Solución patentada por Omni3D – US 2019/0184633 Al – 1ª patente en EEUU – que describe la razón de tener la impresora Omni3D
En el mundo actual de la impresión 3D, todavía hay muchas áreas que requieren más investigación. Cada mes nos enteramos de nuevas soluciones. Casi todos los fabricantes pueden presumir de funcionalidades que les dan ventaja. En Omni3D, desde el principio, hemos seguido el camino que debía darnos la sensación del mejor control posible sobre el proceso de impresión, la estabilización de las condiciones básicas, en términos de la temperatura del filamento, la velocidad de su alimentación, la "retención" en el engranaje de alimentación y el posible control de flujo. Como resultado, podemos introducir una de las implementaciones más importantes relacionadas con los extrusores.
La patente completa está descrita bajo el número US2019 / 018633 A1 en los Estados Unidos, en Europa y en Polonia bajo el número EU / PL: 230139 (PL230139B1)
El objetivo de esta solución era introducir un sistema de extrusión junto con un cabezal de impresión y un sistema de montaje que pudiera utilizarse en el proceso de impresión 3D – en la tecnología FDM / FFF. El sistema proporciona un mayor control sobre la temperatura del filamento suministrado y afecta significativamente a la calidad (exacta) del control de la temperatura del cabezal de impresión.
La principal tarea para mí, como diseñador de esta solución, era mejorar las condiciones de trabajo del sistema de sujeción del filamento. Estos elementos debían trabajar a una temperatura suficientemente baja para garantizar la fuerza adecuada para presionar el filamento en el cabezal calentado. Para mejorar estos parámetros, utilizamos un sistema de refrigeración que recibe la energía térmica del cuerpo de la extrusora, transmite la energía a través de las tuberías de líquido al refrigerador, que „expulsa” el exceso de energía térmica al entorno, y mejora así las condiciones de funcionamiento del sistema anteriormente mencionado. Gracias al uso de dicha solución, también fue posible estabilizar los parámetros de funcionamiento del motor de la extrusora y permitió renunciar al disipador de calor del cabezal. En este caso, la función del disipador de calor fue asumida por el cuerpo de la extrusora. Gracias a ello, el extrusor se hizo compacto y, al mismo tiempo, permitió imprimir durante muchas horas en una cámara de impresión calentada – Piotr Maslej, Constructor senior e inventor de patentes en Omni3D
Por lo tanto, el objetivo era diseñar el extrusor de tal manera que fuera posible enfriar directamente el elemento que alimenta el filamento al cabezal y el propio filamento, en las condiciones de aumento de la temperatura de la cámara calentada. En otras palabras, la tarea de este sistema era reducir al máximo la temperatura del filamento en el trayecto que lleva a la zona de licuefacción, con el fin de minimizar / eliminar el riesgo de ablandamiento en la fase equivocada, es decir, delante de la boquilla de impresión. El enfriamiento también afecta significativamente al funcionamiento del motor paso a paso, que, al reducir la temperatura, minimiza el riesgo de, por ejemplo, pérdida de pasos.
El sistema de refrigeración del cabezal proporciona a los usuarios de las impresoras de Omni3D la posibilidad de maximizar el control sobre el proceso de impresión, en el sentido de controlar la cantidad y la estabilidad del filamento alimentado.
El funcionamiento estable de los componentes electromecánicos a temperaturas elevadas del entorno es uno de los principales retos a los que se enfrentan los diseñadores de las actuales impresoras 3D. El uso de la patente descrita permite un funcionamiento estable del motor del extrusor sin necesidad de utilizar disipadores de calor para eliminar el calor de su cuerpo. Al eliminar los disipadores de calor, se reduce el peso del cabezal del dispositivo, lo que a su vez permite imprimir con mayor aceleración y velocidad máxima. La disipación efectiva del calor del cuerpo del motor paso a paso también reduce el riesgo de pérdida de pasos, y por lo tanto la pérdida de la posición del eje del motor, que siempre puede ocurrir en los sistemas de accionamiento con un bucle de retroalimentación abierto. Otra ventaja de la solución descrita es la posibilidad de sustituir rápidamente el cabezal de impresión. El cambio del cabezal es intuitivo, rápido y no requiere conocimientos especializados por parte del usuario de la impresora. El montaje del cabezal a través de un conector de paredes finas evita que el calor llegue a los elementos situados por encima del bloque calefactor que no deben calentarse. Como resultado, la potencia del calentador sólo se consume para calentar el bloque calefactor y no hay pérdida de energía – Piotr Nawrocki, Director de R&D
Otra solución que se incluyó en la patente descrita fue el sistema modular de montaje del cabezal. Con ello se pretendía facilitar al máximo el cambio de los cabezales y minimizar los errores que pudieran afectar a la impresión.
El cambio de los cabezales en Omni3D, en consonancia con la patente, proporciona al usuario seguridad y, gracias a su funcionalidad, mucha mayor fiabilidad y certeza de que los cabezales estarán siempre correctamente instalados. Esto es necesario para el correcto uso del doble cabezal de impresión, que nos permite imprimir a partir de 2 tipos de filamentos (base y soporte) al mismo tiempo.
El uso de un sistema de doble cabezal determina y explica así la importancia de la solución patentada Omni3D, que proporciona
- condiciones de base estables e iguales
- una temperatura del filamento baja y constante en el elemento que alimenta el filamento al cabezal y delante del propio cabezal
- aumenta la capacidad de control del proceso, en el que los 2 filamentos pueden tener diferentes parámetros de temperatura de ablandamiento.
- da al usuario una sensación de control mucho mayor y aumenta la estabilidad del proceso
Muchos usuarios nos dicen: „Las impresoras Omni3D son las únicas que dan la sensación de que lo que hemos diseñado en el ordenador se va a imprimir realmente, y además cada parámetro que cambiemos en el software (slicer) será visible en la impresión”. Este nivel de „sensación” es el más importante para todos los que conocen la impresión 3D, porque permite minimizar los costes, el tiempo, y garantiza la seguridad y la repetibilidad inigualable de las impresiones.
La solución patentada Omni3D permite un mejor control de la cantidad de filamento alimentado y, por tanto, aumenta la precisión de los elementos impresos. Gracias a esta solución, fue posible implementar sensores de control de flujo de filamento, que en un sistema continuo comparan la cantidad de filamento alimentado con la establecida en el gcode.
Toda esta solución hace que las impresoras Omni3D sean a menudo la elección de aquellos que quieren proveerse de la solución final desde la primera impresión, y así aumentar su ventaja competitiva… imprimiendo más rápido, de forma más fiable piensa y minimizando los costes innecesarios al mismo tiempo.
Más información:
Brevet UE / PL : 230139
Brevet américain : US 2019/0184633 A1
*Pasos perdidos en la impresión 3D – Desplazamiento de la posición del cabezal o de la mesa causado en la mayoría de los casos por la incapacidad de realizar la rotación por parte del motor paso a paso que acciona el eje. Por ejemplo, debido a una colisión o arrastre en el eje.