producir estructuras tridimensionales estancas a los medios.
Ventajosamente, la parte de impresión está fabricada de un material más duro que la parte de control de temperatura. La parte de impresión está sujeta a mayor desgaste mecánico, ya que la misma sella el volumen de trabajo contra la salida del material de partida y, por lo tanto, puede rozar contra la pared interior del volumen de trabajo. La pieza de presión puede estar fabricada, por ejemplo, de acero endurecido o que puede endurecerse. La parte de control de temperatura puede estar fabricada, por ejemplo, de aluminio que es económico y comparativamente fácil de procesar y que al mismo tiempo presenta una buena conductividad térmica. En combinación, la parte de presión y la parte de control de temperatura conforman entonces una parte compuesta económica y altamente efectiva.
La parte de control de temperatura y la parte de presión pueden presentar en particular subsecciones correspondientes entre sí de un conducto para el medio de control de temperatura. Por ejemplo, el conducto para el flujo de avance y el conducto para el retorno del medio de control de temperatura se pueden extender a través de la parte de control de temperatura, y ambos conductos pueden desembocar conjuntamente en un orificio en la parte de presión. El orificio resulta comparativamente fácil de producir. El medio de control de temperatura intercambia calor con la parte de impresión en su pared interior antes de regresar al pistón a través del flujo de retorno.
Como alternativa o en combinación con un canal para el paso de un medio de control de temperatura, el pistón también puede estar acoplado a un acumulador de calor mediante conducción de calor, por ejemplo, a través de una varilla o hilo trenzado de un metal con elevada conductividad térmica como el cobre. De esta manera, el calor se puede transportar sin riesgo de fugas y sin partes móviles al precio de que la velocidad del transporte de calor no se puede incrementar aumentando la velocidad de flujo del medio de control de temperatura.
En el caso más sencillo, por ejemplo, se puede acoplar una placa de enfriamiento o un disipador de calor al aire ambiente como un acumulador de calor.
En otra configuración particularmente ventajosa de la invención, el volumen de trabajo presenta una zona de alimentación con una alimentación para el material de partida, así como, una zona de plastificación calentable. El pistón se puede insertar en tal caso en la zona de alimentación.
En esta disposición, un material de partida, por ejemplo, en forma de gránulos puede caer de la alimentación al volumen de trabajo de forma cíclica cuando el pistón se retira detrás de la zona de la alimentación. Cuando a continuación el pistón se mueve en la dirección del orificio salida, el material de partida se comprime y se transporta a la zona de plastificación. Este proceso se basa en que el material de partida en contacto con el pistón no se derrita. La fase plastificada del material de partida presenta una consistencia dura y pegajosa con una alta tendencia a la adherencia superficial. Cuando el pistón entra en contacto con dicha fase, puede adherirse a ella, por lo cual la caída de material de partida fresco puede verse obstaculizado o incluso impedido por completo cuando se retira el pistón.
Por lo tanto, los medios de control de están diseñados ventajosamente para mantener la temperatura Ts de la zona de alimentación incluso por debajo de la temperatura Tp a partir de la cual el material de partida se plastifica cuando la fase líquida del material de partida sale por el orificio de salida. Con un único enfriamiento del pistón mediante refrigerante dispuesto en el exterior del volumen de trabajo, esto no siempre se puede garantizar, especialmente, a altas temperaturas de fusión y/o con trabajos de impresión prolongados de 12 horas y más. El plástico PES, por ejemplo, tiene una temperatura de fusión de 320° C o más.
No obstante, una refrigeración de la zona de alimentación dispuesta en el exterior del volumen de trabajo es ventajosa para reforzar la refrigeración mediante el pistón. También resulta posible combinar dicha refrigeración con el control de temperatura a través del pistón, que sólo está diseñado para calentar el pistón. Por ejemplo, un control de temperatura de este tipo se puede desactivar cuando el pistón retrocede detrás de la zona de alimentación, y se puede activar nuevamente cuando se transporta material de partida nuevo en dirección a la zona de plastificación. El control de temperatura, que actúa directamente sobre el pistón, reacciona suficientemente rápido a la solicitud de desactivación o activación.
