Dispositivo y procedimiento para el procesamiento de material polimerizable por luz para la formación por capas de cuerpos moldeados.

Dispositivo para el procesamiento de material polimerizable por luz (5;

55; 105), para la formación por capas de un cuerpo moldeado (27) mediante la utilización de una fabricación generativa basada en la litografía, por ejemplo Rapid Prototiping, con un tanque (4; 64; 104) con un suelo horizontal (6; 56; 106) configurado de forma al menos parcialmente transparente, el cual puede llenarse con el material (5; 55; 105) polimerizable por luz,

una plataforma horizontal de construcción (12; 62) que está sostenida sobre el suelo del tanque (6; 56; 106) a una altura ajustable,

una unidad de iluminación (10; 60), la cual es controlable para la iluminación selectiva por zonas de una zona de una superficie sobre la plataforma de construcción (12; 62), con una muestra de intensidad con una geometría predeterminada,

una unidad de control (11; 61) que esta preparada para polimerizar sobre la plataforma de construcción (12; 62), en etapas de iluminación consecutivas, capas superpuestas (28) con una respectiva geometría predeterminada, mediante el control de la unidad de iluminación (10; 60), y para adaptar la posición relativa de la plataforma de construcción (12; 62) respecto al suelo (6; 56; 106) del tanque tras cada fase de iluminación para una capa (28), a fin de construir sucesivamente el cuerpo moldeado (27) en la forma deseada que resulta de la sucesión de las geometrías de las capas,

siendo el tanque (4; 54; 104) desplazable horizontalmente respecto a la unidad de iluminación (10; 60) y a la plataforma de construcción (12; 62), y estando prevista una instalación de alimentación (8; 5fl; 108) que aporta, bajo el control de la unidad de control (11; 61), material polimerizable por luz (5; 55; 105) en el tanque (4; 54; 20 104), al menos uno, estando dispuestas la unidad de iluminación (10; 60) y la plataforma de construcción (12; 62) horizontalmente a una cierta distancia de la instalación de alimentación (8; 58; 108), y estando preparada la unidad de control para desplazar el tanque (4; 54; 104) en un plano horizontal, de forma predeterminada mediante un accionamiento (28), entre las fases consecutivas de iluminación, a fin de llevar así el material polimerizable por luz (5; 55; 105), colocado sobre el suelo del tanque por la instalación de alimentación (8; 58; 108), a la zona entre la unidad de iluminación (10; 60) y la plataforma de construcción (12; 62),

estando colocada la unidad de iluminación (10; 60) por debajo del suelo del tanque (6; 56; 106) para la iluminación desde abajo del suelo del tanque (6), al menos parcialmente transparente, y porque la plataforma de construcción (12; 62) está sujeta a un mecanismo de elevación (14; 64; 114) de forma elevable por encima del suelo del tanque (6; 56; 106) a través de la unidad de control (10; 60), caracterizado por que la unidad de 30 control está preparada para ajustar de forma controlada el espesor (21) de la capa (28), es decir, la distancia entre la plataforma de construcción (12; 62), o bien desde la última capa generada, al suelo del tanque (6; 56; 106), a través del mecanismo de elevación (14; 64; 114), al bajar el mismo nuevamente la plataforma de construcción (12; 62), tras la realimentación del material polimerizable por luz, y en caso de que esta exista con las capas configuradas sobre ella, hacia el material (5; 55; 105) polimerizable por luz realimentado, de forma que el material polimerizable por luz (6; 56; 106) es obligado a desplazarse desde el espacio intermedio que queda hacia el suelo del tanque, y se ajusta de forma controlada y de la manera preestablecida, mediante la unidad de control (11; 61), la distancia que queda entre la superficie inferior desplazada hacia abajo y el suelo del tanque.

Dispositivo y procedimiento para el procesamiento de material polimerizable por luz para la formación por capas de cuerpos moldeados.

