FI20195467A1 - Method and device for computer-aided production of a product - Google Patents

Method and device for computer-aided production of a product Download PDF

Info

Publication number
FI20195467A1
FI20195467A1 FI20195467A FI20195467A FI20195467A1 FI 20195467 A1 FI20195467 A1 FI 20195467A1 FI 20195467 A FI20195467 A FI 20195467A FI 20195467 A FI20195467 A FI 20195467A FI 20195467 A1 FI20195467 A1 FI 20195467A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
photopolymer material
photopolymer
exposure
casting
final product
Prior art date
Application number
FI20195467A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Inventor
Raimo Rajala
Original Assignee
Raimo Rajala
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raimo Rajala filed Critical Raimo Rajala
Priority to FI20195467A priority Critical patent/FI20195467A1/en
Priority to PCT/FI2020/050368 priority patent/WO2020245499A1/en
Publication of FI20195467A1 publication Critical patent/FI20195467A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264Arrangements for irradiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/704162.5D lithography

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Keksinnön kohteen ovat menetelmä ja laittesto tuotteen tietokoneavusteiseen valmistukseen, jossa valmistetaan lopputuote siitä tehdyn digitaalisen mallinnuksen pohjalta fotopolymeerimateriaalia hyödyksi käyttämällä. Valumuotissa valamalla valmistettavan lopputuotteen valumalline valmistetaan fotopolymeerimateriaaliaineksesta (F), jota ensinnäkin valotetaan (R) digitaaliohjatusti valmistettavasta lopputuotteesta tehdyn mallinnuksen mukaisesti, minkä jälkeen valussa käytettävä, valmistettavaa lopputuotetta tai sen yhtä tai useampaa osaa fyysisesti vastaava fotopolymeerivalumalline aikaansaadaan poistamalla fotopolymeerimateriaaliaineksesta (F) valottamaton fotopolymeerimateriaaliaines (Y).The object of the invention is a method and an apparatus for the computer-aided manufacture of a product, in which the final product is manufactured on the basis of digital modeling made from it by utilizing a photopolymer material. The casting mold of the final product to be molded is made from a photopolymer material (F), which is first exposed (R) according to the modeling of the digitally controlled end product, followed by a photopolymer casting ).

Description

Menetelmä ja laitteisto tuotteen tietokoneavusteiseen valmistukseen Keksinnön kohteena ovat niihin kohdistuvien itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osien mukaiset menetelmä ja laitteisto tuotteen tietokoneavusteiseen valmistukseen.The invention relates to a method and an apparatus for computer-aided manufacturing of a product according to the preambles of the independent claims relating thereto.

Ensinnäkin perinteisen ”mekaanisen” valmistuksen osalta, erityisesti edellytettäessä valmisteltavalta lopputuot- teen valmistuksen osalta kustannustehokkuutta ja valmis- tettavalta tuotteelta hyvää muoto- ja mittatarkkuutta sekä pinnanlaatua, on valmistuksessa käytetty perintei- sesti valamista, mistä esimerkkinä mainittakoon tavan- omainen hiekkavalu, jota on laajalti käytetty metal- liesineiden valmistuksessa, mutta myös sekä taidevalun että teollisuuden tarpeisiin. Lisäksi hiekkavalulla val- mistetaan myös esimerkiksi koriste- ja käyttöesineitä, työkaluja ja koneenosia.Firstly, in the case of traditional 'mechanical' manufacturing, in particular by requiring cost-effectiveness in the manufacture of the final product and good shape and dimensional accuracy and surface quality of the product to be manufactured, traditional casting has been used, such as conventional sand casting, which is widely used. in the manufacture of metal objects, but also for the needs of both art casting and industry. In addition, sand casting is also used to make, for example, decorative and utility items, tools and machine parts.

Hiekkavalun muottihiekka on hienojakoista hiekka- sideaineseosta, joka toistaa yksityiskohdat hyvinkin tarkasti riippuen luonnollisesti hiekan raekoosta ja muotintäyttömenetelmästä. Sideaine on tyypillisesti ke- miallisesti kovettuvaa hartsia. Etenkin korkean sulamis- pisteen metalleja, kuten terästä, valettaessa muottipin- = nat käsitellään maalaamalla ne tulenkestävällä peitos- 3 teella, jottei hiekka pala metalliin kiinni.Sand casting mold sand is a finely divided sand binder mixture that reproduces details very accurately, depending naturally on the grain size of the sand and the mold filling method. The binder is typically a chemically curable resin. Especially when casting high melting point metals, such as steel, the mold surfaces are treated by painting them with a refractory coating to prevent the sand from sticking to the metal.

