Método para la producción de un objeto tridimensional.

Método para la producción de un objeto tridimensional en capas por medio de una máquina de estereolitografía (1) del tipo que comprende:

- Un recipiente (2) para contener una sustancia líquida (3) adecuado para ser solidificado a través de la exposición a la radiación predefinida (4);

- Medios (5) para emitir dicha radiación predefinida (4), adecuada para irradiar selectivamente una capa (6) de dicha sustancia líquida (3) teniendo un espesor predefinido y dispuesta de forma adyacente en la parte inferior (2a) de dicho recipiente (2) en con el fin de solidificar dicha capa (6);

- Medios de accionamiento (8) adecuados para mover dicha capa solidificada (6a) con respecto a dicha parte inferior (2a) al menos según una dirección (Z) perpendicular a dicha parte inferior (2a); comprendiendo dicho método las siguientes operaciones:

- Irradiar selectivamente dicha capa (6) de sustancia líquida en una forma tal como para obtener dicha capa solidificada (6a);

- Separar dicha capa solidificada (6a) de dicha parte inferior (2a) a través de un movimiento de separación mutua (11) teniendo una medida predefinida, caracterizada porque dicho movimiento de separación (11) comprende una pluralidad de cambios de separación (12, 12a, 12b, 12c) de las correspondientes longitudes predefinidas (13, 13a, 13b, 13c), separadas por las correspondientes paradas intermedias (14, 14a, 14b) de intervalos de tiempo predefinidos (15, 15a, 15b), dichas paradas intermedias (14, 14a, 14b) están siendo llevadas a cabo antes de que dicha capa solidificada (6a) se haya separado completamente de dicho fondo (2a).

La presente invención se refiere a un método de estereolitografía para la producción de un objeto tridimensional.

Como es sabido, una máquina de estereolitografía consta de un recipiente para una sustancia líquida adecuada para ser solidificada a través de la exposición a la radiación predefinida, normalmente la radiación de luz.

La radiación mencionada anteriormente se produce por la radiación que emiten los medios adecuados para irradiar selectivamente una capa de la sustancia líquida que tiene un espesor predefinido y está dispuesta de forma adyacente a la parte inferior del recipiente, de manera que se solidifique.

La máquina también comprende una placa de modelado frente a la parte inferior del recipiente y está provista de una superficie de apoyo para el objeto tridimensional a formar.

La placa de modelado anteriormente mencionada se asocia con medios que son adecuados para moverla de acuerdo a una dirección perpendicular hacia la parte inferior del recipiente.

Con el fin de producir un objeto tridimensional utilizando una máquina del tipo descrito anteriormente, la forma del objeto se esquematiza como una secuencia de capas que tienen un espesor predefinido.

De acuerdo con el método de producción, la placa de modelado está dispuesta con la superficie de apoyo sumergida en la sustancia líquida, a una distancia desde la parte inferior del recipiente que es igual al espesor de la primera capa del objeto.

Una capa de sustancia líquida se forma de tal modo que es adyacente a la parte inferior del recipiente y se irradia selectivamente por los medios emisores en las partes correspondientes a la superficie de la primera capa, con el fin de formar una capa solidificada correspondiente que se adhiera a la superficie de apoyo de la placa de modelado.

Sucesivamente, la placa de modelado se mueve primero lejos de la parte inferior del recipiente, a fin de separar la capa solidificada de la parte inferior en sí y por lo tanto permitir que la sustancia líquida fluya de vuelta por debajo de la placa de modelado y la capa de líquido necesaria para formar una capa sucesiva del objeto para que sea

restaurada consecuentemente.

A continuación, la placa de modelado se mueve cerca de la parte inferior del recipiente, a fin de colocarlo a una distancia desde la parte inferior que corresponda a su distancia como lo fue durante la formación de la primera capa, incrementado por el espesor de la capa sucesiva.

La nueva capa del objeto está por lo tanto formada de forma análoga a la anterior y este proceso se repite hasta que se hayan formado todas las capas que forman el objeto.

El documento US 21/262272 describe un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y similar a la descrita anteriormente, excepto que las capas se forman y se solidifican entre la placa de modelado y un sustrato de solidificación situado por encima de ella, en lugar de utilizar el fondo del recipiente.

El método descrito anteriormente plantea el inconveniente del desprendimiento de la capa solidificada de la parte inferior del contenedor, mientras que la placa que se mueve lejos genera una cierta resistencia.

