PL237291B1

PL237291B1 - Sposób wykonania struktury podporowej pod model drukowany przestrzennie

Info

Publication number: PL237291B1
Application number: PL425362A
Authority: PL
Inventors: Szymon Kostrzewa; Krzysztof WILK; Krzysztof Wilk
Original assignee: 3D Gence Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2021-04-06
Also published as: EP3560684A1; PL425362A1

Abstract

Sposób wykonania struktury podporowej pod model drukowany przestrzennie w technologii osadzania topionego materiału, w którym wykorzystuje się macierz nierówności stołu roboczego i buduje się strukturę bazową o zmiennej wysokości. W sposobie zmienną wysokość struktury bazowej (6) realizuje się przez zmianę przepływu objętościowego materiału (4) przez dyszę drukującą (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania struktury podporowej pod model drukowany przestrzennie w technologii osadzania topionego materiału. Wydruk w technologii osadzania topionego materiału w drukarce druku przestrzennego wykonuje się na platformie roboczej w obrębie obszaru roboczego. Platforma robocza powinna być możliwie płaska i usytuowana równolegle do płaszczyzny, w której porusza się dysza drukująca nakładająca kolejne warstwy materiału. Platforma robocza ma zadanie zapewnienia adhezji drukowanego modelu do powierzchni platformy podczas procesu osadzania materiału i umożliwienia odseparowania modelu od jej powierzchni po zakończeniu procesu osadzania materiału. Ze względów technologicznych by proces osadzania materiału przebiegał prawidłowo wymaga się żeby odległość dyszy drukującej od powierzchni platformy roboczej była możliwie stała. Platformy robocze w drukarkach druku przestrzennego wykonuje się z ceramiki, szkła, metali, tworzyw sztucznych, laminatów i innych materiałów, przy czym wszystkie one mają niedoskonałości i odchyłki płaskości, zaś pod wpływem czynnika korzystnego dla procesu osadzania materiału jakim jest podwyższona temperatura, odkształcają się. Odkształcenie jest tym większe im większa jest powierzchnia platformy roboczej drukarki. Na skutek odkształcenia nie uzyskuje się właściwej i stałej odległości platformy roboczej do płaszczyzny, w której porusza się dysza drukująca. Korygowanie tej niestałej odległości poprzez manualną kalibrację równoległości powierzchni platformy roboczej nie jest skuteczne. Powoduje to defekty w wydruku, odlepianie się modelu od platformy roboczej podczas procesu osadzania materiału i często prowadzi do kolizji modelu i platformy roboczej z dyszą drukującą oraz trwałego uszkodzenia drukarki.

Z patentu amerykańskiego US 20130307193 znany jest sposób budowy struktury podporowej, w którym nanosi się na platformę roboczą kilka warstw materiału tworząc strukturę bazową, którą wyrównuje się nierówności powierzchni platformy. Warstwy struktury bazowej nie są w tym rozwiązaniu zwarte co prowadzi często do deformacji pierwszej warstwy modelu.

Z patentu PL 226 599 znany jest sposób, w którym pierwszą warstwę wielosekcyjnej struktury bazowej nakłada się z większą szerokością ścieżek od ścieżek kolejnych warstw struktury bazowej. W sposobie tym kolejnymi warstwami struktury bazowej wyrównuje się powierzchnię platformy roboczej. Wadą tego sposobu jest jego skuteczność jedynie w przypadku relatywnie niewielkich nierówności nie większych niż jedna warstwa modelu. Zwiększenie przepływu objętościowego dla budowy szerszych ścieżek w miejscach, gdzie odległość dyszy drukującej od powierzchni platformy jest mniejsza niż wysokość warstwy powoduje zwiększenie oporów tłoczenia co może doprowadzić do niepoprawnej pracy układu podawania materiału i niekontrolowanego przerwania procesu osadzania materiału oraz zapchanie dyszy drukującej.

Z patentu PL 224 626 znany jest sposób, w którym prowadzi się punktowy pomiar nierówności płaszczyzny roboczej. Wadą tego sposobu jest to, że większość nierówności powierzchni roboczej platformy, która stanowi jednolitą płaszczyznę nie jest w nim uwzględniona. Sposób nie jest skuteczny zwłaszcza w przypadku wybrzuszenia się płaszczyzny roboczej wynikającego z eksploatacji pod wpływem podwyższonej temperatury korzystnej z punktu widzenia procesu druku przestrzennego.

W znanej drukarce 3DGence ONE bada się nierówności platformy roboczej czujnikiem tak, że mierzy się punktowo w płaszczyźnie poziomej odległość pomiędzy powierzchnią platformy roboczej a głowicą drukującą. W wyniku tych pomiarów tworzy się macierz nierówności platformy roboczej i uwzględnia się ją podczas druku poruszając platformą roboczą wzdłuż osi pionowej drukarki kompensując nierówności powierzchni platformy roboczej. Wadą tego sposobu jest przeniesienie nierówności stołu roboczego na cały wydruk co skutkuje zmniejszeniem tolerancji wymiarowej drukowanego modelu.

