BR112018072273B1

BR112018072273B1 - Impressora tridimensional e método para controlar a operação de uma impressora tridimensional

Info

Publication number: BR112018072273B1
Application number: BR112018072273-1A
Authority: BR
Inventors: Sergio PUIGARDEU ARAMENDIA; Pablo Dominguez Pastor; Sebastia Cortes Herms
Original assignee: Hewlett-Packard Development Company, L.P
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2022-05-03
Also published as: EP3433436A1; BR112018072273A2; CN109072600A; KR102163831B1; US20190111629A1; EP3433436A4; EP3433436B1; US11390032B2; JP6689411B2; JP2019521007A; CN109072600B; WO2018017099A1; KR20180125000A

Abstract

De acordo com um aspecto, é fornecida uma impressora tridimensional. A impressora compreende um controlador para obter dados relativos a uma camada de um modelo de construção, para processar camadas não vazias de acordo com um primeiro modo de operação e para processar camadas vazias de acordo com um segundo modo de operação.

Description

FUNDAMENTOS

[001] Os sistemas de fabricação aditiva, tipicamente referidos como sistemas de impressão 3D, são geralmente úteis na geração de baixas quantidades de certos tipos de objetos. Para ajudar na transição de tais sistemas para ambientes de alta produtividade, esses sistemas precisam ser capazes de gerar objetos em uma maneira eficiente.

BREVE DESCRIÇÃO

[002] Exemplos serão agora descritos, apenas a título de exemplo não limitativo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[003] A Figura 1 é uma ilustração simplificada de um exemplo de sistema de impressão 3D;

[004] A Figura 2 é um exemplo de arranjo espacial de objetos dentro de um modelo de construção;

[005] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos de um exemplo de sistema de impressão 3D;

[006] A Figura 4 é um fluxograma delineando um exemplo de método de operação de um sistema de impressão 3D;

[007] A Figura 5 é uma ilustração mostrando um conjunto de fatias de modelo de objeto de acordo com um exemplo;

[008] A Figura 6 é um fluxograma delineando um exemplo de método de operação de um sistema de impressão 3D; e

[009] A Figura 7 é um fluxograma delineando um exemplo de método de operação de um sistema de impressão 3D.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0010] Alguns sistemas de impressão 3D geram objetos tridimensionais por formar camadas sucessivas de um material de construção, como um material de construção em pó, sobre uma plataforma de construção, e seletivamente solidificar, através de um mecanismo apropriado, porções de cada camada para formar um objeto camada por camada.

[0011] Uma dessas técnicas de impressão 3D forma uma camada de material de construção em pó em uma plataforma de construção e pré-aquece a camada de material de construção para próximo de seu ponto de fusão. Então, um agente de fusão pode ser impresso seletivamente na camada formada de material de construção em um padrão derivado a partir de um modelo 3D de um objeto a ser gerado. A energia de fusão, por exemplo, a partir de uma lâmpada de fusão, é então aplicada à camada formada de material de construção. A energia é absorvida mais prontamente onde o agente de fusão é aplicado, o que faz essas porções da material de construção nas quais o agente de fusão é aplicado derreter e coalescer, ou fundir, e subsequentemente solidificar quando resfriadas, formando assim uma camada de um objeto 3D. Tais sistemas podem adicionalmente imprimir um padrão de um agente de detalhamento ou arrefecimento que pode ser usado, por exemplo, para melhorar o detalhe de superfície, controlar outras propriedades mecânicas de um objeto impresso, ou interagir em uma maneira predeterminada com o agente de fusão.

[0012] Uma ilustração simplificada de um exemplo de sistema de impressão 3D 100 é mostrada na Figura 1. O sistema de impressão 100 compreende uma plataforma de construção 102 na qual é formada uma camada de material de construção, tal como um material de construção em pó. A plataforma de construção 102 é móvel no eixo z (isto é, verticalmente). Uma camada de material de construção pode ser formada por um distribuidor de material de construção 106 montado em um carro móvel no eixo y. O distribuidor de material de construção 106 pode, por exemplo, ser um rolo de recobrimento que espalha uma pilha pré-preparada de material de construção através da plataforma de construção. Em outro exemplo, o distribuidor de material de construção 106 pode espalhar ou depositar material de construção a partir de uma tremonha (não mostrada) para formar uma camada de material de construção na plataforma de construção 102. Uma camada inicial de material de construção é formada diretamente na superfície superior da plataforma de construção 102, ao passo que as camadas subsequentes de material de construção são formadas em uma camada anteriormente formada de material de construção.

