Трехмерный принтер (варианты)

Изобретение относится к оргтехнике и может быть использовано в производстве устройств для изготовления трехмерных моделей последовательным нанесением слоев твердеющих материалов. Принтер для создания трехмерной модели путем последовательного нанесения слоев твердеющего материала включает плиту для изготавливаемой модели и термопечатающую головку. Корпус головки связан со стационарным основанием посредством механизма ее перемещения относительно плиты для изготавливаемой модели, выполненного в виде управляющих штанг, связанных в параллелограмм шаровыми шарнирами с корпусом головки и ползунами с подшипниками скольжения или качения. По первому варианту изобретения в принтере механизм перемещения термопечатающей головки установлен на стационарном основании в виде замкнутой рамки или плоской платформы, расположенной над плитой для изготавливаемой модели. По второму варианту изобретения стационарное основание для механизма перемещения термопечатающей головки выполнено в виде плоской опорной платформы для изготавливаемой модели, а направляющие ползунов выполнены за одно целое с боковыми сторонами опорной платформы. Технический результат, достигаемый при использовании принтера по изобретению, заключается в упрощении конструкции механизма управления исполнительным органом и возможности изготовления с более высокими размерами моделей. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к бытовой технике, оргтехнике и может быть использовано в производстве устройств для изготовления трехмерных моделей последовательным нанесением слоев твердеющих материалов.

Известно устройство для изготовления объемных моделей, включающее рабочую головку с исполнительным органом в виде фрезы, связанной со стационарным основанием посредством управляющих штанг в виде парных стоек стержневого типа. Стойки перемещаются в ползунах по прямолинейным параллельным между собой направляющим, закрепленным на плоской стороне основной платформы, которая размещена над дополнительной плитой с изготавливаемым изделием (EP, A1, №1637277).

Недостатками известного решения являются сложность и громоздкость конструкции механизма управления исполнительным органом и невозможность изготовления значительных по размерам моделей. Помимо этого исполнительный орган известного решения имеет принципиально иную конструкцию.

Наиболее близким к заявленному изобретению является принтер для изготовления трехмерных моделей, включающий плиту для изготавливаемой модели, термопечатающую головку, корпус которой связан со стационарным основанием посредством механизма ее перемещения относительно плиты для изготавливаемой модели (US, A, №5121329).

Недостатками известного решения являются сложность и громоздкость конструкции механизма управления исполнительным органом и невозможность изготовления значительных по размерам моделей. Также к недостаткам конструкции можно отнести большой объем занимаемый конструкцией как в процессе изготовления моделей, так и по окончании работы.

Заявленное изобретение направлено на устранение перечисленных выше недостатков.

Указанный технический результат по первому варианту изобретения достигается тем, что в принтере для создания трехмерной модели путем последовательного нанесения слоев твердеющего материала, включающем плиту для изготавливаемой модели, термопечатающую головку, корпус которой связан со стационарным основанием посредством механизма ее перемещения относительно плиты для изготавливаемой модели, стационарное основание с механизмом перемещения термопечатающей головки расположены относительно плиты для изготавливаемой модели и выполнено в виде замкнутой рамки или плоской платформы, а механизм перемещения термопечатающей головки - в виде управляющих штанг, связанных в параллелограмм шаровыми шарнирами с корпусом головки и ползунами, размещенными на противоположных сторонах рамки или боковых сторонах плоской платформы.

Направляющие ползунов выполнены за одно целое с противоположными боковыми сторонами рамки или плоской платформы.

Ползуны принтера выполнены с пневмоподшипниками или с подшипниками скольжения или качения.

По второму варианту изобретения указанный технический результат достигается тем, что в принтере для создания трехмерной модели путем последовательного нанесения слоев твердеющего материала, включающем плиту для изготавливаемой модели, термопечатающую головку, корпус которой связан со стационарным основанием посредством механизма ее перемещения относительно плиты для изготавливаемой модели, стационарное основание для механизма перемещения термопечатающей головки выполнено в виде опорной плоской платформы для изготавливаемой модели, а механизм перемещения термопечатающей головки - в виде управляющих штанг, связанных в параллелограмм шаровыми шарнирами с корпусом головки и ползунами, размещенными на противоположных боковых сторонах плоской платформы.

Ползуны принтера выполнены с пневмоподшипниками или с подшипниками скольжения или качения.

Данное решение позволяет существенно сократить габариты принтера во внерабочем состоянии, что делает его удобным в хранении до следующего применения.

Поскольку от наиболее близкого известного технического решения заявленное изобретение отличается рядом существенных признаков, оно соответсвует условию патентоспособности «новизна».

В основу заявленного изобретения положены известные законы материального мира, что позволяет утверждать о соответствии изобретения условию «промышленная применимость»

Поскольку из уровня техники неизвестно выполнение устройства для изготовления трехмерных моделей с оригинальной конструкцией механизма перемещения термопечатающей головки, которое позволяет упростить конструкцию, а также возможность изготовления моделей с более высокими габаритами при одинаковых размерах принтера и размерах стационарного основания, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг. 1 представлен общий вид принтера по первому варианту; на фиг. 2 - принтер по второму варианту, общий вид; на фиг. 3 - то же по фиг. 2, вид сверху.

Принтер для создания трехмерной модели содержит термопечатающую головку 1, корпус которой связан со стационарным основанием 2 механизмом ее перемещения. Термопечатающая головка 1 снабжена одним или несколькими экструдерами материала.