Esta resistencia al desprendimiento se debe principalmente al efecto de succión causado por el contacto entre la capa solidificada y la parte inferior del recipiente y, en parte, a la adhesión de la capa solidificada a la parte inferior del recipiente.

Dicha resistencia al desprendimiento produce fuerzas de tracción en el objeto tridimensional que se forma y en la parte inferior del recipiente (cuya cantidad depende principalmente de la velocidad con la que la placa se aleja), en el área de superficie de la capa solidificada y en las propiedades físicas de la sustancia líquida.

Debido a las fuerzas de tracción que se mencionaron anteriormente, es necesario limitar dicha velocidad de la placa de modelado, con el fin de evitar la rotura del objeto tridimensional que se está formando.

En consecuencia, otro inconveniente reside en que el tiempo necesario para la formación de cada capa aumenta, aumentando así también el tiempo total necesario para la producción del objeto.

Un inconveniente adicional radica en que las fuerzas de tracción generan tensión de fatiga en la parte inferior del recipiente, que con el tiempo provoca que este último se descomponga.

Esto implica la necesidad de sustituir periódicamente el contenedor, con el inconveniente de tener que detener la producción y asumir los costos de reemplazo.

De acuerdo con un método conocido de estereolitografía adoptado en el intento de limitar la resistencia al desprendimiento descrito anteriormente, el movimiento de la placa de la parte inferior del recipiente se controla de tal manera que las fuerzas de tracción que actúan sobre el objeto y en la parte inferior están limitadas a un valor máximo predefinido.

De acuerdo con el método anteriormente mencionado, éste es necesario para determinar las fuerzas de tracción, lo que requiere el uso de un sensor adecuado, y esto hace la máquina de estereolitografía más compleja y aumenta sus costes.

De acuerdo con una aplicación variante del método mencionado anteriormente, las fuerzas de tracción se determinan mediante un procedimiento de cálculo numérico.

Incluso si esta variante hace posible evitar el uso de un sensor, presenta, sin embargo, el inconveniente de requerir un software de procesamiento complejo para el cálculo de las fuerzas.

Además, dicho cálculo puede no corresponder al valor actual de las fuerzas, con el inconveniente de reducir la fiabilidad del sistema.

La presente invención pretende superar todos los inconvenientes de la técnica conocida como es descrita anteriormente.

Especialmente, un primer objeto de la invención es desarrollar un método para producir un objeto tridimensional en capas usando una máquina de estereolitografía, lo que hace posible reducir el esfuerzo de tracción entre cada capa solidificada y la parte inferior del recipiente mientras que están separados unos de los otros.

Otro objeto de la invención es que el método anterior hace que sea posible reducir la extensión del movimiento de la capa solidificada que es necesaria para separarla de la parte inferior del recipiente a un menor valor en comparación con el valor que se puede obtener con los métodos conocidos.

Otro objeto de la invención es desarrollar el método mencionado anteriormente de manera que se pueda aplicar fácilmente a máquinas de estereolitografía de tipo conocido.

Los objetos antes mencionados se consiguen mediante un método para producir un objeto tridimensional ejecutado de acuerdo con la reivindicación principal.

Otras características y detalles del método que es objeto de la invención se describen en las correspondientes reivindicaciones dependientes.

De forma ventajosa, la reducción de la resistencia al desprendimiento hace que sea posible limitar las roturas del objeto que está siendo formado en comparación con los métodos conocidos que mantienen la misma geometría del objeto.

También de manera ventajosa, la dicha resistencia reducida hace que sea posible limitar la tensión en el recipiente y por lo tanto aumentar su duración.

Además, de forma ventajosa, la tensión reducida a la que se someten las capas del objeto hace que sea posible la obtención de objetos cuya sección transversal es mayor que la de los objetos que se pueden obtener con los métodos conocidos, manteniendo la misma velocidad de desprendimiento y las mismas propiedades físicas que la sustancia líquida utilizada.

También de manera ventajosa, la reducción del movimiento de la placa de modelado hace que sea posible reducir el tiempo necesario para la construcción de cada capa.

Los objetos y ventajas mencionados, junto con otros que se destacan a continuación, se ilustran en la descripción de algunas de las realizaciones preferidas de la invención que se proporcionan a modo de ejemplos no limitativos con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

- La figura 1 muestra una máquina de estereolitografía;

- La figura 2 muestra la máquina de estereolitografía mostrada en la figura 1 en una configuración operativa diferente;

- La figura 3 muestra una vista esquemática del movimiento de una capa solidificada durante la aplicación del método, el cual es el sujeto de la invención;

- La figura 4 muestra una vista esquemática del movimiento de una capa solidificada durante la aplicación de una variante de realización del método que es el sujeto de la invención.