[0013] Embora não mostrada na Figura 1, a plataforma de construção 102 pode ser alojada dentro de uma unidade de construção (não mostrada) tendo uma base e paredes laterais para conter o pó de construção e objetos 3D gerados durante o processo de impressão 3D.

[0014] Um ou mais agentes imprimíveis, tais como agente de fusão e agente de detalhamento, podem então ser impressos seletivamente, em padrões independentes, na última camada formada de material de construção, por exemplo, a partir de uma cabeça de impressão 108 também montada em um carro. Em outros exemplos, as cabeças de impressão, lâmpadas de fusão e o dispositivo de recobrimento podem ser dispostos em outras configurações, por exemplo, em vários carros no mesmo eixo, em múltiplos carros em eixos ortogonais, ou em qualquer outra configuração adequada.

[0015] A energia de fusão, tal como radiação de luz ou infravermelha, pode então ser aplicada à camada de topo de material de construção, por exemplo, a partir de uma lâmpada de fusão 110, para causar a fusão do material de construção de acordo com os padrões impressos de agente como descrito acima.

[0016] O pré-aquecimento da camada formada de material de construção pode reduzir a quantidade de energia a ser fornecida pelas lâmpadas de fusão para causar fusão. Tal arranjo também pode ajudar a melhorar as propriedades físicas de objetos impressos em 3D, por exemplo, devido à melhor cristalização do material de construção.

[0017] Após a fusão, a plataforma de construção 102 é baixada por uma quantidade predeterminada, e o processo é repetido até que um objeto 3D tenha sido gerado camada por camada.

[0018] Tais sistemas de impressão 3D são geralmente relativamente sensíveis a desequilíbrios térmicos entre diferentes porções das camadas formadas de material de construção. Além disso, elementos de tais sistemas, como as lâmpadas de fusão e lâmpadas de pré-aquecimento, podem ter alta inércia térmica. Por conseguinte, a ativação e desativação instantâneas de tais fontes de energia podem não resultar em uma mudança instantânea nas condições térmicas dentro do sistema de impressão. Consequentemente, tais sistemas podem ser controlados para executar as mesmas operações (por exemplo, formar uma camada de material de construção de uma espessura de camada regular, aplicar energia de pré-aquecimento, aplicar energia de fusão, etc.) independentemente da natureza dos objetos 3D sendo gerados.

[0019] Até recentemente, a tecnologia de impressão 3D limitava-se em grande parte à produção de pequenas quantidades de objetos para uso em ambientes de prototipagem. No entanto, à medida que a tecnologia melhora, torna-se viável usar alguns sistemas de impressão 3D para produzir quantidades maiores de objetos para uso em ambientes de produção.

[0020] No entanto, a fim de passar de ambientes de prototipagem para ambientes de produção, tais sistemas precisam ser eficientes.

[0021] Em alguns casos, a eficiência pode ser obtida pela impressão 3D de vários objetos em um único trabalho de impressão. Por exemplo, um cliente pode solicitar que um lote de objetos idênticos ou não idênticos seja impresso em 3D. Os objetos ordenados podem ser agrupados em lote para fazer uso eficiente do volume de construção de uma impressora 3D, de modo que seja gerado um trabalho de impressão 3D que causará impressão 3D dos objetos agrupados em lote.

[0022] Normalmente, os objetos no lote de objetos serão separados de outros objetos no lote por um espaço adequado. O espaço permite que cada objeto 3D seja facilmente separado após a impressão e também ajuda a evitar o vazamento térmico a partir de um objeto afetando outro objeto. O tamanho do espaço pode depender das características do sistema de impressão 3D, que pode incluir: tipo de material de construção usado; características de vazamento térmico; e o uso de agente de detalhamento ou arrefecimento.

[0023] O agrupamento em lotes de objetos pode ser realizado, por exemplo, por um sistema de pré-processamento que recebe modelos 3D de objetos a serem impressos em 3D e que determina um arranjo espacial desses objetos dentro de um modelo de construção 3D. Em um exemplo, o modelo de construção pode ser formado a partir de vários modelos de objetos 3D, cada modelo de objeto representando um objeto 3D a ser gerado. Também é possível para um projetista manualmente agrupar vários objetos em um modelo de construção.