También resultan convenientes diseños del cabezal de impresión que no requieran una zona de alimentación para el suministro de una fase sólida del material de partida. Por ejemplo, el volumen de trabajo puede presentar una alimentación para la fase líquida del material de partida, de la cual, por ejemplo, el material de partida siempre fluye hacia el volumen de trabajo cuando el pistón se ha retirado detrás de la alimentación.
En una configuración especialmente ventajosa de la invención, el pistón está conectado con su fuente de accionamiento a través de una pieza de conexión termoaislante. De esta manera, se reduce ventajosamente una entrada indeseada de calor en una fuente de accionamiento sensible al calor, tal como un cilindro hidráulico o una fuente de accionamiento piezoeléctrica.
En una configuración particularmente ventajosa de la invención, la fuente de accionamiento para el pistón está diseñada para generar una presión p en el material de partida de 1000 bar o más, preferentemente de 1500 bar o más. De esta manera, la fase líquida de un material de partida de alta viscosidad también se puede imprimir a través de orificios de salida significativamente más pequeños, mejorando así de manera notable la resolución de las estructuras impresas de filigrana.
Alternativamente, la fuente de accionamiento para el pistón está diseñada ventajosamente para generar una presión p entre 350 bar y 750 bar en el material de partida. En este rango de presión, se puede procesar una clase de plásticos suficientemente amplia como materiales de partida con un gasto de equipo comparativamente moderado. En la impresión 3D con un filamento como material de partida, la presión que impulsa el material líquido fuera del orificio de salida del cabezal de impresión se genera por el avance del filamento. Por lo tanto, la presión máxima alcanzable es comparativamente reducida debido al principio involucrado. La misma es del orden de magnitud de 60-70 bar. A presiones más elevadas, el material fundido fluye hacia atrás pasando por el filamento y, de esta manera, sale del cabezal de impresión en el lugar equivocado. Por esta razón, los diámetros de boquilla de escala comercial en la actualidad y, por lo tanto, las resoluciones de la estructura lateral pueden usarse desde alrededor de 0,4 mm. Actualmente, el objeto de investigación consiste mejorar este límite a valores de 0,2 mm o menos. Algunos plásticos no se pueden procesar en absoluto o sólo con diámetros de boquilla poco interesantes porque son demasiado viscosos para la presión disponible, incluso en estado líquido. La precisión de las estructuras impresas es del mismo orden de magnitud.
Cuando, por el contrario, se dispone de una presión significativamente mayor debido al uso del pistón, entonces se pueden utilizar diámetros de boquilla de alrededor de 0,1 mm y se pueden imprimir estructuras con una precisión de alrededor de ± 50 |jm. Además, en principio, se pueden utilizar todo tipo de materiales termoplásticos, así como algunos termoestables y elastómeros. También se pueden utilizar soldaduras de bajo punto de fusión, como estaño, o materiales con rellenos de cualquier tipo. Eventualmente, cuando se utilizan dichos materiales pueden ser necesarios diferentes diámetros de boquilla. El cabezal de impresión funciona con cualquier diámetro de boquilla, ya que la alimentación del material de partida con el pistón se puede graduar según sea necesario. La graduación sólo necesita adaptarse al material concreto.
La fuente de accionamiento del pistón puede ser, por ejemplo, un motor eléctrico con transmisión mecánica, por ejemplo, mediante un husillo mecánico. Con tal transferencia, un aumento de la fuerza y, por lo tanto, de la presión va acompañado de una prolongación del recorrido, de modo que la acumulación de presión dura correspondientemente más y el cabezal de impresión se vuelve más pesado debido a la menor densidad de fuerza. De manera alternativa, la fuente de accionamiento puede ser una fuente de presión hidráulica, y aquí en particular una fuente de presión servohidráulica. Aquí, la transferencia se realiza a través de relaciones de superficie de superficies activas.
A continuación, en base a las figuras, se presentan en detalle otras medidas de mejora de la invención junto con la descripción de ejemplos de ejecución preferidas.
En otra configuración particularmente ventajosa de la invención está previsto un sistema de medición de recorrido para la posición s del pistón y/o un sensor de la fuerza F ejercida por el pistón sobre el granulado o de una presión hidráulica pH ejercida sobre el pistón. El avance del pistón es una medida de la cantidad Q de material de partida que emerge por el orificio de salida. Esta cantidad se puede controlar mediante el sistema de medición de recorrido. Además, la fuerza F está directamente correlacionada con la presión en el material de partida.
