ITUA20165142A1

ITUA20165142A1 - Heating system for printing unit of three-dimensional objects

Info

Publication number: ITUA20165142A1
Application number: ITUA2016A005142A
Authority: IT
Inventors: Maximilian Turchi
Original assignee: Clevertek Di Turchi Maximilian E Brugnoli Satu Susanna
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-12-23

Description

RIASSUNTO SUMMARY

Sistema di riscaldamento per unità di stampa 1 di oggetti tridimensionali 5, comprendente almeno un riscaldatore 6 disposto all’interno del volume V di stampa di detta unità 1 e in grado di emettere un fascio riscaldante 7, detto almeno un riscaldatore 6 comprendendo mezzi di orientazione di detto fascio riscaldante 7 in modo da direzionare detto fascio 7 verso detto oggetto tridimensionale 5 in stampa. Heating system for printing unit 1 of three-dimensional objects 5, comprising at least one heater 6 arranged inside the printing volume V of said unit 1 and capable of emitting a heating beam 7, said at least one heater 6 comprising orientation means of said heating beam 7 so as to direct said beam 7 towards said three-dimensional object 5 being printed.

“Sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali” "Heating system for printing units of three-dimensional objects"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto un sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali. The present invention relates to a heating system for printing units for three-dimensional objects.

Nei processi i stampa di oggetti tridimensionali è molto importante ai fini di ottenere una buona qualità di stampa, mantenere una determinata temperatura del volume interno della stampante e in particolare mantenere o modificare al bisogno la temperatura dell’oggetto in produzione. In processes, the printing of three-dimensional objects is very important in order to obtain good print quality, maintain a certain temperature of the internal volume of the printer and in particular maintain or change the temperature of the object in production as needed.

Allo stato attuale esistono diverse tipologie di sistemi di riscaldamento per stampanti di oggetti tridimensionali. At present there are different types of heating systems for three-dimensional object printers.

Una tipologia nota consiste nello scaldare il piano di supporto della stampante ad esempio mediante resistenze elettriche. A known typology consists in heating the support surface of the printer, for example by means of electric resistances.

In questo modo è possibile riscaldare la superficie inferiore del pezzo in produzione per contatto diretto con il piano. In this way it is possible to heat the lower surface of the piece in production by direct contact with the table.

Una quota parte del calore emesso dalle resistenze viene trasmesso anche aH’aria contenuta nel volume interno della stampante riscaldandolo. A portion of the heat emitted by the resistors is also transmitted to the air contained in the internal volume of the printer by heating it.

Questa tipologia di riscaldamento tuttavia presenta notevoli inconvenienti. Infatti, un importante inconveniente è dato dal fatto che il calore prodotto dal piano di supporto non è sufficiente a scaldare l’intero volume della stampante in modo sufficiente e veloce. However, this type of heating has considerable drawbacks. In fact, an important drawback is given by the fact that the heat produced by the support surface is not sufficient to heat the entire volume of the printer sufficiently and quickly.

Non è possibile altresì aumentare troppo la temperatura delle resistenze in quanto questo può provocare una bruciatura delle porzioni inferiori dell’oggetto in produzione. It is also not possible to increase the temperature of the resistances too much as this can cause burning of the lower portions of the object in production.

Una ulteriore tipologia nota di sistemi di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali consiste nel prevedere all’interno della stampante dei soffiatori di aria calda atti ad aumentare la temperatura dell’aria del volume interno della stampante stessa e, quindi, poiché contenuto all’interno dello stesso, anche dell’oggetto in lavorazione. A further known type of heating systems for printing units for three-dimensional objects consists in providing hot air blowers inside the printer designed to increase the air temperature of the internal volume of the printer itself and, therefore, since it is contained within the printer. interior of the same, also of the object being processed.

Questa tipologia di sistema di riscaldamento comporta notevoli inconvenienti. This type of heating system involves considerable drawbacks.

Un importante inconveniente sta nel fatto che riscaldando indistintamente l’intero volume interno della stampante si provoca un aumento della temperatura di quei componenti elettrici e meccanici che costituiscono la stampante stessa. An important drawback lies in the fact that indiscriminately heating the entire internal volume of the printer causes an increase in the temperature of those electrical and mechanical components that make up the printer itself.

Questo aumento di temperatura non è assolutamente desiderato, viceversa è molto dannoso per la vita utile dei componenti. This temperature increase is absolutely not desired, vice versa it is very damaging to the useful life of the components.

