RU181116U1

RU181116U1 - 3D print head

Info

Publication number: RU181116U1
Application number: RU2018105220U
Authority: RU
Inventors: Максим Викторович Кубриков; Алексей Васильевич Устюгов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Ребус 3Д технологии"
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2018-07-04

Abstract

Полезная модель относится к технологиям трехмерной печати, а именно к печатающим головкам 3D принтеров.Печатающая головка 3D-принтера состоит из внешнего экструдера 1, выполненного с заливочным соплом 2 и внутреннего экструдера 3, снабженного точным соплом 4. Корпус внутреннего экструдера 3 размещен в корпусе внешнего экструдера 1. Внутренний экструдер выполнен с буртиком 5, наружный край которого снабжен радиально расположенными выемками 6, образующими с частью внутренней поверхности внешнего экструдера каналы для прохождения печатающего материала в заливочное сопло.Устройство позволяет повысить скорость печати объекта. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to three-dimensional printing technologies, namely to the print heads of 3D printers. The print head of a 3D printer consists of an external extruder 1 made with a filling nozzle 2 and an internal extruder 3 provided with a precision nozzle 4. The housing of the internal extruder 3 is housed in the housing of the external extruder 1. The inner extruder is made with a shoulder 5, the outer edge of which is provided with radially located recesses 6, forming channels with the part of the inner surface of the external extruder for passage of the printing material in the filling nozzle. The device allows you to increase the printing speed of the object. 3 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к технологиям трехмерной печати, а именно к печатающим головкам 3D принтеров.The utility model relates to three-dimensional printing technologies, namely to the print heads of 3D printers.

Известна печатающая головка струйного 3D принтера (RU 174069 U1 B41J 2/00, 28.09.2017 Бюл. №28), содержащая выполненную в едином корпусе подвижную платформу с размещенными на ней: шаговый электродвигатель, зубчатые шкивы, основание, фланец, направляющую пластину, радиатор, экструдерный узел в сборе, каналы филамента, шкив ременной передачи, вентилятор, пружину, прижимающую ведомый зубчатый шкив к ведущему, направляющую ось, установленную между двумя опорами, ремень, опоры, при этом переход с одного экструдера на другой реализован путем механического переключения рычагом на направляющей пластине, путем упора в выступ на опоре и фиксации пружиной.Known printhead of an inkjet 3D printer (RU 174069 U1 B41J 2/00, 09/28/2017 Bull. No. 28), containing a movable platform made in a single housing with a stepping motor, gear pulleys, base, flange, guide plate, radiator , complete extruder assembly, filament channels, belt drive pulley, fan, spring pressing the driven gear pulley to the lead, a guide axis mounted between the two supports, belt, bearings, while the transition from one extruder to another is realized by mechanical transfer li ne lever on the guide plate, by abutment against the projection on the anvil and the spring fixation.

Недостаткам данного устройства является невысокая скорость печати изделий, обусловленная необходимостью перехода с одного экструдера на второй путем механического переключения рычага, при печати, например, различными материалами или материалами различного цвета.The disadvantages of this device is the low speed of printing products, due to the need to switch from one extruder to the second by mechanical switching of the lever, when printing, for example, with various materials or materials of different colors.

Известен способ печати на струйном 3D принтере (RU 2609179; В29С 67/04 B33Y 10/00, B33Y 40/00, В29С 41/32, B41F 17/00; 30.01.2017 Бюл. №4), включающий управляемое перемещение печатающей головки 3D-принтера, подачу по меньшей мере двух нитей из плавкого материала в печатающую головку, разогрев нитей посредством нагревателей с контролируемой температурой, попеременное включение одного из сопел посредством модуля управления принтера и подачу нити под давлением в активное сопло, причем, при переключении сопел печатающей головки модуль управления принтера включает модуль перемещения печатающей головки, который переводит одно из сопел в активное положение, при этом перемещение подвижной платформы смещает положения сопел относительно клапана для сопел, запирая отверстия неактивных сопел и открывая отверстие активного сопла, после полной фиксации подвижной платформы в положении активации активного сопла принтер продолжает печать активным соплом.A known method of printing on an inkjet 3D printer (RU 2609179; B29C 67/04 B33Y 10/00, B33Y 40/00, B29C 41/32, B41F 17/00; 01/30/2017 Bull. No. 4), including controlled movement of the 3D print head printer, feeding at least two threads from fusible material to the print head, heating the threads by means of temperature-controlled heaters, alternately turning on one of the nozzles through the printer control module and feeding the filament under pressure into the active nozzle, moreover, when switching the nozzles of the print head, the module printer control includes a re place the print head, which puts one of the nozzles in the active position, while moving the movable platform shifts the position of the nozzles relative to the nozzle valve, locking the holes of the inactive nozzles and opening the hole of the active nozzle, after the movable platform is fully fixed in the active nozzle activation position, the printer continues to print active nozzle.