En otra configuración particularmente ventajosa de la invención, en el cabezal de impresión y/o en la impresora 3D que contiene el cabezal de impresión, se proporciona un control activo para la fuente de accionamiento del pistón, que está configurado para controlar la fuerza F ejercida sobre los gránulos por el pistón en un valor objetivo predeterminado Fs . Esto permite que la presión en el material de partida se mantenga en un valor predeterminado. En particular, de esta manera cuando el aire ambiente se escapa del relleno del granulado y, por lo tanto, dicho relleno se compacta se puede compensar automáticamente. El avance del pistón se puede regular en el rango de |jm en función del recorrido y la fuerza particularmente mediante una regulación del proceso.
En otra configuración especialmente ventajosa de la invención, en la zona del orificio de salida está dispuesto un sensor de presión para la presión pL y/o un sensor de temperatura para la temperatura Tl de la fase líquida del material de partida. La presión pL es el parámetro principal que determina el flujo másico Q de material de partida desde el orificio de salida. Una medición adicional de la temperatura TL permite considerar la dependencia de la temperatura de la viscosidad del material de partida al determinar el flujo másico Q. La cantidad Q a dosificar se puede regular con precisión mediante la alimentación del pistón. Para la calidad del objeto fabricado, el control de la temperatura Tl, en particular, en forma de regulación constante y precisa, es aún más importante para evitar la degradación térmica del material de partida. A este respecto, por ejemplo, el sensor de presión se puede omitir en una variante conveniente del cabezal de impresión.
En otra configuración particularmente ventajosa de la invención, se proporciona una unidad de evaluación que está diseñada para evaluar un aumento en el volumen AV+ de la fase líquida del material de partida al expandirse a través del orificio de salida a partir de la presión pL y/o la temperatura Tl. Los inventores han comprobado que no es decisivo para la precisión de las estructuras aplicadas al objeto cuál sea exactamente el material que sale del orificio de salida. Más bien, lo que importa es lo que depende del objeto a producir. Dado que la invención hace posible impulsar el material de partida a través de pequeños orificios de salida a presiones significativamente mayores de lo que era posible según el estado del arte, el aumento de volumen AV+ debido a la expansión de estas altas presiones se convierte en un efecto relevante para el tamaño de la estructura realmente producido. Por ejemplo, a instancias de la unidad de evaluación, el avance del pistón puede reducirse en una cantidad que corresponda al aumento del volumen AV+. De esta manera, por ejemplo, se puede colocar una hebra de material de partida con un diámetro de 100 jm ± 5 jm sobre el objeto a producir.
En otra configuración ventajosa de la invención, la unidad de evaluación también está diseñada para evaluar a partir de la temperatura Tl una contracción de volumen AV- de la fase líquida del material de partida al solidificarse después de salir por el orificio de salida. De esta manera, por ejemplo, se puede colocar una hebra de material de partida sobre el objeto, que inicialmente presenta un diámetro de 105 jm y cuando se solidifica, se contrae exactamente al diámetro deseado de 100 jm.
En otra configuración particularmente ventajosa de la invención, la unidad de evaluación está diseñada adicionalmente para evaluar el flujo de energía E que es transportado por la fase líquida del material de partida que atraviesa el orificio de salida. De esta manera, se puede controlar el balance térmico global en el objeto a producir, de modo que se puedan adaptar otras estrategias de impresión y movimientos de trayectoria del cabezal de impresión. En la fabricación de un objeto expandido, puede ser necesario, por ejemplo, detener el proceso de impresión en una posición y continuar imprimiendo en otra posición después de que el cabezal de impresión se haya desplazado. Cuando se evalúa el flujo de energía E, se puede reconocer, por ejemplo, que la posición en la que debe continuar el proceso de impresión se ha desplazado debido a efectos térmicos y debe reaccionar en consecuencia. En particular, aquí también se puede considerar la salida de energía del objeto a través de conducción térmica y/o radiación térmica.
En otra configuración particularmente ventajosa de la invención, la unidad de evaluación también está diseñada para evaluar el flujo másico Q del material de partida que pasa a través del orificio de salida, teniendo en cuenta la posición s del pistón y/o la fuerza F ejercida por el pistón. De esta manera, se puede optimizar aún más la precisión en la dosificación, y en particular, de los tamaños de la estructura producidos en el objeto.