Un primo scopo della presente invenzione è quindi, quello di risolvere i problemi della tecnica nota e proporre un sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali che risolva i problemi della tecnica nota e sia in grado di ottimizzare la qualità produttiva, i tempi ed i costi di produzione di un oggetto tridimensionale. A first object of the present invention is therefore to solve the problems of the known art and to propose a heating system for printing units of three-dimensional objects which solves the problems of the known art and is able to optimize production quality, times and the production costs of a three-dimensional object.

Un ulteriore scopo è quello di fornire un sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali in grado di concentrare l’aumento di temperatura, fino al valore definito in fase di pre-stampa, soltanto sull’oggetto in produzione. A further purpose is to provide a heating system for printing units of three-dimensional objects capable of concentrating the temperature increase, up to the value defined in the pre-printing phase, only on the object in production.

Per raggiungere questi scopi la presente invenzione mette a disposizione un sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali comprendente almeno un riscaldatore disposto all’interno del volume di stampa della unità e in grado di emettere un fascio riscaldante, il riscaldatore comprende mezzi di orientazione del fascio riscaldante in modo da direzionare il fascio stesso verso l’oggetto tridimensionale in stampa. Vantaggiosamente i mezzi di orientazione del fascio riscaldante comprendono almeno un perno di rotazione avente asse parallelo al piano di supporto della stampante. To achieve these purposes, the present invention provides a heating system for printing units for three-dimensional objects comprising at least one heater arranged inside the printing volume of the unit and capable of emitting a heating beam, the heater comprises orienting means of the heating beam so as to direct the beam itself towards the three-dimensional object being printed. Advantageously, the means for orienting the heating beam comprise at least one rotation pin having an axis parallel to the support plane of the printer.

Vantaggiosamente inoltre i mezzi di orientazione del fascio riscaldante comprendono un elemento mobile in allontanamento e avvicinamento, dal piano di supporto della stampante, per variare l’altezza del fascio riscaldante rispetto al piano di supporto. Advantageously, moreover, the means for orienting the heating beam comprise a movable element moving away from and approaching, from the support plane of the printer, to vary the height of the heating beam with respect to the support plane.

Vantaggiosamente inoltre il movimento in avvicinamento e allontanamento dell’elemento mobile è perpendicolare rispetto al piano di supporto. Advantageously, moreover, the movement towards and away from the mobile element is perpendicular to the support plane.

Alternativamente il movimento in avvicinamento e allontanamento dell’elemento mobile non è perpendicolare rispetto al piano supporto. Alternatively, the movement towards and away from the mobile element is not perpendicular to the support plane.

Vantaggiosamente i mezzi di orientazione del fascio riscaldante comprendono un elemento fisso rispetto al piano di supporto, l’elemento fisso comprende una pluralità di porzioni emittenti il fascio riscaldante. La pluralità di porzioni emittenti è azionabile in modo tale da accendere e\o spegnere ogni singola porzione in modo da direzionare il fascio riscaldante sull’oggetto tridimensionale in produzione. Advantageously, the orientation means of the heating beam comprise a fixed element with respect to the support plane, the fixed element comprises a plurality of portions emitting the heating beam. The plurality of emitting portions can be operated in such a way as to turn on and / or off each individual portion in order to direct the heating beam on the three-dimensional object in production.

Vantaggiosamente il riscaldatore comprende una sorgente a infrarossi. Vantaggiosamente il riscaldatore comprende un getto d’aria calda. Advantageously, the heater comprises an infrared source. Advantageously, the heater comprises a jet of hot air.

Vantaggiosamente il riscaldatore comprende una sorgente laser. Advantageously, the heater comprises a laser source.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti da un sistema di riscaldamento per stampanti di oggetti tridimensionali comprendenti le caratteristiche tecniche descritte in una o più delle allegate rivendicazioni. The above objects are achieved by a heating system for printers of three-dimensional objects comprising the technical characteristics described in one or more of the attached claims.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, come illustrato nei disegni allegati in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment, as illustrated in the attached drawings in which:

- la figura 1 è una vista schematica di una prima soluzione realizzativa di un sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali secondo la presente invenzione, - figure 1 is a schematic view of a first embodiment of a heating system for printing unit for three-dimensional objects according to the present invention,

- la figura 2 è una vista schematica di una seconda soluzione realizzativa di un sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali secondo la presente invenzione e Figure 2 is a schematic view of a second embodiment of a heating system for printing unit for three-dimensional objects according to the present invention and

- la figura 3 è una vista schematica di una terza soluzione realizzativa di un sistema di riscaldamento per unità di stampa di oggetti tridimensionali secondo la presente invenzione. Figure 3 is a schematic view of a third embodiment of a heating system for printing unit for three-dimensional objects according to the present invention.

