Dispositivo para la construcción de modelos tridimensionales.

Dispositivo para la construcción de modelos tridimensionales por medio del procedimiento de impresión 3D en el que se prevé una plataforma de construcción para la colocación de material de construcción y se dispone alrededor de la plataforma de construcción un bastidor (1) soporte en el que se montan al menos un dispositivo de dosificación para material en forma de partículas y un dispositivo de compactado para el material en forma de partículas y en el que el bastidor soporte es desplazable en una dirección Z,

es decir esencialmente perpendicular a una superficie de base de la plataforma de construcción, por medio de al menos dos unidades de desplazamiento verticales dispuestas en el bastidor (1) soporte, caracterizado porque cada una de las unidades de desplazamiento representa elementos de construcción separados, que pueden ser dispuestos en el bastidor (1) soporte independientemente entre sí y cuya posición y orientación se pueden ajustar independientemente entre sí.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2011/000341.

Solicitante: Voxeljet AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Paul-Lenz-Strasse 1 b 86316 Friedberg ALEMANIA.

Inventor/es: EDERER, INGO, HARTMANN,ANDREAS DOMINIK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C67/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › Técnicas de conformación no cubiertas por los grupos B29C 39/00 - B29C 65/00, B29C 70/00 o B29C 73/00.

PDF original: ES-2525749_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo para la construcción de modelos tridimensionales

El Invento se refiere a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 para la construcción de modelos tridimensionales con el procedimiento de Impresión 3D.

En la patente europea EP 431 924 B1 se describe un procedimiento para la construcción de objetos tridimensionales a partir de datos de computadora. En él se aplica un material en forma de partículas en una capa delgada sobre una plataforma de construcción rodeada eventualmente por un recipiente y se imprime después de acuerdo con los datos de una computadora de manera selectiva por medio de una cabeza de impresión con un material aglomerante. La zona de las partículas Imprimida se aglomera y compacta bajo la Influencia del aglomerante y eventualmente de un endurecedor adicional. A continuación se desciende la plataforma en un cilindro de construcción en la medida del grueso de una capa y se provee de una nueva capa de material en forma de partículas, que se imprime igualmente como se describió más arriba. Se repite este paso hasta alcanzar una determinada altura deseada del objeto. A partir de las zonas Impresas y consolidadas se obtiene así un objeto tridimensional.

El objeto fabricado, como se describió, a partir de material en forma de partículas consolidado está encapsulado después de su acabado en material en forma de partículas suelto y es liberado a continuación de él. Esto tiene lugar por ejemplo por medio de un aspirador. Como remanente quedan después los objetos deseados, que se liberan por cepillado del polvo residual.

De manera análoga también trabajan otros procesos de Rapid-Prototyping basados en materiales en polvo, como por ejemplo la sinterización con láser o la sinterización con haz de electrones, en los que también se aplica por capas un material en forma de partículas , que se compacta selectivamente con la ayuda de una fuente física de radiación controlada.

En lo que sigue se agrupan todos estos procedimientos bajo el concepto "procedimientos de impresión tridimensionales" o "procedimientos de impresión 3D.

La preparación de un recipiente de construcción con la plataforma de construcción, que pueda ser descendida en sentido vertical, alojada en él, exige, sin embargo, un coste técnico elevado para la hermetización de la pared del recipiente con relación a la plataforma, para Impedir, que el material en forma de partículas escape de manera no controlada a través de la rendija entre el borde de la plataforma de construcción y la pared del recipiente, ya que de lo contrario existe el peligro de que la plataforma se agarrote en la pared del recipiente a causa del material granulado en forma de partículas.

Otro inconveniente de la plataforma de construcción, que se puede descender, reside en el aumento continuo del peso a mover sobre la plataforma de construcción a medida, que avanza el proceso de construcción. En especial al aplicar la nueva capa puede ser necesario, que el lecho de polvo se descienda algo más que el grueso de la capa y se eleve después hasta la medida requerida para poder ajustar el grueso de la capa con suficiente exactitud. En un funcionamiento regresivo de esta clase no sólo es necesario superar la totalidad del peso de la capa de polvo incluida la plataforma de construcción, sino también las fuerzas de fricción del lecho de polvo en la pared del recipiente y la fricción de hermetización entre la plataforma de construcción y la pared del recipiente. Esto conduce, en especial en el caso de superficie de construcción grandes y de densidades de vertido grandes del material en forma de partículas, a esfuerzos elevados en las guías y en los accionamientos.

En relación con ello se conoce a través de los documentos EP 644 89 B1 y DE 1 26 3 35 A1 el procedimiento de no descender el lecho de partículas con relación a la mesa de trabajo, sino, en lugar de ello, elevar con relación al lecho de partículas el dispositivo de recubrimiento y la cabeza de Impresión para la aplicación del material en forma de partículas y del aglomerante.

En este caso se sabe, que en un bastidor soporte se disponen por medio de guías lineales un dispositivo de recubrimiento para el material en forma de partículas así como una cabeza de Impresión. Las guías lineales se configuran en este caso unidas con una placa de base formando en conjunto una sola pieza. Esto se hace así en especial para lograr una buena distribución de las fuerzas.

Además, se conocen la previsión de cuatro ejes Z y la unión entre sí de todos los ejes Z con tirantes de unión en el lado superior y con tirante de unión en el lado inferior. La precisión de fabricación es muy inexacta para las dimensiones necesarias para estos tamaños y el sistema resulta por ello absolutamente sobredefinido estáticamente. Al mismo tiempo es caro y su montaje es difícil.