2 r Valua varten tehtävä valmistettavan kappaleen malline on a 30 tyypillisesti kaksiosainen, jotta muotin ala- ja yläosat © voidaan valmistaa erikseen. Malline valmistetaan tyypil- 3 lisesti puusta, muovista, kevytmetallista tai esim. so- N lumuovista mallineelta edellytettävien kulumiskesto- ja mittatarkkuusvaatimusten mukaisesti. Mallineen tulee ol-2 r The template for the part to be made for casting is typically a 30-piece, so that the lower and upper parts © of the mold can be made separately. The model is typically made of wood, plastic, light metal or e.g. foam plastic in accordance with the wear resistance and dimensional accuracy requirements required of the model. The template should be

la myös riittävän luja kestääkseen vääntymättä muotin- valmistuksessa ja varastoinnissa. Alapuolinen mallineosa on tyypillisesti kiinnitetty le- vyyn, jonka päälle asetetaan muotinvalmistusta eli kaa- vausta varten muottikehys. Kehys täytetään muottihiekal- la, joka sullotaan esim. täryttämällä riittävän tiiviik- si. Yläpuolisen mallineosan muottikehykseen asetetaan ennen täyttöä myös valu- ja kaasukanavien mallineet.la also strong enough to withstand twisting in mold making and storage. The lower part of the template is typically attached to a plate on which a mold frame is placed for mold making, i.e. for molding. The frame is filled with mold sand, which is sealed, for example, by vibrating tightly enough. The molds for the casting and gas ducts are also placed in the mold frame of the upper model part before filling.

Toinen mahdollisuus on valmistaa muotti yksiosaisella mallineella, jolloin muottikehys on täytettävä kahdessa vaiheessa ja muottikehys avattava mallineen poistamista varten yläpuolisessa muotinosassa olevan hiekan kovetut- tua. Esim. kertakäyttöinen solumuovimalline voidaan polttaa pois avaamatta muottia. Jos valmistettava valukappale on ontto, valmistetaan muotin lisäksi hiekkasydän eli keerna, joka sekin kove- tetaan ja tarvittaessa peitostetaan. Monimutkaisessa kappaleessa käytetään tarvittaessa useampia keernoja. Muottihiekan kovetuttua muottiosat irrotetaan mallinees- ta, minkä jälkeen muotinosat peitataan, mahdolliset keernat asetetaan paikoilleen ja muottiosat kiinnitetään = toisiinsa. Tämän jälkeen muottiin kaadetaan sula metal- 3 li. Valun jäähdyttyä muotti puretaan ja valmis valukap- n pale poistetaan. o = + 30 Toisena esimerkkinä valutekniikasta mainittakoon kipsi- © valu, jolla valmistetaan tyypillisesti pieniä ja yksi- 3 tyiskohtaisia metalliesineitä. Erityisesti kultasepänte- N ollisuuden alalla se on lisännyt jatkuvasti suosiotaan kustannustehokkaana ja nopeana valmistusmenetelmänä.Another possibility is to make the mold with a one-piece template, in which case the mold frame must be filled in two steps and the mold frame must be opened to remove the template after the sand in the upper mold part has hardened. For example, a disposable foam template can be burned off without opening the mold. If the casting to be manufactured is hollow, in addition to the mold, a sand core is produced, which is also hardened and, if necessary, covered. In a complex part, several cores are used if necessary. After the mold sand has hardened, the mold parts are removed from the template, after which the mold parts are covered, any cores are placed in place and the mold parts are fastened = to each other. The molten metal is then poured into the mold. After the casting has cooled, the mold is disassembled and the finished casting piece is removed. o = + 30 Another example of a casting technique is gypsum casting, which typically produces small and detailed metal objects. In the field of goldsmithing in particular, it has steadily increased its popularity as a cost-effective and fast manufacturing method.

Kolmantena esimerkkinä valutekniikasta mainittakoon ke- raamisen muotin käyttöön perustuva tarkkuusvalu, jolla valetaan yleensä erityisesti pieniä ja yksityiskohtaisia metalliesineitä. Nykyisin sitä käytetään myös mm. auto- teollisuudessa. Suurin ero tavalliseen valuun on se, et- tä muotti kasvatetaan vahamallin pintaan. Fdellä mainitut perinteiset valutekniikat ovat työläitä ja kustannustehokkuudeltaan epäedullisia erityisesti ny- kyisiä valmistusteknisiä vaatimuksia silmälläpitäen. Toisaalta ”tietokoneavusteisen” valmistus on viime vuo- sina kehittynyt ja yleistynyt jatkuvasti eri aloilla, mistä esimerkkeinä mainittakoon sterolitografia ja 3D- tulostus fotopolymeerimateriaaleja käyttämällä. Tällai- set menetelmät perustuvat tuotteen valmistamiseen tieto- koneavusteisesti jauhemaista tai juoksevaa fotopolymee- rimateriaalia kerroksittain lisäämällä ja kovettamalla.A third example of a casting technique is a precision casting based on the use of a ceramic mold, which is generally used to cast particularly small and detailed metal objects. Today it is also used e.g. in the automotive industry. The main difference from ordinary casting is that the mold is grown on the surface of the wax model. The traditional casting techniques mentioned by Fde are laborious and cost-effective, especially in view of the current manufacturing requirements. On the other hand, “computer-aided” manufacturing has developed and become more widespread in recent years in various fields, such as sterolithography and 3D printing using photopolymer materials. Such methods are based on the computer-aided manufacture of a product by layer-by-layer addition and curing of a powdered or flowable photopolymer material.

