Область техники
Настоящее изобретение относится к системе нанесения слоя для принтера трехмерной печати (3D-принтера), 3D-принтеру, содержащему такую систему нанесения слоя, и способу для нанесения двух слоев конструкционного материала в виде частиц.
Уровень техники
Известен ряд генеративных процессов изготовления (и, соответственно, ряд типов 3D-принтеров).
Нижеследующие этапы является общими для определенных генеративных процессов изготовления:
(1) Сначала наносят материал в виде частиц на всю поверхность конструкционного поля для формирования слоя неотвержденного материала в виде частиц.
(2) Нанесенный слой неотвержденного материала в виде частиц выборочно отверждают в заранее определенной отдельной зоне, например, путем выборочной печати обрабатывающим агентом, например, связующим агентом (или, например, путем лазерного спекания).
(3) Этапы (1) и (2) повторяют для изготовления необходимого компонента. Для этого конструкционную платформу, на которой послойно формируется этот компонент, можно опускать на расстояние, соответствующее толщине одного слоя, до нанесения нового слоя на всю поверхность (или же устройство нанесения слоя и печатающее устройство можно, соответственно, поднимать на толщину одного слоя).
(4) В заключение, изготовленный компонент, удерживаемый рыхлым, неотвержденным материалом в виде частиц и охватываемый им, можно извлечь.
Например, конструкционное пространство, в котором происходит изготовление компонента или компонентов, может быть определено так называемой «конструкционной коробкой» (также именуемой «рабочей коробкой»). Конструкционная коробка этого типа может иметь конструкцию, образованную периферийными стенками, открытую по направлению вверх и проходящую в вертикальном направлении (например, образованную четырьмя вертикальными боковыми стенками), которые могут образовывать, например, прямоугольник, если смотреть на них сверху. Конструкционная коробка может принимать регулируемую по высоте конструкционную платформу. При этом пространство над конструкционной платформой и между конструкцией вертикальных периферийный стенок может, например, по меньшей мере вносить вклад в образование конструкционного пространства. Верхняя зона конструкционного пространства может именоваться, например, «конструкционным полем». Пример такой конструкционной коробки раскрыт, например, в DE 102009056696 А1.
На вышеуказанном этапе (1) обычно используют систему нанесения слоя, содержащую устройство нанесения слоя (также именуемое «устройство для нанесения многослойных покрытий», recoater). Известен ряд систем нанесения слоя для использования в 3D-принтерах, посредством которых можно наносить конструкционный материал в виде частиц на конструкционное поле (также именуемое «конструкционной поверхностью» или «конструкционной зоной») в виде равномерного слоя по всей поверхности.
В одном из типов системы нанесения слоя используется валик (сокращенно: "валковое устройство нанесения слоя"), перед которым сначала укладывают определенное количество конструкционного материала в виде частиц, а потом перемещают его по горизонтали по конструкционному полю для нанесения конструкционного материала в виде частиц в виде равномерного слоя на конструкционное поле. При этом валик может вращаться в направлении, противоположном направлению перемещения. Системы нанесения слоя большой длины сложны для выполнения при использовании валкового устройства нанесения слоя.
В системе нанесения слоя схожего типа используется качающийся (осциллирующий) нож вместо валика. Например, в DE 10117875 С1 раскрыт способ, предусматривающий укладку материала в виде частиц перед качающимся ножом с последующим нанесением материала в виде частиц на зону, подлежащую покрытию, с помощью качающегося ножа, совершающего качания в виде вращательных или поворотных движений.
В системе нанесения слоя еще одного типа (так называемой системе нанесения слоя с «контейнерным устройством нанесения слоя», например, со «щелевым устройством нанесения слоя») используется устройство нанесения слоя с контейнером, например, выполненным с возможностью перемещения по конструкционному полю и определяющим внутреннюю полость для конструкционного материала в виде частиц, которая ведет к отверстию для выдачи конструкционного материала в виде частиц на конструкционное поле. Устройство нанесения слоя может быть выполнено продолговатым, например, для охвата или покрытия прямоугольного конструкционного поля по всей его длине или ширине. В этом случае отверстие может быть выполнено в виде продольной щели. Таким образом, устройство нанесения слоя можно горизонтально перемещать по конструкционному полю с одновременной выдачей конструкционного материала в виде частиц через отверстие на конструкционное поле для нанесения тем самым равномерного слоя по всей поверхности конструкционного поля.
Например, на вышеуказанном этапе (2) можно использовать печатающее устройство с печатающей головкой, которая управляемым образом наносит обрабатывающий агент на подобласть ранее нанесенного слоя конструкционного материала. Обрабатывающий агент способствует отверждению (немедленному и/или последующему) слоя конструкционного материала в этой подобласти. Например, обрабатывающий агент может представлять собой связующий агент, например, связующий компонент многокомпонентного связующего.
В альтернативном варианте на вышеуказанном этапе (2) можно использовать лазер для отверждения подобласти ранее нанесенного слоя конструкционного материала, например, путем спекания или сплавления конструкционного материала в этой подобласти.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к системе нанесения слоя указанного второго типа, сокращенно именуемой системой нанесения слоя с «контейнерным устройством нанесения слоя», например, «щелевым устройством нанесения слоя».
Например, устройства нанесения слоя данного типа могут быть оснащены вибрационным устройством, посредством которого материалу в виде частиц можно сообщать вибрацию для воздействия на поток или истечение конструкционного материала в виде частиц (например, его поддержание) или обеспечения выхода конструкционного материала в виде частиц из отверстия. Например, вибрационное устройство данного типа может быть выполнено в виде трясущего устройства, посредством которого по меньшей мере стеночную часть контейнера подвергают воздействию вибрации или трясущего движения для воздействия на выход конструкционного материала в виде частиц.
Кроме того, системы нанесения слоя данного типа могут содержать, например, лабиринтную конструкцию внутри контейнера, которая может предотвращать вытекание/утечку конструкционного материала, когда устройство нанесения слоя не движется.
Кроме того, системы нанесения слоя данного типа могут содержать, например, разглаживающий/заметающий элемент, посредством которого возможно разглаживать нанесенный на конструкционное поле материал в виде частиц для уплотнения и/или выравнивания конструкционного материала.
Пример системы нанесения слоя со «щелевым устройством нанесения слоя» известен из DE 102009056 689 А1. Например, см. фиг. 17-20 в указанном документе.
Задачей, лежащей в основе настоящего изобретения, можно считать создание системы нанесения слоя для 3D-принтера, содержащей «контейнерное устройство нанесения слоя», с расширенной сферой применения.
Настоящее изобретение предлагает систему нанесения слоя для 3D-принтера по пункту 1 формулы изобретения. Дополнительные варианты осуществления системы нанесения слоя раскрыты в зависимых пунктах 2-21. В пункте 22 формулы изобретения раскрыт 3D-принтер, содержащий соответствующую систему нанесения слоя, а в пункте 23 раскрыт способ для нанесения двух слоев конструкционного материала в виде частиц.
В соответствии с различными вариантами осуществления в качестве примера может быть предложена система нанесения слоя, в которой степень уплотнения нанесенного слоя конструкционного материала в виде частиц может соответствующим образом меняться путем соответствующей установки угла наклона разглаживающего элемента устройства нанесения слоя, при этом одну или более характеристик компонента, например, формовочного стержня и/или формы для заливки, можно задавать индивидуально в каждом конкретном случае.
В соответствии с различными вариантами осуществления в качестве примера может быть предложена система нанесения слоя, в которой различные составы конструкционных материалов могут быть надежно нанесены на конструкционное поле равномерными слоями и/или могут быть соответствующим образом уплотнены путем изменения угла наклона разглаживающего/заметающего элемента устройства нанесения слоя, так что в конечном итоге становится возможной обработка множества различных составов конструкционных материалов с помощью данной системы нанесения слоя.
В соответствии с различными вариантами осуществления в качестве примера может быть предложена система нанесения слоя, в которой степень уплотнения в изготавливаемом компоненте и/или создаваемой композиции слоя для каждого конкретного случая может варьироваться путем изменения угла наклона разглаживающего/заметающего элемента устройства нанесения слоя во время выполнения конструкционной операции с целью изготовления компонента с зонами разной степени уплотнения и/или нескольких компонентов с разной степенью уплотнения за одну конструкционную операцию.
В соответствии с различными вариантами осуществления в качестве примера может быть предложена система нанесения слоя, в которой могут быть нанесены множество слоев конструкционного материала с неизменным качеством и/или уплотнением путем установки или повторного изменения угла наклона разглаживающего элемента устройства нанесения слоя во время выполнения конструкционной операции, так что становится возможным обеспечить простым и безопасным образом неизменное качество и/или и уплотнение, например, на всем протяжении длительной конструкционной операции и/или множества конструкционных операций.
В соответствии с различными вариантами осуществления в качестве примера может быть предложена система нанесения слоя, в которой равномерные и надлежащим образом уплотненные слои конструкционного материала могут быть нанесены за короткий период времени. В соответствии с различными вариантами осуществления и в качестве примера можно установить соответствующий подходящий угол наклона для прохода и обратного прохода устройства нанесения слоя, что позволяет создавать двунаправленное покрытие без ущерба для качества нанесенного слоя.
При этом, в контексте настоящей заявки термин «конструкционный материал в виде частиц» может означать конструкционный материал, содержащий по меньшей мере один вид материала в виде частиц (например, песок (его зерна), например, формовочный песок и/или частицы металла и/или частицы синтетического материала). Кроме того, в состав конструкционного материала могут входить несколько различных видов материалов в виде частиц, например, смесь нового и вторичного песка, или смесь мелкого и крупного песка, или смесь песков двух разных типов. Кроме того, конструкционный материал может содержать по меньшей мере один жидкий компонент, например, связующий компонент, например, активатор, и/или одну или более твердых и/или жидких добавок. Если конструкционный материал содержит связующий компонент, другой связующий компонент, например, фурановую смолу, можно выборочным образом напечатать на ранее нанесенном слое конструкционного материала с помощью печатающего устройства, чтобы отвердить указанный слой в заранее заданной области. В зависимости от изготавливаемого компонента, например, формы для заливки или формовочного стержня, и/или назначения для применения соответствующего компонента, можно использовать состав конструкционного материала, специально созданный для данного назначения. При этом состав конструкционного материала может быть определен количеством используемых компонентов, а также соответствующим типом и соответствующей долей компонентов, содержащихся в конструкционном материале (смеси), в том числе, например, соответствующим размером частиц (для твердого материала).
