Месяц назад подал новую заявку на патент. Это опять печатная головка для экстудера. Решил довести тему печати жидкими материалами до конца. Получился более простая и понятная модель для изготовления с возможностями модернизации под разные материалы. Полный контроль, отсутствие пульсации, по металлам диапазон работы от галлия до медных сплавов, работа с разнообразными чепнилами, смолами и т.д. для структурной электроники, так же в области 3D-биопринтинга. Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала технических средств и создание высокоточного устройства объемного дозирования для аддитивного производства текучими материалами, включая расплавы металлов, смолы и специальные чернила. Как будет публикация описание будет здесь, заинтересованные могут писать на почту.

уцелевшее из архива

Несколько моментов как это работает. Хотя в описании в патенте все это есть (кто это читает))).

рис 1

Необходимо подобрать параметры рабочей камеры в которой рабочий канал, смещенный на определенное расстояние от центра, и ротор могли бы при работе одновременно наполнять рабочую камеру новым материалом в верхней ее части и выдавливать в нижней.

рис 2

По сути верхняя часть канала всегда отделена ротором от нижней, при закрытии верхнего одновременно открывается нижний канал. Это определенно профилем камеры, смещением канала и его диаметром.

рис 3

Подбор параметров занял время, сейчас используя AI наверное это будет быстрее и точнее.

В верхней части рабочей камеры надо делать обратный канал. Полный рабочий объем в камере немного больше объема используемого в построении и часть его идет дальше по ходу движения ротора. Если не делать канал то материал накопится в верхней части и заклинит ротор. Избыток материала и подобранный диаметр канала предотвращают пульсации.

рис 4

Это можно применить при печати жидкими, вязкими, пастообразными материалами. В разных случаях применения нужны дополнительные механизмы подачи первичного материала и подготовки их к печати, нагревание или смешивание или еще что то. Как пример: для печати на широкоформатном принтере полимерными материалами нужна хорошая скорость потока. Это можно добиться предварительно расплавив полимер и печатать уже расплавом, экструдер здесь уже и как дозатор. По этой схеме печати работает широкоформатный принтер BigRep. Можно разработать систему печати фотополимерами с армированием и засветкой на выходе, у кого то был интерес печати пастообразными материалами, что то там у них с аккумуляторами связано.

Под все материалы и способы применения надо проводить адаптацию, а варианты применения непредсказуемы.

Надеюсь суть идеи объяснил, может о чем то забыл, потом добавлю, мне всего 56 лет но что то забывать стал.

                                                                   

 

https://www.valcun.be/

 

Это Minerva, 3D принтер от стартапа из Бельгии, печатающий металлом. Печатает расплавленным металлом по технологии MMD, (осаждение расплавленного метала) . Исходное сырьё в виде проволоки из сплава алюминия. Пруток подается в экструдер, расплавляется там, расплав экструзией осаждается на поверхность печатной модели.

Принтер с низкой стоимостью владения, печати и низкой стоимостью исходного сырья. Никаких порошков с их спецификой использования, хранения и ценой. Никаких материалов со связующим с последующим удалением и запеканием напечатанной детали. Нет пористости, проблем с усадками. Реализованы почти все мои идеи описанные в блоге и патентах, но я бы добавил еще возможность убирать шероховатость в необходимых местах. При дальнейшем развитии это будет очень хороший рабочий инструмент. Учитывая его размеры, технологию печати, тип используемого сырья - это хорошая машина для работы в "полевых" условиях. Думаю этот вариант лучше чем ElemX от Xerox, который пытались, или пытаются, приспособить ВМФ США.

Насколько знаю у компании сейчас стадия расширения, удачи им. 

Получен патент в США

патент US 11285666 B2

 Завершение моих заметок по получению патентов на изобретение из Казахстана. 