La invención se refiere a un dispositivo para el procesamiento de material polimerizable por luz, para la formación por capas de un cuerpo moldeado mediante la utilización de una fabricación generativa basada en la litografía, por ejemplo Rapid Prototiping, con un tanque con un suelo horizontal configurado de forma al menos parcialmente transparente, el cual puede llenarse con el material polimerizable por luz, una plataforma horizontal de construcción que está sostenida sobre el suelo del tanque a una altura ajustable, una unidad de iluminación, la cual es controlable para la iluminación selectiva por zonas de una zona de una superficie sobre la plataforma de construcción, con una muestra de intensidad con una geometría predeterminada, una unidad de control que esta preparada para polimerizar sobre la plataforma de construcción, en etapas de iluminación consecutivas, capas superpuestas con una respectiva geometría predeterminada, mediante el control de la unidad de iluminación, y para adaptar la posición relativa de la plataforma de construcción respecto al suelo del tanque tras cada fase de iluminación para una capa, a fin de construir sucesivamente el cuerpo moldeado en la forma deseada que resulta de la sucesión de las geometrías de las capas, siendo el tanque desplazable horizontalmente respecto a la unidad de iluminación y a la plataforma de construcción, y estando prevista una instalación de alimentación que aporta, bajo el control de la unidad de control, material polimerizable por luz en el tanque, al menos uno, estando dispuestas la unidad de iluminación y la plataforma de construcción horizontalmente a una cierta distancia del dispositivo de alimentación, y estando preparada la unidad de control para desplazar el tanque en un plano horizontal, de forma predeterminada mediante un accionamiento, entre las fases consecutivas de iluminación, a fin de llevar así el material polimerizable por luz, colocado sobre el suelo del tanque por el dispositivo de alimentación, a la zona entre la unidad de iluminación y la plataforma de construcción.

La invención se refiere además a un procedimiento para el procesamiento de material polimerizable por luz, para la formación por capas de un cuerpo moldeado mediante la utilización de una técnica de fabricación generativa basada en la litografía, por ejemplo Rapid Prototiping, en la que una capa de un material polimerizable por luz, la cual se encuentra en al menos un tanque con un suelo horizontal configurado de forma especialmente transparente (transparente o translúcido) , es polimerizada con una geometría predeterminada, a través de la exposición en un campo de iluminación, sobre al menos una plataforma horizontal de construcción, la cual penetra en al menos un tanque, siendo desplazada verticalmente la plataforma de construcción para la formación de la capa subsiguiente, el material polimerizable por luz es alimentado sobre la capa configurada en último lugar, y, a través de la repetición de las fases anteriores, es construido por capas el cuerpo moldeado en la forma deseada, la cual resulta de la sucesión de las geometrías de las capas, siendo el tanque desplazable horizontalmente a una posición de alimentación, un dispositivo de alimentación aporta material polimerizable por luz al menos sobre un campo de exposición del suelo del tanque, antes de que el tanque, al menos uno, sea desplazado a la posición de iluminación en la que el campo de exposición se encuentra por debajo de la plataforma de construcción y por encima de la unidad de iluminación, y tiene lugar la iluminación.

La invención está dirigida especialmente a la construcción de cuerpos moldeados que han de ser utilizados en las restauraciones dentales.

Las tecnologías de CAD-CAM se han introducido desde hace algún tiempo en el ramo dental, y sustituyen a la fabricación manual tradicional de prótesis dentales. Los procedimientos de fabricación por remoción de material, usuales hoy en día, para la fabricación de cuerpos cerámicos de restauración dental tienen no obstante algunos inconvenientes, los cuales, según el estado actual de la técnica, no pueden ser mejorados bajo aspectos económicos con un gasto razonable. En este contexto, los procedimientos de fabricación por adición de material, tomados en consideración bajo la denominación de "rapid prototyping", (forma de ejecución de prototipos rápidos) , especialmente procedimientos estéreo litográficos, en los cuales se polimeriza respectivamente, con la forma deseada, una capa de material recién depositada, a través de iluminación selectiva por zonas, mediante lo cual se realiza la conformación sucesiva de los cuerpos deseados a través de capas, en su forma tridimensional, la cual resulta de la sucesión consecutiva de las capas depositadas.

En relación a los polímeros rellenos con cerámica, ha de nombrarse especialmente el documento WO 98/06560. Aquí se ilumina un barro fino cerámico sobre una máscara dinámica (modulador de luz) , a través de lo cual ha de construirse sucesivamente un cuerpo tridimensional. En el procedimiento descrito, el barro fino cerámico se ilumina desde arriba sobre un plataforma de construcción. En una iluminación desde arriba de ese tipo, ha de aplicarse tras cada iluminación una nueva fina capa de material (típicamente con un espesor de capa situado entre 10 y 100 μm) con la ayuda de una rasqueta. No obstante, en caso de utilización de materiales más viscosos, como son los materiales resinosos rellenos de cerámica, estas finas capas solo pueden aplicarse de forma difícilmente reproducible.