Данный способ печати также имеет недостаточную скорость, поскольку реализуется с использованием 3D-принтера, содержащего более одного сопла - переключение которых с целью приведения одного из сопел в активное положение требует дополнительных затрат времени.This printing method also has insufficient speed, because it is implemented using a 3D printer containing more than one nozzle — switching them to bring one of the nozzles to the active position requires additional time.

Известна также печатающая головка струйного 3D принтера (RU 171905 U1 B41J 2/00 20.06.2017 Бюл. №17), включающая основание, на котором закреплен механизм подачи печатающего материала, двигатель, выполненный с возможностью вращения эксцентрика, который приводит в движение единую платформу, клапаны, выполненные с возможностью запирания неактивного экструдера, единую платформу, которая содержит два легкосъемных экструдера с нагревательными элементами, самозапирающийся механизм переключения, выполненный с возможностью позиционирования сопел в рабочем положении, и подпружиненные ролики, выполненные с возможностью прижимания материала к подающему механизму для активного в данный момент экструдера, при этом самозапирающийся механизм выполнен в виде пластины с профилированным вырезом, выполненный с возможностью самозапирания эксцентрика, фиксирующегося в одном из рабочих положений в профилированном вырезе пластины, установленной на единой платформе. Данная печатающая головка выбрана в качестве ближайшего аналога.Also known is the print head of an inkjet 3D printer (RU 171905 U1 B41J 2/00 06/20/2017 Bull. No. 17), including a base on which the feeding mechanism of the printing material is fixed, an engine configured to rotate the eccentric, which drives a single platform, valves made with the possibility of locking the inactive extruder, a single platform, which contains two easily removable extruders with heating elements, a self-locking switching mechanism made with the possibility of positioning the nozzles in the working position, and spring-loaded rollers, made with the possibility of pressing the material to the feeding mechanism for the currently active extruder, while the self-locking mechanism is made in the form of a plate with a profiled cutout, made with the possibility of self-locking of an eccentric fixed in one of the working positions in the profiled cutout of the plate, installed on a single platform. This print head is selected as the closest equivalent.

К недостаткам известной печатающей головки также следует отнести недостаточно высокую производительность устройства, вследствие низкой скорости печати, обусловленной затратами времени на активацию каждого экструдера, в частности, на позиционирование сопел.The disadvantages of the known printhead should also include insufficiently high productivity of the device, due to the low printing speed due to the time spent on activation of each extruder, in particular, on the positioning of the nozzles.

Задачей настоящей полезной модели является повышение скорости печати.The objective of this utility model is to increase print speed.

Поставленная задача решается тем, что печатающая головка 3D-принтера, включающая два экструдера с нагревающим элементом, систему подачи печатающего материала, согласно заявляемой полезной модели, экструдеры выполнены в виде одного разборного узла, образованного путем соосного размещения в корпусе внешнего экструдера, выполненного с заливочным соплом, корпуса внутреннего экструдера, снабженного точным соплом, диаметр которого меньшего диаметра заливочного сопла внешнего экструдера, при этом, внутренний экструдер выполнен с буртиком, наружный край которого снабжен радиально расположенными выемками, образующими с частью внутренней поверхности внешнего экструдера каналы для прохождения печатающего материала в заливочное сопло.The problem is solved in that the print head of a 3D printer, including two extruders with a heating element, a system for supplying printing material, according to the claimed utility model, the extruders are made in the form of a single collapsible assembly formed by coaxial placement in the housing of an external extruder made with a filling nozzle , the body of the internal extruder equipped with an accurate nozzle, the diameter of which is smaller than the diameter of the filling nozzle of the external extruder, while the internal extruder is made with a shoulder, n the outer edge of which is provided with radially located recesses forming channels with a part of the inner surface of the external extruder for passage of the printing material into the filling nozzle.

Внешний экструдер может быть снабжен резьбой для соединения с нагревающим элементом.An external extruder may be threaded for connection to a heating element.

Внешний экструдер может быть соединен с нагревающим элементом через переходник.An external extruder may be connected to the heating element through an adapter.

Заливочное и точное сопла могут быть снабжены механизмом регулировки зазора.Filling and precision nozzles can be equipped with a clearance adjustment mechanism.

Технический результат, достигаемый в результате реализации заявленной полезной модели, заключается в повышении скорости печати.The technical result achieved as a result of the implementation of the claimed utility model is to increase printing speed.

Заявленная полезная модель поясняется чертежами.The claimed utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана часть печатающей головки 3D-принтера, вертикальный разрез.In FIG. 1 shows a portion of a print head of a 3D printer, a vertical section.