В соответствии с различными вариантами осуществления система нанесения слоя для 3D-принтера может содержать
устройство нанесения слоя (например, «контейнерное устройство нанесения слоя», например, «щелевое устройство нанесения слоя», выполненные с возможностью горизонтального перемещения через конструкционное поле и непрерывной выдачи конструкционного материала в виде частиц из отверстия на конструкционное поле во время указанного горизонтального перемещения через конструкционное поле), содержащее контейнер, определяющий внутреннюю полость для приема конструкционного материала в виде частиц, ведущую в отверстие для выдачи конструкционного материала в виде частиц (например, на конструкционное поле или в конструкционное пространство), и разглаживающий/заметающий элемент, образующий обращенную вниз (например, в сторону конструкционного поля или конструкционного пространства) разглаживающую поверхность и выполненный с возможностью разглаживания выданного из отверстия конструкционного материала с использованием разглаживающей поверхности, тем самым выравнивая и/или уплотняя выданный материал в виде частиц, и
установочное устройство, выполненное с возможностью регулируемой установки угла наклона разглаживающей поверхности, например, для регулируемой установки угла наклона фиксированным образом и/или для регулируемой установки и удержания/фиксации (в соответствующей установке) (например, в течение по меньшей мере существенной или преобладающей части прохода через конструкционное поле или в течение всего прохода через конструкционное поле).
Устройство нанесения слоя может быть, например, выполнено с возможностью перемещения в горизонтальном направлении, например, через конструкционное поле. Например, устройство нанесения слоя может быть выполнено с возможностью перемещения вдоль линейной направляющей конструкции, предназначенной для данной цели, например, посредством ползуна, к которому прикреплено устройство нанесения слоя.
Например, контейнер может быть выполнен вытянутым, с продольной осью, проходящей, например, в горизонтальном направлении перпендикулярно направлению, в котором может перемещаться устройство нанесения слоя. При этом отверстие может быть выполнено в виде, например, продольной щели с продольной осью, проходящей в горизонтальном направлении, перпендикулярном направлению, в котором может перемещаться устройство нанесения слоя, и/или параллельном продольному направлению контейнера.
Например, контейнер может быть выполнен сужающимся книзу в поперечном сечении и, например, воронкообразным в поперечном сечении.
Например, контейнер может быть выполнен открытым кверху. Над указанным контейнером, например, может быть расположен второй контейнер.
Например, отверстие или продольная щель может быть расположена в нижней концевой части контейнера, т.е., например, в концевой части устройства нанесения слоя, обращенной к конструкционному полю, и может, например, быть направлено вниз в сторону конструкционного поля.
Конструкционное поле может, например, быть определено конструкционной платформой и/или конструкционной коробкой (также именуемой «рабочей коробкой»), над/на или в которой может происходить конструирование компонента посредством 3D-принтера в ходе генеративного процесса изготовления. Например, конструкционная коробка может вмещать регулируемую по высоте конструкционную платформу, постепенно опускаемую во время генеративного процесса изготовления (или так называемой «конструкционной операции»). Например, привод для регулирования по высоте может быть предусмотрен либо непосредственно в конструкционной коробке («совместно передвигающийся»), либо, например, стационарным образом в 3D-принтере («стационарно установленный»). Например, конструкционная коробка может быть выполнена с возможностью перемещения в 3D-принтер или из него, например, посредством роликового транспортера и/или с помощью собственного ходового привода, интегрированного в конструкционную коробку. Например, конструкционная коробка может быть выполнена согласно исходному описанию, например, как раскрыто в DE 102009056969 А1.
Раскрываемая в настоящем описании информация относится как к одному разглаживающему элементу, так и к двум и более разглаживающим элементам, т.е. к соответствующему разглаживающему элементу.
Например, разглаживающий элемент может быть образован контейнером, например, его нижней стороной, или, например, сформирован как отдельный элемент и прикреплен к устройству нанесения слоя, например, к несущей конструкции последнего или к контейнеру. Если разглаживающий элемент прикреплен к устройству нанесения слоя в качестве отдельного элемента, разглаживающий элемент может быть прикреплен к устройству нанесения слоя, например, неподвижно или подвижно (например, с возможностью поворота). В первом случае разглаживающий элемент можно перемещать посредством движения, например, поворота, устройства нанесения слоя для установки угла наклона его разглаживающей поверхности. Во втором случае разглаживающий элемент можно перемещать напрямую, то есть он может перемещаться сам по себе, для установки угла наклона его разглаживающей поверхности.
Например, для выравнивания и/или уплотнения конструкционного материала разглаживающий элемент установлен в направлении прохода позади отверстия, например, с наклоном, уменьшающимся в тыльную сторону, или наклоном, увеличивающимся в направлении прохода. Например, угол наклона может представлять собой острый угол, например, угол не более 5°, например, угол не более 4°, например, угол не более 3°, например, угол не более 2°, например, угол не более 1°.
Например, устройство нанесения слоя может содержать единственный разглаживающий элемент, при этом система нанесения слоя работает только в одном направлении. Например, устройство нанесения слоя может содержать два разглаживающих элемента, при этом система нанесения слоя работает в двух направлениях. В последнем случае разглаживающие элементы могут быть расположены, например, на противоположных сторонах отверстия (например, в поперечном направлении), при этом угол наклона соответствующего разглаживающего элемента может быть регулируемо установлен, например, с помощью установочного устройства. В последнем случае разглаживающие элементы могут быть расположены так, что их разглаживающие поверхности лежат в одной плоскости.
Например, разглаживающая поверхность разглаживающего элемента может быть выполнена по существу планарной. Например, разглаживающий элемент может иметь вытянутую форму и может проходить по существу параллельно продольному направлению контейнера, например, по существу вдоль по всей его щели. Например, разглаживающий элемент может быть выполнен в виде разглаживающего бруса/полосы и/или разглаживающего ножа. Например, разглаживающий элемент может быть выполнен из металла, например, из стали.
Например, разглаживающий элемент может быть расположен под отверстием, например, в вертикальном направлении под отверстием, например, на (небольшом) расстоянии по вертикали от отверстия. Иначе говоря, разглаживающий элемент может быть расположен за пределами внутреннего пространства контейнера или под ним, например, за пределами контейнера или под ним. Например, разглаживающий элемент может быть расположен сбоку от отверстия и вблизи него по горизонтали.
Например, установочное устройство может быть выполнено с возможностью перемещения через конструкционное поле вместе с устройством нанесения слоя.
Например, установочное устройство может быть выполнено с возможностью регулируемой установки угла наклона разглаживающей поверхности относительно неподвижной плоскости отсчета, например, относительно горизонтальной поверхности и/или поверхности, параллельной конструкционной платформе, и/или поверхности, параллельной конструкционному полю, и/или поверхности, параллельной последнему нанесенному слою. Например, угол наклона может представлять собой острый угол.
В соответствии с различными вариантами осуществления установочное устройство может, в качестве примера, содержать привод, обеспечивающий возможность изменения угла наклона разглаживающей поверхности. Термин «привод» означает привод, не являющийся, например, ручным. Привод, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью перемещения, непосредственно или опосредованно, разглаживающего элемента, например, поворота разглаживающего элемента.
В соответствии с различными вариантами осуществления привод, в качестве примера, может представлять собой привод линейного перемещения или привод вращения или поворота. Иначе говоря, привод сообщает, например, поступательное движение или создает такое поступательное движение (с возможностью его использования/преобразования для поворота затворного элемента и/или устройства нанесения слоя), или сообщает крутящий момент путем по меньшей мере одного полного оборота или неполного оборота.
В соответствии с различными вариантами осуществления привод, в качестве примера, может быть выбран из группы, состоящей из гидравлического привода, пневматического привода, электрического привода и их комбинаций.
В соответствии с различными вариантами осуществления привод, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью регулируемой установки угла наклона разглаживающей поверхности непосредственно самим приводом. В связи с этим привод, в качестве примера, может представлять собой электрический привод. Таким образом, привод, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью удержания разглаживающего элемента и/или устройства нанесения слоя в соответствующем положении, например, положении поворота.
В соответствии с различными вариантами осуществления установочное устройство, в качестве примера, может дополнительно содержать ограничитель хода, выполненный с возможностью ограничения движения (например, разглаживающего элемента и/или устройства нанесения слоя), создаваемого приводом, до определенной степени, для установки тем самым угла наклона разглаживающей поверхности. Например, с помощью ограничителя хода можно установить диапазон поворота разглаживающего элемента и/или устройства нанесения слоя, например, диапазон вертикального поворота.
В соответствии с различными вариантами осуществления, в качестве примера, ограничитель хода может быть выполнен с возможностью регулируемого изменения положения, так что угол наклона разглаживающей поверхности может быть установлен путем изменения положения ограничителя хода. При этом, в качестве примера, ограничитель хода может быть регулируемым вручную или электрически регулируемым.
В соответствии с различными вариантами осуществления установочное устройство, в качестве примера, может быть выполнено в виде поворотного устройства с возможностью поворота разглаживающего элемента (непосредственно или опосредованно) для установки, тем самым, угла наклона разглаживающей поверхности. Например, разглаживающий элемент может быть повернут относительно неподвижной оси поворота и/или внешней оси поворота или собственной оси поворота тела элемента, и/или горизонтальной оси поворота, например, параллельной продольной оси устройства нанесения слоя и/или перпендикулярной направлению прохода устройства нанесения слоя и/или в пределах диапазона вертикального поворота, и/или с помощью раскрытого выше привода.
В соответствии с различными вариантами осуществления поворотное устройство, в качестве примера, может быть выполнено с возможностью поворота устройства нанесения слоя для поворота, тем самым, разглаживающего элемента и установки угла наклона разглаживающей поверхности. Таким образом, устройство нанесения слоя в целом можно повернуть вокруг его собственной оси поворота для установки угла наклона разглаживающей поверхности, или устройство нанесения слоя может быть выполнено в виде поворотного устройства нанесения слоя. Например, устройство нанесения слоя может быть выполнено с возможностью поворота относительно неподвижной оси поворота и/или собственной оси поворота тела элемента, и/или горизонтальной оси поворота, например, параллельной продольной оси устройства нанесения слоя и/или перпендикулярной направлению прохода устройства нанесения слоя и/или в пределах диапазона вертикального поворота и/или с помощью раскрытого выше привода.