Dado que para estas construcciones se prevén usualmente construcciones soldadas, es preciso, que un cuerpo de eje Z sea repasado en casi todos los lados. Dado, sin embargo, que las exigencias de precisión son muy altas, resulta muy cara una construcción soldada de esta clase y sólo se puede obtener con dificultad. El documento WO 25/97476 A2 divulga un dispositivo para la impresión 3D, que posee una plataforma de construcción y un bastidor soporte dispuesto alrededor de ella, en el que se disponen un dispositivo de dosificación del material en

forma de partículas y un dispositivo de compactado, siendo desplazable el bastidor soporte en la dirección Z. Sin embargo no se describe ni se aclara el objeto del invento.

El documento EP 1 872 928 A1 divulga un dispositivo y un procedimiento para la construcción de un cuerpo estratificado a base de un material en forma de partículas desplazando y ajustando verticalmente para ello paso a paso un dispositivo de dosificación sobre un bastidor, que antes de la aplicación de la capa superior, es desplazado verticalmente hacia arriba el grueso de la capa. En la presente solicitud no se describe ni se aclara el objeto del invento.

El documento DE 1 53 741 C1 divulga un dispositivo con plataforma para las piezas desplazable en altura con una unidad de cambio de la plataforma del proceso extrafble. En él no se describe ni se aclara el objeto de la presente solicitud.

El objeto del presente invento es, partiendo de aquí, hacer posible en un dispositivo de la clase expuesta más arriba un desplazamiento exacto del eje Z, que se pueda montar y ajustar fácilmente, del dispositivo de recubrimiento con el material en forma de partículas y de la cabeza de Impresión.

Este problema se soluciona con un dispositivo según la reivindicación 1.

De acuerdo con el presente invento se describe un dispositivo para la construcción de modelos tridimensionales por medio del procedimiento de impresión 3D, previendo una plataforma de construcción para la aplicación del material de construcción y estando dispuesto un bastidor soporte alrededor de la plataforma de construcción en el que están montados por medio de guías lineales al menos un dispositivo de dosificación del material en forma de partículas y un dispositivo de compactado del material en forma de partículas, siendo desplazable el bastidor soporte en una dirección Z, es decir en una dirección esencialmente perpendicular a la superficie de base de la plataforma de construcción.

Las unidades de desplazamiento son según el presente invento elementos de construcción separados y se pueden disponer en el bastidor soporte independientemente entre sí y su posición y alineación pueden ser ajustadas independientemente entre sí.

Como dispositivo de compactado del material en forma de partículas se propone de acuerdo con una forma de ejecución preferida del invento una cabeza de impresión para la dosificación de gotas de líquido. Este líquido da lugar al contactar con el material en forma de partículas al compactado localmente limitado de este. Sin embargo, también se pueden utilizar otros dispositivos de compactado, como por ejemplo sistemas para generar radiaciones ricas en energía, por ejemplo láser, que dan igualmente lugar a un compactado localmente limitado del material en forma de partículas en el punto de incidencia.

El bastidor soporte posee con preferencia, visto en planta, una forma esencialmente rectangular. Esto puede ser ventajoso, ya que los sistemas de impresión 3D con cabezas de impresión con forma manifiestamente lineal poseen una mayor velocidad de impresión de superficies, cuando la superficie a imprimir es rectangular y la cabeza de impresión imprime según el lado largo. Además, con el ancho aumenta la dificultad para separar manualmente del cuerpo de construcción el material en forma de partículas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la construcción de modelos tridimensionales por medio del procedimiento de impresión 3D en el que se prevé una plataforma de construcción para la colocación de material de construcción y se dispone alrededor de la plataforma de construcción un bastidor (1) soporte en el que se montan al menos un dispositivo de dosificación para material en forma de partículas y un dispositivo de compactado para el material en forma de partículas y en el que el bastidor soporte es desplazable en una dirección Z, es decir esencialmente perpendicular a una superficie de base de la plataforma de construcción, por medio de al menos dos unidades de desplazamiento verticales dispuestas en el bastidor (1) soporte, caracterizado porque cada una de las unidades de desplazamiento representa elementos de construcción separados, que pueden ser dispuestos en el bastidor (1) soporte independientemente entre sí y cuya posición y orientación se pueden ajustar independientemente entre sí.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos dos unidades de desplazamiento verticales están unidas entre sí por medio de una estructura soporte.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la estructura soporte se puede deformar elásticamente.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada unidad (2, 9) de desplazamiento está acoplada con el bastidor (1) soporte en un punto de suspensión y puede ser desplazada por separado en la dirección Z.

5. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la estructura soporte y/o cada unidad de desplazamiento vertical posee al menos tres patas ajustables.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los puntos de suspensión del bastidor (1) soporte representan puntos de Bessel.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad (2, 9) de desplazamiento comprende una unidad lineal, que posee con preferencia un accionamiento lineal, un motor de accionamiento y una guía lineal.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque los motores de accionamiento están acoplados entre sí por medio de un sistema electrónico Gantry.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las unidades (2, 9) de desplazamiento poseen placas unidas entre sí por medio de espigas y/o tornillos y/o remachado y/o encolado.

1. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque las placas poseen un contorno óptimo para absorber fuerzas grandes.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el bastidor (1) soporte está acoplado con las unidades (2, 9) de desplazamiento por medio de espárrago de apoyo y de cojinetes de articulación.


 

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