En el estado de la técnica son conocidas también técnicas, en todo caso para monómeros fotográficos sin relleno de cerámica, en las que la iluminación tiene lugar desde abajo a través del suelo de un tanque, el cual está ejecutado con una película transparente, una placa, o una placa con una superficie elastómera (por ejemplo de silicona o de elastómero fluorado) . Sobre la película transparente o placa se encuentra una plataforma de construcción, la cual es sostenida por un mecanismo de elevación, con una altura ajustable, sobre la película transparente o la placa. En la primera fase de iluminación, el polímero fotográfico se polimeriza en la forma deseada, entre la película y la plataforma de construcción, a través de iluminación. Al levantar la plataforma de construcción, la primera capa polimerizada se suelta de la película, o bien de la placa, y el monómero líquido fluye en la hendidura originada. A través de una sucesiva elevación de la plataforma de construcción, y una iluminación selectiva del material de monómero que ha fluido, se forma el cuerpo moldeado polimerizado por capas. Un dispositivo adecuado para la utilización de este procedimiento está descrito, por ejemplo, en el documento DE 199 57 370 AI, sobre el que están basados los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 20. una forma de procedimiento parecida está descrita en el documento DE 102 56 672 AI el cual se refiere asimismo, no obstante, a polímeros no rellenos.

En el procesamiento de polímeros fotográficos rellenos de cerámica, aparecen los siguientes problemas respecto al procesamiento de polímeros fotográficos no rellenos.

- La resistencia verde del cuerpo polimerizado es manifiestamente más reducida (menor de 10 Mpa) que la resistencia de un polímero no relleno (típicamente aproximadamente 20 a 60 Mpa) . Debido a ello, el cuerpo de polímero fotográfico relleno de cerámica es manifiestamente menos resistente mecánicamente (por ejemplo al separar la capa de la placa conformada últimamente, o bien de la película, a través de la cual se iluminó desde abajo.

- Debido a la gran proporción de partículas cerámicas, se produce una dispersión pronunciada de la luz, y la profundidad de penetración de la luz utilizada se reduce considerablemente. Unido a ello está una polimerización irregular en la dirección z (dirección de irradiación) en el caso de espesores de capa de más de 20 μm. Debido a la poca profundidad de penetración, también es difícil alcanzar una adherencia fiable de la primera capa directamente sobre la plataforma de construcción. No obstante, para material monómero relleno de cerámica, no puede garantizarse que la capa inicial de comienzo sea lo suficientemente fina (por ejemplo menos de 75 μm) . Con ello no se podría garantizar, incluso con en caso de una iluminación muy larga de la primera capa, una fuerza de adherencia reproducible sobre la plataforma de construcción.

- En comparación con polímeros fotográficos no rellenos, los materiales fotopolimerizables rellenos... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el procesamiento de material polimerizable por luz (5; 55; 105) , para la formación por capas de un cuerpo moldeado (27) mediante la utilización de una fabricación generativa basada en la litografía, por ejemplo Rapid Prototiping, con un tanque (4; 64; 104) con un suelo horizontal (6; 56; 106) configurado de forma al menos parcialmente transparente, el cual puede llenarse con el material (5; 55; 105) polimerizable por luz,

una plataforma horizontal de construcción (12; 62) que está sostenida sobre el suelo del tanque (6; 56; 106) a una altura ajustable,

una unidad de iluminación (10; 60) , la cual es controlable para la iluminación selectiva por zonas de una zona de una superficie sobre la plataforma de construcción (12; 62) , con una muestra de intensidad con una geometría predeterminada,

una unidad de control (11; 61) que esta preparada para polimerizar sobre la plataforma de construcción (12; 62) , en etapas de iluminación consecutivas, capas superpuestas (28) con una respectiva geometría predeterminada, mediante el control de la unidad de iluminación (10; 60) , y para adaptar la posición relativa de la plataforma de construcción (12; 62) respecto al suelo (6; 56; 106) del tanque tras cada fase de iluminación para una capa (28) , a fin de construir sucesivamente el cuerpo moldeado (27) en la forma deseada que resulta de la sucesión de las geometrías de las capas,

siendo el tanque (4; 54; 104) desplazable horizontalmente respecto a la unidad de iluminación (10; 60) y a la plataforma de construcción (12; 62) , y estando prevista una instalación de alimentación (8; 5fl; 108) que aporta, bajo el control de la unidad de control (11; 61) , material polimerizable por luz (5; 55; 105) en el tanque (4; 54; 104) , al menos uno, estando dispuestas la unidad de iluminación (10; 60) y la plataforma de construcción (12; 62) horizontalmente a una cierta distancia de la instalación de alimentación (8; 58; 108) , y estando preparada la unidad de control para desplazar el tanque (4; 54; 104) en un plano horizontal, de forma predeterminada mediante un accionamiento (28) , entre las fases consecutivas de iluminación, a fin de llevar así el material polimerizable por luz (5; 55; 105) , colocado sobre el suelo del tanque por la instalación de alimentación (8; 58; 108) , a la zona entre la unidad de iluminación (10; 60) y la plataforma de construcción (12; 62) ,