В соответствии с различными вариантами осуществления система нанесения слоя, в качестве примера, может дополнительно содержать опорный блок, на котором, например, на одной из его передних сторон, с возможностью поворота поддерживается устройство нанесения слоя, например, посредством цапфы/шарнирного пальца. Опорный блок, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью перемещения вместе с устройством нанесения слоя. Устройство нанесения слоя может поддерживаться с возможностью поворота на своей другой передней стороне, например, посредством другого опорного блока. Раскрытый выше привод, в качестве примера, может быть установлен на опорном блоке, например, между опорным блоком и устройством нанесения слоя.
В соответствии с различными вариантами осуществления система нанесения слоя, в качестве примера, может дополнительно содержать линейную направляющую конструкцию, вдоль которой обеспечена возможность перемещения опорной конструкции, например, в горизонтальном направлении, например, через конструкционное поле или конструкционное пространство.
В соответствии с различными вариантами осуществления система нанесения слоя, в качестве примера, может дополнительно содержать блок управления (например, «контроллер» и/или электронный блок управления), соединенный с установочным устройством, например, с приводом и/или ограничителем хода, и выполненный с возможностью управления установочным устройством таким образом, чтобы установочное устройство устанавливало/изменяло угол наклона, например, устанавливало и/или повторно изменяло угол наклона в начальное значение, например, до начала конструкционной операции и/или во время выполнения конструкционной операции, например, для обеспечения необходимого уплотнения/выравнивания. Т.е. блок управления устанавливает угол наклона посредством установочного устройства. Иначе говоря, угол наклона устанавливается управляемым образом (с использованием установочного устройства), например, с управлением от привода.
В соответствии с различными вариантами осуществления блок управления, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью установки угла наклона в начальное значение в соответствии с используемым/применяемым составом материала в виде частиц, и/или одним или более параметром окружающей среды (например, влажностью воздуха и/или температурой окружающей среды и/или давлением в окружающей среде), и/или необходимой степенью уплотнения (например, наносимого слоя и/или изготавливаемого компонента), например, на основании соответствующего сопоставленного параметра или набора параметров (в том числе, например, параметра привода и/или угла поворота), сохраненного в блоке управления. Например, состав используемого/применяемого материала в виде частиц и/или один или более параметров окружающей среды и/или необходимую степень уплотнения можно ввести в блок управления посредством терминала оператора 3D-принтера, например, панели управления. Например, состав используемого/применяемого материала в виде частиц и/или один или более параметров окружающей среды можно определять автоматически с помощью соответствующих датчиков и направлять в блок управления.
В соответствии с различными вариантами осуществления система нанесения слоя, в качестве примера, может дополнительно содержать датчик наклона, выполненный с возможностью измерения значения, отражающего текущий угол наклона разглаживающей поверхности. Датчик наклона может, в качестве примера, содержать один или более датчиков ускорения. Следует понимать, что также можно использовать любой другой подходящий датчик наклона. Датчик наклона, в качестве примера, может быть прикреплен к устройству нанесения слоя, например, к его несущей конструкции или к самому разглаживающему элементу.
Датчик наклона, в качестве примера, может быть соединен с блоком управления для передачи измеренного значения в блок управления.
Блок управления, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью установки угла наклона на основании значения, измеренного датчиком наклона, например, установки и/или повторного изменения угла наклона в начальное значение (например, путем управления или регулирования/управления с обратной связью). Блок управления, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью установки угла наклона в начальное значение на основании значения, определенного датчиком наклона, и в соответствии с используемым/применяемым составом материала в виде частиц и/или одним или более параметром окружающей среды и/или необходимой степенью уплотнения. При этом датчик наклона, в качестве примера, может быть использован для контроля и/или ориентации и/или определения нулевой точки. Например, использование датчика наклона дает возможность предотвратить отклонение установленного/фактического угла наклона от необходимого угла наклона, например, из-за износа и/или колебаний температуры.
В соответствии с различными вариантами осуществления система нанесения слоя, в качестве примера, может дополнительно содержать датчик плотности, выполненный с возможностью измерения значения, отражающего плотность (например, степень уплотнения слоя) нанесенного слоя. Датчик плотности может, в качестве примера, содержать один или более оптических датчиков, направленных на конструкционное поле, оптически сканирующих нанесенный слой конструкционного материала и по его результатам выводящих заключение о степени уплотнения, например, путем определения пористости слоя. Следует понимать, что также можно использовать иной подходящий датчик плотности.
Датчик плотности, в качестве примера, может быть прикреплен к несущей конструкции. Датчик плотности, в качестве примера, может быть соединен с любым из раскрытых выше блоков управления для передачи определенного таким образом значения в блок управления.
Блок управления, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью установки угла наклона на основании значения, определенного датчиком плотности, например, для повторного изменения угла наклона (например, в случае заранее заданного отклонения от ожидаемого значения плотности (например, установленного значения) или диапазона значений плотности), например, во время выполнения конструкционной операции (= изготовления одной или более деталей в соответствующем конструкционном пространстве), например, для приведения плотности к установленному значению и/или изменения установленного значения угла наклона в зависимости от определенного таким образом значения плотности и/или уменьшения переменной возмущения. Например, переменная возмущения может представлять собой изменение состава конструкционного материала (например, изменение размера его частиц) и/или изменение одного или более параметров окружающей среды. Например, возможны существенные изменения влажности и/или температуры воздуха во время выполнения конструкционной операции или нескольких конструкционных операций и/или возможны существенные изменения состава конструкционного материала, например, подаваемого подающим блоком устройства нанесения слоя, содержащим смесительный контейнер (например, содержащим размешивающий блок), что может соответственно повлиять на уплотнение, обеспечиваемое при конкретном угле наклона. Такое изменение или отклонение от необходимого уплотнения может быть определено датчиком плотности, при этом блок управления может соответствующим образом отреагировать, например, путем приведения плотности к необходимому значению или регулирования плотности. Взамен или дополнительно, блок управления может выдать тревожный сигнал и/или прервать конструкционную операцию и/или остановить конструкционную операцию в случае определения посредством датчика плотности заранее заданного отклонения от ожидаемого значения плотности или диапазона значений плотности.
Например, в соответствии с различными вариантами осуществления, в системе нанесения слоя
устройство нанесения слоя может быть выполнено в виде устройства нанесения слоя двунаправленного действия, выполненного с возможностью выдачи конструкционного материала при проходе и обратном проходе (например, при каждом из двух непосредственно следующих один за другим проходов) устройства нанесения слоя,
устройство нанесения слоя может содержать разглаживающий элемент на каждой из двух противоположных сторон отверстия, так, что обеспечена возможность разглаживания конструкционного материала в виде частиц, выданного из отверстия во время прохода, с использованием первого из разглаживающих элементов и возможность разглаживания конструкционного материала в виде частиц, выданного из отверстия во время обратного прохода, с использованием второго из разглаживающих элементов, и
установочное устройство может быть выполнено с возможностью установки угла наклона (а также, например, положения) разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц для прохода и установки угла наклона (а также, например, положения) разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц для обратного прохода.
Таким образом, установочное устройство, в качестве примера, может быть выполнено с возможностью соответствующей установки угла наклона разглаживающего элемента, расположенного сзади по направлению прохода, для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц во время двух следующих непосредственно один за другим проходов.
Например, система нанесения слоя может содержать блок управления (например, блок управления, выполненный, как раскрыто выше), выполненный с возможностью управления установочным устройством таким образом, что оно для прохода устанавливает угол наклона (а также, например, положение) разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц и для обратного прохода устанавливает угол наклона (а также, например, положение) разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
В соответствии с различными вариантами осуществления установочное устройство, в качестве примера, может быть выполнено с возможностью совместного изменения угла наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента и угла наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента, т.е. при изменении угла одной разглаживающей поверхности также изменяется и угол другой разглаживающей поверхности.
В соответствии с различными вариантами осуществления установочное устройство, в качестве примера, может быть выполнено с возможностью поворота устройства нанесения слоя в первом направлении для прохода, тем самым устанавливая угол наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц, и поворота устройства нанесения слоя во втором направлении, противоположном первому направлению, для обратного прохода, устанавливая тем самым угол наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
Например, система нанесения слоя может содержать блок управления (например, блок управления, выполненный как раскрыто выше), выполненный с возможностью управления установочным устройством таким образом, чтобы оно поворачивало устройство нанесения слоя в первом направлении для прохода, тем самым устанавливая угол наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц и поворачивало устройство нанесения слоя во втором направлении, противоположном первому направлению, для обратного прохода, тем самым устанавливая угол наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
В соответствии с различными вариантами осуществления 3D-принтер («установка принтера трехмерной печати») может, в качестве примера, содержать систему нанесения слоя, выполненную, как раскрыто выше.
Например, несколько 3D-принтеров могут образовывать систему 3D-принтера.
Например, (соответствующий) 3D-принтер может дополнительно содержать
печатающее устройство для выборочной и управляемой выдачи обрабатывающего агента, выполненное с возможностью печати обрабатывающего агента на заранее заданной подобласти ранее нанесенного слоя конструкционного материала (обрабатывающий агент, выдаваемый посредством печатающего устройства, обеспечивает выборочное отверждение и, в качестве примера, может представлять собой связующий компонент многокомпонентного связующего, при этом другой свяжущий компонент входит в состав конструкционного материала или добавляется в него); и/или
подающий блок, интегрированный в 3D-принтер, обеспечивающий возможность приготовления свежего конструкционного материала и его подачи в устройство нанесения слоя; и/или
одну или более конструкционных платформ и/или конструкционных коробок, определяющий соответствующее конструкционное поле.
Печатающее устройство, в качестве примера, может быть выполнено с возможностью горизонтального перемещения, например, в направлении, перпендикулярном направлению перемещения по меньшей мере одного устройства нанесения слоя. Печатающее устройство, в качестве примера, может быть выполнено с возможностью обслуживания нескольких конструкционных полей. Печатающее устройство, в качестве примера, также может быть выполнено с возможностью перемещения в направлении, в котором также может перемещаться по меньшей мере одно устройство нанесения слоя, что обеспечивает возможность его перемещения через конструкционное поле или конструкционные поля по извилистой, например, U-образной, траектории.