Con riferimento alle figure allegate, con 1 è stata complessivamente indicata una unità di stampa per oggetti tridimensionali, questi ultimi aventi come riferimento il numero 5. With reference to the attached figures, the reference numeral 1 generally indicates a printing unit for three-dimensional objects, the latter having the number 5 as reference.

Nella sua forma essenziale il sistema di riscaldamento oggetto della presente invenzione comprende almeno un riscaldatore 6 disposto all’interno del volume V di stampa della unità di stampa 1 ed in grado di emettere un fascio riscaldante 7. In its essential form, the heating system object of the present invention comprises at least one heater 6 arranged inside the printing volume V of the printing unit 1 and capable of emitting a heating beam 7.

L’almeno un riscaldatore 6 comprende mezzi di orientazione del fascio riscaldante 7 in modo da direzionare il fascio 7 stesso verso l’oggetto tridimensionale 5 in stampa. The at least one heater 6 comprises means for orienting the heating beam 7 so as to direct the beam 7 itself towards the three-dimensional object 5 being printed.

E’ inteso che se l’oggetto in produzione è più di uno, ad esempio con l’utilizzo di unità di stampa “multi braccio”, il sistema può essere configurato in modo da orientare i vari fasci riscaldanti 7 nelle singole direzioni specifiche dei singoli oggetti tridimensionali in stampa. It is understood that if the object in production is more than one, for example with the use of "multi-arm" printing units, the system can be configured in such a way as to orient the various heating beams 7 in the single specific directions of the individual three-dimensional objects in print.

Vantaggiosamente, i riscaldatori 6 sono due e sono disposti ai lati dell’area di stampa dove viene stampato l’oggetto 5. Advantageously, the heaters 6 are two and are arranged on the sides of the printing area where the object 5 is printed.

I riscaldatori 6 sono sempre disposti in modo tale da non ostacolare la testina di stampa 3 nelle sue possibili traiettorie, ovvero al di fuori di quella area chiamata “area di stampa”. The heaters 6 are always arranged in such a way as not to hinder the print head 3 in its possible trajectories, ie outside that area called the "printing area".

Con riferimento alla figura 1 viene ora descritto una prima soluzione realizzativa di un sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione in cui i mezzi di orientazione del fascio riscaldante 7 comprendono almeno un perno di rotazione 8 con asse parallelo al piano di supporto 2 della unità di stampa 1. With reference to Figure 1, a first embodiment solution of a heating system according to the present invention is now described in which the means for orienting the heating beam 7 comprise at least one rotation pin 8 with axis parallel to the support plane 2 of the printing unit. 1.

Questa soluzione comprende un elemento di supporto rigido 12 disposto in modo fisso sul piano di supporto 2 della stampante 1 e comprendente sulla estremità distale alla prima il perno di rotazione 8. This solution comprises a rigid support element 12 fixedly arranged on the support plane 2 of the printer 1 and comprising on the end distal to the first the rotation pin 8.

Al perno di rotazione 8 è fissata la vera e propria sorgente 13 del fascio riscaldante 7. The actual source 13 of the heating beam 7 is fixed to the rotation pin 8.

Questa soluzione permette di orientare il fascio riscaldante 7 ruotando la sorgente 13 sul perno 8 e seguire quindi l’innalzamento dell’oggetto 5 durante la propria stampa. This solution allows you to orient the heating beam 7 by rotating the source 13 on the pin 8 and then follow the raising of the object 5 during its printing.

La sorgente 13 può comprendere ad esempio lampade ad infrarossi, getti di aria calda direzionali, sorgenti laser, fonti luminose, pannelli radianti o comunque una qualsiasi tipologia di sorgente in grado di emettere un fascio riscaldante 7 direzionabile. The source 13 may comprise, for example, infrared lamps, directional hot air jets, laser sources, light sources, radiant panels or in any case any type of source capable of emitting a directional heating beam 7.

Con riferimento alla figura 2 è mostrata una seconda soluzione realizzativa nella quale la soluzione tecnica descritta nella figura 1 può essere integrata e combinata con un elemento mobile 9 che può essere collegato al supporto rigido 12. With reference to Figure 2, a second embodiment solution is shown in which the technical solution described in Figure 1 can be integrated and combined with a movable element 9 which can be connected to the rigid support 12.

L’elemento mobile 9 è mobile in allontanamento e avvicinamento rispetto al piano di supporto 2 della unità di stampa 1. The movable element 9 is movable away from and towards the support plane 2 of the printing unit 1.

