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公開番号2024002872
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-11
出願番号2022168797
出願日2022-10-21
発明の名称機能性液体毛細放出モジュールを備えた交換型付加製造装置システム
出願人國立中央大學
代理人個人,個人
主分類B29C 64/209 20170101AFI20231228BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】毛細管現象を利用して不凍液または熱伝導液などの機能性液体を放出するモジュールのセットを開発し、交換型付加製造装置システムに含まれる3D付加製造装置及びロータリー付加製造装置に、交換型付加製造装置システムの本来の機能を損なうことなく統合した交換型付加製造装置システムを提供する。
【解決手段】機能性液体毛細放出モジュールを備えた交換型付加製造装置システムは、熱伝導モジュールと、前記熱伝導モジュールの中央部で選択的に組み合わせて作業坑を形成する複数の平面付加製造アセンブリ321～324及び前記作業坑内に選択的に配置されて前記作業坑に沿って移動し且つ前記作業坑とともに造形エリアを形成する造形プラットフォーム340と、少なくとも前記熱伝導モジュール上に配置され、前記熱伝導モジュールと前記造形プラットフォームとの間に含まれる間隙に機能性液体690を放出する機能性液体毛細放出モジュールと、を含む。
【選択図】図14
特許請求の範囲【請求項１】
熱伝導モジュールと、
前記熱伝導モジュールの中央部で選択的に組み合わせて作業坑を形成する複数の平面付加製造アセンブリ、及び前記作業坑内に選択的に配置されて前記作業坑に沿って移動し且つ前記作業坑とともに造形エリアを形成する造形プラットフォームと、
前記熱伝導モジュールの中央部で選択的に組み合わせて作業坑を形成する複数の曲面付加製造アセンブリ及び、前記作業坑内で回転するように選択的に配置され且つ前記作業坑とともに前記造形エリアを形成する造形スピンドルと、
少なくとも前記熱伝導モジュール上に配置され、前記熱伝導モジュールと前記造形プラットフォームとの間に含まれる間隙、または前記熱伝導モジュールと前記造形スピンドルとの間に含まれる第１間隙、第２間隙及び第３間隙のうちの一つに機能性液体を放出する機能性液体毛細放出モジュールと、
を含む機能性液体毛細放出モジュールを備えた交換型付加製造装置システムであって、
前記交換型付加製造装置システムは、前記造形プラットフォームと前記複数の平面付加製造アセンブリを選択的に配置して３D付加製造装置を構成する、または前記造形スピンドルと前記複数の曲面付加製造アセンブリを選択的に配置してロータリー付加製造装置を構成することを特徴とする機能性液体毛細放出モジュールを備えた交換型付加製造装置システム。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記機能性液体毛細放出モジュールは、更に、
位置決め部材と、
前記複数の平面付加製造アセンブリは、前記位置決め部材に従って、前記熱伝導モジュール上に組み合わされ、前記熱伝導モジュールの中央に配置され前記作業坑の内壁を形成し、前記交換型付加製造装置システムが３D付加製造装置を構成することと、
のうち一つを更に含み、
前記複数の平面付加製造アセンブリのうちの一から選択された第１平面付加製造アセンブリと前記造形プラットフォームとの間に前記間隙を含むことを特徴とする請求項１記載の交換型付加製造装置システム。
【請求項３】
前記機能性液体毛細放出モジュールは、更に、
機能性液体を貯留する機能性液体貯留容器と、
前記機能性液体貯留容器に連通して前記機能性液体の搬送経路とする搬送管路と、
前記機能性液体の搬送経路として選択された前記第１平面付加製造アセンブリ内部に設置される少なくとも一の搬送流路と、
前記第１平面付加製造アセンブリに開設されるとともに、前記少なくとも一の搬送流路と連通する放出孔と、
流入口と流出口を含み、前記第１平面付加製造アセンブリ設置され、且つ傾斜と１mm未満の幅を有し、毛細力と重力により前記機能性液体を駆動する毛細放出溝であって、前記放出孔と連通するとともに前記放出孔を前記流入口とし、前記流出口の位置は前記間隙にガイドするように配置される毛細放出溝と、
機能性液体貯留容器から前記機能性液体を抽出し、前記搬送管路を介して前記放出孔に圧送し、前記機能性液体を前記毛細放出溝に搬送し、前記毛細力と前記重力を介して前記機能性液体を前記流出口に駆動し、最終的に前記機能性液体が前記間隙に流入するとともに前記間隙が毛細管現象の駆動を受けて前記間隙中に無差別に拡散する蠕動ポンプと、
前記蠕動ポンプを定期的にまたは不定期に起動して、前記機能性液体を前記放出孔に流動するように駆動するコントローラと、
のうち一つを含む、