В альтернативном варианте, в качестве примера, соответствующий слой конструкционного материала можно выборочно отверждать, например, спекать, с помощью лазера (так называемое «выборочное лазерное спекание»).
Подающий блок может, в качестве примера, содержать смесительный контейнер с размешивающим блоком и одним или более накопительными контейнерами, из которых соответствующий материал в виде частиц может подаваться в смесительный контейнер. Смесительный контейнер с размешивающим блоком и одним или более накопительными контейнерами, в качестве примера, может быть установлен в вертикальном направлении над по меньшей мере одним конструкционным полем. Кроме того, смесительный контейнер, в качестве примера, может быть соединен через дозировочный насос с контейнером для жидкости, из которого жидкий компонент может подаваться в смесительный контейнер. Смесительный контейнер, в качестве примера, может содержать раздаточную трубу/канал, через которую свежеприготовленный конструкционный материал может наполнять устройство нанесения слоя, перемещенное в положение наполнения.
В соответствии с различными вариантами осуществления, может быть предложен способ для нанесения двух (например, более двух) слоев конструкционного материала в виде частиц, в котором:
устройство нанесения слоя, содержащее контейнер с внутренней полостью, заполняемой конструкционным материалом в виде частиц и ведущей к отверстию для выдачи конструкционного материала в виде частиц, перемещают в первом направлении через конструкционное поле для формирования первого слоя конструкционного материала во время первого прохода,
конструкционный материал в виде частиц, выданный из отверстия во время первого прохода, разглаживают с использованием первого разглаживающего элемента, образующего обращенную к конструкционному полю разглаживающую поверхность, для выравнивания и/или уплотнения выданного материала в виде частиц с использованием разглаживающей поверхности,
устройство нанесения слоя перемещают во втором направлении (например, противоположном первому направлению) через конструкционное поле для формирования второго слоя конструкционного материала во время второго прохода,
конструкционный материал в виде частиц, выданный из отверстия во время второго прохода, разглаживают с использованием второго разглаживающего элемента, образующего обращенную к конструкционному полю разглаживающую поверхность, для выравнивания и/или уплотнения выданного материала в виде частиц с использованием разглаживающей поверхности,
устройство нанесения слоя поворачивают (например, управляемым образом) в первом направлении для первого прохода, тем самым устанавливая, например, устанавливая фиксированным образом и/или устанавливая и удерживая, угол наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц, и
устройство нанесения слоя поворачивают (например, управляемым образом) во втором направлении для второго прохода, тем самым устанавливая, например, устанавливая фиксированным образом и/или устанавливая и удерживая, угол наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
Например, раскрытый способ может быть частью генеративного процесса изготовления.
В случае двух и более разглаживающих элементов и повороте устройства нанесения слоя устройство нанесения слоя можно отклонять или поворачивать в обоих направлениях на одинаковую величину и/или диапазон вертикального поворота в раскрытых выше вариантах осуществления может быть поделен на две части вертикальной линией.
Краткое описание чертежей
Неограничивающие примеры вариантов осуществления изобретения представлены на фигурах и подробно раскрыты ниже.
На фиг. 1 представлен вид сбоку системы нанесения слоя по одному из вариантов осуществления.
На фиг. 1а представлена увеличенная часть вида сбоку на фиг. 1.
Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии передней стороны системы нанесения слоя на фиг. 1.
Фиг. 3 изображает еще один вид в аксонометрии передней стороны на фиг. 2.
Фиг. 4 изображает разрез в аксонометрии системы нанесения слоя на фиг. 1.
Фиг. 5 изображает разрез в аксонометрии системы нанесения слоя на фиг. 1.
Фиг. 6 изображает вид в поперечном разрезе системы нанесения слоя на фиг. 1 в первом продольном положении.
Фиг. 7 изображает вид в поперечном разрезе системы нанесения слоя на фиг. 1 во втором продольном положении.
Фиг. 8а изображает еще один вид в поперечном разрезе системы нанесения слоя с открытым затворным устройством.
Фиг. 8b изображает еще один вид в поперечном разрезе системы нанесения слоя с закрытым затворным устройством.
Фиг. 9 изображает вид в поперечном разрезе затворного элемента для использования в системе нанесения слоя в соответствии с настоящим изобретением в открытом состоянии затворного элемента.
Фиг. 10 изображает еще одну увеличенную часть вида сбоку на фиг. 1.
Фиг. 11 изображает 3D-принтер по одному из вариантов осуществления, при этом кожух установки и подающий блок не показаны.
На фиг. 12 изображен 3D-принтер на фиг. 11, в данном случае - с большей частью кожуха установки и интегрированным подающим блоком.
Фиг. 13 и 14 изображают, соответственно, вид сверху и вид в аксонометрии сверху системы 3D-принтера, содержащей первый и второй 3D-принтеры.
На фиг. 15а-15с изображены различные виды системы нанесения слоя по дополнительному варианту осуществления.
На фиг. 16а-16d изображены системы нанесения слоя согласно различным вариантам осуществления.
Осуществление изобретения
Ниже детально описаны варианты осуществления изобретения на примерах прилагаемых фигур чертежей, включенных в настоящую заявку и изображающих, в иллюстративных целях, конкретные варианты возможного осуществления изобретения. При этом термины «вверх», «вниз», «передний», «задний» и т.п. использованы применительно к ориентации на описываемых фигурах. Поскольку существует несколько разных вариантов ориентации расположения компонентов вариантов осуществления, термины, обозначающие различные направления, служат исключительно для иллюстративных целей и не должны толковаться в ограничительном смысле.
Следует понимать, что возможны другие варианты осуществления изобретения, а также конструкционные и логические изменения без отступления от объема охраны настоящего изобретения. Само собой разумеется, что различные варианты осуществления можно комбинировать, если особо не оговорено иное. Таким образом, нижеследующее описание вариантов осуществления не следует толковать в ограничительном смысле, а объем охраны изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.
В настоящем описании такие термины как «связанный», «прикрепленный» или «соединенный» могут использоваться для обозначения как непосредственной, так и опосредованной связи, крепления или соединения.
В соответствующих случаях, идентичные или схожие элементы на фигурах имеют идентичные номера позиций.
Фиг. 1 изображает вид сбоку системы 1 нанесения слоя по первому варианту осуществления изобретения.
В качестве примера, система нанесения слоя в данном случае содержит два устройства 3, 5 нанесения слоя. Следует понимать, что в других вариантах система 1 нанесения слоя может содержать единственное устройство 3 нанесения слоя или большее количество устройств нанесения слоя, при этом раскрытые ниже признаки аналогичным образом относятся ко всем вариантам, а не исключительно к системе нанесения слоя с двумя устройствами нанесения слоя.
Раскрытая в настоящем описании система 1 нанесения слоя содержит первое устройство 3 нанесения слоя и второе устройство 5 нанесения слоя. Далее в настоящем описании будет раскрыто главным образом первое устройство 3 нанесения слоя, при этом раскрываемые в этой связи признаки аналогичным образом присущи и второму устройству 5 нанесения слоя.
Первое устройство 3 нанесения слоя и второе устройство 5 нанесения слоя, в качестве примера, могут быть жестко соединены посредством опорной плиты 7, так что они могут совместно перемещаться через соответствующее конструкционное поле. В рассматриваемом случае каждое из устройств нанесения слоя соединено с опорной плитой 7, например, поддерживается ей, на одной из его передних сторон. В свою очередь, опорная плита 7 выполнена с возможностью перемещения вдоль линейной направляющей конструкции (не показана), которая проходила бы перпендикулярно плоскости проекции на фиг. 1.
Кроме того, первое устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может быть прикреплено к другой опорной плите 9 своей другой передней стороной. В свою очередь, опорная плита 9 выполнена с возможностью перемещения вдоль другой линейной направляющей конструкции (также не показана). Второе устройство 5 нанесения слоя также может быть соединено с другой опорной плитой (не показана) на своей другой передней стороне.
Как показано на фиг. 1, оба устройства 3 и 5 нанесения слоя, в качестве примера, могут быть выполнены вытянутыми, при этом соответствующая продольная ось проходит перпендикулярно направлению движения. Кроме того, оба устройства 3 и 5 нанесения слоя могут быть расположены одно за другим в продольном направлении.
На каждой из фиг. 2 и фиг. 3 представлен вид в аксонометрии передней стороны системы нанесения слоя на фиг. 1.
Как показано на фиг. 2 и 3, первое устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может быть соединено с опорной плитой 9 посредством опорного блока 11 на своей свободной передней стороне, обращенной в направлении от второго устройства 5 нанесения слоя. Аналогичным образом, устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может быть соединено с опорной плитой 7 посредством другого опорного блока.
Устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может быть установлено с возможностью поворота на соответствующем опорном блоке 11, например, посредством шарнирного пальца 12. Это обеспечивает возможность поворота устройства 3 нанесения слоя вокруг горизонтальной оси поворота, проходящей параллельно продольной оси устройства 3 нанесения слоя, для установки угла наклона одного или более разглаживающих элементов 15а и 15b, соединенных с устройством нанесения слоя посредством поворотного устройства 13.
В качестве примера, поворотное устройство 13 снабжено гидравлическим приводом 13а, расположенным между опорным блоком 11 и устройством 3 нанесения слоя, и системой 13b электронно-регулируемого ограничителя хода, которая изменяемым образом ограничивает угол поворота устройства нанесения слоя вправо и влево. См. также фиг. 1b. При этом устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может быть повернуто в первом направлении для первого прохода ("проход") и во втором направлении для второго прохода ("обратный проход").
Разглаживающие элементы 15а и 15b, в качестве примера, могут быть выполнены в виде разглаживающих полос/брусов и, в качестве примера, могут быть выполнены из стали. Разглаживающие элементы 15а и 15b также могут именоваться «ножи».
Как показано на фиг. 2, разглаживающие элементы 15а и 15b образуют, например, обращенную вниз разглаживающую поверхность, сформированную по существу планарной. Необходимую степень уплотнения материала в виде частиц можно устанавливать путем установки угла наклона соответствующей разглаживающей поверхности разглаживающих элементов 15а и 15b. При этом, в качестве примера, рассматриваемое устройство 3 нанесения слоя выполнено в виде устройства нанесения слоя двунаправленного действия, которое может наносить слой в обоих направлениях во время прохода и во время обратного прохода и может уплотнять выданный материал в виде частиц соответствующим образом.