[0024] Um exemplo de arranjo espacial 200 de objetos dentro de um modelo de construção é ilustrado na Figura 2. A Figura 2 mostra os limites externos 202 de um modelo de construção. O modelo de construção pode corresponder ao volume de construção físico no qual objetos podem ser gerados por uma impressora 3D. Dentro do modelo de construção 202 estão dispostos vários objetos 204a a 204n. Neste exemplo, os objetos 204 são idênticos uns aos outros, embora em outros exemplos, pelo menos alguns dos objetos possam ser diferentes.

[0025] Dentro do modelo de construção 202, os objetos 204 foram dispostos espacialmente de tal modo que são verticalmente separados uns dos outros no eixo z (isto é, eixo vertical) por uma distância dv. Cada um dos objetos também é separado horizontalmente uns dos outros por uma distância dh. A separação dos objetos 204a a 204n pode ter sido realizada por um sistema de pré-processamento, ou pode ter sido determinada por um operador humano, por exemplo, utilizando uma aplicação de software de desenho assistido por computador (CAD) adequada.

[0026] Com referência agora à Figura 3, é mostrado um diagrama simplificado de um sistema de impressão 3D 300 de acordo com um exemplo. Como será descrito em maior detalhe abaixo, o sistema de impressão 3D 300 é configurado para ser particularmente eficiente no processamento de trabalhos de impressão 3D que compreendem camadas vazias de material de construção não fundido.

[0027] O sistema de impressão 3D 300 compreende um módulo de impressora 3D 302, tal como um sistema de impressora 3D como descrito acima e como mostrado na Figura 1. Em outros exemplos, no entanto, o módulo de impressora 3D 302 pode ser qualquer outro tipo apropriado de sistema de impressão 3D, tal como uma impressora 3D de sinterização a laser seletiva (SLS), uma impressora de estereolitografia (SLA) ou semelhantes.

[0028] A operação do sistema de impressão 3D 300 é controlada por um controlador de impressora 3D 304. O controlador 304 compreende um processador 306, tal como um microprocessador. O processador 306 é acoplado a uma memória 308, por exemplo através de um barramento de comunicação adequado (não mostrado). A memória 308 armazena instruções de controle de impressora 3D compreensíveis por processador 310 que, quando executadas pelo processador 306, fazem o controlador 304 controlar a impressora 3D como aqui descrito. Exemplo de operação do sistema de impressão 3D 300 será agora descrito com referência adicional às Figuras 4, 5 e 6.

[0029] Referindo agora à Figura 4, no bloco 402 o processador 306 do controlador de impressora 3D 304 executa instruções de controle de impressora 3D 310 para controlar o processador 306 para obter dados de fatia de um modelo de construção. Os dados de fatia podem ser obtidos, por exemplo, por transformar um modelo de construção em múltiplas imagens bidimensionais, com cada imagem representando uma fatia, em planos paralelos, do modelo de construção, como ilustrado na Figura 5. Cada imagem de fatia representa as seções transversais (se houver) de qualquer objeto presente nessa fatia. Cada imagem de fatia pode representar uma camada de material de construção a ser processada pela impressora 3D 302.

[0030] Cada fatia do modelo de construção representa uma camada de material de construção que deve ser processada pela impressora 3D. Cada fatia pode, por exemplo, representar, ou ser baseada em, a seção transversal de qualquer objeto nessa fatia, como ilustrado na Figura 5.

[0031] O número de imagens de fatia em que um modelo de construção é dividido pode depender de vários fatores. Um fator é a espessura de cada camada de material de construção que é formada por um sistema de impressão 3D. Dependendo do tipo de sistema de impressão 3D usado, a espessura de cada camada formada de material de construção pode variar entre cerca de 50 mícrons e 200 mícrons. Quanto mais fina for a camada de material de construção, maior será a resolução do objeto 3D impresso. No entanto, o número de camadas de material de construção que precisam de processamento para gerar um objeto pode aumentar o tempo necessário para processar um trabalho de impressão 3D.

[0032] Cada imagem de fatia pode ser representada, por exemplo, por uma imagem rasterizada tendo uma profundidade de bits adequada, onde a profundidade de bits é baseada nos tipos de propriedades (cor, propriedades mecânicas, etc.) que podem ser produzidas por um sistema de impressão 3D. Em um exemplo, cada imagem de fatia pode ter uma profundidade de 1 bit, em que cada pixel na imagem pode representar ou uma porção de uma camada de material de construção a ser solidificada, ou uma porção de uma camada de material de construção que não deve ser solidificada.