In questo modo è possibile variare l’altezza del fascio riscaldante 7 rispetto al piano di supporto 2, e quindi rispetto all’oggetto tridimensionale 5 in produzione. In this way it is possible to vary the height of the heating beam 7 with respect to the support surface 2, and therefore with respect to the three-dimensional object 5 in production.

E’ chiaro che il sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione può comprendete: It is clear that the heating system according to the present invention can include:

- il solo perno 8 atto alla rotazione come da figura 1 , - only pin 8 suitable for rotation as shown in figure 1,

- il perno 8 atto alla rotazione e l’elemento mobile 9 atto aH’avvicinamento\allontanamento dal piano 2 come da figura e - il solo elemento mobile 9 atto aH’avvicinamento\allontanamento dal piano 2, non mostrato nelle figure 8 (in sostanza, avendo la sorgente 13 non ruotabile ma fissa rispetto al proprio supporto 12). - the pin 8 suitable for rotation and the mobile element 9 suitable for approaching / moving away from the plane 2 as shown in the figure and - the only mobile element 9 suitable for approaching / moving away from the plane 2, not shown in figures , since the source 13 is not rotatable but fixed with respect to its support 12).

- il solo elemento mobile 9 senza perno 8. - only mobile element 9 without pin 8.

Il movimento di avvicinamento e allontanamento dell’elemento mobile 9 può essere perpendicolare rispetto al piano di supporto 2, come mostrato nella figura 2 oppure non perpendicolare rispetto al piano supporto 2 stesso. Con riferimento alla figura 3 è mostrata una terza soluzione realizzativa il cui i mezzi di orientazione del fascio riscaldante 7 comprendono un elemento fisso 10 rispetto al piano di supporto 2. The movement of approaching and moving away of the mobile element 9 can be perpendicular to the support plane 2, as shown in Figure 2 or not perpendicular to the support plane 2 itself. With reference to Figure 3, a third embodiment solution is shown, the means of orienting the heating beam 7 comprising a fixed element 10 with respect to the support plane 2.

L’elemento fisso 10 comprende una pluralità di porzioni emittenti 11 il fascio riscaldante 7. The fixed element 10 comprises a plurality of portions 11 emitting the heating beam 7.

La pluralità di porzioni emittenti 11 è azionabile in modo tale da accendere e\o spegnere ogni singola porzione 11. The plurality of emitting portions 11 can be operated in such a way as to turn on and / or off each individual portion 11.

In questo modo è possibile direzionare il fascio riscaldante 7 sull’oggetto tridimensionale 5 in produzione. In this way it is possible to direct the heating beam 7 on the three-dimensional object 5 in production.

Nel funzionamento, quando l’oggetto tridimensionale 5 è nella fase iniziale di stampa viene accesa la porzione emittente 11 più vicina al piano di supporto 2 della stampante. In operation, when the three-dimensional object 5 is in the initial printing phase, the emitting portion 11 closest to the support plane 2 of the printer is switched on.

Man mano che l’oggetto tridimensionale 5 prende forma e aumenta la propria altezza è possibile spegnere la porzione emittente 11 inferiore ed accendere la superiore. As the three-dimensional object 5 takes shape and increases its height, it is possible to turn off the lower emitting portion 11 and turn on the upper one.

Oppure, è inteso, che le porzioni potrebbero rimanere accese per continuare a mantenere riscaldato l’oggetto tridimensionale 5 in stampa. Oppure, è inteso inoltre, che gestendo non solo l’accensione e lo spegnimento, ma anche l’energia emessa dalle singole porzioni emittenti 11, è possibile controllare e modificare la temperatura di singoli strati orizzontali dell’oggetto tridimensionale 5 in produzione. Or, it is understood, that the portions could remain lit to continue to keep heated the three-dimensional object 5 in print. Or, it is also understood that by managing not only the switching on and off, but also the energy emitted by the individual emitting portions 11, it is possible to control and change the temperature of individual horizontal layers of the three-dimensional object 5 in production.

Mediante il sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione è possibile quindi modificare la temperatura delle varie parti dell’oggetto 5 in stampa e, direzionando in porzioni di volume V diverse rispettivi riscaldatori 6, è possibile altresì gestirne le temperature. By means of the heating system according to the present invention it is therefore possible to modify the temperature of the various parts of the object 5 being printed and, by directing different respective heaters 6 in volume portions V, it is also possible to manage the temperatures.