Следует понимать, что раскрываемая система нанесения слоя также может быть выполнена как система нанесения слоя однонаправленного действия, в этом случае один из ножей может отсутствовать.
Как показано на фиг. 4-7, устройство 3 нанесения слоя может, в качестве примера, содержать первый нижний контейнер 17, второй верхний контейнер 19 (необязательно) и несущую конструкцию.
Несущая конструкция может, в качестве примера, содержать один или более несущих элементов 21а, 21b, проходящих поперечно направлению движения или, скорее, в продольном направлении устройства нанесения слоя, которые могут быть соединены в поперечном направлении несколькими трубками или балками 21с по продольному направлению устройства нанесения слоя. Как показано на фиг. 3, несущие элементы 21а, 21b, в качестве примера, могут быть соединены с соединительной пластиной 21е по меньшей мере одной из своих передних сторон.
Как первый, так и второй контейнеры 17, 19, в качестве примера, могут иметь вытянутую форму.
В качестве примера, первый контейнер 17 имеет сужающуюся книзу в поперечном сечении, например, воронкообразную форму. Первый контейнер 17 содержит продольную щель (без номера позиции) на своем нижнем конце. Первый контейнер 17, в качестве примера, может быть открыт на своем верхнем конце и может быть соединен с нижним открытым концом необязательного второго контейнера 19. Например, первый контейнер 17 может быть усилен в продольном направлении одним или более усиливающими элементами 17с.
В качестве примера, первый контейнер 17 выполнен в виде вибрирующего/трясущегося контейнера, одной боковой стенке 17а которого (здесь правой боковой стенке) придается вибрации/тряска, создаваемая вибрационным/трясущим устройством, обеспечивая вибрацию конструкционного материала в виде частиц, поступившего в контейнер 17.
В качестве примера, первый контейнер 17 в данном случае соединен с несущей конструкцией 21b посредством вибрационного устройства 23 на одной стороне (в данном случае - на правой боковой стенке 17а) и соединен с несущей конструкцией 21а посредством амортизирующего устройства 25 на другой стороне (в данном случае - на левой боковой стенке 17b). См., например, фиг. 6.
Как показано, вибрационное устройство 23 может, в качестве примера, содержать вал 23а, соединенный эксцентриком 23с с эксцентриковой тягой 23b, которая соединена с одной стороной первого контейнера 17. Несколько эксцентриковых тяг 23b и/или эксцентриков 23с, в качестве примера, могут быть установлены одна за другой в продольном направлении устройства нанесения слоя. См., например, фиг. 10.
Амортизирующее устройство 25 может, в качестве примера, содержать амортизирующий элемент 25b, соединенный с несущей конструкцией 21а, и выступающую часть 25а, соединенную с другой стороной первого контейнера 17 или образованную другой стороной первого контейнера 17, и поддерживаемую амортизирующим элементом 25b. Например, несколько амортизирующих устройств 25 могут быть установлены один за другим в продольном направлении устройства нанесения слоя, т.е. первый контейнер может быть соединен с несущей конструкцией в нескольких положениях в продольном направлении устройства нанесения слоя.
(Необязательный) второй контейнер 19 может, в качестве примера, иметь прямоугольную форму в поперечном сечении. В рассматриваемом случае второй контейнер служит в качестве так называемого «загрузочного контейнера», из которого в первый контейнер поступает конструкционный материал. Распределительный элемент 19а, в данном случае распределительный шнек, в качестве примера, может быть принят во втором контейнере. Второй контейнер 19 может быть жестко соединен с несущей конструкцией и/или может быть образован/ограничен ею.
В раскрытом примере осуществления первый контейнер 17 и второй контейнер 19 не связаны друг с другом по вибрации.
На фиг. 4-7 также показано (также см. фиг. 10), что несущая конструкция может, в качестве примера, содержать одно или более ребро 21d, например, по продольному направлению устройства нанесения слоя на обеих сторонах контейнера 17, которые по существу жестко соединены с несущими элементами 21а и 21b, соответственно, и с которыми, например, по существу жестко соединены разглаживающие элементы 15а и 15b для обеспечения отсутствия связи по вибрации с первым контейнером 17, например, посредством соответствующих брусов/планок 29а и 29b, которые, например, соединены с ребром посредством соответствующей промежуточной детали (без номера позиции).
В качестве примера, над первым разглаживающим элементом 15 и под продольной щелью, т.е. между первым разглаживающим элементом 15а и первым контейнером 17, может быть расположен необязательный первый затворный элемент 31а. В качестве примера, этот необязательный первый затворный элемент 31а окружен верхней стороной первого разглаживающего элемента в направлении вниз, а также окружен на боковой стороне планкой 29а и, в направлении вверх, указанной промежуточной деталью (без номера позиции). В направлении, перпендикулярном продольному направлению устройства 3 нанесения слоя и перпендикулярном воображаемой вертикальной плоскости через продольную щель, первый затворный элемент 31а не закреплен.
Аналогичным образом, необязательный второй затворный элемент 31b может быть расположен над вторым разглаживающим элементом 15b и под продольной щелью, т.е. между вторым разглаживающим элементом 15b и первым контейнером 17. Второй затворный элемент 31b, в качестве примера, окружен верхней стороной второго разглаживающего элемента 15b в направлении вниз, на боковой стороне окружен планкой 29b и в направлении вверх окружен промежуточной деталью (без номера позиции). Второй затворный элемент 31b не закреплен в направлении, перпендикулярном продольному направлению устройства 3 нанесения слоя и перпендикулярном воображаемой вертикальной плоскости через продольную щель.
Соответствующий затворный элемент 31а, 31b, в качестве примера, может быть связан с соответствующим разглаживающим элементом и/или соответствующей планкой и/или соответствующей промежуточной деталью жестким образом, например, приклеен.
Затворные элементы 31а и 31b, выполненные, например, вытянутыми, совместно образуют необязательное затворное устройство 31, которое выполнено с возможностью выборочного закрытия отверстия контейнера 17 для выдачи конструкционного материала в виде частиц. На фиг. 4-7 затворные элементы 31а и 31b показаны в их открытом состоянии.
Затворные элементы 31а и 31b могут выборочно закрывать отверстие, когда находятся в соответствующем закрытом состоянии, частично (например, после расширения соответствующего затворного элемента в поперечном направлении), так что затворные элементы 31а и 31b закрывают отверстие вместе.
Как показано на фиг. 8а, 8b и 9, первый затворный элемент 31а и второй затворный элемент 31b могут, в качестве примера, содержать соответственно первое и второе полые тела, при этом каждое из указанных двух полых тел содержит внутреннюю полость 33 (см. фиг. 9), ограниченную деформируемой частью 35, при этом указанные два полых тела расположены на противоположных сторонах от отверстия таким образом (см. фиг. 8а), что деформируемые части обращены друг к другу, при этом каждое из указанных двух полых тел выполнено с возможностью деформации наружу под воздействием вводимой напорной текучей среды на деформируемую часть, в связи с чем происходит расширение внутренней полости, обеспечивающее движение указанных двух деформируемых частей друг к другу и их соприкосновение друг с другом для закрытия отверстия (см. фиг. 8b). Как показано на фиг. 8b, каждый из двух затворных элементов 31а, 31b частично закрывает отверстие подобным образом. В рассматриваемом варианте по меньшей мере один затворный элемент 31а, 31b или по меньшей мере его деформируемая часть, в качестве примера, выполнен из гибкого упругого силиконового материала и содержит уплотняющую поверхность, выполненную с возможностью герметичного соединения с противоположной поверхностью в закрытом состоянии затворного устройства. Таким образом уплотняющая поверхность образована на деформируемой части. В раскрытом варианте осуществления противоположная поверхность также образована деформируемой частью.
Как показано на фиг. 8а, 8b и 9, деформируемая часть 35, в качестве примера, может быть вогнута внутрь, когда отверстие открыто, и выгнута наружу под действием напорной текучей среды, поданной в полое тело для закрытия отверстия.
Как следует из фиг. 8а и 8b, затворное устройство 31, в качестве примера, может дополнительно содержать трубопровод F текучей среды (пунктирная линия), соединяющий по текучей среде соответствующий затворный элемент 31а, 31b с источником напорной текучей среды.
Трубопровод F текучей среды, в качестве примера, может быть выполнен в форме шланговой системы, например, передвижной шланговой системы, по меньшей мере на некоторых участках. Шланговая система может содержать первый и второй шланги Fa и Fb, соответственно, при этом каждый шланг может быть присоединен к соответствующему затворному элементу 31а, 31b, например, на его передней стороне.
В данном варианте источник напорной текучей среды содержит, в качестве примера, резервуар Р сжатого воздуха, выполненный, например, в форме стационарного резервуара, и клапан V, который может быть установлен, например, на трубопроводе F текучей среды между резервуаром Р сжатого воздуха и затворными элементами.
Как также следует из фиг. 8а и 8b, затворное устройство 31, в качестве примера, может дополнительно содержать блок С управления, выполненный с возможностью выборочного закрытия отверстия посредством по меньшей мере одного затворного элемента 31а, 31b управляемым образом.
При этом блок управления, в качестве примера, связан с клапаном V и выполнен с возможностью управления им с целью закрытия отверстия таким образом, чтобы из источника напорной текучей среды поступала напорная текучая среда в по меньшей мере одно полое тело 31а, в связи с чем происходит его деформация в его деформируемой части 35, тем самым закрывая отверстие.
На фиг. 8а клапан закрыт (следовательно, затворное устройство открыто), а на фиг. 8b клапан открыт (следовательно, затворное устройство закрыто).
Блок С управления, в качестве примера, может быть выполнен с возможностью закрытия затворного устройства 31, если конструкционная операция, заданная для устройства 3 нанесения слоя, закончена и/или прервана и/или для по меньшей мере временного закрытия затворного устройства 31 устройства 3 нанесения слоя во время прохода без нанесения материала и/или во время одного из этапов прохода без нанесения материала, например, во время предварительного и/или закрывающего этапа прохода и/или закрытия затворного устройства 31 устройства 3 нанесения слоя, когда последнее находится в неподвижном состоянии и/или по меньшей мере временного закрытия затворного устройства 31 устройства 3 нанесения слоя для очистки устройства нанесения слоя.
