Dispositivo de realización de capas delgadas y procedimiento de utilización de un dispositivo de este tipo.

Dispositivo adaptado para la realización de por lo menos una capa (13'') delgada de un material pulverulento (14),

comprendiendo el dispositivo una zona de almacenamiento (6), una zona de depósito (7), un cilindro (1, R2) de base circular adaptado para depositar y compactar el material pulverulento (14), habiendo sido este 5 último llevado previamente desde la zona de almacenamiento (6) hasta la zona de depósito (7) por el cilindro (1), caracterizado

- por que el cilindro (1) presenta una superficie cilíndrica (2) lisa, siendo este cilindro móvil, por una parte, en rotación (F1) con respecto a su eje de revolución (A) y, por otra parte, en traslación según por lo menos una dirección (F5, F7) paralela a un plano principal (P1) de la zona de depósito (7), entre la zona (6) de almacenamiento y la zona (7) de depósito, y

- por que el dispositivo comprende una rasqueta (3), por una parte, móvil según una dirección (F4, F6) perpendicular al plano principal (P1) de la zona de depósito (7) entre una posición bajada en la que es capaz de extraer un volumen predefinido de material pulverulento en la zona de almacenamiento (6) y una posición elevada adaptada para permitir que el cilindro (1) extienda y compacte el material pulverulento, y, por otra parte, móvil en traslación rectilínea paralela al plano principal (P1) de la zona de depósito (7) según la misma dirección (F5, F7) que el cilindro (1) entre la zona de almacenamiento (6) y la zona de depósito (7), estando adaptada la rasqueta (3) para empujar el material pulverulento (14) de la zona de almacenamiento (6) a la zona de depósito (7) durante su desplazamiento.

Dispositivo de realización de capas delgadas y procedimiento de utilización de un dispositivo de este tipo.

La invención se refiere a un dispositivo de realización de por lo menos una capa delgada de un material pulverulento, utilizado durante la acción de un láser sobre este material, así como a un procedimiento de realización de capas con ayuda de este dispositivo.

Un dispositivo de este tipo se utiliza durante un procedimiento denominado de sinterización láser o de fusión láser, de sinterización o de fusión de un material pulverulento, con ayuda de un láser, en un recinto térmico. Por material pulverulento se designa un polvo o una mezcla de polvos, pudiendo ser este o estos polvos metálicos, orgánicos o cerámicos. A continuación, se utilizan los términos polvo o material pulverulento.

A partir del documento FR-A-2 856 614 se conoce un dispositivo de realización de capas delgadas de un material pulverulento, que comprende un cilindro provisto de una ranura longitudinal. Esta ranura está adaptada para tomar el material pulverulento en una zona de almacenamiento, llevarlo a una zona de depósito y depositar una capa de material sobre esta zona de depósito. El cilindro asegura, después del depósito, la compactación de la capa con ayuda de una parte de su superficie desprovista de ranura. Un dispositivo de este tipo presenta un tiempo de trabajo relativamente elevado. En efecto, entre cada desplazamiento del cilindro entre las zonas de almacenamiento y de depósito, es decir, después de cada realización de una capa del material pulverulento y antes de una nueva realización de capa, es necesario reposicionar el cilindro de modo que su ranura esté en una posición en la que pueda tomar el material pulverulento. Para ello, es necesario detener la rotación del cilindro. Por otra parte, la superficie del cilindro utilizada para la compactación representa únicamente aproximadamente el 8% de su superficie desarrollada total, puesto que la ranura no participa en la compactación. Debido a esto, la longitud de la capa que se puede compactar, en una rotación del cilindro, está limitada a aproximadamente el 8% de la circunferencia del cilindro.

El documento EP-A-776 713 describe un procedimiento de realización de un molde de arena en el que un cilindro extiende y compacta en varias capas la arena, procedente de una tolva, sobre una superficie de recepción.

El documento US-A-25/263934 da a conocer un dispositivo que comprende un cilindro protegido por una tapa, desplazándose el conjunto para extender y compactar sobre una superficie de recepción un polvo antes de su sinterización por un láser. Este polvo procede de un órgano de alimentación situado por encima del cilindro.

Estos dispositivos no permiten un extendido y una compactación eficaces del polvo.

Son estos inconvenientes los que pretende evitar más particularmente la invención proponiendo un dispositivo muy eficiente y rápido de realización de capas de un material pulverulento.

Con este fin, la invención tiene por objeto un dispositivo adaptado para la realización de por lo menos una capa delgada de un material pulverulento según la reivindicación 1.

Así, utilizando un cilindro desprovisto de ranura, ya no es necesario efectuar una parada después de la realización de cada capa. Por otra parte, esta capa puede tener una longitud más importante que la realizada con el cilindro ranurado conocido por el estado de la técnica.

En las reivindicaciones 2 a 1 se especifican aspectos ventajosos pero no obligatorios del dispositivo de acuerdo con la invención.

