Filament do druku w technologii FDM i FFF

Pełna nazwa: Filament do druku w technologii FDM i FFF oraz sposób przygotowania filamentu do drukarek typu FDM i FFF

Istota wynalazku

Filament do drukarek typu FDM oraz FFF w postaci żyłki nawiniętej na szpulę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na powierzchni zewnętrznej ma linię śrubową. Korzystnie jest gdy linia śrubowa jest nacinana narzynką przed podawaniem do głowicy drukarki.

Sposób przygotowania filamentu do drukarek typu FDM i FFF, w którym rozgrzany materiał (ABS, PLA) wyciska się przez dysze matrycy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że po wyjściu filamentu z matrycy na jego powierzchni tworzy się linię śrubową.

W drukarkach FDM i FFF filament ma zwykle postać żyłki o średnicy nominalnej 3 lub 1,75 mm. Kształt i rozmiar filamentu uzyskuje się poprzez wyciśnięcie rozgrzanego materiału (ABS, PLA) przez dysze matrycy. Po wyjściu z matrycy gorący materiał ma tendencje puchnięcia i odkształcania, które powodują wady zachowania kształtu okrągłości.
Dla zachowania stałej objętości materiału podanego przy jednym obrocie silnika ważne jest zachowanie jak najmniejszej odchyłki przekroju poprzecznego. Zmiana tej objętości powoduje błędy kształtu wydruku, co znacznie pogarsza jakość drukowanego detalu.

Obecnie w ekstruderach podających materiał do druku, mechanizm jest najczęściej zbudowany w postaci radełkowanego kółka lub śruby z łożyskiem dociskowym. W obu przypadkach koła do radełkowania lub śruba, ściska materiał i rzeźbi nacięcia, dzięki temu zwiększa tarcie umożliwiając wepchnięcie filamentu do rozgrzanej głowicy. W przypadku gdy filament jest w postaci gładkiej żyłki w obu metodach może wystąpić poślizg względem powierzchni prowadzącej, co spowoduje podanie mniejszej objętości materiału budulcowego. Natomiast gdy dodatkowo wystąpi znaczna odchyłka średnicy przekroju poprzecznego nawet na nieznacznej długości wystąpią duże błędy kształtu wydruku.

Filament do drukarek typu FDM oraz FFF w postaci żyłki nawiniętej na szpulę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na powierzchni zewnętrznej ma linię śrubową. Korzystnie jest gdy linia śrubowa jest nacinana narzynką przed podawaniem do głowicy 2 drukarki. Przewiduje się także rozwiązanie, w którym linia śrubowa jest tworzona w trakcie produkcji filamentu po wyjściu z matrycy.

Sposób przygotowania filamentu do drukarek typu FDM i FFF, w którym rozgrzany materiał (ABS, PLA) wyciska się przez dysze matrycy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że po wyjściu filamentu z matrycy na jego powierzchni tworzy się linię śrubową.

Korzystnie linię śrubową tworzy się przez nacinanie narzynką lub przez walcowanie.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie skalibrowanego przekroju filamentu, który przez to uzyskuje bardziej jednorodny przekrój.

Nacinanie linii śrubowej narzynką powoduje, że narzynka spełnia rolę narzędzia kalibrującego. Powierzchnia przekroju poprzecznego, choć nie ma okrągłego kształtu i wymaga wyznaczenia średnicy zastępczej, ma mniejszą odchyłkę. Spuchnięcia materiału zostaną zeskrawane, natomiast jego niedobór będzie mniejszy gdy średnicą nominalną filamentu będzie średnica podziałowa gwintu. Dzięki tym zabiegom filament zostanie poddany kalibracji. Zabieg taki jednocześnie zwiększa chropowatość w kierunku wzdłużnym, co znacznie zmniejsza ryzyko poślizgu w ekstruderze. Dzięki użyciu seryjnie produkowanych narzynek samo narzędzie skrawające jest tanie i precyzyjne. Przeprowadzenie tej operacji można wykonać u producenta filamentu, bądź samodzielnie przed lub w czasie drukowania stosując narzynkę napędzaną silnikiem elektrycznym.

Potencjał komercjalizacji

Eliminacja poślizgów filamentu w ekstruderach z kółkiem radełkowanym, precyzyjniejsze podawanie odpowiedniej objętości materiału niezależnie od prędkości posuwu. Całkowite wykluczenie wpływu pęcznienia filamentu podczas jego produkcji na powierzchnię przekroju poprzecznego końcowego wyrobu. Całkowita eliminacja jednego z czynników wpływających na niestabilność procesu drukowania w technologii FDM jakim jest niedokładność podawania określonej objętości materiału w zadanym czasie.

W połączeniu z patentem zgłoszonym następnie (A1 409434) możliwość pełnego zabezpieczenia maszyn FDM w firmie dysponującej licencjami na obydwa patenty przed stosowaniem materiałów budulcowych innych firm, bez blokowania możliwości użycia filamentu tej firmy w maszynach innych firm.