[0033] Cada imagem de fatia é processada sequencialmente pelo sistema de impressão 3D para gerar dados que são usados para controlar a impressora 3D 302 para solidificar seletivamente porções de cada camada formada de material de construção. Por exemplo, os dados de fatia podem ser convertidos em dados de controle de cabeça de impressão para fazer com que padrões apropriados de agente de impressão sejam impressos em uma camada de material de construção. Como pode ser visto na Figura 5, um primeiro conjunto 502 de fatias cada mostra que porções de uma camada de material de construção devem ser seletivamente solidificadas para gerar porções de objetos 3D. Um conjunto adicional de fatias vazias 504, no entanto, é desprovido de quaisquer seções transversais de objetos e, portanto, representa camadas vazias de material de construção sobre as quais nenhum material de construção deve ser solidificado. Neste exemplo, o conjunto de camadas 504 pode representar o espaço vertical dv mostrado na Figura 2. Dependendo da espessura de cada camada de material de construção formada pela impressora 3D 302, e no espaço vertical dv, o número de fatias vazias 504 pode variar. Por exemplo, se o espaço vertical dv for 5 mm, e a espessura de cada camada formada pela impressora 3D 302 for de 0,1 mm, podem existir 50 camadas vazias 504.

[0034] No bloco 404, o processador 306 executa instruções de controle de impressora 3D 310 para controlar o processador 306 para determinar se a imagem de fatia para a camada atual sendo processada está vazia ou não está vazia. Como mencionado anteriormente, uma camada vazia representa uma camada de material de construção desprovida de qualquer porção a ser solidificada.

[0035] Se a camada atual não estiver vazia, no bloco 406 o processador 306 executa instruções de controle de impressora 3D 310 para controlar o processador 306 para processar a camada de acordo com um modo de operação regular. O modo de operação regular pode compreender um conjunto de operações de processamento ‘regulares’ que são realizadas durante o processamento de cada camada de material de construção. Por exemplo, um conjunto regular de operações de processamento pode compreender, conforme descrito acima: a. mover verticalmente a plataforma de construção 102 por uma altura de camada regular; b. preparar um volume correspondente de material de construção a ser espalhado sobre a plataforma de construção c. espalhar o volume preparado de material de construção sobre a plataforma de construção para formar uma camada de material de construção sobre a mesma; d. aplicar energia de pré-aquecimento para a camada formada; e. mover uma cabeça de impressão sobre a camada formada enquanto controlando a cabeça de impressão para imprimir padrões do agente de impressão de acordo com os dados de fatia; e f. aplicar energia de fusão para fazer com que porções da camada formada se fundam e solidifiquem de acordo com a imagem de fatia.

[0036] No bloco 404, o processo se repete.

[0037] Se, no entanto, no bloco 406, o processador 306 determina que a imagem de fatia atual está vazia, no bloco 408 o processador 306 determina se a próxima imagem de fatia também está vazia. Esse processo é repetido até que o número de fatias vazias consecutivas seja determinado. Em um exemplo, o processador 306 determina se uma imagem de fatia está vazia verificando a imagem de fatia quanto à presença ou ausência de certos valores de pixel predeterminados. Por exemplo, onde uma imagem de fatia é uma imagem binária, o processador 306 pode determinar que a imagem de fatia está vazia se todo o pixel da imagem tiver um valor zero.

[0038] No bloco 410, o controlador de impressora 3D 112 controla a impressora 3D 100 para processar as camadas vazias correspondentes com base em um segundo modo de operação que é diferente do modo de operação regular. Em um exemplo, as operações realizadas no segundo modo de operação podem ser determinadas com base no número determinado de fatias vazias.

[0039] Por utilizar diferentes modos de operação com base na presença ou ausência de camadas vazias a serem processadas, pode habilitar que a eficiência de alguns sistemas de impressão 3D seja melhorada, o que pode resultar em tempos de geração de objeto mais rápidos. Por exemplo, pode ser ineficiente continuar executando todas as operações de processamento ‘regulares’ mencionadas acima, quando várias camadas vazias consecutivas devem ser processadas. A natureza exata das operações executadas no primeiro e no segundo modo de operação pode variar dependendo do tipo de tecnologia de impressão 3D usada. No entanto, os princípios gerais de usar diferentes modos de processamento com base na presença ou ausência de fatias vazias podem ser aplicáveis a diferentes tipos de tecnologia de impressão 3D, que podem incluir sistemas de impressão 3D baseados em agente e pó. sistemas de sinterização a laser seletiva, impressão de estereolitografia e sistemas de sinterização de metal direta.

[0040] Referindo-nos agora à Figura 6, é mostrado um método de exemplo de processamento de camadas vazias.