La invención se refiere también a un procedimiento definido en la reivindicación 11.

En las reivindicaciones 12 y 13 se definen aspectos ventajosos pero no obligatorios del procedimiento de acuerdo con la invención.

La invención se comprenderá mejor y otras ventajas de ésta aparecerán más claramente con la lectura de la descripción siguiente de dos modos de realización de un dispositivo de acuerdo con la invención, dada únicamente a título de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una vista lateral esquemática de un rodillo y una rasqueta de acuerdo con un modo de realización de la invención,

- las figuras 2 a 11 son unas ilustraciones esquemáticas, laterales, de la utilización del dispositivo, estando el material pulverulento representado por un trazo oscuro sobre las zonas de almacenamiento y de depósito, y

- la figura 12 es una ilustración esquemática, a otra escala, de la utilización de un dispositivo de acuerdo con un segundo modo de realización de la invención.

El rodillo o cilindro 1 representado en la figura 1 está realizado en un material fácil de mecanizar, estable e insensible a las condiciones medioambientales. En particular, el material utilizado es insensible al material pulverulento y es estable en las condiciones de presión y temperatura aplicadas habitualmente durante un procedimiento de sinterización por láser. En particular, un rodillo 1 de este tipo no debe sufrir ninguna deformación en el rango de las temperaturas de utilización encontradas generalmente, es decir, entre la temperatura ambiente y aproximadamente de 12°C. Ventajosamente, este rodillo 1 está realizado en un material adaptado a la temperatura de utilización. Por ejemplo, el rodillo es metálico y está revestido de carburo de tungsteno para una utilización hasta 3°C. Para una utilización entre 3°C y 6°C, el rodillo es de un solo material, el carburo de tungsteno. Para temperaturas comprendidas entre 6°C y 12°C, se utiliza preferentemente una cerámica, por ejemplo de tipo alúmina o circona.

El rodillo 1 es cilindrico de base circular. Su diámetro externo D es función de su longitud o altura H. Conviene disponer de un rodillo rígido mecánicamente para realizar una capa de material pulverulento con un espesor cuya precisión es inferior o igual a 1% del espesor de la capa realizada. Por ejemplo, para una capa de espesor de 2 pm, la variación de espesor debe ser inferior a 2 pm. La superficie cilindrica 2 de este cilindro de revolución 1 es continua y lisa, sin ninguna aspereza o rugosidad. La rugosidad aparente Ra de la superficie cilindrica 2 es inferior a la granulometría de las partículas más pequeñas del material pulverulento. Así, las partículas más pequeñas de polvo no penetran en los huecos de la superficie del cilindro. El polvo no permanece sobre la superficie cilindrica y el extendido del polvo está asegurado. Ventajosamente, la superficie 2 presenta un aspecto denominado pulido especular, es decir, con una rugosidad aparente Ra del orden de ,6 pm. Este cilindro 1 está montado de manera en sí conocida para ser accionado en rotación con respecto a su eje principal de revolución A. Esta rotación se puede efectuar en el sentido indicado por la flecha Fi en la figura 2. Como variante, según la naturaleza del material pulverulento, la rotación se puede realizar en el sentido inverso.

En otros términos, la rotación del rodillo 1 se puede adaptar, según el material pulverulento, para efectuarla en el sentido trigonométrico, no representado en las figuras 2 a 11, o en el sentido trigonométrico inverso.

Este rodillo 1 está asociado a una rasqueta 3 representada asimismo en la figura 1. Esta rasqueta 3 tiene una longitud Lr igual a la altura H del cilindro 1. La rasqueta 3 comprende un labio 4. El labio 4 comprende una arista 41 formada por la Intersección de dos superficies planas según un ángulo inferior o igual a 9°. El labio 4 está fijado al cuerpo principal 31 de la rasqueta 3. El labio 4 es ventajosamente monobloque con el cuerpo 31. Esta rasqueta 3 está realizada en un material adaptado a la temperatura de utilización. En otros términos, la rasqueta 3 es ventajosamente del mismo material que el rodillo 1.

Como se ¡lustra esquemáticamente en las figuras 2 a 11, la rasqueta 3 está montada sobre un borde libre de una tapa 5 de protección del cilindro 1. Este montaje se realiza de manera amovible, lo cual permite el cambio de la rasqueta 3 en caso de desgaste o deterioro. En una variante no ilustrada, la rasqueta 3 está fijada de manera permanente sobre la tapa 5.

En el modo de realización descrito, la tapa 5 tiene una sección transversal configurada en U. La tapa 5 recubre el cilindro 1 sobre toda su altura H y sobre su sección S. En otros términos, esta tapa 5 recubre parcialmente el cilindro 1 a la vez que lo deja móvil en rotación con una parte de su sección S que se extiende más cerca de la tapa 5, por una abertura O de la tapa 5 orientada hacia abajo, es decir, hacia el material pulverulento a extender.

