Sistema de filtro.

Un equipo de fabricación por adición que comprende una cámara (20) de fabricación,

un módulo (50) para proporcionar un haz (40) de energía focalizada para consolidar material en polvo capa por capa en la cámara (20) de fabricación para fabricar un artículo (60), un circuito de flujo de gas para hacer pasar un flujo de gas a través de la cámara (20) de fabricación durante el proceso de fabricación y un sistema de filtro, donde el sistema de filtro comprende,

un alojamiento (230) del filtro que tiene una boca (210) de entrada de gas y una boca (220) de salida de gas acopladas de manera desmontable al circuito de flujo de gas de tal manera que el alojamiento (230) del filtro puede montarse de manera retirable en el equipo de fabricación por adición,

un elemento (250) de filtro retirable ubicado en el seno del alojamiento (230) del filtro entre la boca (210) de entrada de gas y la boca (220) de salida de gas para, durante el uso, filtrar partículas volátiles y/o explosivas del gas del circuito de flujo de gas,

una válvula (281) sobre la que puede actuarse para aislar la boca (210) de entrada de gas y

una válvula (282) sobre la que puede actuarse para aislar la boca (220) de salida de gas, donde el alojamiento (230) del filtro está dispuesto para permitir la entrada de fluido dentro del alojamiento (230) del filtro para neutralizar las partículas volátiles y/o explosivas atrapadas por el elemento (250) de filtro.

Sistema de filtro La invención se refiere a un sistema de filtro para un equipo de fabricación por adición tal como un equipo de sinterización selectiva por láser (SLS, Selective Laser Sintering) o un equipo de fusión selectiva por láser (SLM, Selective Laser Melting) .

Antecedentes de la invención Los métodos de fabricación por adición, fabricación rápida o prototipado rápido para fabricar componentes de tres dimensiones son bien conocidos en la técnica (ver por ejemplo el documento US 4863538 – Deckard) . Existen varios métodos de fabricación por adición conocidos que incluyen la consolidación de materiales en polvo y el endurecimiento de resinas poliméricas (Stereolithography-SLA) . Los métodos de fabricación por SLM y SLS requieren una consolidación capa por capa del material en polvo utilizando un haz de energía focalizada, tal como un haz láser o un haz de electrones.

En un proceso SLS o SLM selectivo típico, se deposita una capa delgada de polvo sobre un área de fabricación o un lecho de polvo en el seno del equipo de SLS o SLM. Se lleva a cabo un barrido con un haz láser focalizado a lo largo de porciones de la capa de polvo que corresponden a una sección transversal del artículo de tres dimensiones que va a ser construido de tal manera que el polvo en los puntos barridos por el láser se consolida bien por sinterización o bien por fusión. La sección transversal es generada típicamente a partir de una descripción en tres dimensiones del componente obtenida mediante el escaneado de un componente original o bien utilizando datos de diseño asistido por ordenador (CAD, Computer Aided Design) .

Después de la consolidación de una capa, se hace descender la superficie de fabricación en un grosor equivalente al de la capa recién consolidada y se esparce una capa adicional de polvo sobre la superficie. De nuevo, se irradia la superficie con un haz láser en porciones de la capa que corresponden a una sección transversal del artículo de tres dimensiones, de manera que la capa que se está consolidando está unida a la capa que se consolidó inicialmente. Este proceso se repite hasta que se completa el componente.

Cuando se hace funcionar un equipo de fabricación por adición tal como se describió anteriormente, un láser de alta potencia calienta el polvo más allá de su punto de fusión dando como resultado la formación de vapor metálico en la atmósfera existente sobre la superficie de fabricación. Este vapor metálico se condensa a continuación formando polvos con un diámetro extremadamente pequeño, por ejemplo con un diámetro por debajo de 1 micra. Con estos diámetros, los polvos de la mayoría de los tipos de material, particularmente de metales tales como el titanio, son altamente reactivos y propensos a la combustión espontánea al entrar en contacto con el aire. Los condensados aparecen generalmente como un “humo” en la región situada sobre la superficie de fabricación (cámara de fabricación) y una parte de este humo es retirado de la cámara de fabricación mediante un flujo de gas inerte que circula a través de la cámara de fabricación.