Tällaiset digitaalisesti ohjatut valmistusmenetelmät ovat nykyisellään kuitenkin edelleen prosessoinneiltaan hitaita ja materiaalikustannuksiensa vuoksi kalliita, mitä korostaa edelleen fotopolymeerimateriaalien käytön huono hyötysuhde tarpeettoman suuren hävikin vuoksi. = Toisaalta tiettyjä käyttötarkoituksia varten tuotettavi- > en lopputuotteiden riittävän hyvä pinnanlaatu edellyttää = hyvin ohuiden aineskerrosten käyttöä, mikä edelleen hi- 7 dastaa valmistusta ja laskee ko. valmistustekniikan kus- a 30 tannustehokkuutta. 2 D Nyt esillä olevien keksinnön mukaisten menetelmän ja N laitteiston tarkoituksena on saada aikaan ratkaiseva pa- rannus edellä mainittuihin ongelmiin ja siten oleelli-However, such digitally controlled manufacturing methods are currently still slow in processing and expensive due to their material costs, which is further accentuated by the poor efficiency of the use of photopolymer materials due to unnecessarily high losses. = On the other hand, a sufficiently good surface quality of the final products to be produced for certain uses requires = the use of very thin layers of material, which further slows down the production and reduces the 30 cost efficiencies in manufacturing technology. The purpose of the method and the apparatus N according to the present invention is to provide a decisive improvement in the above-mentioned problems and thus to be substantially

sesti kohottaa alalla vaikuttavaa tekniikan tasoa.increase the state of the art in the field.

Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaisille mene- telmälle ja laitteistolle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty niihin kohdistuvien itsenäisten pa- tenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.To achieve this object, the method and apparatus according to the invention are mainly characterized by what is set forth in the characterizing parts of the independent claims directed to them.

Keksinnön mukaisten menetelmän ja laitteiston tärkeimpi- nä etuina mainittakoon niiden yksinkertaisuus ja tehok- kuus erityisesti niiden mahdollistaessa perinteisen va- lutekniikan tehostamisen tietokoneavusteista mallinnusta ja valumallineen valmistusta hyödyntäen.The main advantages of the method and apparatus according to the invention are their simplicity and efficiency, in particular as they enable the enhancement of traditional casting techniques by means of computer-aided modeling and the production of a casting model.

Keksinnön pe- rustuessa tavanomaisesta digitaalisesta 3D-tulostuksesta poiketen lopputuotetta fyysisesti vastaavan fotopolymee- rimateriaalikappaleen valmistukseen fotopolymeerimateri- aalia valottamalla ja valottamattoman fotopolymeerimate- riaaliaines valotuksen jälkeen poistamalla, on mahdol- lista nostaa ratkaisevasti 3D-valmistus-tekniikan nope- utta ja niin muodoin myös kustannustehokkuutta sekä ta- somaisten, kuten esim. uudelleenkäytettävien valumat- riisien, että kolmiulotteisten kertakäyttöisten valumal- linteiden valmistusta silmällä pitäen.When the invention is based on conventional digital 3D printing, in contrast to the production of a photopolymer material body physically equivalent to the final product by exposing the photopolymer material and removing the unexposed photopolymer material after exposure, it is also possible to significantly increase the cost of 3D manufacturing technology. for the production of planar, such as, for example, reusable casting matrices and three-dimensional disposable casting models.

Keksinnön mukaisten menetelmän ja laitteiston muita edullisia sovellutuksia on esitetty niihin kohdistuvissa > 25 epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa. g O Seuraavassa selityksessä keksintöä havainnollistetaan = yksityiskohtaisesti samalla oheisiin piirustuksiin viit- 7 taamalla, joissa S 30 © kuvissa la ja 1b, 3 on esitetty esimerkinomaiset prosessikaa- N viot keksintöä hyödyntävistä valmistus- prosesseista toisaalta tasomaisen ja toi-Other preferred embodiments of the method and apparatus according to the invention are set out in the dependent claims. g O In the following description, the invention is illustrated = in detail while referring to the accompanying drawings, in which S 30 © Figures 1a and 1b, 3 show exemplary process diagrams of manufacturing processes utilizing the invention in a planar and functional manner.

saalta kolmiulotteisen lopputuotteen val- mistuksessa, ja kuvissa 2a ja 2b 5 on esitetty esimerkinomainen periaateku- vanto keksintöä soveltavan laitteiston valotusjärjestelystä ja suurennettu yksi- tyiskohta fotopolymeerimateriaalivalotuk- sessa käytetystä rasterointikuviosta.in the manufacture of a three-dimensional final product, and Figures 2a and 2b 5 show an exemplary schematic view of an exposure arrangement of an apparatus embodying the invention and an enlarged detail of a raster pattern used in photopolymer material exposure.