Para que las variables medidas por los sensores o evaluadas por la unidad de evaluación se reflejen en última instancia en una fabricación más precisa de estructuras del objeto a producir, dichas variables se pueden retroalimentar en particular en un control de proceso activo.
Al calificar y caracterizar materiales en el cabezal de impresión, se puede establecer eventualmente un conjunto de parámetros que permita producir estructuras con un alto grado de precisión, también de una manera puramente controlada, es decir, sin retroalimentación activa.
Las geometrías, temperaturas y demás valores descritos se pueden graduar discrecionalmente para diferentes materiales o grupos de materiales.
A continuación, en base a las figuras, se presentan en detalle otras medidas de mejora de la invención junto con la descripción de ejemplos de ejecución preferidas.
Ejemplos de ejecución
Las figuras muestran:
Figura 1: ejemplo de ejecución del cabezal de impresión 10 conforme a la invención en el estado de impresión.
Figura 2: otra instantánea del cabezal de impresión 10 en el estado de no impresión.
Según la figura 1, el cabezal de impresión 10 comprende una carcasa 19 con un pistón 31 guiado en su interior. El pistón 31 consta de una parte de control de temperatura 31a y una parte de impresión 31b. La parte de impresión 31b de acero endurecido está guiada en el orificio central 19a de la carcasa 19 de manera estanca con respecto al material de partida. La misma impide que se escape la fase sólida 21 del material de partida 20 y empuja esta fase sólida 21 de la zona de alimentación 11 a la zona de compresión 11a, donde se conforma una capa límite 11b con la fase líquida 22 del material de partida 20. Allí, queda un espacio de ventilación 54, a través del cual los gases pueden escapar de la carcasa 19. La parte de control de temperatura 31a fabricada de aluminio limita con la parte de impresión 31b y está guiada de forma más holgada en el orificio central 19a de la carcasa 19. De esta manera, la parte 31a de control de temperatura está sujeta a menos desgaste mecánico que la parte 31b de impresión. El pistón 31 está conectado a su fuente de accionamiento 38, que no se muestra en detalle en la figura 1, a través de una pieza de conexión 37 termoaislante. Cuando el pistón 31 se mueve en la dirección del orificio de salida 16 del cabezal de impresión 10, la fase líquida 22 del material de partida 20 es expulsada por el orificio de salida 16. La figura 1 es una instantánea en el estado en el que precisamente esto es posible, es decir, el cabezal de impresión 10 está listo para imprimir. En este estado, el volumen de trabajo 17 dentro del orificio central 19a en la carcasa 19 del cabezal de impresión 10 es comparativamente pequeño.
Un conducto de flujo 32 y un conducto de retorno 33 para un medio de control de temperatura 35 son guiados a través de la parte de control de temperatura 31a. El conducto de flujo 32 y el conducto de retorno 33 desembocan en un orificio central 34 en la parte de impresión 31b. Dicho orificio central 34 cierra así el circuito del medio de control de temperatura 35 y, junto con el conducto de flujo 32, el conducto de retorno 33 y el medio de control de temperatura 35, conforma el medio de control de temperatura 36 para el pistón 31. En el orificio central 34, el medio de control de temperatura 35 intercambia calor con la parte de impresión 31b y, por tanto, con la fase sólida 21 del material de partida 22.
En el ejemplo de ejecución mostrado en la figura 1, la fase sólida 21 del material de partida 20 se suministra a través de un embudo 12 y se desliza a una zona de alimentación 11 en el cabezal de impresión 10 tan pronto como el pistón 31 se retira detrás de esta zona de alimentación 11. Para que este deslizamiento sea posible, sólo la fase sólida 21 del material de partida puede estar presente en la zona de alimentación 11. En particular, esta fase sólida 21 no debe fundirse ni adherirse. Por tanto, la zona de alimentación 11 se enfría desde el exterior por medio del refrigerante 13. Los refrigerantes 13 comprenden una refrigeración activa 13a con un medio refrigerante y una refrigeración pasiva 13b con aletas de refrigeración. Además, el medio de control de temperatura 35 es también un medio de refrigeración para el pistón 31 y contribuye así a que la temperatura Ts en la zona de alimentación permanezca por debajo de la temperatura Tp a partir de la cual se plastifica la fase sólida 21 del material de partida 20.
