RU2706322C1 - Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes - Google Patents
Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706322C1 RU2706322C1 RU2018111307A RU2018111307A RU2706322C1 RU 2706322 C1 RU2706322 C1 RU 2706322C1 RU 2018111307 A RU2018111307 A RU 2018111307A RU 2018111307 A RU2018111307 A RU 2018111307A RU 2706322 C1 RU2706322 C1 RU 2706322C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dimensional
- polymer
- prototypes
- mixing
- dimensional prototypes
- Prior art date
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 2-vinylpyridine Chemical compound C=CC1=CC=CC=N1 KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFDVPJUYSDEJTH-UHFFFAOYSA-N 4-ethenylpyridine Chemical compound C=CC1=CC=NC=C1 KFDVPJUYSDEJTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/321—Feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/321—Feeding
- B29C64/336—Feeding of two or more materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области трехмерного прототипирования, в частности к устройствам для создания трехмерных прототипов.The invention relates to the field of three-dimensional prototyping, in particular to devices for creating three-dimensional prototypes.
Известно устройство для изготовления трехмерных прототипов, включающее устройство подачи полимера с винтовой подачей полимерного филамента, которая перемещается в трехмерных координатах по заранее заданному алгоритму [Патент США №7897074, кл. В29С 41/02; В29С 41/46; В29С 41/52; опубл/01.03.2011].A device for the manufacture of three-dimensional prototypes, including a polymer feed device with a screw feed of a polymer filament, which moves in three-dimensional coordinates according to a predetermined algorithm [US Patent No. 7897074, cl. B29C 41/02; B29C 41/46; B29C 41/52; published / 03/01/2011].
К недостаткам данного устройства для изготовления трехмерных прототипов следует отнести невозможность осуществления построения трехмерных прототипов с использованием двух компонентных полимеров.The disadvantages of this device for the manufacture of three-dimensional prototypes include the inability to build three-dimensional prototypes using two component polymers.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для изготовления трехмерных прототипов, включающее устройство подачи полимеров, состоящего из экструзионной головки, способную осуществлять построение трехмерных прототипов с использованием двух- и трехкомпонентных полимеров [Патент США №2009/0295032, кл. В28В 1/14; В28В 1/14; опубл. 03.12.2009]. Применение устройства подачи полимера для нанесения материала позволяет осуществлять построение трехмерных прототипов с использованием различных полимерных материалов, которые сшиваются под действием УФ-облучения.The closest in technical essence and the achieved effect is a device for the manufacture of three-dimensional prototypes, including a polymer supply device consisting of an extrusion head, capable of constructing three-dimensional prototypes using two- and three-component polymers [US Patent No. 2009/0295032, cl.
Недостатком этого устройства для изготовления трехмерных прототипов является невозможность осуществления построения трехмерных прототипов путем комбинирования реактопластов или растворов термопластов, а также необходимость применения при построении трехмерных прототипов УФ-облучения.The disadvantage of this device for the manufacture of three-dimensional prototypes is the impossibility of constructing three-dimensional prototypes by combining thermosets or thermoplastics solutions, as well as the need to use UV irradiation in the construction of three-dimensional prototypes.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: создание устройства для изготовления трехмерных прототипов, способного осуществлять создание трехмерных прототипов с использованием в качестве расходного материала реактопластов или растворов полимеров с возможностью осуществления построения трехмерных прототипов без использования УФ-облучения.The aim of the invention is to remedy these disadvantages, namely: the creation of a device for the manufacture of three-dimensional prototypes, capable of creating three-dimensional prototypes using thermoplastics or polymer solutions as consumables with the possibility of building three-dimensional prototypes without the use of UV radiation.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для изготовления трехмерных прототипов содержит микроконтроллерный блок управления, устройство позиционирования в трехмерных координатах, нагревательную платформу, вентилируемую термокамеру, содержащую специальную устройство смешения и подачи полимера. Специальное устройство подачи раствора полимера включает в себя линейные плунжерные экструдеры, картриджи для растворов полимеров, термостатируемые трубки, нагревательный блок, печатную головку, систему клапанов. Устройство подачи раствора полимера позволяет использовать в качестве полимерного материала для создания трехмерных прототипов реактопласты (эпихлоргидрин / диэтилентриамин, эпихлоргидрин / 2-метилимидазол, алифатические нефтеполимерные смолы фракции С5 / BF3, сольванафта / AlCl3, полиэтиленгликольфумарат / метилметакрилат / тиомочевина / третбутилпероксид и др.) или растворы полимеров (полиэтилентерефталат, полиуретан, полиамид-6, полиакрилонитрил, поликарбонат, полибутилентерефталат, фторопласт-32Л-Н, пиолоформ F, поливиниленкарбонат, полиацеталь, поли-2-винилпиридин, поли-4-винилпиридин и др.).This goal is achieved in that the device for the manufacture of three-dimensional prototypes contains a microcontroller control unit, a positioning device in three-dimensional coordinates, a heating platform, a ventilated heat chamber containing a special polymer mixing and supply device. A special polymer solution supply device includes linear plunger extruders, cartridges for polymer solutions, thermostatic tubes, a heating block, a print head, and a valve system. The polymer solution feed device allows using thermosets (epichlorohydrin / diethylene triamine, epichlorohydrin / 2-methylimidazole, aliphatic petroleum polymer resins of the C5 / BF 3 fraction, solvanaft / AlCl 3 , polyethylene glycol fumarate / methyl methacrylate / thiomethoxytrilate ) or polymer solutions (polyethylene terephthalate, polyurethane, polyamide-6, polyacrylonitrile, polycarbonate, polybutylene terephthalate, fluoroplast-32L-N, pyoform F, polyvinyl carbonate, iatsetal, poly-2-vinylpyridine, poly-4-vinylpyridine, etc.).