Keksinnön kohteena on ensinnäkin menetelmä tuotteen tieto- koneavusteiseen valmistukseen, jossa valmistetaan loppu- tuote siitä tehdyn digitaalisen mallinnuksen pohjalta fo- topolymeerimateriaalia hyödyksi käyttämällä. Valumuotissa V valamalla valmistettavan lopputuotteen T valumalline valmistetaan fotopolymeerimateriaaliaineksesta F, jota en- sinnäkin valotetaan digitaaliohjatusti valmistettavasta lopputuotteesta tehdyn mallinnuksen X mukaisesti, minkä jälkeen valussa käytettävä, valmistettavaa lopputuotetta tai sen yhtä tai useampaa osaa fyysisesti vastaava fotopo- lymeerimateriaalimalline F' aikaansaadaan poistamalla fo- topolymeerimateriaaliaineksesta F valottamaton fotopoly- meerimateriaaliaines Y.The invention firstly relates to a method for the computer-aided manufacture of a product, in which the final product is manufactured on the basis of digital modeling made from it, utilizing a photopolymer material. The molding pattern of the final product T to be molded in the mold V is made of a photopolymer material material F, which is first exposed according to the modeling X of the digitally controlled final product, and then the photopolymer unexposed photopolymer material Y.

Keksinnön mukaisen menetelmän edullisena sovellutuksena = fotopolymeerimateriaaliaihio F” valotetaan kiinteään, nes- > temäiseen tai jauhemaiseen fotopolymeerimateriaaliainek- = seen F valmistettavan lopputuotteen stereokuvauksen, har- 7 maa-asteikko- ja/tai tarkkuusaluemittauksen pohjalta.As a preferred embodiment of the method according to the invention, the photopolymer material blank F ”is exposed to a solid, liquid or powdered photopolymer material material F on the basis of a stereographic description, gray scale and / or precision range measurement of the final product to be manufactured.

S 30 © Keksinnön mukaisen menetelmän edelleen edullisena sovellu- 3 tuksena fotopolymeerimateriaaliaihion F” muotoa ja syvyyt- N tä fotopolymeerimateriaaliaineksessa F säädetään laser- ja UV-valotuksella R.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the shape and depth N of the photopolymer material blank F ”in the photopolymer material material F are adjusted by laser and UV exposure R.

Fdelleen edullisena keksinnön mukaisen menetelmän sovellu- tuksena fotopolymeerimateriaaliaineksen F valotuksessa hyödynnetään kuvan 2b mukaista rasterointia, jolloin foto- polymeerimateriaaliaihion F” muoto tuotetaan säätämällä sekä valotuksessa käytettävää pistekokoa että ja laser- ja UV-valotehoa. Keksinnön mukaisen menetelmän edelleen edullisena sovellu- tuksena fotopolymeerimateriaalimalline F' muodostetaan kahdesta tai useammasta erikseen valmistettavasta ja toi- siinsa yhdistettävästä valumallineaihiosta, mikä mahdol- listaa erityisesti suurempikokoisten ja/tai muodoltaan mo- nimutkaisten fotopolymeerimateriaalimallineiden valmistuk- sen.A further preferred application of the method according to the invention in the exposure of the photopolymer material material F utilizes the rasterization according to Fig. 2b, whereby the shape of the photopolymer material blank F ”is produced by adjusting both the dot size used in the exposure and the laser and UV light output. In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the photopolymer material model F 'is formed from two or more separately produced and interconnected casting model blanks, which makes it possible to produce photopolymer material models, in particular larger and / or complex shapes.