[0041] Em 602, o processador 306 determina o número de fatias vazias nos dados de fatia. Em 604, o processador 306 determina como processar as camadas vazias correspondentes com base no número de número de camadas vazias. No exemplo mostrado, quando o número de camadas vazias é menor do que um número de limiar predeterminado de camadas vazias, em 606 o processador 306 controla a impressora 3D 302 para processar todas as camadas vazias usando um primeiro conjunto de operações de processamento. Em um exemplo, o primeiro conjunto de operações de processamento pode compreender todas as operações de processamento ‘regulares’ acima descritas. Quando o número de camadas vazias é maior ou igual a um número de limiar predeterminado de camadas vazias, em 608 o processador 306 controla a impressora 3D 302 para processar uma primeira porção das camadas vazias utilizando um primeiro conjunto de operações de processamento. Em 610 o processador 306 controla a impressora 3D 302 para processar uma segunda porção das camadas vazias usando um segundo conjunto de operações de processamento. Em 612, o processador 306 controla a impressora 3D 302 para processar uma terceira porção das camadas vazias usando um terceiro conjunto de operações de processamento. Em um exemplo, cada porção das camadas vazias é um conjunto consecutivo de camadas vazias.

[0042] O número de limiar predeterminado de camadas pode ser escolhido com base, por exemplo, em características do sistema de impressão 3D. Por exemplo, em um exemplo, um limiar de 5 camadas pode ser escolhido, ou um limiar de 10 camadas, ou um limiar de 20 camadas. Em outros exemplos, um limiar predeterminado diferente pode ser escolhido.

[0043] Um exemplo mais detalhado será agora descrito. Os exemplos dados abaixo baseiam-se em um sistema de impressão 3D tipo agente de fusão e baseado em pó como descrito acima. Modificações adequadas podem, no entanto, ser feitas em outros exemplos para uso com outros sistemas de impressão 3D adequados, tais como sistemas de sinterização a laser seletiva.

[0044] Em 606, onde o número de camadas vazias está abaixo do limiar predeterminado, o primeiro modo de processamento de camada vazia pode fazer algumas modificações nas operações de processamento de camada regulares descritas acima. Por exemplo, o primeiro modo de processamento de camada vazia pode executar apenas as seguintes operações de processamento de camada: a. mover verticalmente a plataforma de construção 102 por uma altura de camada regular; b. preparar um volume correspondente de material de construção a ser espalhado sobre a plataforma de construção c. espalhar o volume de material de construção na plataforma de construção para formar uma camada de material de construção d. aplicar energia de pré-aquecimento à camada formada;

[0045] Desta forma, o sistema de impressão 3D 100 pode não executar as seguintes operações de processamento de camada regulares: e. mover uma cabeça de impressão sobre a camada formada enquanto controlando a cabeça de impressão para imprimir padrões do agente de impressão de acordo com os dados de fatia; e f. aplicar energia de fusão para fazer com que porções da camada formada se fundam e solidifiquem de acordo com a imagem de fatia. No bloco 404, o processo se repete.

[0046] Neste modo, uma vez que nenhuma energia de fusão é aplicada, isso resultará em uma pequena quantidade de economia de energia para cada camada vazia processada. Em alguns exemplos, a cabeça de impressão também pode ser inativada (ou seja, não movida) por um período de tempo maior do que quando as operações de processamento de camada regulares são executadas, o que pode permitir que operações de manutenção sejam executadas nas cabeças de impressão. Isso também pode habilitar operações de serviço de cabeça de impressão para as quais normalmente não há tempo para executar durante o processamento de um trabalho de impressão a ser realizado durante esse tempo.

[0047] Uma vez que as camadas vazias tenham sido processadas, a operação continua no bloco 402 da Figura 4.

[0048] Em 608, onde o número de camadas vazias é maior ou igual ao limiar predeterminado, o primeiro conjunto de operações de processamento pode ser usado para processar uma primeira porção das camadas vazias.

[0049] Em um exemplo, a primeira porção das camadas vazias é 20% das camadas vazias, a segunda porção das camadas vazias é 80% das camadas vazias, e a terceira porção das camadas vazias é 20%. Em outros exemplos, no entanto, essas partes podem ser modificadas com base, por exemplo, em características do sistema de impressão 3D 100.