W znanej drukarce Renkforce RF 1000 wygładza się macierz nierówności platformy roboczej na kolejnych warstwach drukowanego modelu. W tym sposobie stosuje się stopniowe zmniejszanie ruchu pionowego platformy roboczej przy każdej kolejnej warstwie drukowanego modelu. Sposób ten pozwala na zachowanie tolerancji wymiarowej modelu, ale jego wadą jest zmienna wysokość kolejnych warstw modelu co powoduje niejednakowy spoistość pomiędzy warstwami materiału przez co negatywnie wpływa na wytrzymałość mechaniczną modelu. Ponadto sposób ten nie działa poprawnie przy druku modelu z warstwami niższymi niż nierówność powierzchni roboczej.

W sposobie według wynalazku tworzy się najpierw macierz nierówności platformy roboczej w warunkach takich samych, w jakich odbywa się wydruk. Następnie buduje się pod model drukowany przestrzennie wielosekcyjną strukturę bazową, przy czym pierwszą sekcję struktury nakłada się równolegle do płaszczyzny, w której porusza się dysza drukująca w co najmniej jednej warstwie. Wartość przepływu

PL 237 291 B1 materiału drukującego w trakcie ruchu dyszy jest tym większa, im większa jest zmierzona lokalna odległość pomiędzy dyszą drukującą a powierzchnią platformy roboczej. W sposobie według wynalazku ścieżka materiału jest tym wyższa im większa jest zmierzona lokalna odległość między dyszą a powierzchnią platformy roboczej. Proces zmiany przepływu materiału powtarza się dla wszystkich warstw pierwszej sekcji. Po tym bezpośrednio na pierwszej sekcji nakłada się drugą sekcję dla wyrównania i wygładzania struktury bazowej umożliwiającego właściwe przyleganie i odseparowanie modelu.

Sposób według wynalazku został zobrazowany w przykładzie realizacji na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia nakładanie przez głowicę jednej ze ścieżek pierwszej warstwy struktury bazowej na platformę roboczą w rzucie z boku, zaś fig. 2 przedstawia nakładanie przez głowicę pierwszej warstwy struktury bazowej na platformę roboczą w rzucie ukośnym.

Dyszę drukującą 1 przymocowaną do układu napędu drukarki druku przestrze nnego umiejscawia się nad powierzchnią platformy roboczej 2 związaną z ramą 3 drukarki. Materiał drukujący 4 przemieszcza się poprzez układ prowadzenia 5 materiału do dyszy drukującej 1 i nakłada się na powierzchnię platformy roboczej 2 stanowiąc pierwszą warstwę struktury bazowej 6. Materiał stanowiący strukturę bazową 6 nakłada się tym grubiej im większa jest odległość dyszy drukującej 1 od powierzchni platformy roboczej 2. Zmienną wysokość struktury bazowej 6 realizuje się przez zmianę przepływu objętościowego materiału drukującego 4 przez dyszę 1 i regulując prędkość pracy układu prowadzenia 5 materiału 4.

Sposób według wynalazku niweluje zarówno nierównoległości platformy roboczej do płaszczyzny, w której porusza się dysza drukująca jak i defekty oraz deformacje platformy roboczej. Odległość pomiędzy powierzchnią roboczą a dyszą może wynosić wielokrotność wysokości jednej warstwy drukowanego modelu. Wyrównanie powierzchni roboczej sposobem według wynalazku można łączyć ze znanymi sposobami wyrównania powierzchni roboczej przez co jest możliwy do zastosowania także dla dużych obszarów roboczych z platformami roboczymi o powierzchni przekraczającej jeden metr kwadratowy.

Claims

1. Sposób wykonania struktury podporowej pod model drukowany przestrzennie, w którym wykonuje się macierz nierówności stołu roboczego i buduje się strukturę bazową o zmiennej wysokości, znamienny tym, że zmienną wysokość struktury bazowej (6) i wypłaszczenie jej powierzchni realizuje się poprzez zmianę przepływu objętościowego materiału (4) poprzez dyszę drukującą (1).

2. Sposób wykonania struktury podporowej pod model drukowany przestrzennie według zastrz. 1, znamienny tym, że zmianę przepływu objętościowego realizuje się w zależności od lokalnej odległości dyszy drukującej (1) od płaszczyzny platformy roboczej (3).

3. Sposób wykonania struktury podporowej pod model drukowany przestrzennie według, zastrz. 1, znamienny tym, że zmianę przepływu realizuje się na od jednej do piętnastu warstw struktury bazowej (6) układanych jako pierwsze na płaszczyźnie platformy roboczej (3).