estando colocada la unidad de iluminación (10; 60) por debajo del suelo del tanque (6; 56; 106) para la iluminación desde abajo del suelo del tanque (6) , al menos parcialmente transparente, y porque la plataforma de construcción (12; 62) está sujeta a un mecanismo de elevación (14; 64; 114) de forma elevable por encima del suelo del tanque (6; 56; 106) a través de la unidad de control (10; 60) , caracterizado por que la unidad de control está preparada para ajustar de forma controlada el espesor (21) de la capa (28) , es decir, la distancia entre la plataforma de construcción (12; 62) , o bien desde la última capa generada, al suelo del tanque (6; 56; 106) , a través del mecanismo de elevación (14; 64; 114) , al bajar el mismo nuevamente la plataforma de construcción (12; 62) , tras la realimentación del material polimerizable por luz, y en caso de que esta exista con las capas configuradas sobre ella, hacia el material (5; 55; 105) polimerizable por luz realimentado, de forma que el material polimerizable por luz (6; 56; 106) es obligado a desplazarse desde el espacio intermedio que queda hacia el suelo del tanque, y se ajusta de forma controlada y de la manera preestablecida, mediante la unidad de control (11; 61) , la distancia que queda entre la superficie inferior desplazada hacia abajo y el suelo del tanque.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que un dispositivo de aplicación (26; 76; 126) , especialmente una rasqueta o un rodillo, está situado en la dirección del movimiento del tanque, entre la instalación de alimentación (8; 58; 108) y la unidad de iluminación (10) , así como la plataforma de construcción (12; 62) , siendo su altura ajustable sobre el suelo (6; 56; 106) del tanque.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que en el mecanismo de elevación (14; 64; 114) existe un transductor de fuerza (29; 79) conectado con la unidad de control (11; 61) , el cual está en condiciones de medir la fuerza ejercida por el mecanismo de elevación (14; 64; 114) sobre la plataforma de construcción (12; 62) , y transmitir el resultado de esta medición a la unidad de control (11; 61) , estando preparada la unidad de control (11; 61) para desplazar la plataforma de construcción (12; 62) con una trayectoria de fuerza predeterminada.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tanque (4) está apoyado de forma giratoria alrededor de un eje central vertical (22) , estando situados el dispositivo de iluminación (10) por debajo del suelo (6) , y la plataforma (12) de construcción, así como la instalación de alimentación (8) y el dispositivo de aplicación (26) por encima, desplazados en la dirección radial respecto al eje vertical (22) de giro, y por que está previsto un accionamiento (24) que está en condiciones, bajo el control de la unidad de control (11) , de girar el tanque (4) entre fases de exposición sucesivas en un ángulo predeterminado alrededor del eje central (22) de giro.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tanque (54) está apoyado

de forma desplazable a lo largo de una línea, y porque está previsto un accionamiento (74) que está en condiciones, bajo el control de la unidad de control (61) , de desplazar el tanque (54) entre fases de exposición sucesivas a una distancia predeterminada.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que como fuente de luz de la unidad de iluminación (10; 60) sirven diodos luminosos (23; 73) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que los diodos luminosos (23; 73) emiten luz con distintas longitudes de onda.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad de iluminación (10; 60) presenta además al menos un sensor de referencia (1; 51) que está configurado en forma de un sensor fotográfico que explore el conjunto del campo de iluminación, o bien como una cámara CCD que abarque el conjunto del campo de iluminación, estando la unidad de control (11; 61) preparada para controlar la unidad de iluminación, en una fase de calibración, con una señal de control predeterminada para la unidad de iluminación (10; 60) sobre el conjunto del campo de exposición, y utilizar la muestra de intensidad captada por el sensor de referencia (1; 51) en el campo de exposición para el cálculo de una máscara de compensación para alcanzar una intensidad uniforme en el conjunto del campo de exposición.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que hay varios tanques (104) a los que se les ha asignado respectivamente un instalación (108) de alimentación de uno de los varios materiales (105) , y existe un accionamiento, el cual desplaza respectivamente, controlado a través de la unidad de control, uno de los tanques (104) , en una secuencia elegida predeterminada, entre la unidad de iluminación y la plataforma de construcción, siendo este movimiento un movimiento lineal en el caso de una disposición en serie de varios tanques, o bien un movimiento de rotación en el caso de una disposición de varios tanques

(104) a lo largo de una trayectoria curvada.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la instalación (B) para material (5) polimerizable por luz tiene un alojamiento para la inserción intercambiable de un cartucho (9) con material (5) polimerizable por luz.