El método para producir un objeto tridimensional, que es el sujeto de la invención, se describe... [Seguir leyendo]

1. Método para la producción de un objeto tridimensional en capas por medio de una máquina de estereolitografía (1) del tipo que comprende:

- Un recipiente (2) para contener una sustancia líquida (3) adecuado para ser solidificado a través de la exposición a la radiación predefinida (4);

- Medios (5) para emitir dicha radiación predefinida (4), adecuada para irradiar selectivamente una capa (6) de dicha sustancia líquida (3) teniendo un espesor predefinido y dispuesta de forma adyacente en la parte inferior (2a) de dicho recipiente (2) en con el fin de solidificar dicha capa (6);

- Medios de accionamiento (8) adecuados para mover dicha capa solidificada (6a) con respecto a dicha parte inferior (2a) al menos según una dirección (Z) perpendicular a dicha parte inferior (2a); comprendiendo dicho método las siguientes operaciones:

- Irradiar selectivamente dicha capa (6) de sustancia líquida en una forma tal como para obtener dicha capa solidificada (6a);

- Separar dicha capa solidificada (6a) de dicha parte inferior (2a) a través de un movimiento de separación mutua (11) teniendo una medida predefinida, caracterizada porque dicho movimiento de separación (11) comprende una pluralidad de cambios de separación (12, 12a, 12b, 12c) de las correspondientes longitudes predefinidas (13, 13a, 13b, 13c), separadas por las correspondientes paradas intermedias (14, 14a, 14b) de intervalos de tiempo predefinidos (15, 15a, 15b), dichas paradas intermedias (14, 14a, 14b) están siendo llevadas a cabo antes de que dicha capa solidificada (6a) se haya separado completamente de dicho fondo (2a).

2. Procedimiento según la reivindicación 1), caracterizado porque cada una de dichas paradas intermedias (14, 14a, 14b) tiene lugar cuando dicha capa solidificada (6a) está al menos parcialmente sumergida en dicha sustancia líquida (3).

3. Procedimiento según la reivindicación 1) o 2), caracterizado porque dichos tramos (13, 13a, 13b, 13c) de dichos cambios de separación (12, 12a, 12b, 12c), el número de dichas paradas intermedias (14, 14a , 14b) y la duración de dichos intervalos de tiempo (15, 15a, 15b) están definidos de modo que la extensión predefinida de dicho movimiento de separación (11) necesario para obtener dicha separación completa de dicha capa solidificada (6a) de dicha parte inferior (2a) no exceda el espesor de la capa sucesiva de dicho objeto.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación del valor de al menos un parámetro seleccionado entre las longitudes (13, 13a, 13b, 13c) de dichos cambios de separación (12, 12a, 12b, 12c), el número de paradas intermedias (14, 14a, 14b) y los intervalos de tiempo correspondientes (15, 15a, 15b) tienen lugar antes de dicho movimiento de separación (11).

5. Método según la reivindicación 4), caracterizado porque los valores de dichos parámetros seleccionados (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 15, 15a, 15b) se calculan como una función del área de superficie de la capa a ser solidificada (6a).

6. Procedimiento según la reivindicación 5), caracterizado porque los valores de dichos parámetros seleccionados (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 15, 15a, 15b) se calculan como una función de la relación entre dicha área de la superficie área y el perímetro de dicha capa a ser solidificada (6a).

7. Procedimiento según la reivindicación 5) o 6), caracterizado porque dicho cálculo de los dichos parámetros seleccionados (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 15, 15a, 15b) comprende las siguientes operaciones:

- dividir el área de superficie de dicha capa a ser 1 solidificada (6a) en una pluralidad de células;

- asignar a cada célula un peso proporcional para el número de células adyacentes a dicha célula;

- sumar dichos pesos con el fin de obtener un parámetro de forma;

- cálcular los valores de dichos parámetros seleccionados (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a,

14b, 15, 15a, 15b) de acuerdo con dicho parámetro de forma.

8. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque dichas longitudes (13, 13a, 13b, 13c) de dichos cambios de separación (12, 12a, 12b, 12c) son iguales entre sí.

9. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque dichos medios actuadores (8) comprenden una placa de modelado (7) provista de una superficie de soporte (7a) para dicha capa solidificada (6a) hacia la parte inferior (2a) de dicho recipiente (2).