El conjunto formado por la rasqueta 3, la tapa 5 y el cilindro 1, está... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo adaptado para la realización de por lo menos una capa (13") delgada de un material pulverulento (14), comprendiendo el dispositivo una zona de almacenamiento (6), una zona de depósito (7), un cilindro (1, R2) de base circular adaptado para depositar y compactar el material pulverulento (14), habiendo sido este último llevado previamente desde la zona de almacenamiento (6) hasta la zona de depósito (7) por el cilindro (1), caracterizado

por que el cilindro (1) presenta una superficie cilindrica (2) lisa, siendo este cilindro móvil, por una parte, en rotación (F-i) con respecto a su eje de revolución (A) y, por otra parte, en traslación según por lo menos una dirección (Fs, F7) paralela a un plano principal (P1) de la zona de depósito (7), entre la zona (6) de almacenamiento y la zona (7) de depósito, y

- por que el dispositivo comprende una rasqueta (3), por una parte, móvil según una dirección (F4, Fe) perpendicular al plano principal (P-i) de la zona de depósito (7) entre una posición bajada en la que es capaz de extraer un volumen predefinido de material pulverulento en la zona de almacenamiento (6) y una posición elevada adaptada para permitir que el cilindro (1) extienda y compacte el material pulverulento, y, por otra parte, móvil en traslación rectilínea paralela al plano principal (P1) de la zona de depósito (7) según la misma dirección (F5, F7) que el cilindro (1) entre la zona de almacenamiento (6) y la zona de depósito (7), estando adaptada la rasqueta (3) para empujar el material pulverulento (14) de la zona de almacenamiento (6) a la zona de depósito (7) durante su desplazamiento.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la superficie cilindrica (2) del cilindro (1) tiene una rugosidad aparente (Ra) adaptada para ser inferior a la granulometría de las partículas más pequeñas constitutivas del material pulverulento (14).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que la superficie cilindrica (2) del cilindro (1) tiene una rugosidad aparente (Ra) próxima a ,6 pm.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el coeficiente de rozamiento de deslizamiento (Fg) de la superficie cilindrica (2) sobre el material pulverulento (14) está adaptado para ser inferior al coeficiente de rozamiento de deslizamiento del material pulverulento (14) sobre la superficie de la zona de depósito

(7).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que el coeficiente de rozamiento de deslizamiento (Fg) de la superficie cilindrica (2) sobre el material pulverulento (14) es próximo a ,2.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la rasqueta (3) y el cilindro (1) están adaptados para desplazarse en traslación a la misma velocidad.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que el desplazamiento de la rasqueta (3) y del cilindro (1) está adaptado para efectuarse simultáneamente, manteniéndose constante la distancia (E) entre la rasqueta (3) y el cilindro (1).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la rasqueta (3) y el cilindro (1) están adaptados para desplazarse en traslación a velocidades diferentes.

9. Dispositivo según la reivindicación 6 u 8, caracterizado por que los desplazamientos de la rasqueta (3) y del cilindro (1) están adaptados para efectuarse de manera no simultánea.

1. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que una herramienta (R3) de calibración adaptada para calibrar una capa (13") de material pulverulento (14) compactada, después de que ésta haya sido tratada por un láser, está dispuesta cerca de la rasqueta (3) con el fin de preceder a esta última cuando empuja el material pulverulento (14).

11. Procedimiento de realización de por lo menos una capa de un material pulverulento con ayuda de un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende unas etapas que consisten en:

- a) poner en rotación (F1) por lo menos un cilindro (1, R2), aguas arriba de una zona de almacenamiento (6) del material pulverulento (14),

- b) bajar un rasqueta (3),

- c) extraer una cantidad determinada (14) de material pulverulento con ayuda de la rasqueta (3) en la zona de almacenamiento (6),

- d) empujar (Fs) la cantidad extraída de material pulverulento, con ayuda de la rasqueta (3), desde la zona de almacenamiento (6) hacia una zona de depósito (7),

- e) elevar (Fe) la rasqueta (3),

- f) extender, con ayuda del cilindro (1), el material pulverulento (14) sobre la zona de depósito (7),

- g) compactar, con ayuda del cilindro (1), en por lo menos una pasada del cilindro (1), el material pulverulento (14) extendido anteriormente,

- h) reiterar las etapas a) a g) para realizar el número de capas (13") compactadas deseadas.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que comprende, antes de la etapa g), por lo menos una iteración de las etapas b) a f) con el fin de realizar el extendido del material pulverulento (14) en una capa de

espesor predefinido, antes de la compactación de ésta.

13. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que, después de la etapa e) y antes de la etapa f), el espesor de la capa de material (14) depositada sobre la zona de depósito (7) es por lo menos igual a dos veces el espesor de la capa final (13") de material (14) compactado.

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