Keksinnön mukaisen menetelmän edullisena sovellutuksena valumallineen haluttu muoto tuotetaan fotopolymeerimateri- aaliaineksen F valotuksessa yhdellä tai useammalla digi- taaliohjatulla laser-, Full HD-, LED UV-valolähteellä R ja/tai vastaavaa tekniikkaa käyttämällä. Keksinnön mukaisen menetelmän edelleen edullisena sovellu- tuksena kuviin la ja 1b viitaten fotopolymeerimateriaa- liaihio F” karkaistaan ja jälkivalotetaan UVA- ja/tai UVC- valotuksella. o > Keksinnön kohteena on toisaalta myös laitteisto tuotteen S tietokoneavusteiseen valmistukseen, jolloin tarkoituksena 2 on lopputuotteen valmistaminen siitä tehdyn digitaalisen E 30 mallinnuksen pohjalta fotopolymeerimateriaalia hyödyksi N käyttämällä. laitteisto on tarkoitettu valumuotissa V va- i lamalla valmistettavan lopputuotteen T valumallineen M 2 valmistamiseksi fotopolymeerimateriaaliaineksesta F, jol- N loin laitteistoon kuuluu oheisiin piirustuksiin viitaten ainakin valotusjärjestely R, kuten yksi tai useampi digi-As a preferred embodiment of the method according to the invention, the desired shape of the mold is produced by exposing the photopolymer material F with one or more digitally controlled laser, Full HD, LED UV light sources R and / or a similar technique. As a further preferred embodiment of the method according to the invention, with reference to Figures 1a and 1b, the photopolymer material blank F ”is hardened and post-exposed by UVA and / or UVC exposure. The invention also relates, on the other hand, to an apparatus for the computer-aided manufacture of a product S, the purpose of which is to manufacture the final product on the basis of digital E 30 modeling thereof using a photopolymer material for the benefit of N. the apparatus is intended for the production of a casting model M 2 of a photopolymer material F in a mold V to be produced by casting in a mold V, wherein the apparatus comprises at least an exposure arrangement R, such as one or more digital displays, with reference to the accompanying drawings;

taaliohjattu laser-, Full HD-, LED UV-valolähde R ja/tai vastaava, fotopolymeerimateriaaliaineksen F valottamiseksi valmistettavasta lopputuotteesta tehdyn mallinnuksen X mu- kaisesti, ja pesujärjestely P valussa käytettävän, valmis- tettavaa tuotetta tai sen yhtä tai useampaa osaa fyysises- ti vastaavan fotopolymeerimateriaalimallineen F' aikaan- saamiseksi poistamalla fotopolymeerimateriaaliaineksesta F valottamaton fotopolymeerimateriaaliaines Y.laser-guided laser, Full HD, LED UV light source R and / or the like, according to the model X of the final product for the exposure of the photopolymer material F, and a washing arrangement P for the product to be manufactured or one or more parts thereof physically corresponding to the casting; to provide a photopolymer material pattern F 'by removing unexposed photopolymer material material Y from the photopolymer material material F.

Keksinnön mukaisen laitteiston edullisena sovellutuksena kuvaan 2a viitaten valotusjärjestely R käsittää kiinteää, nestemäistä tai jauhemaista fotopolymeerimateriaaliainesta F vastakkaisilta puolilta valottavat valolähteet R1, R2.As a preferred embodiment of the apparatus according to the invention, with reference to Figure 2a, the exposure arrangement R comprises light sources R1, R2 illuminated on opposite sides of a solid, liquid or powdered photopolymer material F.

Keksinnön mukaisen laitteiston edelleen edullisena sovel- lutuksena se käsittää kuviin la ja lb viitaten valottamat- toman fotopolymeerimateriaaliaineksen Y talteenottojärjes- telyn TO, minkä ansiosta on mahdollista minimoida materi- aalihävikki.As a further preferred embodiment of the apparatus according to the invention, it comprises, with reference to Figures 1a and 1b, a recovery arrangement TO of unexposed photopolymer material material Y, which makes it possible to minimize material loss.

Kuvissa kuvissa la ja lb on esitetty esimerkinomaiset prosessikaaviot keksintöä hyödyntävistä valmistusproses- seista toisaalta em. kuvissa vasemmalla yläkulmassa esi- tetyn tasomaisen muistolaatan ja toisaalta kolmiulottei- sen koristekappaleen valmistuksessa. Tällainen proses- o sointi on toteutettavissa esim. kuvassa 2a esitettyyn > esimerkinomaiseen periaatteeseen viittaamalla edullises- S ti etu- ja taustavaloyksiköllä R1, R2 varustetulla valo- 2 tusjärjestelyllä R, jolloin prosessikaavioissa esitetyt E 30 vaiheet sisältävät seuraavat työvaiheet:In the figures, Figures 1a and 1b show exemplary process diagrams of manufacturing processes utilizing the invention on the one hand in the production of the planar plaque shown in the upper left corner of the above figures and on the other hand in the three-dimensional decorative body. Such processing can be carried out, for example, on the> exemplary principle shown in Fig. 2a, preferably with reference to an exposure arrangement R provided with a front and backlight unit R1, R2, the steps E30 shown in the process diagrams comprising the following steps:

O > - 1. Valmistettavan valumallinteen kantaosan Fc valotus 2 esim. UVA-taustavaloyksiköllä R2, LAMS (Laser Ablation s Mask System) suojakerroksella Fa ja alapuolitse fotopo-O> - 1. Exposure 2 of the base part Fc of the casting model to be manufactured, eg with UVA backlight unit R2, LAMS (Laser Ablation s Mask System) with protective layer Fa and below

lymeerikerroksella Fb varustettuun kiinteään fotopoly- meerimateriaaliainekseen F, - 2. fotopolymeerimateriaaliaineksen F” laserointi R fo- topolymeeriainekseen F mallinnuksen X pohjalta laser-, Full HD- ja/tai Led UV-etuvaloyksiköllä RI, - 3. suojakerroksen Fa valotus esim. laser- ja/tai UVA- valoa käyttäen etuvaloyksiköllä RI, - 4. valottamattoman fotopolymeerimateriaalineksen Y poisto esim. liuottamalla pesujärjestelyn P avulla, = 5. fotopolymeerimateriaaliaihion F” kuivaus esim. läm- pösäteilyjärjestelyllä, - 6. fotopolymeerinateriaaliaihion F” karkaisu ja jälki- valotus esim. UVA- ja/tai UVC-valoa käyttäen etuvaloyk- siköllä R1, - 7. lopputuotetta fyysisesti vastaava fotopolymeerimate- riaalimalline F', kuten kuvassa la esitetty yhtenäinen valumalline ja kuvassa Ib esitetty uudelleenkäytettävä valumatriisi, - 8. valaminen valumuotissa, ja - 9. valamalla valmistettu lopputuote 1.to a solid photopolymer material F with a polymer layer Fb, - 2. lasering of the photopolymer material F ”to the photopolymer material F on the basis of modeling X with a laser, Full HD and / or Led UV front light unit RI, - exposure of the 3rd protective layer Fa e.g. / or using UVA light with the front light unit RI, - 4. removal of unexposed photopolymer material material Y, e.g. by dissolving by means of a washing arrangement P, = 5. drying of the photopolymer material blank F ”, e.g. by thermal radiation arrangement, - 6. hardening and post-hardening of the photopolymer material blank FA. - and / or using UVC light with the front light unit R1, - 7. a photopolymer material model F 'physically corresponding to the final product, such as the uniform casting pattern shown in Figure 1a and the reusable casting matrix shown in Figure Ib, - 8. casting in a casting mold, and end product 1.

On selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin tai selitettyihin sovellutuksiin, vaan sitä voidaan perus- ajatuksen puitteissa muunnella hyvinkin monilla tavoin riippuen esim. kulloin valmistettavista lopputuotteista ja = niiden valmistusmateriaaleista. Kuvassa 2a esitetystä pe- > riaatteesta poiketen on fotopolymeerimateriaalin valotuk- = sessa mahdollista käyttää myös esim. ns. yksipuolista va- 7 lotusta, tasomaista valotuspintaa tai esim. osittain ha- a 30 jautettuja tai liikuteltavia valolähteitä jne. Valotusjär- © jestely voi myös käsittää edellä mainituista laser-, Full 3 HD- ja UV-valolähteistä poiketen myös muuta vastaavaan N tarkoitukseen soveltuvaa tekniikkaa.It is clear that the invention is not limited to the applications presented or described above, but can be modified within the framework of the basic idea in many ways depending on, for example, the final products to be manufactured in each case and their manufacturing materials. Contrary to the principle shown in Fig. 2a, it is also possible to use e.g. so-called e.g. unilateral exposure, a planar exposure surface or e.g. partially diffused or mobile light sources, etc. The exposure arrangement may also comprise, in contrast to the above-mentioned laser, Full 3 HD and UV light sources, other technology suitable for the corresponding N purpose. .

Claims (10)