La fase sólida 21 del material de partida 20 se calienta en la zona de plastificación 14 mediante un calentador 15 y de ese modo se convierte en la fase líquida 22, que puede salir por el orificio de salida 16 cuando se aplica presión. La curva de la temperatura T a lo largo del eje 19b de la carcasa 19 está esbozado a la derecha en la figura 1.
En la figura 1 también se muestra una entrada adicional 53 en la carcasa 19, en la cual, en otra configuración, la fase líquida 22 del material de partida 20 se puede introducir directamente en la zona de plastificación 14.
La figura 2 muestra otra instantánea del cabezal de impresión 10 en el estado de no impresión en el cual el pistón 31 se ha retirado detrás de la zona de alimentación 11. Esto abre el camino para que la fase sólida 21 del material de partida 20 pase hacia la zona de alimentación 11. Al mismo tiempo, cuando se retira el pistón 31, se interrumpe repentinamente el contacto térmico con la fase sólida 21 del material de partida 20 y, por tanto, también la entrada de calor en el pistón 31. El control de temperatura del pistón 31 ahora se puede ajustar rápidamente, desactivar o incluso invertir en calefacción para evitar la conformación de agua de condensación en el pistón 31. En el estado que se muestra en la figura 2, el volumen de trabajo 17 dentro del orificio central 19a en la carcasa 19 del cabezal de impresión 10 es máximo.
La figura 2 también muestra un ejemplo de cómo el pistón 31 se puede acoplar a un acumulador de calor 40 a través de un hilo trenzado conductor de calor 39. Por lo tanto, el hilo 39 y el acumulador de calor 40 también pertenecen al medio de control de temperatura 36 para el pistón 31.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Cabezal de impresión (10) para una impresora 3D, que comprende un volumen de trabajo (17) para la recepción de un material de partida (20) de viscosidad variable; en donde el cabezal de impresión presenta un pistón (31, 31a, 31b); en donde el volumen de trabajo (17) varía a través del movimiento del pistón (31, 31a, 31b) y en donde el cabezal de impresión presenta un orificio de salida (16) a través del cual se puede extruir una fase líquida (22) del material de partida (20) mediante el movimiento del pistón (31, 31a, 31b), caracterizado porque el pistón (31, 31a, 31b) presenta medios de control de temperatura (36).
2. Cabezal de impresión (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque el pistón (31, 31a, 31b) presenta al menos un conducto (32, 33) para el paso de un medio de control de temperatura (35).
3. Cabezal de impresión (10) según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el pistón (31) está subdividido en una parte de impresión (31b) orientada hacia el material de partida (20, 21) y una parte de control de temperatura (31a) opuesta al material de partida (20, 21) y en contacto térmico con la parte de impresión (31b).
4. Cabezal de impresión (10) según la reivindicación 3, caracterizado porque al menos una sección parcial del conducto (32, 33) se extiende a través de la parte de control de temperatura (31a).
5. Cabezal de impresión (10) según una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque la parte de impresión (31b) está fabricada de un material más duro que la parte de control de temperatura (31a).
6. Cabezal de impresión (10) según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la pieza de control de temperatura (31a) está fabricada mediante fabricación aditiva, en particular, mediante impresión 3D.
7. Cabezal de impresión (10) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el pistón (31, 31a, 31b) está acoplado a un acumulador de calor (40) por conducción de calor (39).
8. Cabezal de impresión (10) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el volumen de trabajo (17) presenta una zona de alimentación (11) con una alimentación (12) para el material de partida (20, 21) y una zona de plastificación (14) calentable (15); en donde el pistón (31, 31a, 31b) se puede introducir en la zona de alimentación (11).
9. Cabezal de impresión (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de control de temperatura (36) están diseñados para mantener la temperatura Ts de la zona de alimentación (11) incluso por debajo de la temperatura Tp a partir de la cual el material de partida (20) se plastifica cuando la fase líquida (22) del material de partida (20) sale por el orificio de salida (16).
10. Cabezal de impresión (10) según la reivindicación 9, caracterizado porque adicionalmente está prevista una refrigeración (13) de la zona de alimentación (11) dispuesta en el exterior del volumen de trabajo (17).
11. Cabezal de impresión (10) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el pistón (31, 31a, 31b) está conectado con su fuente de accionamiento (38) a través de una pieza de conexión termoaislante (37).
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