Aunque resulta relativamente sencillo atrapar unos condensados tan finos en el seno de un elemento de filtro dispuesto en línea con el flujo de gas (en el lugar donde el residuo recogido parece hollín) , existe un problema significativo de seguridad relacionado con la reactividad de los condensados. Cuando se cambian los filtros, debe tenerse especial cuidado para evitar la ignición de fuego en el seno de los filtros cuando entran en contacto con el aire. Aunque un fuego en el seno de un filtro es un fuego pequeño, cualquier fuego que esté cerca de un equipo que contiene polvo metálico o en una instalación que contiene polvo metálico puede provocar la ignición de un fuego mucho mayor y potencialmente mucho más grave. Por lo tanto, los depósitos necesitan ser tratados con mucho cuidado y recogidos de una manera segura en una atmósfera inerte antes de ser neutralizados.

Un método de la técnica anterior para retirar un elemento de filtro usado de un sistema de filtro en una máquina de fabricación por adición requiere la retirada del elemento de filtro dentro de una bolsa de polietileno asociada con el sistema de filtro. La bolsa es entonces atada de manera manual en dos puntos de su extensión longitudinal entre el elemento de filtro retirado y el sistema de filtro y cortada entre estos dos puntos de sellado para retirar el elemento de filtro sin exponerlo al aire. La bolsa que contiene el elemento de filtro es situada entonces en un contenedor estanco y retirada del lugar para ser desechada. Este método de la técnica anterior deja demasiado margen para el error humano, por ejemplo en el sellado seguro de la bolsa mientras es retirada.

El documento US 5795359 describe un equipo para separar material en forma de partículas o en polvo de un gas ocluido. El equipo comprende elementos de filtro tubulares, de manera que cada elemento de filtro está soldado a un tubo Venturi de una placa de separación. Un dispositivo de lavado está dispuesto para introducir un líquido de lavado dentro de una cámara que aloja los elementos de filtro.

El documento DE 3 900 973 C1 describe una unidad de filtro para minería y tunelización subterráneas. La unidad de filtro comprende sensores de temperatura y de humo y un dispositivo de extinción. Si el CO excede un límite, se cierran unas cubiertas en un alojamiento de filtro y si la temperatura y el nivel de CO continúan aumentando, se activa el dispositivo de extinción. Si los valores permanecen similares o vuelven a estar por debajo del límite, las cubiertas vuelven abrirse.

Resumen de la invención La invención define un equipo de fabricación por adición y un método de acuerdo con las reivindicaciones independientes anexas a las que se hará referencia a continuación. En las sub-reivindicaciones dependientes se definen características propias ventajosas o preferidas de la invención.

El sistema de filtro puede ser denominado sistema de filtro con cambio seguro, para retirar partículas de una corriente de gas. El equipo de fabricación por adición puede ser un equipo de SLM o SLS. El alojamiento puede comprender una boca de entrada de fluido y la boca de entrada de fluido puede tener una válvula asociada para cerrar la boca de entrada de fluido cuando el sistema de filtro está siendo utilizado en un equipo.

Este sistema de filtro permite de manera ventajosa que el fluido desplace el gas aislado en el seno del alojamiento cuando las válvulas de la boca de entrada de gas y de la boca de salida de gas han sido cerradas, y permite la neutralización de cualquier partícula de materia volátil o explosiva en el seno del alojamiento del filtro.

El montaje del sistema de filtro en el equipo de fabricación por adición puede realizarse utilizando acoplamientos de liberación rápida en la boca de entrada de gas y en la boca de salida de gas que se acoplan con tuberías de un circuito de flujo de gas del equipo. Podría utilizarse cualquier medio apropiado para acoplar el sistema a un circuito de flujo de gas, como por ejemplo sujeciones mediante tornillos.