 Подача заявки в США была переходом в национальную фазу по процедуре РСТ. С момента подачи заявки до решения о выдачи патента прошло меньше 2-х лет, обычно как говорят патентные юристы  3-4 года. Наверное, рекорд в получении положительного решения был в офисе Надежды Рейнганд - 2 месяца и 9 дней, с даты подачи. Она связывает это, что заявка очень инновационная, хорошо и правильно написанная. Часть заявок действительно рассматривается в приоритетном порядке, не понятно только как они отбираются.

На основе своего опыта (патенты я получил в Евразии, Китае, США) я посоветовал бы:

Год прошел

На рисунках ниже показан принцип работы экструдера. Я намеренно разделил его на две фазы, так более понятно.

фаза всасывания

При повороте ротора материал построения поступает в верхнюю часть рабочей камеры. Я определил это как фаза всасывания, что аналогично набору материала в шприце когда поршень двигается вверх.

фаза выдавливания

В нижней части происходит выдавливание рабочего материала, фаза выдавливания. То же что и при движении поршня шприца вниз. 

В результате экструдер одновременно всасывает и выдавливает рабочий материал и делает это дозировано. Даже если в приемную камеру, по каким либо причинам, подавать материал под давлением то он будет работать как дозатор. Главное условие, входящий и выходящий каналы рабочей камеры должны быть всегда разделены, в противном случае при определенном положении ротора произойдет вытекание рабочего материала. 

Данный экструдер немного меняет процесс печати. Печать ведется "жидкими материалами", те. если речь идет о пластике то он поступает в приемную камеру уже в виде расплава что положительно влияет на стабильность подачи материала и повышает скорость печати исключая пробки и другие неприятности присутствующие при обычной печати. Так же снижается требование к геометрии прутка. 

Где это применимо:

- в печати полимерами (ABS, PETG и тд.) Это уже реализовано компанией BigRep, у них он называется "экструдер дозатор", как там внутри устроенно информации нет.

- печать керамикой, металлической пудрой и аналогичными материалами. Я не большой фанат печати металлическими порошками с последующим запеканием. Думаю все же они больше под лазерную плавку. Стоимость у них высокая, сами порошки требуют правильного обращения при хранение, использовании и прочее. Думаю этот формат печати нужен там где цена не важна, а других вариантов нет. И все же я связался с ребятами из Rapidia что бы приобрести у них пару туб с их "металлической пастой" для пробы, но Артёму эта идея не понравилась.

- фотополимеры, они сами по себе "жидкие" и их можно использовать с любыми наполнителями, установив в районе сопла излучатели для "засветки". Наиболее эффективно будет расположить на выходном канале систему подачи углеродной нити. Экструдер будет дозировано выдавливать полимер в канал в который подаётся нить, так же это работает с любыми полимерами надо только правильно организовать подачу материалов.

- силиконы и резины. Могут быть даже многокомпонентными, с предварительным смешиванием в приемной камере.

- расплавы металлов. Печать "жидким металлом" думаю наиболее приемлемый способ, с точки зрения массового производства. На сегодняшний день эту нишу представляет Xerox с принтером ElemX. Печать жидкими металлами еще только в начале своего пути, думаю перспективно для печати аморфными металлами, интересен сплав Zamak или ЦАМ (цинк-алюминий-медь, температура плавления чуть выше чем у свинца) и конечно алюминий, как без него.

Я не затронул пищевую или биопечать, не лез в эти сферы, но думаю им тоже будет удобно использовать данный экструдер как альтернативу шприцевому выдавливанию. 

Так же есть перспективы печати в условиях "нулевой гравитации" попросту в космосе. В этих условиях печать возможна только экструзией, а данный экструдер даёт возможность делать это металлами. Необходимы дальнейшие исследования для создания уникальных возможностей, причем по всем направлениям.

Во всех случаях печати надо продумывать механизм подачи материала в приемную камеру, они могут быть разными, я при экспериментах с оловянным сплавом просто плавил его и заливал в прогретый экструдер. Что то как бы: деталь сломалась, расплавил её и на печать по новому :-).

А пока у меня всё, удачи.