Деформируемые части, в качестве примера, могут быть образованы раскрытой выше боковой незакрепленной частью соответствующего затворного элемента.
Затворный элемент, выполненный таким образом, в качестве примера, может также именоваться «надувной уплотняющий элемент» в соответствии с различными вариантами осуществления.
Само собой разумеется, что в одном из примеров модификации раскрытого варианта осуществления может быть предусмотрен единственный затворный элемент 31а вместо указанных двух затворных элементов 31а и 31b, при этом единственный затворный элемент 31 закрывает отверстие полностью, когда затворное устройство находится в закрытом состоянии. Кроме того, затворное устройство, в качестве альтернативного варианта, может содержать одну или более задвижек/задвижных элементов.
Следует отметить, что система нанесения слоя на фиг. 1 может содержать отдельное затворное устройство для каждого из устройств 3 и 5 нанесения слоя, что позволяет закрывать отверстие соответствующего устройства нанесения слоя независимо и выборочно.
Если помимо устройства 3 нанесения слоя также присутствует устройство 5 нанесения слоя, то устройство нанесения слоя, выполняемая которым конструкционная операция будет завершена раньше, можно закрыть посредством соответствующего затворного устройства, например, по меньшей мере до тех пор, пока не будет завершена конструкционная операция другого устройства нанесения слоя.
Фиг. 11 изображает 3D-принтер 100 по одному из вариантов осуществления изобретения, где кожух установки не показан, чтобы можно было видеть раму 140 установки.
Как показано на фиг. 11, раскрытая выше система 1 нанесения слоя, в качестве примера, может быть задействована в 3D-принтере 100. В данном случае номер позиции 103 обозначает линейную направляющую конструкцию для по меньшей мере одного устройства 3 нанесения слоя.
3D-принтер 100 может, в качестве примера, содержать печатающее устройство с печатающей головкой 130 в дополнение к системе 1 нанесения слоя (в данном примере содержащей первое и второе устройства 3, 5 нанесения слоя), выполненное с возможностью печати обрабатывающего агента на заранее заданную частичную область нанесенного ранее слоя конструкционного материала.
Печатающая головка 130, в качестве примера, может быть выполнена с возможностью горизонтального перемещения, например, в направлении, перпендикулярном тому, в котором обеспечено перемещение по меньшей мере одного из устройств 3, 5 нанесения слоя, например, вдоль первой линейной направляющей конструкции 131 печатающей головки.
При этом печатающая головка 130 может, в качестве примера, быть выполнена с возможностью обслуживания нескольких (в данном случае двух) конструкционных полей.
Печатающая головка 130, в качестве примера, также может быть выполнена с возможностью перемещения в направлении, в котором обеспечена возможность перемещения по меньшей мере одного из устройств 3, 5 нанесения слоя, что позволяет ей совершать проход через конструкционное поле или конструкционные поля по извилистой, например, U-образной, траектории. Для этого печатающая головка 130, в качестве примера, может быть выполнена с возможностью перемещения вдоль второй линейной направляющей конструкции 132 печатающей головки.
В качестве альтернативы печатающему устройству, выборочное отверждение соответствующего слоя конструкционного материала можно осуществлять путем, например, спекания с помощью лазера (так называемого «выборочного лазерного спекания»).
Как показано на фиг. 11 (также см. фиг. 12), 3D-принтер 100 может, в качестве примера, содержать одну или более конструкционных зон В1 и В2 (в данном примере две), определенных, например, соответствующей конструкционной платформой 112 (см. фиг. 12) и/или соответствующей конструкционной камерой 110 и 120, соответственно, если последняя расположена в пределах 3D-принтера, находящегося в конструкционном положении.
Соответствующая конструкционная платформа 112, в качестве примера, может быть выполнена с возможностью регулирования по высоте с помощью соответствующего подъемного привода (в данном примере используя стационарный подъемный привод 114).
Как показано, первую конструкционную камеру 110 можно перемещать в 3D-принтер и из него, например, посредством первого роликового транспортера 116, а вторую конструкционную коробку 120 можно перемещать в 3D-принтер и из него, например, посредством второго роликового транспортера 126.
На фиг. 12 изображен 3D-принтер 100, раскрытый на фиг. 11, но в данном случае со значительной частью кожуха 150 установки и интегрированным подающим блоком 160 устройства нанесения слоя.
Как показано на фиг. 12, 3D-принтер 100, в качестве примера, может дополнительно содержать интегрированный с 3D-принтером подающий блок 160 устройства нанесения слоя, посредством которого можно приготовить и подать свежий конструкционный материал в (соответствующее) устройство нанесения слоя.
Показаны два загрузочных контейнера, вмещающих соответствующий материал в виде частиц, которые могут дозировано подавать его в смесительный контейнер с размешивающим блоком (не показан).
Часть кожуха 150 установки и первой конструкционной коробки 100 не показана на фиг. 12 для наглядного представления конструкционной платформы 112 и ряда расположенных друг над другом слоев конструкционного материала на ней.
На фиг. 12 устройства 3, 5 нанесения слоя перемещают в направлении назад, при этом печатающая головка 130 расположена спереди с правой стороны.
На фиг. 12 также показано, как первая конструкционная коробка и вторая конструкционная коробка образуют первую конструкционную зону В1 и вторую конструкционную зону В2, соответственно.
Номером позиции 170 обозначен общий терминал оператора.
Номерами позиций 116 и 126 обозначены соответствующие подающие устройства, в данном примере - в виде роликового транспортера, посредством которого соответствующая конструкционная коробка может быть перемещена в свое конструкционное положение в пределах 3D-принтера.
На фиг. 13 и 14 изображены, соответственно, вид в плане и вид в аксонометрии сверху системы 200 3D-принтера, содержащей первый и второй 3D-принтеры 100 и 100', соответственно.
Оба 3D-принтера, в качестве примера, могут быть выполнены как 3D-принтер 100, раскрытый на примерах фиг. 11 и 12.
Как показано на фиг. 13 и 14, первый и второй 3D-принтеры 100, 100' могут быть расположены в непосредственной близости друг от друга таким образом, чтобы вводные проемы для ввода конструкционных камер были напротив друг друга. В качестве примера, между 3D-принтерами может проходить рельсовая система 210, по которой может перемещаться общее транспортировочное устройство 220. Транспортировочное устройство 220 может использоваться первым и вторым 3D-принтерами 100, 100' для снабжения соответствующего 3D-принтера одной или более конструкционными коробками.
Кроме того, вдоль рельсовой системы могут быть расположены один или более необязательных компонентов, например, накопитель 230 конструкционных коробок, в котором содержатся в резерве одна или более конструкционных коробок, и/или микроволновая печь 240, которая может принимать конструкционную коробку для (дополнительного) отверждения находящегося в ней компонента, и/или станция 250 извлечения, где компонент, находящийся в конструкционной коробке, может быть освобожден от рыхлого неотвержденного материала в виде частиц, иными словами, «извлечен», например, автоматическим образом. В данном случае номер позиции 260 обозначает необязательный накопитель компонентов, в который могут быть помещены для хранения извлеченные компоненты (в рассматриваемом примере формы для заливки и/или формовочные стержни), изготовленные путем генеративного процесса изготовления с использованием одного из двух 3D-принтеров.
На фиг. 15а - 15с представлены различные виды системы 1 нанесения слоя для 3D-принтера по еще одному варианту осуществления.
Как показано, система 1 нанесения слоя может содержать устройство 3 нанесения слоя с контейнером 17, определяющим внутреннюю полость для приема конструкционного материала РМ в виде частиц, ведущую в отверстие для выдачи конструкционного материала в виде частиц, и по меньшей мере один (в данном примере два) разглаживающий элемент 15а, 15b, образующий обращенную вниз разглаживающую поверхность и выполненный с возможностью разглаживания выданного из отверстия конструкционного материала с использованием разглаживающей поверхности, тем самым выравнивая и/или уплотняя выданный материал в виде частиц, и установочное устройство 13, выполненное с возможностью регулируемой установки угла α наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности.
Следует понимать, что система 1 нанесения слоя, в данном примере выполненная в виде системы нанесения слоя двунаправленного действия, в другом варианте может быть выполнена в виде системы нанесения слоя однонаправленного действия.
Как показано, установочное устройство 13 может, в качестве примера, содержать привод 13а, посредством которого обеспечена возможность изменения угла α наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности. В данном примере привод выполнен в виде гидравлического привода линейного перемещения. Само собой разумеется, что можно использовать привод и другого типа.
Как показано, установочное устройство 13 может, в качестве примера, дополнительно содержать систему ограничителя хода, имеющую по меньшей мере один ограничитель 13b хода, выполненный с возможностью ограничения движения, создаваемого приводом 13а (в данном примере поворота устройства нанесения слоя), до определенной степени для установки, тем самым, угла α наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности. Ограничитель 13b хода может быть выполнен с возможностью регулируемого изменения положения, что обеспечивает возможность регулируемого изменения угла α наклона разглаживающей поверхности путем изменения положения ограничителя хода. Ограничитель 13b хода, в качестве примера, может быть электрически регулируемым. Само собой разумеется, что в другом примере привод 13b может быть выполнен с возможностью изменения угла α наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности непосредственно самим приводом.
В раскрытом варианте осуществления установочное устройство, в качестве примера, выполнено в виде поворотного устройства с возможностью поворота устройства 3 нанесения слоя для поворота тем самым (соответствующего) разглаживающего элемента 15а и тем самым установки угла α наклона разглаживающей поверхности. Само собой разумеется, что в другом примере возможен поворот только (соответствующего) разглаживающего элемента 15а для установки тем самым угла (α) наклона (относящейся к нему) разглаживающей поверхности.
Как показано на фиг. 15b и 15с, устройство 3 нанесения слоя по предлагаемому варианту выполнено как поворотное устройство нанесения слоя. Как показано на фиг. 15а, для этого система 1 нанесения слоя может, в качестве примера, дополнительно содержать по меньшей мере один опорный блок 11, на котором с возможностью поворота поддерживается устройство 3 нанесения слоя, например, посредством шарнирного пальца 12. На фиг. 15а также показано, что система 1 нанесения слоя может, в качестве примера, также содержать по меньшей мере одну линейную направляющую конструкцию 103, вдоль которой обеспечена возможность перемещения устройства 3 нанесения слоя вместе с опорным блоком 11 в направлении двойной стрелки. На фиг. 15а также показано, что система 1 нанесения слоя, в качестве примера, может перемещаться через конструкционное пространство В1, в данном примере определенное конструкционной коробкой 110. В альтернативном варианте конструкционное пространство может быть, разумеется, определено (только) конструкционной платформой, будучи расположено над ней.