Patenttivaatimukset:Claims: 1. Menetelmä tuotteen tietokoneavusteiseen valmistuk- seen, jossa valmistetaan lopputuote siitä tehdyn digitaa- lisen mallinnuksen (X) pohjalta fotopolymeerimateriaalia hyödyksi käyttämällä, tunnettu siitä, että valumuotissa (V) valamalla valmistettavaa lopputuotetta (T) fyysisesti vastaava valumalline valmistetaan ensinnäkin valottamalla fotopolymeerimateriaaliainesta (F) digitaaliohjatusti, valmistettavasta lopputuotteesta tehdyn mallinnuksen (X) mukaisesti, minkä jälkeen valussa käytettävä, valmistet- tavaa lopputuotetta tai sen yhtä tai useampaa osaa fyysi- sesti vastaava fotopolymeerimateriaalimalline (F') aikaan- saadaan poistamalla fotopolymeerimateriaaliaineksesta (F) valottamaton fotopolymeerimateriaaliaines (Y).A method for computer-aided manufacturing of a product, in which the final product is produced on the basis of digital modeling (X) using a photopolymer material, characterized in that a casting model physically equivalent to the final product (T) cast in the mold (V) is produced first by exposing the photopolymer in a digitally controlled manner, according to modeling (X) of the final product to be manufactured, after which a photopolymer material model (F ') physically corresponding to the final product to be manufactured or one or more parts thereof used in casting is obtained by removing unexposed photopolymer material (F) from the photopolymer material material (F). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fotopolymeerimateriaaliaihio (F”) valotetaan kiinteään, nestemäiseen tai jauhemaiseen fotopolymeerima- teriaaliainekseen (F) valmistettavan lopputuotteen stereo- kuvauksen, harmaa-asteikko- ja/tai tarkkuusaluemittauksen D 25 pohjalta.Method according to Claim 1, characterized in that the photopolymer material blank (F ') is exposed to a solid, liquid or powdered photopolymer material material (F) on the basis of a stereo description, gray scale and / or precision range measurement of D 25. & S 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tun- 3 nettu siitä, että fotopolymeerimateriaaliaihion (F”) muo- E toa ja syvyyttä fotopolymeerimateriaaliaineksessa (F) sää- 5 30 detään laser- ja UV-valotuksella.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the shape E and the depth of the photopolymer material blank (F ”) in the photopolymer material material (F) are adjusted by laser and UV exposure. 3 3 S 3 3 S 4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-3 mukai- N nen menetelmä, tunnettu siitä, että fotopolymeerimateriaa- liaineksen (F) valotuksessa hyödynnetään rasterointia,Method N according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that rasterization is used in the exposure of the photopolymer material (F), jolloin fotopolymeerimateriaaliaihion (F”) muoto tuotetaan säätämällä sekä valotuksessa käytettävää pistekokoa että laser- ja UV-valotehoa.wherein the shape of the photopolymer material blank (F ”) is produced by adjusting both the spot size used in the exposure and the laser and UV light output. 5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-4 mukai- nen menetelmä, tunnettu siitä, että fotopolymeerimateriaa- limalline (F’) muodostetaan kahdesta tai useammasta erik- seen valmistettavasta ja toisiinsa yhdistettävästä valu- mallineaihiosta.Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the photopolymer material template (F ') is formed from two or more separately molded and interconnected casting template blanks. 6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-5 mukai- nen menetelmä, tunnettu siitä, että valumallineen haluttu muoto tuotetaan fotopolymeerimateriaaliaineksen valotuk- sessa yhdellä tai useammalla digitaaliohjatulla laser-, Full HD-, LED UV-valolähteellä ja/tai vastaavaa tekniikkaa käyttämällä.Method according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the desired shape of the casting pattern is produced in the exposure of the photopolymer material with one or more digitally controlled laser, Full HD, LED UV light sources and / or the like. 7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-6 mukai- nen menetelmä, tunnettu siitä, että fotopolymeerimateriaa- liaihio (F”) karkaistaan ja jälkivalotetaan UVA- ja/tai UVC-valotuksella.Method according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the photopolymer material blank (F ') is hardened and post-exposed by UVA and / or UVC exposure. 8. Laitteisto tuotteen tietokoneavusteiseen valmistuk- seen, jolloin tarkoituksena on lopputuotteen valmistaminen siitä tehdyn digitaalisen mallinnuksen (X) pohjalta foto- polymeerimateriaalia hyödyksi käyttämällä, tunnettu siitä, > että laitteisto on tarkoitettu valumuotissa (V) valamalla N valmistettavaa lopputuotetta (T) fyysisesti vastaavan va- S lumallineen (M) valmistamiseksi fotopolymeerimateriaaliai- S 30 nesta (F) valottamalla, jolloin laitteistoon kuuluu aina- E kin valotusjärjestely (R), kuten yksi tai useampi digitaa- 5 liohjattu laser-, Full HD-, LED UV-valolähde ja/tai vas- D taava, fotopolymeerimateriaaliaineksen (F) valottamiseksi > digitaaliohjatusti, valmistettavasta lopputuotteesta teh- dyn mallinnuksen (X) mukaisesti, ja pesujärjestely (P) va- lussa käytettävän, valmistettavaa tuotetta tai sen yhtä tai useampaa osaa fyysisesti vastaavan fotopolymeerimate- riaalimallineen (F') aikaansaamiseksi poistamalla fotopo- lymeerimateriaaliaineksesta (F) valottamaton fotopolymee- rimateriaaliaines (Y).8. An apparatus for the computer-aided manufacture of a product, the purpose of which is to manufacture the final product on the basis of digital modeling (X) using photopolymer material, characterized in that the apparatus is intended to cast N the final product (T) physically equivalent to - S for the production of a snowboard (M) by exposure to a photopolymer material (S), the apparatus comprising at least an exposure arrangement (R), such as one or more digitally controlled laser, Full HD, LED UV light sources and / or or the like, for exposing the photopolymer material material (F)> in a digitally controlled manner, according to the modeling (X) of the final product to be manufactured, and a washing arrangement (P) for casting the product to be manufactured or one or more parts thereof physically corresponding to the photopolymer material model (F) ') by removing the unexposed photopolymer from the photopolymer material (F) ether materials (Y). 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että valotusjärjestely (R) käsittää kiinteää, nes- temäistä tai jauhemaista fotopolymeerimateriaaliainesta (F) vastakkaisilta puolilta valottavat valolähteet (RI, R2).Apparatus according to claim 8, characterized in that the exposure arrangement (R) comprises light sources (R1, R2) illuminated on opposite sides of the solid, liquid or powdered photopolymer material (F). 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää valottamattoman fotopolymeerimateriaaliaineksen (Y) talteenottojärjestelyn (TO). oApparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the apparatus comprises a recovery arrangement (TO) for unexposed photopolymer material (Y). o OO NOF O <QO <Q O oOO oO I jami aI Jami a PP © +PP © + LOLO O oO o NOF
FI20195467A 2019-06-03 2019-06-03 Method and device for computer-aided production of a product FI20195467A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20195467A FI20195467A1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 Method and device for computer-aided production of a product
PCT/FI2020/050368 WO2020245499A1 (en) 2019-06-03 2020-06-01 Method and apparatus for the computer-aided manufacturing of a product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20195467A FI20195467A1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 Method and device for computer-aided production of a product