De manera ventajosa, el sistema de filtro desmontable permite aislar el elemento de filtro que contiene partículas potencialmente volátiles y explosivas del flujo de gas (por medio de las válvulas en la boca de entrada de gas y en la boca de salida de gas) y a continuación retirarlo de la vecindad del equipo para un procesamiento adicional.

El sistema puede comprender una boca de salida de fluido para permitir la salida de fluido del alojamiento. Una boca de salida tal resulta particularmente ventajosa cuando se utiliza agua como fluido de neutralización. Puede bombearse agua hacia adentro del alojamiento a través de la boca de entrada de fluido y puede permitirse que fluya de manera continua hacia adentro del alojamiento, drenándola simultáneamente a través de la boca de salida. Las partículas de materia potencialmente peligrosas pueden retirarse del alojamiento en un estado seguro mediante el flujo del líquido. De manera ventajosa, una boca de salida de fluido puede permitir que gas en el seno del alojamiento se escape del alojamiento cuando se añade fluido a través de la boca de entrada. Una conexión mediante manguera puede transportar dicho gas para que escape por debajo de una capa de líquido de tal manera que cualesquiera partículas de materia presentes en el gas queden atrapadas en el líquido y no escapen al aire.

Si no existe ninguna boca de salida es entonces preferible que el alojamiento incorpore alguna forma de ventilación para facilitar la liberación de gas desde el alojamiento cuando está inundado de fluido.

Preferiblemente,... [Seguir leyendo]

1. Un equipo de fabricación por adición que comprende una cámara (20) de fabricación, un módulo (50) para proporcionar un haz (40) de energía focalizada para consolidar material en polvo capa por capa en la cámara (20) de fabricación para fabricar un artículo (60) , un circuito de flujo de gas para hacer pasar un flujo de gas a través de la cámara (20) de fabricación durante el proceso de fabricación y un sistema de filtro, donde el sistema de filtro comprende,

un alojamiento (230) del filtro que tiene una boca (210) de entrada de gas y una boca (220) de salida de gas acopladas de manera desmontable al circuito de flujo de gas de tal manera que el alojamiento (230) del filtro puede montarse de manera retirable en el equipo de fabricación por adición,

un elemento (250) de filtro retirable ubicado en el seno del alojamiento (230) del filtro entre la boca (210) de entrada de gas y la boca (220) de salida de gas para, durante el uso, filtrar partículas volátiles y/o explosivas del gas del circuito de flujo de gas,

una válvula (281) sobre la que puede actuarse para aislar la boca (210) de entrada de gas y

una válvula (282) sobre la que puede actuarse para aislar la boca (220) de salida de gas, donde el alojamiento (230) del filtro está dispuesto para permitir la entrada de fluido dentro del alojamiento (230) del filtro para neutralizar las partículas volátiles y/o explosivas atrapadas por el elemento (250) de filtro.

2. Un equipo según la reivindicación 1 en el que el alojamiento (230) del filtro comprende una boca (260, 270) de entrada de fluido para permitir la entrada de fluido dentro del alojamiento (230) del filtro para neutralizar las partículas volátiles y/o explosivas atrapadas por el elemento (250) de filtro.

3. Un equipo según las reivindicaciones 1 ó 2 que comprende adicionalmente una boca de salida de fluido para permitir la salida de fluido del alojamiento (250) de filtro.

4. Un equipo según las reivindicaciones 1, 2 ó 3 en el que un elemento (250) de filtro divide el alojamiento (230) del filtro en una sección aguas arriba y una sección aguas abajo, donde el alojamiento (230) del filtro comprende una primera boca (260) de salida de fluido que permite la entrada de fluido en la sección aguas arriba del alojamiento (230) de filtro y donde el sistema comprende adicionalmente una segunda boca (270) de entrada de fluido que permite la entrada de fluido en la sección aguas abajo del alojamiento (230) del filtro.

