Спосіб тривимірного друку металевого виробу

Реферат: Спосіб тривимірного друку металевого виробу шляхом пошарової побудови виробу включає створення 3D-моделі виробу, виведення її в управляючій пристрій 3D-принтера, з подальшим поділом на горизонтальні шари, подачу у зону друку розплавленого модельного матеріалу з подальшим його застиганням, синтезування першого шару виробу на робочій платформі, переміщення робочої платформи вздовж осі Z з синтезуванням наступних шарів виробу. Подають у зону друку розплавлений матеріал у крапельному вигляді. Як модельний матеріал використовують металевий електроіскровий електрод. UA 93424 U (54) СПОСІБ ТРИВИМІРНОГО ДРУКУ МЕТАЛЕВОГО ВИРОБУ UA 93424 U UA 93424 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологій адитивного виробництва і може бути використана у різних галузях промисловості, зокрема у приладобудуванні, авіації, стоматології та хірургії, у сфері ювелірних виробів. Тривимірний друк (3D-друк) є однією з форм технології адитивного виробництва, де тривимірний фізичний об'єкт створюється шляхом накладання послідовних шарів модельного матеріалу відповідно до комп'ютерної 3D-моделі. 3D-друк може здійснюватись різними способами і з використанням різних матеріалів, але в основі будь-якого з них лежить принцип пошарового створення (вирощування) твердого об'єкта. Деякі технології 3D-друку використовують плавлення або розм'якшення модельного матеріалу для виробництва шарів (технології SLS, FMD), інші - рідкі матеріали, які твердіють за різними технологіями (технології SL, LOM, Polyjet and Ployjet Matrix). Для створення 3D-моделі використовуються САПР або CAD-системи, що підтримують управління 3D-друком (Електронний ресурс. Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/3D). Недоліками відомих способів тривимірного друку, які засновані на застосуванні порошків (наприклад, технологія SLS [Patent US 6046426A, ІРС B01F15/02, B01F13/02, В29С41/52, В29С67/00, B01F3/06, В29С41/36, В23К26/14, publ. date 04.04.2000]) є: необхідність нагріву порошку для зниження внутрішніх напружень після синтезу; великі втрати вихідного порошкового матеріалу; низька швидкість друку по вертикалі (2-3 см на годину). Недоліками відомих способів тривимірного друку, які засновані на застосуванні лазерного випромінювання (наприклад, технологія LOM [Patent WO 9959812 (А1), ІРС В32В5/22, 27/04, 27/06, 27/34, 31/12, 31/20, 35/00, publ. date 25.11.1999]) є: розбризкування часток металу, що веде до високої пористості і низької якості поверхні об'єкта. Недоліками відомих способів тривимірного друку, які засновані на струменевій технології (наприклад, технологія Polyjet and Ployjet Matrix [Patent US 5529741 (A1), IPC B28B17/00, B28B3/20, B29C41/36, B29C67/00, publ. date 25.06.1996]) є: складність досягнення точного розміру через деформації деталі при швидкій кристалізації розплаву; погана якість поверхні виробу, що вимагає наступну механічну обробку; проблеми зі створенням виступів і поглиблень у створюваних деталях складної конфігурації. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до способу, що заявляється, є спосіб тривимірного друку виробу (FMD технологія) [James W. Comb, William R. Priedeman, Patrick W. Turley FDM technology process improvements. Електронний ресурс. Режим доступу: http://utwired.engr.utexas.edu/lff/symposium] шляхом пошарової побудови виробу, що включає створення 3D-моделі виробу, виведення її в управляючій пристрій 3D-принтера, з подальшим поділом на горизонтальні шари, подачу модельного матеріалу (термопластику) з відсіку для матеріалу до головки екструдера, де він нагрівається до температури плавлення, подачу розплавленого матеріалу в зону друку з подальшим його застиганням, синтезування першого шару виробу на робочій платформі при переміщенні головки екструдера по осі X та осі У, а наступні шари виробу синтезуються при переміщенні робочої платформи вздовж осі Z. Недоліком відомого способу є те, що термопластик, який використовується як модельний матеріал плавиться і поширюється в різні боки, контролювати цей процес практично неможливо, внаслідок чого моделі, які надруковані з використанням FMD технології мають сильну рельєфність поверхні, низьку точність прототипування. В роботі (Ставицкий Б.И., Ставицкий И.Б. Электроискровая обработка материалов в прикладном искусстве, производстве ювелирных и художественных изделий // Электронная обработка материалов, 2005. - № 3, с. 10-19) показано можливість використання електроіскрового способу не тільки для обробки виробів, легування матеріалів, але і у прикладному мистецтві, зокрема при гравіюванні монет, нанесенні надписів на металеві вироби. В основу корисної моделі покладена задача розробки способу тривимірного друку металевого виробу шляхом використання як модельного матеріалу металевого електроіскрового електроду внаслідок чого знижується рельєфність поверхні, підвищується точність прототипування виробу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі тривимірного друку металевого виробу шляхом пошарової побудови виробу, що включає створення 3D-моделі виробу, виведення її в управляючій пристрій 3D-принтера, з подальшим поділом на горизонтальні шари, подачу у зону друку розплавленого модельного матеріалу з подальшим його застиганням, синтезування першого шару виробу на робочій платформі, переміщення робочої платформи вздовж осі Z з синтезуванням наступних шарів виробу, згідно з корисною моделлю, подають у зону друку розплавлений матеріал у крапельному вигляді, а як модельний матеріал використовують металевий електроіскровий електрод. Металевий електроіскровий електрод виготовляють з тугоплавкого металу або з інтерметаліду тугоплавкого металу. 1 UA 93424 U 5 10 Запропонований спосіб реалізується наступним чином. Створюють 3D-модель виробу за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення, наприклад програми AutoCAD. Виводять модель в управляючій пристрій 3D-принтера та здійснюють її поділ на горизонтальні шари. Використовують металевий електроіскровий електрод, наприклад з титанового сплаву ВТ-6. Розплавлений матеріал електроіскрового електроду подають в зону друку, у крапельному вигляді, де він в подальшому застигає. Синтезують перший шару виробу на робочій платформі, з подальшим її переміщенням вздовж осі Z для синтезування наступних шарів. Застосування способу, який пропонується дозволяє зменшити рельєфність поверхні та підвищити точність прототипування металевого виробу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 1. Спосіб тривимірного друку металевого виробу шляхом пошарової побудови виробу, що включає створення 3D-моделі виробу, виведення її в управляючій пристрій 3D-принтера, з подальшим поділом на горизонтальні шари, подачу у зону друку розплавленого модельного матеріалу з подальшим його застиганням, синтезування першого шару виробу на робочій платформі, переміщення робочої платформи вздовж осі Z з синтезуванням наступних шарів виробу, який відрізняється тим, що подають у зону друку розплавлений матеріал у крапельному вигляді, а як модельний матеріал використовують металевий електроіскровий електрод. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовують електроіскровий електрод з тугоплавкого металу. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовують електроіскровий електрод з інтерметаліду тугоплавкого металу. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2