На фиг. 1 показано устройство для изготовления трехмерных прототипов (изометрия), на фиг. 2 - устройство подачи полимерного материала, на фиг. 3 - устройство смешения и предобработки полимера.In FIG. 1 shows a device for manufacturing three-dimensional prototypes (isometry), FIG. 2 is a device for supplying polymer material, in FIG. 3 - a device for mixing and pre-processing the polymer.
Устройство для изготовления трехмерных прототипов включает в себя микроконтроллерный блок управления 1, устройство подачи полимерного материала 2, устройство позиционирования в трехмерных координатах 3, нагревательную платформу 4, на которой осуществляется построение трехмерных прототипов, вентилируемую термокамеру 5.A device for manufacturing three-dimensional prototypes includes a
Устройство для изготовления трехмерных прототипов (фиг. 1) работает следующим образом. В микроконтроллерный блок управления 1 загружается программный комплекс устройства для изготовления трехмерных прототипов, в соответствии с которым устройство трехмерного позиционирования 3 перемещает нагревательную платформу 4, на которой осуществляется построение полимерных трехмерных прототипов. Построение трехмерных прототипов осуществляется путем подачи реактопластов или раствора полимера через устройство подачи полимерного материала 2.A device for the manufacture of three-dimensional prototypes (Fig. 1) works as follows. In the
Устройство подачи полимерного материала (фиг. 2) включает в себя: линейный плунжерный насос 6 с поршнем 6а и материальным цилиндром 6б, картридж для реактопластов или растворов полимеров 7, термостатируемые трубки 8, систему клапанов 9, устройство смешения и предобработки полимера 10.The polymer material supply device (Fig. 2) includes: a
Устройство подачи полимерного материала работает следующим образом: при движении поршня 6а плунжерного насоса 6 от положения А в положение Б происходит заполнение реактопластом или раствором полимера материального цилиндра 6б плунжерного насоcа 6 из картриджа для реактопласта или раствора полимера 7 по термостатируемым трубкам 8. В процессе построения трехмерных прототипов происходит программируемое движение поршня 6а положения А в положение Б и подача раствора полимера по термостатируемым трубкам 8 в устройство для смешения и предобработки полимера 10. Устройство подачи полимерного материала оснащено системой клапанов 9 предотвращающих обратное стекание полимера в картридж для реактопластов и растворов полимеров.The polymer material supply device works as follows: when the piston 6a of the
Устройство смешения и предобработки полимера (фиг. 3) включает в себя: двигатель смесительного устройства смешения 11, микролопастной смеситель 12, блок смешения 13, сопло 14.The polymer mixing and pretreatment device (Fig. 3) includes: the engine of the
Устройство смешения и предобработки полимера работает следующим образом: при поступлении в блок смешения 13 реактопласта или раствора полимера происходит их программируемое смешивание с помощью двигателя 11 и микролопастного смесителя 12. Смешанный и/или нагретый реактопласт или раствор полимера поступает в сопло 14.The polymer mixing and pretreatment device operates as follows: when the thermoplastic or polymer solution enters the
Алгоритм генерирования G-кода в программной среде протекает следующим образом. В специально разработанную программную оболочку загружается 3D модель, для которой задаются условия создания трехмерного прототипа, геометрические характеристики трехмерного прототипа и на основе базы данных свойств растворов полимеров выбирается тип раствора полимера. В случае необходимости построения трехмерного прототипа из различных реактопластов или растворов полимера задаются дополнительные параметры переключения картриджей для подачи растворов полимеров. Далее в соответствии с заданными условиями генерируется G-код, учитывающий уменьшение наложенного полимерного слоя в результате усадки или испарения растворителя, который передается в микроконтроллерный блок управления.The algorithm for generating G-code in a software environment proceeds as follows. A 3D model is loaded into a specially designed software shell, for which the conditions for creating a three-dimensional prototype, the geometric characteristics of the three-dimensional prototype are specified, and the type of polymer solution is selected on the basis of the database of properties of polymer solutions. If it is necessary to build a three-dimensional prototype from various thermosets or polymer solutions, additional parameters for switching cartridges for supplying polymer solutions are set. Then, in accordance with the specified conditions, a G-code is generated that takes into account the reduction of the applied polymer layer as a result of shrinkage or evaporation of the solvent, which is transmitted to the microcontroller control unit.
