Duże głowice drukujące na potrzeby wielkogabarytowego druku 3D w technologii FFF (fused filament fabrication) oferują zwiększoną efektywność depozycji materiału, kosztem większych rozmiarów urządzenia, wymagającego montażu na ramionach robotów przemysłowych lub manipulatorach bramowych o dużej nośności. Zwiększona wydajność ekstruzji okupiona jest spadkiem precyzji, szczególnie w przypadku mniejszych detali. Drukowanie zarówno wyrobów o dużych, jak i niewielkich gabarytach przy użyciu tych samych ustawień łączy się z dużym ryzykiem odkształceń termicznych.
Zaproponowane rozwiązanie zakłada połączenie dwóch ekstruderów do termoplastycznego granulatu ze wspólną głowicą drukującą. Selektywnie załączanie jednego lub obu ekstruderów naraz umożliwia bardziej swobodną kontrolę wydajności depozycji materiału, w zależności od rozmiarów i stopnia złożoności geometrycznej drukowanego detalu. Taka konfiguracja urządzenia umożliwia także druk wielomateriałowy w obrębie jednego ściegu.
Dysza w głowicy drukującej, wykonana ze stopu aluminium i brązu, zapewniającego wytrzymałość i przewodność cieplną, może być Y-kształtna i pozwalać na mieszanie się materiałów z obu ekstruderów. Z kolei przy użyciu dyszy o specjalnej konstrukcji, możliwe jest aplikowanie jednego materiału w otoczce z innego tworzywa. W ten sposób, swoboda doboru parametrów druku wielomateriałowego otwiera nowe możliwości w zakresie wytwarzania funkcjonalnych komponentów kompozytowych.
Jak wyjaśnia Halil Tekinalp z ORNL, wspólna głowica z dwoma kompaktowymi ekstruderami daje możliwość osiągnięcia wydajności typowej dla znacznie większych systemów, bez znacznego zwiększenia masy urządzenia. A także, pozwalając na wykorzystanie dwóch różnych surowców polimerowych lub kompozytowych w obrębie pojedynczego ściegu o programowalnych właściościach, stanowi przełom w rozwoju druku wielomateriałowego.
ornl.gov