[0050] Como mencionado anteriormente, no sistema de impressão 3D tipo agente de fusão e de pó acima descrito, a uniformidade de temperatura das camadas de material de construção é importante na geração de objetos impressos em 3D de alta qualidade. Como também foi mencionado anteriormente, a inércia térmica dos elementos do sistema de impressão 3D torna impraticável alterar repentinamente a maneira em que operações dentro do sistema de impressão 3D são executadas. Por conseguinte, neste exemplo, o primeiro conjunto de operações de processamento pode ser considerado como um modo para permitir uma diminuição gradual, ou redução, da temperatura alvo de camadas de material de construção. O segundo conjunto de operações de processamento pode ser considerado como um modo para permitir a rápida formação de camadas de material de construção, e o terceiro conjunto de operações de processamento pode ser considerado como um modo para permitir uma elevação gradual, ou aumento, da temperatura alvo de camadas de material de construção.

[0051] Em um modo de operação regular, a plataforma de construção é movida para baixo em etapas uniformes para permitir que cada camada formada de material de construção tenha a mesma espessura. Isso é muito importante para garantir a qualidade e as propriedades mecânicas dos objetos 3D gerados. No entanto, em 610, no segundo conjunto de operações de processamento, a distância pela qual a plataforma de construção é movida para baixo pode ser aumentada para permitir que as camadas vazias sejam geradas mais rapidamente do que se fossem geradas utilizando o primeiro conjunto de operações de processamento. Por exemplo, se no primeiro conjunto de operações de processamento a plataforma de construção é movida para baixo em etapas de 50 mícrons, então a formação de 20 camadas vazias levaria a vinte vezes o desempenho das operações a), b), c) e d) descritas acima. No entanto, em 610, o segundo conjunto de operações de processamento executa um conjunto diferente de operações de processamento para gerar mais rapidamente o número de camadas vazias.

[0052] Por exemplo, por mover a plataforma de construção uma distância maior que a espessura de camada regular permite que camadas mais espessas de material de construção sejam formadas e, portanto, podem reduzir significativamente o tempo necessário para formar o número necessário de camadas. Por exemplo, se a plataforma de construção for movida a uma distância de 100 mícrons, um número reduzido de camadas mais espessas de material de construção pode ser formado que, quando completo, fornecerá uma espessura equivalente de material de construção como o processamento regular das camadas vazias. Se a plataforma de construção for movida por uma distância maior, reduções ainda maiores no tempo poderão ser obtidas. Por conseguinte, em 610, o segundo conjunto de operações de processamento pode incluir as seguintes operações: a. determinar a espessura combinada da segunda porção das camadas vazias b. mover verticalmente a plataforma de construção 102 por uma quantidade maior que a espessura de camada regular c. preparar um volume correspondente de material de construção a ser espalhado sobre a plataforma de construção d. espalhar o volume de material de construção na plataforma de construção para formar uma camada de material de construção

[0053] Outras operações descritas acima podem não fazer parte do segundo conjunto de operações de processamento. Em outros exemplos, o primeiro, segundo e terceiro conjuntos de operações de processamento podem fazer com que o distribuidor de material de construção e a plataforma de construção móvel formem camadas de material de construção mais espessas do que aquelas formadas ao processar camadas não vazias.

[0054] Se a plataforma de construção 102 é movida por uma quantidade maior do que a espessura de camada regular, o volume de material de construção que é preparado para ser espalhado sobre a plataforma de construção também terá que ser aumentado por uma quantidade correspondente. Por exemplo, formar uma camada de 100 mícrons de espessura exigirá duas vezes mais material de construção do que uma camada de 50 mícrons de espessura.

[0055] Em 612, o terceiro conjunto de operações de processamento pode ser usado para processar uma terceira porção das camadas vazias. No final das operações realizadas pelo terceiro conjunto de operações de processamento, as características das camadas vazias processadas devem ser idênticas, ou pelo menos muito próximas, das características, se o modo de processamento regular tivesse sido usado. Por exemplo, a uniformidade de temperatura e temperatura da última camada vazia não devem desviar indevidamente de uma temperatura esperada e uma uniformidade de temperatura esperada.

[0056] Deste modo, em 612 o terceiro conjunto de operações de processamento pode compreender as mesmas operações de processamento que o primeiro conjunto de operações de processamento descrito acima.

[0057] Com referência agora à Figura 7, é mostrado um fluxograma representando um outro exemplo de método de operação de um sistema de impressão 3D com base nos princípios descritos acima.

