Omni3D獨特的FFF擠出機冷卻技術獲得美國專利，雙噴頭布局設計提供更大穩定性
時間：2022-10-18 14:03 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2022年10月17日，波蘭3D打印機制造商Omni3D獲得了一項名為 "Omni3D冷卻系統 "的專利，該技術使用戶能夠更有效地冷卻其熔融絲制造（FFF）機器的擠出器。
△專利原理圖
Omni3D公司首席執行官Paweł Robak說："在Omni3D公司，我們希望提供最好的3D打印解決方案，以生產具有特殊尺寸精度和穩定性的打印件。我很自豪，我們可以為3D打印行業帶來更多的價值，我們的產品現在已經被批準進入美國市場。我們相信我們的解決方案代表了對擠出工藝的重要改進。"
在基于熔融絲材沉積（FFF）的制造過程中，絲材加熱溫度、進料速度、溫度保持等參數是控制打印過程穩定的基本條件。Omni3D所提出的專利打印頭冷卻系統為打印機用戶提供了最大限度地控制打印過程的可能性，即控制進料燈絲的數量和穩定性。整體而言，這項擠出頭冷卻系統專利具有以下特點：
（1)穩定和平整的基臺條件；
（2)將耗材送入打印頭和打印頭本身前面的元件上的恒定低絲材溫度
（3)增加工藝的可控性，其中 2 根長絲可能具有不同的軟化溫度參數
（4)為用戶提供更大的控制感并提高過程穩定性
△采用Omni3D冷卻系統的打印頭。照片來自Omni3D。
Omni3D的FFF打印組合
自2013年成立以來，Omni3D的影響力不斷擴展，其客戶群現在包括西門子和MAHLE等跨國公司，以及BAE系統等國防承包商。目前，該公司的產品包括Omni200、Omni500 LITE、OmniSTART和Factory 2.0設備的多個版本，以及長絲原料，旨在滿足工業、汽車和教育需求。
憑借其Omni3D系列機器，該公司推出了一套具有縮放功能的用戶友好型系統，因此使用者可以選擇最適合自己的系統。雖然入門級的OmniSTART有200 x200 x 150mm的構建體積和260°C的最大打印頭溫度，但能力更強的Omni500更大，其打印頭可以在360°C下安全運行。
對于尋求FFF
3D打印機的工程師來說，Omni3D的Factory 2.0機器甚至更大，可以承擔更多的應用要求。這些機器具有500 x 500 x
500毫米的構建體積，并配備了封閉的加熱室。因此，Factory2.0能夠用工程級的Thermec
Zed，以及ABS和CPFA工業熱塑性塑料制作大尺寸的打印件。
此前，Omni3D公司的技術已被應用于Hussarya的3D打印原型，這是一輛波蘭的超級跑車，它不斷地被重新開發，在八年內從最初的設計到合法的公路GT3賽車。在更多的終端應用中，Omni3D還與塞浦路斯科技大學合作，開發了一個3D打印生物燃料反應器，能夠將二氧化碳轉化為替代燃料。
△Omni3D的Factory 2.0 NET。圖片來自Omni3D。
Omni3D冷卻系統
盡管FFF是市場上最流行的3D打印形式，但Omni3D表示該技術仍有許多領域需要進一步研究。特別是該公司已經注意到，擠出機過熱會對用戶的操作造成困擾。該公司指出，在沒有冷卻的情況下，長絲會加熱到軟化溫度，導致它們在擠出機的進料區變形。
這反過來又會導致擠出機的齒輪系統 "咬 "住材料，從而有效地改變進料量，最終導致打印結果不一致。為了解決這一過熱問題，Omni3D想出了一種冷卻擠出機的方法，即在壓力軸承和齒輪之間 "抓 "住長絲，以促進穩定和可重復的塑料擠出。
在此過程中，Omni3D公司發現，穩定擠出溫度的關鍵是改善FFF機器的輥花絲夾系統的工作條件。這些系統需要保持足夠的溫度，以確保使用正確的力量將長絲壓入打印頭，因此，為了實現這一點，Omni3D開發了一種擠出機設計，其機身還承擔著散熱片的作用。
實際上，該公司的擠出機通過其機身吸收熱能，然后通過冷卻液將其傳送到冷卻器，冷卻器將多余的熱量排放到環境中。通過用鈦和鋁創建該系統，并繞過對專用散熱器的需求，Omni3D已設法使其更輕、更緊湊，這些優勢也提高了其產量。
同時，擠出機致力于將材料在錯誤階段軟化的風險降到最低，減少擠出過度或不足的機會，同時改善FFF打印機的電機運行。據稱，與僅僅使用G代碼材料設置相比，該系統還能為用戶提供對耗材進料量和打印精度的更大控制。
Omni3D的首席技術專家KrzysztofKardach解釋說："該系統的基本原理是降低加熱室中長絲的溫度，通過將其穩定在一個遠離軟化的溫度，長絲被擠出機更穩定地輸送到噴嘴。這一功能使我們的打印機能夠使用各種長絲，并能更好地控制塑化長絲的進給壓力。"
他繼續補充說："通過在壓力軸承和擠出機齒輪之間'夾住'長絲的地方冷卻擠出機，我們獲得了非常穩定和可重復的擠出材料數量。在沒有冷卻的情況下，擠出機中的長絲可能會加熱到軟化點。在擠壓機中壓縮后的加熱長絲可能會從圓形截面變形為橢圓形，齒輪會更多地'咬合'；從而改變有效的材料喂入量。"
△Omni3D冷卻系統的示意圖。圖片來自Omni3D。
獲得美國專利的擠出機設計
在將這種擠出機設計整合到其3D打印機中后，Omni3D現在也已在美國申請了專利。該公司在美國的專利編號為 "US2019/0184633 A1"，它不僅涵蓋了其散熱擠出機設計，還包括一個模塊化的機頭組裝系統，以進一步防止潛在的打印錯誤。
在實踐中，該設備的雙頭布局通過使其更容易切換打印頭，同時使用戶能夠同時控制兩種長絲的軟化溫度參數。除了使不同類型的材料能夠用于零件的底座和支撐物外，該系統還有助于在進料前和進料過程中保持其冷卻，從而產生更好的工藝穩定性。
Omni3D全球銷售經理TomaszGarniec總結說："由于使用了這項專利技術，Omni3D系統不僅是其應用中最通用的系統之一，而且通過其冷卻元件，我們穩定了整個打印機的運行。這一點，加上技術方面的原因，使得配備了Omni3D打印機的設備運行過程更流暢，并保證了許多小時打印的穩定性。"
(責任編輯：admin)
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