Таким образом, устройство трехмерного прототипирования содержит, микроконтроллерный блок управления 1, устройство позиционирования в трехмерных координатах 3, нагревательную платформу 4, на которой осуществляется построение трехмерных прототипов, вентилируемую термокамеру 5, которая содержит устройство подачи полимерного материала 2. Устройство подачи полимерного материала 2 включает в себя линейный плунжерный насос 6 с поршнем 6а и материальным цилиндром 6б, картридж для реактопластов или растворов полимеров 7, термостатируемые трубки 8, систему клапанов 9, устройство смешения и предобработки полимера 10. Устройство смешения и предобработки полимера включает в себя двигатель смесительного устройства смешения 11, микролопастной смеситель 12, блок смешения 13, сопло 14. Устройство подачи раствора полимера 2 позволяет использовать в качестве полимерного материала для создания трехмерных прототипов реактопласты или растворы полимеров и позволяет осуществлять построения трехмерных прототипов без использования УФ-облучения.Thus, the three-dimensional prototyping device comprises, a
По сравнению с наиболее близким аналогом, использование предлагаемого устройства для изготовления трехмерных прототипов позволяет осуществлять построение трехмерных прототипов с использованием реактопластов или растворов полимеров и исключить из процесса построения трехмерных прототипов УФ-облучение.Compared with the closest analogue, the use of the proposed device for the manufacture of three-dimensional prototypes allows the construction of three-dimensional prototypes using thermosets or polymer solutions and exclude UV radiation from the process of constructing three-dimensional prototypes.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111307A RU2706322C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111307A RU2706322C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2706322C1 true RU2706322C1 (en) | 2019-11-15 |
Family
ID=68581065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018111307A RU2706322C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2706322C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775993C1 (en) * | 2021-07-13 | 2022-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые аддитивные технологии" | Method and apparatus for additive article manufacture |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016191329A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-01 | Georgia-Pacific Chemicals Llc | Apparatus and methods for multicomponent thermoset resin systems in additive manufacturing |
| RU173439U1 (en) * | 2017-01-19 | 2017-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions |
| US20170369731A1 (en) * | 2014-06-08 | 2017-12-28 | Massivit 3D Printing Technologies Ltd | Method and apparatus for manufacture of 3d objects |
| US20180044257A1 (en) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | Raytheon Company | Solid propellant additive manufacturing method and system |
-
2017
- 2017-09-27 RU RU2018111307A patent/RU2706322C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170369731A1 (en) * | 2014-06-08 | 2017-12-28 | Massivit 3D Printing Technologies Ltd | Method and apparatus for manufacture of 3d objects |
| WO2016191329A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-01 | Georgia-Pacific Chemicals Llc | Apparatus and methods for multicomponent thermoset resin systems in additive manufacturing |
| US20180044257A1 (en) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | Raytheon Company | Solid propellant additive manufacturing method and system |
| RU173439U1 (en) * | 2017-01-19 | 2017-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775993C1 (en) * | 2021-07-13 | 2022-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые аддитивные технологии" | Method and apparatus for additive article manufacture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101479900B1 (en) | 3D printing apparatus and method, and manufacturing method of breakwater unit using the same | |
| JP7571099B2 (en) | Method for manufacturing a plastic component - Patent application | |
| US9884450B2 (en) | Device for three-dimensional fabrication with cavity filling | |
| US11135769B2 (en) | In-situ curing oven for additive manufacturing system | |
| US9969153B2 (en) | Three-dimensional modeling and/or manufacturing apparatus, and related processes | |
| Pfaffinger | Hot Lithography–New Possibilities in Polymer 3D Printing: A newly developed stereolithography‐based additive manufacturing technology combines good material properties with outstanding manufacturing precision | |
| KR101828345B1 (en) | Bio 3d printer | |
| CN100526042C (en) | Rapid prototype injection molding method | |
| US11498277B2 (en) | Extrusion system for 3-D printing of viscous elastomers | |
| KR101978996B1 (en) | A 3D Printer For Minimum Support | |
| KR20180074772A (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING OBJECT USING A 3D PRINTING DEVICE | |
| WO2015162585A2 (en) | Molds and methods of making molds having conforming heating and cooling systems | |
| KR102339070B1 (en) | Method for the further processing of a prefabricated product, and associated prefabricated product | |
| CN113286693B (en) | Method for producing three-dimensional shaped objects by applying material layer by layer | |
| KR101828797B1 (en) | Post Hardening Device of 3D Printing Product | |
| KR20200042930A (en) | 3D printed molded parts made from more than one type of silicone material | |
| JP2018079652A (en) | Resin molding apparatus and resin molding method | |
| RU2706322C1 (en) | Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes | |
| KR102093689B1 (en) | Powder Feeding Device for 3D Printer | |
| KR101773134B1 (en) | Flexible Filament Feeding Apparatus for 3D Printer | |
| RU173439U1 (en) | Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions | |
| KR20200010682A (en) | Extruder for 3D printer | |
| US20220168968A1 (en) | Resin molding method | |
| KR102135311B1 (en) | Shutter structure and method for preventing uv curing for biomaterial within a dispenser for bio 3d printer | |
| US20060141090A1 (en) | Method for production of a hollow body by extrusion and blowing of a thermoplastic resin |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191118 |