ことを特徴とする請求項２記載の交換型付加製造装置システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換型付加製造装置システムに関し、特に機能性液体を機械の組立継ぎ目や微小間隙に放出するための特殊設計の機能性液体毛細放出モジュールを備えた交換型付加製造装置システムに関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の技術において、バイオプリンターによるバイオプリンティングの工程では、特殊なバイオプリンティング材料の特性に合わせるため、通常、低温環境下で印刷作業を行う必要があり、例えば－２０℃から－４０℃の低温で積層したバイオプリンティング材料が即座に凝固して、材料の積み重ねができる。異なるバイオプリンティング材料に必要な異なる作業温度に応じて、バイオプリンティングは多くの場合、－４０℃から+３7℃の間で実施する必要があるため、作業温度を常に切り替えて制御する必要がある。
【０００３】
しかし、従来のバイオプリンターで低温印刷を行う場合、機械自体の組み立ての継ぎ目や、可動部分とベースの隙間に、空気中の湿気が侵入して着霜する問題が発生する。その結果、機械の衝突、ジッター、針詰まり、さらにはシャットダウンなど、印刷プロセス中にさまざまな異常状態が発生し、印刷品質と速度に深刻な影響を与え、機械にある程度の損傷を与える。常温印刷時において、機械の組み立て継ぎ目や隙間に空気が充満し熱伝導効率が悪化する。
【０００４】
従来の解決方法は、不凍液を組み立て継ぎ目や隙間に手動で注入して氷霜を溶かし異常状態を解消するか、隙間に熱伝導液を手動で注入して熱伝導効率を向上させていた。しかし、さまざまな手作業は、印刷を一時中断する必要があり、印刷時間が長くなるだけでなく、手作業により印刷中の半製品が汚染される可能性もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、毛細管現象を利用して不凍液または熱伝導液などの機能性液体を放出するモジュールのセットを開発し、交換型付加製造装置システムに含まれる３D付加製造装置及びロータリー付加製造装置に、交換型付加製造装置システムの本来の機能を損なうことなく、統合することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
熱伝導モジュールと、前記熱伝導モジュールの中央部で選択的に組み合わせて作業坑を形成する複数の平面付加製造アセンブリ、及び前記作業坑内に選択的に配置されて前記作業坑に沿って移動し且つ前記作業坑とともに造形エリアを形成する造形プラットフォームと、前記熱伝導モジュールの中央部で選択的に組み合わせて作業坑を形成する複数の曲面付加製造アセンブリ及び、前記作業坑内で回転するように選択的に配置され且つ前記作業坑とともに前記造形エリアを形成する造形スピンドルと、少なくとも前記熱伝導モジュール上に配置され、前記熱伝導モジュールと前記造形プラットフォームとの間に含まれる間隙、または前記熱伝導モジュールと前記造形スピンドルとの間に含まれる第１間隙、第２間隙及び第３間隙のうちの一つに機能性液体を放出する機能性液体毛細放出モジュールと、を含む機能性液体毛細放出モジュールを備えた交換型付加製造装置システムであって、前記交換型付加製造装置システムは、前記造形プラットフォームと前記複数の平面付加製造アセンブリを選択的に配置して３D付加製造装置を構成する、または前記造形スピンドルと前記複数の曲面付加製造アセンブリを選択的に配置してロータリー付加製造装置を構成することを特徴とする機能性液体毛細放出モジュールを備えた交換型付加製造装置システム。
【発明の効果】
【０００７】
低温動作時に機械の小さな隙間や組み立て継ぎ目などに、例えば、これに限定されないが、不凍液が放出される。霜を取り除くだけでなく、隙間に含まれる空気を置き換えることができ、空気は断熱性に優れた媒体であので、不凍液を入れることでエネルギーの伝達効率を高めることができる。常温以上で操作する場合、機械の隙間や組み立て継ぎ目に、例えば、これに限定されないが、潤滑油などを放出することで、摩擦抵抗を効果的に低減できるほか、隙間の空気を置き替えて熱伝導効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の機能性液体毛細放出モジュールを備えた３D付加製造装置のシステム全体の概略図を開示する。
本発明の機能性液体毛細放出モジュールを備えた３D付加製造装置に含まれる熱伝導モジュールの第１実施形態に含まれる熱伝導ベースの構造を示す概略図である。
本発明の機能性液体毛細放出モジュールを備えた３D付加製造装置に含まれる熱伝導モジュールの第１実施形態に含まれる平面付加製造アセンブリの構造を示す概略図である。
本発明の機能性液体毛細放出モジュールを備えた３D付加製造装置に含まれる熱伝導モジュールの第１実施形態に含まれる昇降式造形プラットフォームの構造を示す概略図である。
本発明で提案する熱伝導モジュールの第１実施形態の構造組み立てを示す概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第１実施形態の全体構造の側断面を示す概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第１実施形態の全体構成を示す概略図である。
