PROCEDIMIENTO PARA INCREMENTAR LA SOLIDEZ DE UN ELEMENTO CONSTRUCTIVO POROSO DE PLÁSTICO.

Procedimiento para incrementar la solidez de un pieza (10) constructiva porosa de plástico,

formándose una pieza (10) constructiva porosa de plástico, utilizando gránulos (1) de plástico, por medio de un procedimiento generativo tridimensional, aplicándose seguidamente un medio (5) que se introduce en una pieza constructiva de plástico que presenta una porosidad, caracterizado por que el medio (5) presenta un componente, que disuelve la pieza constructiva de plástico y entra en una unión homogénea con la pieza constructiva de plástico

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El invento se refiere a un procedimiento para incrementar la solidez de un elemento constructivo poroso de plástico según la reivindicación 1.

En la utilización de procesos generativos tridimensionales como, por ejemplo, la sinterización selectiva por láser o el procedimiento de impresión tridimensional, se crean, con frecuencia, elementos constructivos de plástico que presentan una cierta porosidad.

Tanto en la sinterización selectiva por láser, como también en el procedimiento de impresión tridimensional, se pone una capa delgada de un componente pulverulento sobre una plataforma de conformación. A continuación de ello, se aglomera selectivamente una parte del polvo, por ejemplo, aplicando un aglutinante. Esta selección corresponde a una sección a través del elemento constructivo a obtenerse.

Seguidamente, se desciende la plataforma de conformación un espesor de estrato y se dispone un nuevo estrato de material constituido por partículas, que asimismo se consolida igual que se ha descrito más arriba. Estas etapas se repiten, hasta que se ha conseguido una cierta altura deseada del objeto. A partir de las zonas impresas y consolidadas se forma así un objeto tridimensional. Un procedimiento semejante se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE 69634921.

De modo similar, operan también otros procesos rápidos de elaboración de prototipos basados en polvo como, por ejemplo, las sinterizaciones por haz de electrones en las cuales se distribuye igualmente por estratos, en cada caso, un material suelto constituido por partículas y se consolida selectivamente con ayuda de una fuente de radiación controlada físicamente.

A continuación, se resumirán todos estos procesos bajo el concepto de “procesos generativos tridimensionales”.

Las piezas constructivas fabricadas mediante procesos generativos tridimensionales presentan frecuentemente una cierta porosidad. La porosidad de las piezas constructivas está condicionada, la mayoría de las veces, por el proceso de la aglomeración selectiva. La aglomeración mediante un haz de rayos láser corresponde a la sinterización suficientemente conocida. Los gránulos del polvo se unen en sus puntos de contacto por una fusión conjunta. El espacio entre gránulos queda libre. Las condiciones son similares en las piezas constructivas, en las cuales se realiza el endurecimiento selectivo agregando una dosis de un líquido (impresión tridimensional). Si se agrega una dosis de una cantidad de líquido lo menor posible por unidad de volumen con respecto a la masa de polvo, se forma un cuerpo poroso. Se conoce esto, por ejemplo, a partir del documento DE 60008778.

Valores de resistencia deficientes y propiedades superficiales inapropiadas plantean frecuentemente problemas para el empleo de tales piezas porosas.

La capacidad de absorción de las piezas porosas posibilita la introducción de medios líquidos en la pieza constructiva, de modo similar al conocido procedimiento de producción de materiales compuestos de fibra.

Así, pues, se conoce a partir del documento DE 195 45 167 A1, revestir de cera un modelo fabricado por sinterización selectiva por láser para que se forme una superficie compacta. Procesos de inmersión ulteriores en material moldeador requieren una pieza estanca al líquido para garantizar la exactitud de moldeo respecto del molde para fundir. Las características de resistencia quedan relegadas, en este caso. El procedimiento aprovecha la transición térmica de las fases de sólido a líquido y viceversa.

Resulta desventajoso para una generalización de este procedimiento el que, según el material de infiltración, la pieza constructiva se haya de someter a considerables temperaturas. Además, las sustancias de infiltración presentan también, la mayoría de las veces, junto a un bajo punto de fusión, unos bajos valores de resistencia.

El documento DE 199 27 923 A1 revela un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.

En la construcción de prototipos con el procedimiento generativo, mencionado más arriba, se ha de atender, en especial, a las propiedades de los materiales utilizados.

Se conoce, por ejemplo, emplear resinas para la infiltración, las cuales se introducen de forma líquida en los cuerpos porosos y se consolidan en la pieza constructiva en forma de dispersiones, evaporando el disolvente, o como mezclas de resinas por medio de una polimerización. Se conocen tales procedimientos, por ejemplo, a partir de los documentos WO 2005/82603 A1, US 6.375.874 y US 5.616.294. Tales dispersiones, descritas en estos documentos, sólo son apropiadas para piezas constructivas de espesores de pared delgados debido a la necesidad de la evaporación del disolvente. Procedimientos térmicos según el prototipo de la infiltración de cera son poco apropiados para el incremento de la resistencia, debido a la sensibilidad térmica para piezas constructivas de plástico porosas.