[0058] Em bloco 702, o processador 306 determina o número, ou índice, atual da fatia atual sendo processada pela impressora 3D 302. O processador 306 determina o número de fatias vazias acima da fatia atual, bem como o número de fatias vazias acima da fatia atual. Com base no número de fatias vazias acima e abaixo da fatia atual sendo processada, modificações podem ser feitas nas operações de processamento regulares descritas acima.

[0059] Por exemplo, em 704, enquanto há mais de cinco fatias vazias acima e abaixo da fatia atual, em 706 o processador 306 modifica as operações de processamento regulares para não ligar as lâmpadas de fusão.

[0060] Por exemplo, em 706, enquanto existem mais de quinze fatias vazias acima e abaixo da fatia atual, em 708 o processador 306 modifica adicionalmente as operações de processamento regulares para não mover o carro de cabeça de impressão.

[0061] Por exemplo, em 710, enquanto existem mais de 20 fatias vazias acima e abaixo da fatia atual, em 712 o processador 306 modifica adicionalmente as operações de processamento regulares para aumentar a espessura de cada camada formada, para permitir operações de manutenção de cabeça de impressão estendidas serem executada nas cabeças de impressão e reduzir a temperatura alvo das camadas formadas de material de construção em uma quantidade predeterminada.

[0062] Deve ser entendido que os métodos descritos em relação às Figuras 6 e 7 são exemplos de implementações do método descrito em relação à Figura 4. Será ainda entendido que outros exemplos de métodos podem também ser considerados.

[0063] Embora os exemplos acima descritos se refiram a um sistema de impressão 3D que usa um agente de fusão e energia de fusão, qualquer técnica de impressão 3D que processe camadas sucessivas de um material de construção pode ser usada. Outra tecnologia de impressão 3D que solidifica seletivamente partes de camadas de um material de construção é a sinterização a laser seletiva (SLS).

[0064] Será apreciado que o exemplo aqui descrito pode ser realizado na forma de hardware, software ou uma combinação de hardware e software. Qualquer tal software pode ser armazenado na forma de armazenamento volátil ou não volátil, como, por exemplo, um dispositivo de armazenamento como uma ROM, seja apagável ou regravável ou não, ou na forma de memória como, por exemplo, RAM, chips de memória, dispositivos ou circuitos integrados ou em meio óptica ou magneticamente legível, como, por exemplo, um CD, DVD, disco magnético ou fita magnética. Será apreciado que os dispositivos de armazenamento e meios de armazenamento são exemplos de armazenamento legível por máquina que são adequados para armazenar um programa ou programas que, quando executados, implementam exemplos aqui descritos. Por conseguinte, alguns exemplos fornecem um programa compreendendo código para implementar um sistema ou método como reivindicado em qualquer reivindicação anterior e um armazenamento legível por máquina que armazena um tal programa. Além disso, alguns exemplos podem ser transmitidos eletronicamente através de qualquer meio, como um sinal de comunicação transmitido por uma conexão com ou sem fio.

[0065] Todos os recursos divulgados nesta especificação (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumos e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim divulgado, podem ser combinados em qualquer combinação, exceto combinações em que pelo menos alguns desses recursos e/ou etapas são mutuamente exclusivos.

[0066] Cada recurso divulgado nesta especificação (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), pode ser substituído por recursos alternativos que sirvam a mesma finalidade, equivalente ou similar, a menos que expressamente declarado em contrário. Assim, a menos que expressamente declarado em contrário, cada recurso divulgado é um exemplo apenas de uma série genérica de recursos equivalentes ou similares.

Claims

1. Impressora tridimensional (100, 302) caracterizada pelo fato de que compreende: um controlador (304) para: obter dados relativos a fatias de um modelo de construção, em que uma fatia é uma representação de uma camada de material de construção a ser processada pela impressora 3D e o modelo de construção corresponde ao volume de construção físico no qual objetos podem ser gerados por uma impressora 3D; determinar se uma fatia representa uma camada não vazia ou uma camada vazia, detectando se a fatia representa uma camada de material de construção desprovida de qualquer porção a ser solidificada; processar camadas não vazias de acordo com um primeiro modo de operação; processar camadas vazias de acordo com um segundo modo de operação que é diferente do primeiro modo de operação em que pelo menos um dos seguintes é parte do primeiro modo de operação e não parte do segundo modo de operação: mover uma cabeça de impressão (108) sobre uma camada formada enquanto controla a cabeça de impressão (108) para imprimir padrões de um agente de impressão de acordo com os dados de fatia; e aplicar energia de fusão para fazer com que porções da camada formada se fundam e solidifiquem.

2. Impressora, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o controlador (304) é ainda para determinar o número de camadas vazias consecutivas nos dados obtidos.