Как показано на фиг. 15b, система 1 нанесения слоя может, в качестве примера, содержать необязательное затворное устройство 31 для выборочного закрытия отверстия управляемым образом.
На фиг. 15b также показано, что по меньшей мере один разглаживающий элемент 15а, 15b, в качестве примера, может быть образован контейнером, например, его частью, выступающей вниз и спускающейся ниже отверстия. Само собой разумеется, что в другом варианте по меньшей мере один разглаживающий элемент 15а, 15b может быть сформирован как отдельный элемент.
На фиг. 15а также показано, что система 1 нанесения слоя, в качестве примера, может дополнительно содержать блок С управления, соединенный с установочным устройством 13, например, с приводом 13а и/или ограничителем 13b хода.
Блок управления выполнен с возможностью управления установочным устройством 13 таким образом, чтобы установочное устройство устанавливало/изменяло (соответствующий) угол α наклона для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала, например, устанавливало и/или повторно изменяло угол α наклона в (соответствующее) начальное значение, например, во время выполнения конструкционной операции.
Как следует из фиг. 15а, в блоке С управления, в качестве примера, может быть сохранено несколько различных параметров или наборов параметров Р1 - Р15, при этом показанные наборы параметров характеризуются, соответственно, используемым составом материала в виде частиц и/или одним или более параметрами окружающей среды и/или необходимой степенью уплотнения. Например, набор параметров Р1 может соответствовать первому составу материала в виде частиц, предназначенному для нанесения слоев с первой необходимой степенью уплотнения (например, «высокой» степенью уплотнения) при конкретных условиях окружающей среды. Например, набор параметров Р2 может соответствовать первому составу материала в виде частиц, предназначенному для нанесения слоев со второй необходимой степенью уплотнения (например, «низкой» степенью уплотнения) при конкретных условиях окружающей среды. Например, набор параметров Р3 может соответствовать второму составу материала в виде частиц, предназначенному для нанесения слоев с первой необходимой степенью уплотнения при конкретных условиях окружающей среды, и т.п. Например, пользователь может указать соответствующее значение или выбрать на терминале оператора соответствующий состав материала в виде частиц и/или один или более параметров окружающей среды и/или необходимую степень уплотнения, после чего контроллер С выбирает соответствующий параметр или набор параметров. Затем блок С управления может установить (соответствующий) угол α наклона в зависимости от состава материала в виде частиц и/или одного или более параметров окружающей среды и/или необходимой степени уплотнения в начальное значение на основании выбранного набора параметров.
На фиг. 15а также показано, что, в качестве примера, блок С управления может опционально получать текущий/фактический угол α наклона, определяемый не показанным на фигуре датчиком наклона. При этом блок управления может быть дополнительно выполнен с возможностью установки угла α наклона на основании значения, определенного датчиком наклона, например, по меньшей мере изначально (например, путем управления и/или приведения к необходимому значению). Это позволяет точно устанавливать угол наклона, а также определять посредством контроллера погрешность установки, например, из-за износа и/или колебаний температуры. Датчик наклона может, в качестве примера, содержать один или более датчиков ускорения. Например, на фиг. 7 датчик Sα наклона прикреплен к несущей конструкции. Следует понимать, что датчик Sα наклона также может быть выполнен иначе и или расположен в другом месте, например, на самом разглаживающем элементе.
На фиг. 15а также показано, что блок С управления, в качестве примера, может опционально получать текущее значение плотности ρ (относящееся к плотности и степени уплотнения нанесенного слоя, соответственно), определяемое не показанным на фигуре датчиком плотности. При этом блок управления дополнительно может быть выполнен с возможностью установки, например, повторного изменения, угла α наклона на основании значения, определенного датчиком плотности, (например, путем управления и/или приведения к необходимому значению). Это позволяет контроллеру предотвращать или по меньшей мере выявлять изменение степени уплотнения из-за возмущения (например, изменения размера частиц в смеси конструкционного материала), могущего привести к изготовлению дефектного компонента. Затем контроллер может выдать тревожный сигнал, и/или прервать конструкционную операцию и/или выполнить какое-либо действие для приведения плотности к необходимому значению или регулирования плотности, например, приближения (несоответствующего) значения плотности к установленному значению путем изменения угла наклона. Датчик плотности может, в качестве примера, содержать один или более оптических датчиков, которые могут выполнять оптическое сканирование нанесенного слоя по меньшей мере в его отдельных зонах, по результатам которого делают выводы о степени уплотнения этого слоя. На фиг. 7 один такой оптический датчик Sρ, в качестве примера, прикреплен к несущей конструкции устройства нанесения слоя. Датчик Sα плотности, разумеется, может быть выполнен иначе и/или может быть расположен в другом месте, например, на разглаживающем элементе или на опорном блоке.
Например, система может содержать и датчик плотности, и датчик наклона, либо только один из них. Простой вариант осуществления может не содержать ни один из указанных двух датчиков. В подобном случае соответствующий набор параметров может, в качестве примера, содержать только параметр привода, например, угол поворота привода вращения.
Следует отметить, что один или более наборов параметров могут обеспечивать возможность намеренного изменения степени уплотнения во время выполнения конструкционной операции, например, для изготовления компонента с зонами разной жесткости.
Как показано на фиг. 15b и 15с, устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может быть выполнено в виде устройства нанесения слоя двунаправленного действия, выполненного с возможностью выдачи конструкционного материала во время прохода и обратного прохода устройства нанесения слоя, при этом устройство 3 нанесения слоя содержит разглаживающий элемент 15а, 15b на двух противоположных сторонах отверстия, чтобы обеспечить возможность разглаживания конструкционного материала в виде частиц, выдаваемого из отверстия во время прохода (фиг. 15с), посредством первого разглаживающего элемента 15а и разглаживания конструкционного материала в виде частиц, выдаваемого из отверстия во время обратного прохода (фиг. 15b), посредством второго разглаживающего элемента 15b, при этом установочное устройство 13 выполнено с возможностью установки угла α наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента 15а для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц для прохода и установки угла α наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента 15b для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц для обратного прохода.
В данном случае установочным устройством 13 управляет блок С управления, таким образом, что он поворачивает устройство 3 нанесения слоя в первом направлении (в данном случае влево) для прохода для установки, тем самым, угла α наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента 15а для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц, и поворачивает устройство 3 нанесения слоя во втором направлении, противоположном первому направлению (в данном случае вправо), для обратного прохода для установки тем самым угла α наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента 15b для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
Как дополнительно показано на фиг. 15b и 15с, способ для нанесения двух слоев конструкционного материала в виде частиц может включать следующие шаги, на которых:
устройство 3 нанесения слоя, содержащее контейнер 17 с внутренней полостью, заполняемой конструкционным материалом РМ в виде частиц и ведущей к отверстию для выдачи конструкционного материала в виде частиц, перемещают в первом направлении через конструкционное поле для формирования первого слоя конструкционного материала во время первого прохода (см. фиг. 15с),
конструкционный материал в виде частиц, выданный из отверстия во время первого прохода, разглаживают с использованием первого разглаживающего элемента 15а, образующего обращенную к конструкционному полю разглаживающую поверхность, для выравнивания и/или уплотнения выданного материала в виде частиц с использованием разглаживающей поверхности,
устройство 3 нанесения слоя перемещают во втором направлении через конструкционное поле (см. фиг. 15b) для формирования второго слоя конструкционного материала во время второго прохода,
конструкционный материал в виде частиц, выданный из отверстия во время второго прохода, разглаживают с использованием второго разглаживающего элемента 15b, образующего обращенную к конструкционному полю разглаживающую поверхность, для выравнивания и/или уплотнения выданного материала в виде частиц с использованием разглаживающей поверхности,
устройство 3 нанесения слоя поворачивают в первом направлении для первого прохода, тем самым устанавливая угол α наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента 15а для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц, и
устройство 3 нанесения слоя поворачивают во втором направлении для второго прохода, тем самым устанавливая угол α наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента 15b для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
На фиг. 16а-16d изображены системы нанесения слоя в соответствии с различными вариантами осуществления.
Система нанесения слоя на фиг. 16а выполнена аналогично системе нанесения слоя на фиг. 15а, в связи с чем она не будет раскрываться подробно. Как показано, система 1 нанесения слоя по данному варианту осуществления может содержать «контейнерное устройство 3 нанесения слоя» (например, «щелевое устройство нанесения слоя»), содержащее один или более разглаживающих элементов 15а, 15b. Система 1 нанесения слоя дополнительно содержит установочное устройство 13, выполненное с возможностью регулируемой установки угла наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности. В данном варианте установочное устройство 13, в качестве примера, содержит привод 13а линейного перемещения (например, гидравлический привод линейного перемещения) и систему ограничителя хода с по меньшей мере одним ограничителем 13b хода. Ограничитель 13b хода и, следовательно, угол наклона можно устанавливать вручную или с помощью электрического привода.
На фиг. 16b изображена система нанесения слоя по еще одному варианту осуществления. Как показано, система 1 нанесения слоя по данному варианту может, в качестве примера, содержать «контейнерное устройство 3 нанесения слоя» (например, «щелевое устройство нанесения слоя»), содержащее один или более разглаживающих элементов 15а, 15b. Система 1 нанесения слоя дополнительно содержит установочное устройство 13, выполненное с возможностью регулируемой установки угла наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности. В этом варианте установочное устройство 13, в качестве примера, содержит привод поворота, создающий крутящий момент, и систему ограничителя хода с по меньшей мере одним ограничителем 13b хода.
Ограничитель 13b хода и, следовательно, угол наклона можно устанавливать вручную или с помощью электрического привода.
На фиг. 16с изображена система нанесения слоя по еще одному варианту осуществления. Как показано, система 1 нанесения слоя по данному варианту может, в качестве примера, содержать «контейнерное устройство 3 нанесения слоя» (например, «щелевое устройство нанесения слоя»), содержащее один или более разглаживающих элементов 15а, 15b. Система 1 нанесения слоя дополнительно содержит установочное устройство 13, выполненное с возможностью регулируемой установки угла наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности. В этом варианте установочное устройство 13, в качестве примера, содержит привод 13а линейного перемещения (например, электрический привод линейного перемещения). В данном варианте осуществления система ограничителя хода не нужна. По данному варианту угол наклона можно устанавливать непосредственно с помощью привода 13а.
