Innowacyjne i energooszczędne drukarki 3D

Druk 3D znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jego znaczenie w kolejnych latach będzie rosnąć, szczególnie w zakresie prototypowania i druku niskonakładowego. Firmy będą potrzebować oszczędnych energetycznie drukarek, takich jak Factory 2.0.

Firma Omni3D opatentowała dwa innowacyjne rozwiązania wykorzystane w drukarce Factory 2.0, które pozwalają na zdecydowaną oszczędność energetyczną. Bezpośrednią przyczyną rozpoczęcia prac była eliminacja strat energii w trakcie druku.

Oszczędność energetyczna w zakresie druku 3D nie jest tylko intencją, która pozostaje bez realizacji. Opracowaliśmy i wdrożyliśmy skuteczne rozwiązania, za które klienci cenią drukarkę Factory 2.0. Jest to jeden z niewielu patentów w zakresie druku 3D, którego celem jest poprawa efektywności energetycznej. - tłumaczy Paweł Robak CEO Omni3D.

Pierwszy z nich dotyczy głowicy drukarki do druku przestrzennego. Rozwiązanie zastosowanie w drukarkach OMNI3D w innowacyjny sposób wykorzystuję układ chłodzenia cieczą bloku oraz silnika ekstrudera (elementu wytłaczającego materiał). Za pomocą cieczy chłodzącej utrzymywana jest stała niska temperatura elementu wytłaczającego zapewniając bezawaryjne podawanie materiału budulcowego. Dodatkową korzyścią z zastosowania chłodzenia cieczą jest obniżenie masy ekstrudera, co pozwala na szybszy i bardziej precyzyjny wydruk.

Drukarka 3D, która pracuje z przemysłowymi materiałami takimi jak ABS (znajdującymi zastosowanie w branży motoryzacyjnej) musi posiadać zamkniętą i podgrzewaną komorę roboczą. Podwyższona temperatura z jednej strony zapewnia optymalne środowisko druku, ale z drugiej niekorzystnie wpływa na pracę elementu wytłaczającego materiał zwanego ekstruderem. W ekstruderze filament jest wprowadzany pod ciśnieniem do głowicy za pomocą zębatki napędzanej silnikiem krokowym. Mechanizm podający filament powoduje powstawanie naprężeń w filamencie. W momencie, gdy temperatura układu przekracza temperaturę mięknienia filamentu mogą pojawić się problemy w podawaniu materiału, spowodowane na przykład zawijaniem się filamentu.

Drugie rozwiązanie dotyczyło platformy roboczej drukarki 3D oraz drukarki 3D zawierająca taką platformę roboczą. W tym przypadku problem technologiczny dotyczył utrzymywania podwyższonej temperatury w komorze roboczej drukarki wraz z równomierną dystrybucją ciepła w celu minimalizacji naprężeń wewnętrznych drukowanych elementów.

W celu zmniejszenia poboru energii oraz kosztu drukarki patent zakłada użycie jednego elementu grzejnego realizującego dwie funkcje jednocześnie, czyli podgrzewanie powierzchni platformy roboczej oraz podgrzewanie komory drukarki. Firma Omni3D opracowała optymalny rozdział energii, który jest realizowany przez zespół wentylatorów rozprowadzających ciepło z elementu grzejnego do komory drukarki. Praca wentylatorów jest sterowana poprzez specjalny algorytm, umożliwiający osiągnięcie i utrzymywanie zadanych temperatur platformy oraz komory.

Efektem prac było także opracowanie innowacyjnego rozwiązania wykorzystującego kurtynę przedzielającą komorę roboczą tak, aby ogrzane powietrze było spożytkowane tylko w rejonie budowania modelu, a nie całej kubatury komory roboczej. W początkowym momencie wydruku ogrzewana jest jedynie górna część komory roboczej. W trakcie budowania wydruku platforma robocza drukarki opuszcza się o ściśle ustaloną wartość wraz z przyrostem kolejnych warstw wydruku, a wraz z nią przesłona komory. Strefa grzania komory zwiększa się wraz z postępem wydruku i osiąga maksymalną wartość jedynie dla tych modeli, których wysokość jest bliska maksymalnemu wymiarowi zadruku (w przypadku drukarki Factory 2.0 to 500 mm). Dzięki temu innowacyjnemu rozwiązaniu możliwe jest znaczne obniżenie strat energetycznych.

Źródło: Omni3D