In pratica, è possibile all’interno dello stesso volume di stampa V creare due o più sotto porzioni di volume aventi temperature differenti. In practice, it is possible within the same print volume V to create two or more sub portions of volume having different temperatures.

Questa possibilità è molto vantaggiosa in caso di stampa di più di un oggetto 5 nella medesima stampante 1. This possibility is very advantageous when printing more than one object 5 in the same printer 1.

L’invenzione consegue importanti vantaggi. The invention achieves important advantages.

In particolare un importante vantaggio sta nel riscaldare in modo direzionale solo l’oggetto tridimensionale 5 in stampa senza surriscaldare in modo dannoso nient’altro, in particolare componenti elettrici, elettronici e meccanici della unità di stampa. In particular, an important advantage lies in directionally heating only the three-dimensional object 5 being printed without damagingly overheating anything else, in particular electrical, electronic and mechanical components of the printing unit.

Un altro importante vantaggio sta nel fatto che mediante il sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione è possibile gestire e modificare la temperatura delle varie porzioni dell’oggetto in produzione durante la stampa stessa. Another important advantage lies in the fact that by means of the heating system according to the present invention it is possible to manage and change the temperature of the various portions of the object being produced during the printing itself.

Si ottiene quindi una notevole ottimizzazione dell’intera fase di stampa che si traduce in oggetti tridimensionali 5 finiti con maggiore finitura superficiale e maggiore resistenza meccanica. A considerable optimization of the entire printing phase is thus obtained, which results in finished three-dimensional objects 5 with greater surface finish and greater mechanical strength.

E’ infatti consolidato nelle conoscenze del settore che se l’oggetto tridimensionale 5 in stampa non viene mantenuto alla temperatura giusta, ad esempio se viene mantenuto ad una temperatura più bassa di quella ottimale si verifica una sicura delaminazione fra i vari strati di stampa, rendendo quindi l’oggetto inutilizzabile. It is in fact consolidated in the knowledge of the sector that if the three-dimensional object 5 being printed is not kept at the right temperature, for example if it is kept at a temperature lower than the optimal one, a sure delamination occurs between the various printing layers, making hence the unusable object.

Infatti in questa situazione i vari strati successivi non aderiscono fra di loro rendendo l’oggetto strutturalmente carente. In fact, in this situation the various successive layers do not adhere to each other making the object structurally deficient.

Se invece l’oggetto tridimensionale 5 viene scaldato oltre la temperatura ottimale è possibile giungere alla perdita della funzione strutturale dell’oggetto 5 stesso, conseguendo un afflosciamento irrecuperabile. If, on the other hand, the three-dimensional object 5 is heated beyond the optimal temperature, it is possible to lose the structural function of the object 5 itself, resulting in irrecoverable sagging.

Infatti in questa situazioni si giunge allo scioglimento del materiale costituente l’oggetto tridimensionale 5 in produzione. In fact, in this situation, the material constituting the three-dimensional object 5 in production is dissolved.

Claims

CLAIMS 1. Heating system for printing unit (1) of three-dimensional objects (5), comprising at least one heater (6) arranged inside the printing volume (V) of said unit (1) and capable of emitting a beam heating (7), said at least one heater (6) comprising means for orienting said heating beam (7) so as to direct said beam (7) towards said three-dimensional object (5) being printed.

2. System according to claim 1 wherein said means for orienting said heating beam (7) comprise at least one rotation pin (8) with axis parallel to the support plane (2) of said printing unit (1).

System according to any one of the preceding claims, in which said means for orienting said heating beam (7) comprise a movable element (9) moving away from and approaching from the support plane (2) of said printing unit (2), to vary the height of said heating beam (7) with respect to said support plane (2).

4. System according to claim 3 wherein said movement towards and away from said movable element (9) is perpendicular to said support plane (2).

5. System according to claim 3 wherein said movement towards and away from said movable element (9) is not perpendicular to said support plane (2).

System according to any one of the preceding claims: means for orienting said heating beam (7) comprise a fixed element (10) with respect to said support plane (2), said fixed element (10) comprising a plurality of emitting portions (11 ) said heating beam (7).

7. System according to claim 6 wherein said plurality of emitting portions (11) can be operated in such a way as to turn on and / or off each individual portion (11) so as to direct said heating beam (7) onto said three-dimensional object (5 ) in production.

System according to any one of the preceding claims wherein said at least one heater (6) comprises an infrared source.

9. System according to any one of the previous claims 1-7 wherein said at least one heater (6) comprises a jet of hot air.

System according to any one of the preceding claims 1-7 wherein said at least one heater (6) comprises a laser source.