На фиг. 2 - узел из 2-х экструдеров печатающей головки 3D-принтера, вертикальный разрез.In FIG. 2 - a node of 2 extruders of the print head of a 3D printer, a vertical section.

На фиг. 3 - узел из 2-х экструдеров печатающей головки 3D-принтера, горизонтальный разрез.In FIG. 3 - assembly of 2 extruders of the print head of a 3D printer, horizontal section.

Печатающая головка 3D-принтера включает внешний экструдер 1, выполненный с заливочным соплом 2, внутренний экструдер 3, снабженный точным соплом 4; корпус внутреннего экструдера 3 размещен в корпусе внешнего экструдера 1; внутренний экструдер выполнен с буртиком 5 с выемками 6; внешний экструдер 1 соединен с нагревающим элементом 7, при этом соединение экструдера с нагревающим элементом целесообразно осуществлять через переходник 8; сопла экструдеров соединены с системой подачи 9 печатающего материала, проходящей через нагревающий элемент 7.The print head of the 3D printer includes an external extruder 1 made with a filling nozzle 2, an internal extruder 3 provided with an accurate nozzle 4; the housing of the internal extruder 3 is placed in the housing of the external extruder 1; the internal extruder is made with a shoulder 5 with recesses 6; the external extruder 1 is connected to the heating element 7, while it is advisable to connect the extruder to the heating element through an adapter 8; the nozzles of the extruders are connected to the supply system 9 of the printing material passing through the heating element 7.

Печатающая головка 3D-принтера работает следующим образом.The print head of a 3D printer operates as follows.

Согласно заданным условиям печати, выводят необходимые параметры и режимы работы 3D-принтера. Для формирования границ (контура) объекта во внутренний экструдер 3 подают печатающий материал, в качестве которого может быть использован пластик, армирующие нити или совокупность различных материалов. Точность печати контура изделия обеспечивается за счет меньшего диаметра точного сопла 4 внутреннего экструдера. После формирования контура объекта, осуществляют послойную заливку через заливочное сопло 2 внешнего экструдера 1. При этом заливочный материал поступает в сопло через каналы, образуемые выемками 6 на буртике 5 внутреннего экструдера и частью внутренней поверхности первого экструдера. При этом точное сопло 4 также может быть использовано при заливке внутренних полостей объекта.According to the specified printing conditions, the necessary parameters and operating modes of the 3D printer are output. To form the boundaries (contour) of the object, a printing material is fed into the internal extruder 3, which can be used as plastic, reinforcing threads or a combination of different materials. The accuracy of the printing circuit of the product is provided due to the smaller diameter of the exact nozzle 4 of the internal extruder. After forming the contour of the object, layer-by-layer filling is carried out through the filling nozzle 2 of the external extruder 1. In this case, the filling material enters the nozzle through channels formed by recesses 6 on the flange 5 of the internal extruder and part of the inner surface of the first extruder. In this case, the exact nozzle 4 can also be used when filling the internal cavities of the object.

За счет того, что заливочное сопло 2 выполнено большим диаметром, чем точное сопло, и еще в большей степени при участии в заливке внутренних полостей обоих сопел, заливка осуществляется со скоростью, превышающей скорость печати, которая достигается при наличии в устройстве двух экструдеров, работающих поочередно.Due to the fact that the filling nozzle 2 is made larger in diameter than the exact nozzle, and even more so when the internal cavities of both nozzles participate in the filling, the filling is carried out at a speed exceeding the printing speed, which is achieved when two extruders are used in the device, which operate alternately .

В качестве дополнительного технического результата можно указать на возможность повышения прочности получаемого объекта в результате одновременной подачи через сопла разных печатающих материалов, и в частности армирующего через точное сопло и связывающего через заливочное сопло.As an additional technical result, we can point out the possibility of increasing the strength of the obtained object as a result of the simultaneous supply of various printing materials through nozzles, and in particular, reinforcing through an exact nozzle and connecting through a filling nozzle.

Claims

1. The print head of a 3D printer, including two extruders with a heating element, a printing material supply system, characterized in that the extruders are made in the form of a single collapsible assembly formed by coaxially placing an external extruder made with a filling nozzle in the housing of the internal extruder, equipped with an exact nozzle, the diameter of which is less than the diameter of the filling nozzle of the first extruder, while the inner extruder is made with a shoulder, the outer edge of which is provided with radially arranged recesses forming channels with the part of the inner surface of the external extruder for the passage of the printing material into the filling nozzle.

2. The print head of a 3D printer according to claim 1, characterized in that the external extruder is threaded for connection with a heating element.

3. The print head of a 3D printer according to claim 1, characterized in that the external extruder is connected to the heating element through an adapter.

4. The print head of a 3D printer according to claim 1, characterized in that the filling and precise nozzles are equipped with a clearance adjustment mechanism.