11. Procedimiento para el procesamiento de material (5; 55; 105) polimerizable por luz, para la formación de un cuerpo moldeado (27) mediante la utilización de una técnica de fabricación generativa basada en la litografía, por ejemplo Rapid Prototiping, en la que una capa (28) de un material polimerizable por luz (5; 55; 105) , la cual se encuentra en al menos un tanque (4; 54; 104) con un suelo horizontal (6; 56; 106) configurado de forma especialmente transparente, es polimerizada con una geometría predeterminada, a través de la exposición en un campo de iluminación, sobre al menos una plataforma horizontal (12; 62) de construcción, la cual penetra en al menos un tanque (4; 54; 104) ,

desplazada verticalmente la plataforma de construcción (12; 62) es desplazada verticalmente para la formación de la capa subsiguiente,

el material polimerizable por luz (5; 55; 105) es realimentado sobre la capa (28) configurada en último lugar, y,

a través de la repetición de las fases anteriores, es construido por capas el cuerpo moldeado (27) en la forma deseada, la cual resulta de la sucesión de las geometrías de las capas,

siendo el tanque (4; 54; 104) desplazable horizontalmente a una posición de alimentación, una instalación de alimentación (8) aporta material polimerizable por luz al menos sobre un campo de exposición del suelo (6; 56; 106) del tanque, antes de que el tanque (4; 54; 104) , al menos uno, sea desplazado a una posición de iluminación en la que el campo de exposición se encuentra por debajo de la plataforma de construcción (12; 62) y por encima de la unidad de iluminación (10; 60) , y tiene lugar la iluminación, caracterizado por que el espesor de la capa del material (5; 55; 105) es ajustado a través de la distancia entre la plataforma de construcción (12; 62) y el suelo del tanque (6; 56; 106) con la ayuda de un mecanismo de elevación (14; 64; 114) , el cual, tras la realimentación de material polimerizable por luz sumerge nuevamente la plataforma de construcción (12; 62) , con las capas conformadas sobre la misma si éstas están presentes, en el material polimerizable por luz (5; 55; 105) realimentado, de forma que el material polimerizable por luz es desplazado desde el espacio intermedio restante hasta el suelo del tanque (6; 56; 106) , y ajusta, de forma predefinida y controlada por la unidad de control (11; 61) , la distancia restante entre la superficie inferior bajada y el suelo del tanque.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que la distribución del material alimentado (5; 55; 105) sobre el suelo del tanque (6; 56; 106) en un espesor de capa /33) preestablecido, especialmente sobre el campo de exposición, es realizado durante el desplazamiento del tanque (4; 54; 104) desde la posición de alimentación a la posición de iluminación, con la ayuda de un dispositivo de aplicación (26; 76; 126) , por ejemplo una rasqueta o un rodillo, colocados entre la instalación de alimentación (8; 58; 108) y el dispositivo de iluminación (10; 60) , así como la plataforma de construcción (12; 62) , y cuya altura sobre el suelo del tanque (6; 56; 106) es ajustable.

13. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que la elevación y/o descenso de la plataforma (12; 62) tiene lugar con control de fuerza conforme a una trayectoria de fuerzas preestablecida.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que el tanque (4) está apoyado

de forma giratoria, y es girado entre las fases consecutivas de construcción de las capas en un ángulo 5 preestablecido alrededor del eje vertical (22) .

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 14, en el que el tanque (54) está apoyado de forma desplazable lateralmente, y es desplazado lateralmente entre las fases consecutivas de construcción de las capas en una distancia preestablecida.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 15, en el que se utiliza, en fases de construcción

consecutivas y con una secuencia preseleccionable, una cierta cantidad de materiales distintos (105) para la construcción de las capas, al desplazar varios tanques (104) , a los que se ha asignado respectivamente una instalación de alimentación (108) con uno de los varios materiales (105) , en una secuencia preseleccionada entre la unidad de iluminación y la plataforma de construcción, siendo ese movimiento un movimiento de rotación en el caso de una disposición de varios tanques (104) a lo largo de un recorrido curvado, o bien un movimiento lineal en el caso de que los tanques estén colocados a lo largo de una recta.