Las mezclas polimerizadoras para infiltrar son mayoritariamente sistemas de dos componentes como, por ejemplo, resinas epoxídicas. Tales mezclas alcanzan elevados valores de resistencia. No llegan, sin embargo, a las propiedades de los productos polimerizados a escala industrial como, por ejemplo, PE (polietileno), PET (tereftalato de polietileno), PMMA (polimetilmetacrilato),…

Las mezclas polimerizadoras, tal como se conocen en el estado actual de la técnica, tienen los siguientes límites.

El infiltrado polimerizador forma con la pieza constructiva porosa o también con la matriz un material compuesto, que está debilitado interiormente por los límites de las fases. Los valores de resistencia de las piezas quedan, por ello, siempre por debajo de los valores del infiltrado puro.

Además, con el empleo de un sistema de dos componentes, se mezclan mutuamente, por lo general, un componente aglomerante y un componente resinoso antes de la aplicación a la pieza constructiva. La polimerización se aplica luego temporalmente retardada. Resulta desventajoso con este procedimiento que, una vez aplicada una mezcla, haya de ser mecanizada dentro de un corto intervalo de tiempo. Por consiguiente, un procedimiento de inmersión, que permita una fabricación a gran escala y un elevado grado de automatización, no puede realizarse económicamente. El revestimiento se realiza, la mayoría de las veces, por aplicación con un pincel. Este procedimiento no se puede automatizar y presenta un elevado gasto en el caso de geometrías complejas.

Es, por ello, problema del presente invento facilitar un procedimiento con el cual se puedan conseguir valores de resistencia más elevados en el caso de una pieza porosa de plástico.

Este problema se resuelve con un procedimiento según la reivindicación 1

Especialmente en el caso de procedimientos generativos tridimensionales, como el procedimiento de impresión tridimensional, se pueden conseguir elevados rendimientos volumétricos cuando se construyen intencionadamente piezas porosas.

Se pueden mejorar selectivamente las propiedades de las piezas constructivas por medio de una infiltración según la formación tridimensional como, por ejemplo, la impresión. Además, la elaboración de piezas constructivas porosas, que se infiltran seguidamente, es manifiestamente menos intensiva en tiempo que la elaboración de piezas constructivas con una aplicación de líquido muy elevada, como la que es necesaria para elaborar directamente piezas compactas por el procedimiento generativo.

Los valores de resistencia alcanzables en piezas constructivas infiltradas según el procedimiento del estado actual de la técnica, son frecuentemente demasiado bajos para prototipos, ya que, en este caso, la pieza porosa forma una especie de matriz y el infiltrado rellena los espacios huecos. En este caso, se produce un llamado efecto de entallado interior entre la matriz y el infiltrado en las superficies límites, lo que representa además un notable efecto de inseguridad. Las resistencias de las piezas se dispersan, por ello, muy fuertemente. Adicionalmente, los procedimientos de infiltración conocidos en el estado actual de la técnica son muy intensivos en trabajo y representan, por ello, un cuello de botella agravante para la producción.

Según el presente invento, se utilizan, pues, para la infiltración materiales, que puedan diluir superficialmente la matriz producida generativamente y que, por consiguiente, den lugar a un material especialmente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para incrementar la solidez de un pieza (10) constructiva porosa de plástico, formándose una pieza (10) constructiva porosa de plástico, utilizando gránulos (1) de plástico, por medio de un procedimiento generativo tridimensional, aplicándose seguidamente un medio (5) que se introduce en una pieza constructiva de plástico que presenta una porosidad, caracterizado por que el medio (5) presenta un componente, que disuelve la pieza constructiva de plástico y entra en una unión homogénea con la pieza constructiva de plástico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde tiene lugar una consolidación por polimerización del medio introducido.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, donde un estrato marginal de la pieza

10 constructiva de plástico se consolida aceleradamente con respecto al resto de la pieza constructiva de plástico por medidas químicas y/o físicas.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, donde la consolidación más rápida del estrato (8) marginal tiene lugar utilizando dos sistemas de polimerización con diferentes tiempos de reacción.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 ó 4, donde la consolidación más rápida del estrato 15 marginal tiene lugar por alimentación de una radiación rica en energía, en especial, una radiación ultravioleta.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, donde la introducción del medio en la pieza constructiva de plástico tiene lugar por inmersión en un baño del medio.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, donde, para endurecer el estrato marginal, se sumerge, además, la pieza constructiva de plástico en un baño con un acelerante.

20 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, donde se gira la pieza por lo menos al introducir el medio y/o la radiación rica en energía.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, donde el giro puede tener lugar alrededor de uno o varios ejes.