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI20195467A1 true FI20195467A1 (en) 2020-12-04

Family

ID=73652868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20195467A FI20195467A1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 Method and device for computer-aided production of a product

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI20195467A1 (en)
WO (1) WO2020245499A1 (en)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60247515A (en) * 1984-05-23 1985-12-07 Oosakafu Optical shaping method
US20030094730A1 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Varel International, Inc. Method and fabricating tools for earth boring
US7074358B2 (en) * 2001-12-13 2006-07-11 Alexander Sergeievich Gybin Polymer casting method and apparatus
CA2626327C (en) * 2005-10-27 2014-12-16 Huntsman Advanced Materials (Switzerland) Gmbh Antimony-free photocurable resin composition and three dimensional article
WO2008038540A1 (en) * 2006-09-27 2008-04-03 Jsr Corporation Method for manufacturing molding die and method for manufacturing molded product
JP5012462B2 (en) * 2007-12-03 2012-08-29 Jsr株式会社 Photocurable composition for stereolithography, carbonized article, and method for producing the same
US10849724B2 (en) * 2016-06-30 2020-12-01 Dentsply Sirona Inc. High strength three dimensional fabricating material systems and methods for producing dental products
US11130286B2 (en) * 2016-09-07 2021-09-28 Canon Kabushiki Kaisha Three-dimensional manufacturing apparatus, three-dimensional manufactured object producing method, and container for three-dimensional manufacturing apparatus
US10857726B2 (en) * 2017-01-24 2020-12-08 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system implementing anchor curing
CN207059234U (en) * 2017-08-10 2018-03-02 上海联泰科技股份有限公司 Gas circuit structure and the 3D printing equipment being applicable
US9902108B1 (en) * 2017-08-31 2018-02-27 Capital One Services, Llc Rapid prototyping method of producing tooling for an injection mold

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020245499A1 (en) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh Three dimensional printing for casting applications: A state of art review and future perspectives
KR100368328B1 (en) Mold manufacturing method
Equbal et al. Rapid tooling: A major shift in tooling practice
DK1085954T3 (en) Method and apparatus for the direct manufacture of a precision mold for metal castings
RU2005107702A (en) METHOD OF CASTING AND MEANS FOR ITS IMPLEMENTATION
CA3029062A1 (en) Metal objects and methods for making metal objects using disposable molds
CN109317675A (en) A kind of pure molybdenum precinct laser fusion preparation method of high-compactness
Günther et al. Additive manufacturing of casting tools using powder-binder-jetting technology
CN108705775A (en) Preparation method, 3D printing method and the 3D printer of Ceramic precursor resin
JP2004124201A (en) Method of laser beam lithography using metal powder
Giorleo et al. Casting of complex structures in aluminum using gypsum molds produced via binder jetting
CN110102711A (en) The manufacturing method of steel-casting moulding process casting mold
Singh An overview of three dimensional printing for casting applications
FI20195467A1 (en) Method and device for computer-aided production of a product
Khandelwal et al. 3D printing enabled rapid manufacture of metal parts at low cost
CN113211601A (en) Ceramic core and preparation method and application thereof
Бегендикова et al. APPLICATION OF ADDITIVE TECHNOLOGIES IN MODERN FOUNDRY PRODUCTION
JPH05131504A (en) Manufacture of injection molding tool using photosetting resin
KR20020085925A (en) Blow mold manufacturing method
Zindani et al. Integrated manufacturing system for complex geometries: towards zero waste in additive manufacturing
CN113172728B (en) Method for duplicating parts from original parts by adopting powder injection molding
JP3865667B2 (en) Electrode for electrical discharge machining and manufacturing method
US20030041992A1 (en) Rapid investment casting or molding method
Kuo et al. Enhancing the Cooling Efficiency of Aluminum-Filled Epoxy Resin Rapid Tool by Changing Inner Surface Roughness of Cooling Channels
DHANGER Feasibility of RP-Assisted SILICONE Rubber Moulding Based on Cost & Surface Roughness Parameters

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: AALTO-KORKEAKOULUSAEAETIOE SR