5. Un equipo según la reivindicación 4 en el que tanto la sección aguas arriba como la sección aguas abajo del alojamiento (230) del filtro poseen bocas de salida de fluido.

6. Un equipo según cualquier reivindicación precedente en el que el alojamiento (230) del filtro comprende un desviador de flujo para dirigir el flujo de gas de la boca (210) de entrada de gas al elemento (250) de filtro.

7. Un equipo según cualquier reivindicación precedente en el que el alojamiento (230) del filtro tiene una primera porción (231) que comprende la boca (210) de entrada de gas y una segunda porción (232) que comprende la boca (220) de salida de gas donde la primera porción (231) es acoplable a la segunda porción (232) .

8. Un equipo según la reivindicación 7 en el que el elemento (250) de filtro está ubicado mediante fijaciones entre la primera porción (231) y la segunda porción (232) .

9. Un equipo según la reivindicación 1 en el que el circuito de flujo de gas comprende una válvula (520, 560) sobre la que puede actuarse para aislar el circuito aguas arriba del sistema de filtro antes de retirar el sistema.

10. Un equipo según la reivindicación 9 en el que el circuito de flujo de gas comprende adicionalmente una válvula (530, 550) sobre la que puede actuarse para aislar el circuito de flujo de gas aguas abajo del sistema de filtro antes de retirar el sistema.

11. Un equipo según la reivindicación 9 ó la reivindicación 10 que comprende más de un sistema de filtro y en el que los sistemas (501, 502) de filtro primero y segundo pueden disponerse en paralelo en el circuito de flujo de gas del equipo de tal manera que cada uno de los sistemas (501, 502) de filtro primero y segundo puede retirarse por separado del equipo para permitir cambiar los elementos de filtro durante el funcionamiento del equipo.

12. Un método para cambiar un elemento (250) de filtro de partículas ubicado en el seno de un alojamiento (230) de filtro montado en un equipo de fabricación por adición, donde el equipo de fabricación por adición comprende una cámara (20) de fabricación, un módulo (50) para proporcionar un haz (40) de energía focalizada para consolidar material en polvo capa por capa en la cámara (20) de fabricación para fabricar un artículo (60) y un circuito de flujo de gas para hacer pasar un flujo de gas a través de la cámara (20) de fabricación durante el proceso de fabricación, donde el alojamiento (230) de filtro posee una boca (210) de entrada de gas y una boca (220) de salida de gas acopladas de manera desmontable al circuito de flujo de gas de tal manera que, durante el uso, el elemento (250) de filtro filtra partículas volátiles y/o explosivas del gas del circuito de flujo de gas, donde el método comprende los pasos de,

(a) cerrar una válvula (281) para aislar la boca (210) de entrada de gas del alojamiento (230) del filtro y cerrar una válvula (282) para aislar la boca (220) de salida de gas del alojamiento (230) del filtro,

(b) retirar del equipo el alojamiento (230) del filtro, 5 (c) inundar el alojamiento (230) del filtro con un fluido,

(d) abrir el alojamiento (230) del filtro, y

(e) reemplazar el elemento (250) de filtro,

donde los pasos (b) y (c) pueden llevarse a cabo en cualquier orden.

13. Un método según la reivindicación 12 en el que el paso de inundar el alojamiento (230) del filtro comprende los10 pasos de acoplar una boca (260, 270) de entrada en el alojamiento (230) del filtro a una fuente de fluido, abrir una válvula de entrada y hacer pasar fluido dentro del alojamiento (230) del filtro.

14. Un método según la reivindicación 13 en el que el paso de inundar el alojamiento (230) del filtro comprende adicionalmente el paso de abrir una válvula de salida en una boca de salida de fluido que viene del alojamiento (230) del filtro y permitir el paso de fluido hacia afuera del alojamiento (230) del filtro.