Механизм перемещения термопечатающей головки 1 выполнен в виде управляющих штанг в виде пары стержней 3, связанных в параллелограмм шаровыми шарнирами 4 с корпусом головки 1 и ползунами 5. Ползуны 5 размещены на противоположных сторонах рамки или платформы на направляющих и перемещаются вдоль этих сторон с помощью гибких тяг 6, связанных с двигателями управления 7.

Направляющие могут быть выполнены за одно целое со стационарным основанием 2; при этом в качестве направляющей используются боковая грань и приконтурная поверхность основной плоскости стационарного основания 2. Свобода перемещения ползунов 5 обеспечивается пневмоподшипниками, подшипниками качения или скольжения (не показаны).

Помимо механизма перемещения на стационарном основании 2 размещены электродвигатели и привод управления ползунами, блок управления термопечатающей головкой 1.

На стационарном основании 2 располагаются двигатели управления 7 перемещения ползунов 5 и блок 8 управления с блоком питания 9.

По первому варианту изобретения изготавливаемая модель располагается на плите 10, которая размещается напротив стационарного основания 2 с установленным на нем механизмом перемещения головки 1.

Стационарное основание 2 выполнено в виде плоской платформы или замкнутой рамки (не показана) предпочтительно с параллельными противоположными боковыми сторонами.

По второму варианту изобретения изготавливаемая модель располагается на стационарном основании 2, которое является опорным для механизма перемещения термопечатающей головки 1.

Стационарное основание 2 выполнено в виде плоской платформы предпочтительно с параллельными противоположными боковыми сторонами.

Печатающая головка содержит датчик для автоматического определения координат платформы (не показана).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом построения модели при помощи датчика определения координат производятся контрольные замеры положения платформы и по данным замерам программа вносит поправку в координаты модели при ее построении, что обеспечивает работоспособность устройства по первому варианту при отклонении от параллельного взаимного положения стационарного основания 2 и плиты 10. Помимо этого наличие данного датчика позволяет возобновить прерванную по каким-либо причинам работу принтера по построению модели.

Послойное нанесение отверждающегося материала на создаваемую модель осуществляется через экструдер термопечатающей головки 1. Данный материал в виде намотанной на катушку нити поступает через дозатор в нагреватель, где он переходит в эластичное или пастообразное состояние, после чего под давлением, создаваемым дозатором, подается в сопло.

Механизм перемещения печатающей головки 1 позволяет установить ее в любой точке возле стационарного основания 2.

Из сопла головки 1 материал послойно подается на изготавливаемую модель, при этом имеет место разогрев материала предыдущего слоя, что обеспечивает их надежное сцепление между собой.

По окончании работы печатающая головка устанавливается у стационарного основания 2 принтера на небольшом расстоянии от него, что позволяет значительно сократить габариты принтера в неработающем состоянии, данное свойство устройства может быть полезным при нечастом использовании устройства в небольших помещениях например: дома или в небольшом офисе, принтер может располагаться в тонком прямоугольном контейнере (крышке), например на стене, или быть выполненным в качестве полки стеллажа, шкафа.

1. Принтер для создания трехмерной модели путем последовательного нанесения слоев твердеющего материала, включающий плиту для изготавливаемой модели, термопечатающую головку, корпус которой связан со стационарным основанием посредством механизма ее перемещения относительно плиты для изготавливаемой модели, отличающийся тем, что стационарное основание с механизмом перемещения термопечатающей головки расположены возле плиты для изготавливаемой модели, стационарное основание выполнено в виде замкнутой рамки или плоской платформы, а механизм перемещения термопечатающей головки - в виде управляющих штанг, связанных в параллелограмм шаровыми шарнирами с корпусом головки и ползунами, размещенными на противоположных сторонах рамки или боковых сторонах плоской платформы.

2. Принтер по п. 1, отличающийся тем, что направляющие ползунов выполнены за одно целое с боковыми сторонами рамки или плоской платформы.

3. Принтер по п. 1, отличающийся тем, что ползуны выполнены с подшипниками скольжения или качения.

4. Принтер по п. 1, отличающийся тем, что ползуны выполнены с пневмоподшипниками.

5. Принтер по п. 1, отличающийся тем, что печатающая головка содержит датчик для автоматического определения координат платформы.

6. Принтер для создания трехмерной модели путем последовательного нанесения слоев твердеющего материала, включающий термопечатающую головку, корпус которой связан со стационарным основанием посредством механизма ее перемещения, отличающийся тем, что стационарное основание для механизма перемещения термопечатающей головки выполнено в виде плоской опорной платформы для изготавливаемой модели, а механизм перемещения термопечатающей головки - в виде управляющих штанг, связанных в параллелограмм шаровыми шарнирами с корпусом головки и ползунами, размещенными на противоположных боковых сторонах плоской платформы.

7. Принтер по п. 6, отличающийся тем, что ползуны выполнены с подшипниками скольжения или качения.

8. Принтер по п. 6, отличающийся тем, что ползуны выполнены с пневмоподшипниками.

9. Принтер по п. 6, отличающийся тем, что направляющие ползунов выполнены за одно целое с боковыми сторонами плоской платформы.

10. Принтер по п. 6, отличающийся тем, что печатающая головка содержит датчик для автоматического определения координат платформы.