3. Impressora, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o controlador (304) é para: processar uma primeira porção de um conjunto de camadas vazias consecutivas usando um primeiro conjunto de operações de processamento; e processar uma segunda porção de um conjunto de camadas vazias consecutivas usando um segundo conjunto de operações de processamento.

4. Impressora, de acordo com a reivindicação 1 caracterizada pelo fato de que compreende ainda: um distribuidor de material de construção (106) para formar camadas de material de construção em uma plataforma de construção móvel (102); uma cabeça de impressão (108) para imprimir seletivamente padrões de um agente de fusão imprimível em uma camada formada de material de construção; uma lâmpada de fusão (110) para aplicar energia de fusão para um material de construção formada posterior para fazer porções de material de construção nas quais o agente de fusão foi aplicado para fundir e solidificar.

5. Impressora, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o controlador (304) é para controlar o distribuidor de material de construção e plataforma de construção móvel para formar camadas de material de construção de uma primeira espessura enquanto operando no primeiro modo de operação, e para controlar o distribuidor de material de construção e plataforma de construção móvel para formar camadas de material de construção de uma segunda espessura maior do que a primeira espessura enquanto operando no segundo modo de operação.

6. Impressora, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que pelo menos o segundo conjunto de operações de processamento faz o distribuidor de material de construção e a plataforma de construção móvel formar camadas de material de construção mais espessas do que as formadas ao processar camadas não vazias.

7. Impressora, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o controlador (304) determina a segunda espessura com base no número de camadas vazias consecutivas.

8. Impressora, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o controlador é para: determinar o índice da fatia atual; determinar o número de fatias vazias acima da fatia atual; determinar o número de fatias vazias abaixo da fatia atual; e executar operações predeterminadas com base no número de fatias vazias acima e abaixo da fatia atual.

9. Impressora, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: se o controlador determinar que o número de fatias vazias acima e abaixo da fatia atual seja maior que um primeiro limiar, o controlador executa uma primeira operação; se o controlador determinar que o número de fatias vazias acima e abaixo da fatia atual é maior que um segundo limiar, o controlador executa uma segunda operação; e se o controlador determinar que o número de fatias vazias acima e abaixo da fatia atual é maior do que um terceiro limiar, o controlador executa uma terceira operação.

10. Método para controlar a operação de uma impressora tridimensional (100, 302) conforme definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende: obter (402) dados relativos a fatias de um modelo de construção, em que uma fatia é uma representação de uma camada de material de construção a ser processada pela impressora 3D e o modelo de construção corresponde ao volume de construção físico no qual objetos podem ser gerados por uma impressora 3D; determinar (404) se uma fatia é uma fatia vazia ou uma fatia não vazia detectando se a fatia representa uma camada de material de construção desprovida de qualquer porção a ser solidificada; controlar (416) a impressora para processar fatias não vazias de acordo com um primeiro modo de operação; e controlar (410) a impressora para processar fatias vazias de acordo com um segundo modo de operação diferente do primeiro modo de operação que é diferente do primeiro modo de operação em que pelo menos um dos seguintes é parte do primeiro modo de operação e não parte do segundo modo de operação: mover uma cabeça de impressão sobre uma camada formada enquanto controla a cabeça de impressão para imprimir padrões de um agente de impressão de acordo com os dados de fatia; e aplicar energia de fusão para fazer com que porções da camada formada se fundam e solidifiquem.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar (408) o número de fatias vazias consecutivas, e em que as operações de processamento do segundo modo de operação são baseadas no número determinado de fatias vazias consecutivas.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, formar, de acordo com o primeiro modo de operação, camadas de material de construção de uma espessura predeterminada, e formar, de acordo com o segundo modo de operação, camadas de material de construção com uma espessura superior à espessura predeterminada.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a espessura das camadas formadas de acordo com o segundo modo de operação é baseada no número determinado de fatias vazias consecutivas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os dados compreendem: dados para controlar a aplicação seletiva de um agente de fusão para camadas sucessivas de pó não fundido formadas em uma plataforma de construção, o método ainda compreendendo: controlar o sistema de impressão no primeiro modo de operação para: formar camadas sucessivas tendo uma espessura predeterminada de pó; aplicar seletivamente agente de fusão a cada camada de acordo com os dados obtidos; e aplicar energia de fusão a cada camada; e identificar um conjunto de camadas vazias consecutivas e controlar o sistema de impressão para processar as camadas vazias no segundo modo de operação.