На фиг. 16d изображена система нанесения слоя по еще одному варианту осуществления. Как показано, система 1 нанесения слоя по данному варианту может, в качестве примера, содержать «контейнерное устройство 3 нанесения слоя» (например, «щелевое устройство нанесения слоя»), содержащее один или более разглаживающих элементов 15а, 15b. Система 1 нанесения слоя дополнительно содержит установочное устройство 13, выполненное с возможностью регулируемой установки угла наклона (соответствующей) разглаживающей поверхности. В этом варианте установочное устройство 13 содержит в качестве примера привод поворота 13а (например, электрический привод поворота). В данном варианте осуществления система ограничителя хода не нужна. По данному варианту угол наклона можно устанавливать непосредственно с помощью привода 13а.
Как показано, устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может быть выполнено в виде поворотного устройства нанесения слоя в любом из раскрытых вариантов осуществления. Для этого устройство 3 нанесения слоя, в качестве примера, может по меньшей мере на одной из своих передних сторон быть соединено с опорным блоком 11 с возможностью поворота, например, используя шарнирный палец 12.
Таким образом, в любом из четырех раскрытых вариантов осуществления установочное устройство 13 может быть выполнено в виде поворотного устройства, выполненного с возможностью поворота устройства 3 нанесения слоя для поворота тем самым по меньшей мере одного разглаживающего элемента 15а и тем самым установки угла наклона разглаживающей поверхности.
В любом из четырех раскрытых вариантов осуществления система 1 нанесения слоя может, в качестве примера, содержать линейную направляющую конструкцию (не показана), вдоль которой может перемещаться устройство 3 нанесения слоя и/или опорный блок 11, например, слева направо на фиг. 16-16d.
В любом из четырех раскрытых вариантов осуществления система 1 нанесения слоя может также содержать блок управления, раскрытый в формуле изобретения.
Изобретение относится к системе нанесения слоя для принтера трехмерной печати, 3D-принтеру и способу для нанесения двух слоев конструкционного материала в виде частиц. Система (1) нанесения слоя для 3D-принтера содержит устройство (3) нанесения слоя с контейнером (17), определяющим внутреннюю полость для приема конструкционного материала в виде частиц, ведущую в отверстие для выдачи конструкционного материала в виде частиц. Разглаживающий элемент (15а) образует обращенную вниз разглаживающую поверхность и выполнен с возможностью разглаживания выданного из отверстия конструкционного материала с использованием разглаживающей поверхности, тем самым выравнивая и/или уплотняя выданный материал в виде частиц. Система (1) нанесения слоя дополнительно содержит установочное устройство (13), выполненное с возможностью регулируемой установки угла наклона разглаживающей поверхности (15а). Техническим результатом изобретения является повышение качества изготавливаемых изделий. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 23 ил.
1. Система (1) нанесения слоя для 3D-принтера (100), содержащая
устройство (3) нанесения слоя с контейнером (17), определяющим внутреннюю полость для приема конструкционного материала (РМ) в виде частиц, ведущую в отверстие для выдачи конструкционного материала в виде частиц, и разглаживающий элемент (15а), образующий обращенную вниз разглаживающую поверхность и выполненный с возможностью разглаживания выданного из отверстия конструкционного материала с использованием разглаживающей поверхности, тем самым выравнивая и/или уплотняя выданный материал в виде частиц,
и установочное устройство (13), выполненное с возможностью регулируемой установки угла (α) наклона разглаживающей поверхности.
2. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что установочное устройство (13) содержит привод (13а), посредством которого обеспечена возможность изменения угла (α) наклона разглаживающей поверхности.
3. Система (1) по п. 2, отличающаяся тем, что привод (13а) представляет собой привод линейного перемещения или привод поворота или вращения.
4. Система (1) по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что привод (13а) выбран из группы, состоящей из гидравлического привода, пневматического привода, электрического привода и их комбинаций.
5. Система (1) по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что привод (13а) выполнен с возможностью регулируемой установки угла (α) наклона разглаживающей поверхности непосредственно с использованием самого привода.
6. Система (1) по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что установочное устройство (13) дополнительно содержит ограничитель (13b) хода, выполненный с возможностью ограничения движения, создаваемого приводом (13а), до определенной степени для установки тем самым угла (α) наклона разглаживающей поверхности.
7. Система (1) по п. 6, отличающаяся тем, что ограничитель (13b) хода выполнен с возможностью регулируемого изменения положения, что обеспечивает возможность регулируемого изменения угла (α) наклона разглаживающей поверхности путем изменения положения ограничителя хода.
8. Система (1) по п. 7, отличающаяся тем, что ограничитель (13b) хода является электрически регулируемым.
9. Система (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что установочное устройство (13) выполнено в виде поворотного устройства с возможностью поворота разглаживающего элемента (15а) для установки тем самым угла (α) наклона разглаживающей поверхности.
10. Система (1) по п. 9, отличающаяся тем, что поворотное устройство выполнено с возможностью поворота устройства (3) нанесения слоя для поворота тем самым разглаживающего элемента (15а) и установки угла (α) наклона разглаживающей поверхности.
11. Система (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит опорный блок (11), на котором с возможностью поворота поддерживается устройство (3) нанесения слоя.
12. Система (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит линейную направляющую конструкцию (103), вдоль которой обеспечена возможность перемещения устройства (3) нанесения слоя.
13. Система (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок (C) управления, соединенный с установочным устройством (13), и выполненный с возможностью управления установочным устройством таким образом, чтобы установочное устройство устанавливало/изменяло угол (α) наклона.
14. Система (1) по п. 13, отличающаяся тем, что блок (C) управления выполнен с возможностью установки угла (α) наклона в соответствии с используемым составом материала в виде частиц и/или одним или более параметром окружающей среды и/или необходимой степенью уплотнения в начальное значение.
15. Система (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик (Sα) наклона, выполненный с возможностью измерения значения, отражающего текущий угол (α) наклона разглаживающей поверхности.
16. Система (1) по п. 15, отличающаяся тем, что датчик (Sα) угла наклона соединен с блоком (C) управления, соединенным с установочным устройством (13), и выполненным с возможностью управления установочным устройством таким образом, чтобы установочное устройство устанавливало/изменяло угол (α) наклона, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью установки угла (α) наклона на основании значения, измеренного датчиком наклона.
17. Система (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик (Sρ) плотности, выполненный с возможностью измерения значения, отражающего плотность нанесенного слоя.
18. Система (1) по п. 17, отличающаяся тем, что датчик (Sρ) плотности соединен с блоком (C) управления, соединенным с установочным устройством (13), и выполненным с возможностью управления установочным устройством таким образом, чтобы установочное устройство устанавливало/изменяло угол (α) наклона, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью установки угла (α) наклона на основании значения, измеренного датчиком (Sρ) плотности.
19. Система (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что
устройство (3) нанесения слоя выполнено в виде устройства нанесения слоя двунаправленного действия, выполненного с возможностью выдачи конструкционного материала при проходе и обратном проходе устройства нанесения слоя,
устройство (3) нанесения слоя содержит разглаживающий элемент (15а, 15b) на каждой из двух противоположных сторон отверстия, так, что обеспечена возможность разглаживания конструкционного материала в виде частиц, выданного из отверстия во время прохода, с использованием первого из разглаживающих элементов и возможность разглаживания конструкционного материала в виде частиц, выданного из отверстия во время обратного прохода, с использованием второго из разглаживающих элементов, и
установочное устройство (13) выполнено с возможностью установки угла (α) наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента (15а) для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц для прохода и установки угла (α) наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента (15b) для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц для обратного прохода.
20. Система (1) по п. 19, отличающаяся тем, что установочное устройство (13) выполнено с возможностью совместного изменения угла (α) наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента (15а) и угла (α) наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента (15b).
21. Система (1) по п. 19, отличающаяся тем, что установочное устройство (13) выполнено с возможностью поворота устройства (3) нанесения слоя в первом направлении для прохода, тем самым устанавливая угол (α) наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента (15а) для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц, и поворота устройства (3) нанесения слоя во втором направлении, противоположном первому направлению, для обратного прохода, тем самым устанавливая угол (α) наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента (15b) для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
22. 3D-принтер (100), содержащий систему (1) нанесения слоя по п. 1 или 2.
23. Способ для нанесения двух слоев конструкционного материала в виде частиц, в котором
устройство (3) нанесения слоя, содержащее контейнер (17) с внутренней полостью, заполняемой конструкционным материалом (РМ) в виде частиц и ведущей к отверстию для выдачи конструкционного материала в виде частиц, перемещают в первом направлении через конструкционное поле для формирования первого слоя конструкционного материала во время первого прохода,
конструкционный материал в виде частиц, выданный из отверстия во время первого прохода, разглаживают с использованием первого разглаживающего элемента (15а), образующего обращенную к конструкционному полю разглаживающую поверхность, для выравнивания и/или уплотнения выданного материала в виде частиц с использованием разглаживающей поверхности,
устройство (3) нанесения слоя перемещают во втором направлении через конструкционное поле для формирования второго слоя конструкционного материала во время второго прохода,
конструкционный материал в виде частиц, выданный из отверстия во время второго прохода, разглаживают с использованием второго разглаживающего элемента (15b), образующего обращенную к конструкционному полю разглаживающую поверхность, для выравнивания и/или уплотнения выданного материала в виде частиц с использованием разглаживающей поверхности,
устройство (3) нанесения слоя поворачивают в первом направлении для первого прохода, тем самым устанавливая угол (α) наклона разглаживающей поверхности первого разглаживающего элемента (15а) для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц, и
устройство (3) нанесения слоя поворачивают во втором направлении для второго прохода, тем самым устанавливая угол (α) наклона разглаживающей поверхности второго разглаживающего элемента (15b) для выравнивания и/или уплотнения выданного конструкционного материала в виде частиц.
| DE 102009056689 A1, 09.06.2011 | |||
| US 2013078325 A1, 28.03.2023 | |||
| УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗДЕЛИЯ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗДЕЛИЯ | 2006 |
|
RU2417890C2 |