本発明が提案する熱伝導ベースの内部の媒体流路の構造配置を示す側断面概略図である。
本発明が提案する熱伝導ベース内部の媒体流路の構造配置を示す俯瞰概略図である。
本発明の機能性液体毛細放出モジュールを備えたロータリー付加製造装置の概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第２実施形態が含む熱伝導ベースの構造の概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第２実施形態が含む曲面付加製造アセンブリの構造を示す模式図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第２実施形態が含む造形スピンドルの構造を示す概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第２実施形態の構造の組み立て概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第２実施形態の全体構造を示す側断面概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第２実施形態の全体構造を示す概略図である。
本発明が提案する熱伝導モジュールの第２実施形態に含まれる造形スピンドルの２段式構造を示す側断面概略図である。
本発明の機能性液体毛細放出が含む汎用部品を開示する概略図である。
３D付加製造装置上に配置された機能性液体毛細放出モジュールが含む搬送流路の側断面分解図である。
３D付加製造装置状に配置された機能性液体毛細放出モジュールに含まれる搬送流路の側断面組立概略図である。
平面付加製造アセンブリ上に配置された機能性液体毛細放出モジュールが含む放出孔および毛細放出溝の前面概略図である。
平面付加製造装置アセンブリに配置された機能性液体毛細放出モジュールが含む搬送流路及び放出孔の搬送流路の側断面概略である。
本発明の機能性液体毛細放出モジュールの俯瞰平面の作業概略図である。
ロータリー付加製造装置上に配置された機能性液体毛細放出モジュールが含む搬送流路の側断面分解概略図である。
ロータリー付加製造装置上に配置された機能性液体毛細放出モジュールが含む搬送流路の側断面組み立て概略図である。
本発明の３D付加製造装置の低温造形工程中に造形プラットフォームに着霜した写真である。
本発明の機能性液体毛細放出モジュールが３D付加製造装置で実施した後、低温造形工程において造形プラットフォームの着霜を実際に除去した写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１から図５は、本発明のエアカーテン分離機構を備えた交換型付加製造装置システムの第１実施例の概略図を開示する。図１は本発明のエアカーテン分離機構を備えた３D付加製造装置のシステム全体の概略図を開示する。本発明が提案する交換型付加製造装置システムは、コンポーネントの簡単な交換により第１実施形態の３D付加製造装置、または第２実施形態のロータリー付加製造装置として設定または構成(configured)することができる。３D付加製造装置は、好ましくは１台の３Dバイオプリンターであり、３D直角座標運動に基づく平面付加製造作業を実行するために使用され、ロータリー付加製造装置は、好ましくは１台の回転バイオプリンターであり、３D直角座標運動に基づいて回転運動を組み合わせた曲面付加製造作業を実行するために使用される。
【００１０】
第１実施形態において、図１に示すように、本発明の交換型付加製造装置システムは、好ましくは、一組の３Dモーション機構１００を含む一組の３D付加製造装置システム１０として構成される。３Dモーション機構１００は、好ましくは一組のガントリー多軸モーションプラットフォーム１１０であり、好ましくは、ベース１２０上に設置された２つのX軸ガイドレール１１１および１１３、Y軸ガイドレール１１５、Z軸ガイドレール１１７、およびロードマウンタ１１９から構成され、Y軸ガイドレール１１５は、X軸ガイドレール１１１、１１３に移動可能に架設され、X軸リニアモータ（図示せず）により駆動されてX軸ガイドレール１１１、１１３に沿ってX方向に線性運動し、Z軸ガイドレール１１７は、Y軸ガイドレール１１５に移動可能に架設され、Y軸リニアモータ（図示せず）により駆動されてX軸ガイドレール１１１、１１３に沿ってY方向に線性運動する。マウンタ１１９はノズル２１０を取り付け、ノズル２１０は、マウンタ１１９に取り付けられると、予め計画され設定された経路に従って、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の三軸移動を行う。
（【００１１】以降は省略されています）

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