BR112019014731A2 - Controle desviante na fabricação aditiva - Google Patents
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Abstract
em um exemplo, um processo de fabricação aditiva inclui: fabricação de um objeto fatia por fatia, incluindo dispensa de uma primeira quantidade de cada um dos múltiplos agentes funcionais líquidos sobre uma camada de material de construção fundível e, depois, irradiar a camada de material de construção; quando da fabricação do objeto, identificação de uma região desviante em uma fatia; e dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos, um dos agentes funcionais em uma localização correspondente à região desviante.
Description
CONTROLE DESVIANTE NA FABRICAÇÃO ADITIVA ANTECEDENTES [0001] As máquinas de fabricação aditiva produzem objetos 3D ao acumular camadas de material. Algumas máquinas de fabricação aditiva são comumente denominadas impressoras 3D. As impressoras 3D e outras máquinas de fabricação aditiva possibilitam a conversão de um modelo CAD (projeto auxiliado por computador) ou outra representação digital de um objeto no objeto fisico. Os dados do modelo de objeto podem ser processados em fatias, cada uma definindo a parte de uma camada ou camadas de material de construção a ser conformado no objeto.
DESENHOS [0002] As figuras 1 e 2 são vistas em elevação e plana, respectivamente, ilustrando um exemplo de uma máquina de fabricação aditiva.
[0003] As figuras 3 a 18 apresentam uma sequência de vistas em elevação e plana que ilustram um exemplo de um processo para controle térmico utilizando a máquina 10 mostrada nas Figuras 1 e 2.
[0004] As figuras 19 a 21 ilustram exemplos de termografias correspondentes à fatia de objeto mostrada nas figuras 2, 10 e 18, respectivamente.
[0005] As figuras 22 a 27 são fluxogramas que ilustram processos de fabricação aditiva exemplares.
[0006] A figura 28 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de meio legivel por processador com instruções de controle desviante para ajudar a formar um objeto durante a fabricação aditiva.
[0007] A figura 29 é um diagrama de blocos que
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2/22 ilustra um exemplo de uma máquina de fabricação aditiva que implementa um controlador com instruções de controle térmico para ajudar a formar um objeto durante a fabricação aditiva.
| [0008] Os mesmos | números | de | peça | designam peças | |
| iguais | ou similares em | todas as | figuras. | As figuras não | |
| estão | necessariamente em | escala. | |||
| DESCRIÇÃO | |||||
| [0009] Em alguns | processos | de | fabricação aditiva, o |
calor é usado para fundir as partículas em um material de construção em pó para formar um objeto sólido. 0 calor para fundir o material de construção pode ser gerado, por exemplo, aplicando um agente de fusão liquido a uma camada fina de material de construção em pó, em um padrão com base na fatia de objeto e, em seguida, expondo a área padronizada à luz de fusão. Os componentes absorvedores de luz no agente de fusão absorvem a energia da luz para ajudar a sinterizar, fundir ou de outra forma fundir o material de construção em uma fatia do objeto. 0 processo é repetido camada por camada e fatia por fatia para completar o objeto. Outros agentes funcionais podem ser usados para produzir as características desejadas de um objeto. Por exemplo, agentes de detalhamento podem ser usados para aumentar ou inibir a fusão em certas regiões de um objeto, agentes de coloração podem ser usados para diferentes objetos coloridos ou cores diferentes em um único objeto, e outros agentes podem ser usados para afetar propriedades físicas como ductilidade e condutividade.
[0010] O modo pelo qual os agentes funcionais líquidos interagem uns com os outros e seu efeito
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3/22 cumulativo no material de construção durante a fabricação aditiva pode ser dificil de prevermos. Por exemplo, os agentes corantes ciano, magenta e amarelo podem absorver a luz de fusão diferentemente uma da outra, e muito diferente de um agente de fusão preto, e assim contribuir relativamente com mais ou menos calor de fusão. Além disso, a dispensa de até mesmo pequenas quantidades de qualquer agente liquido podem resfriar visivelmente a área de trabalho afetada durante a fabricação. Assim, os efeitos térmicos concorrentes de cada agente podem influenciar a qualidade e as características do objeto.
[0011] Uma nova técnica foi desenvolvida para ajudar a equilibrar corretamente os efeitos de vários agentes funcionais liquidos durante a fabricação aditiva. Em um exemplo, um processo de fabricação aditiva inclui, ao fazer o objeto, medição das temperaturas em vários locais no objeto, mapeamento de quaisquer regiões quentes e regiões frias e modificação dos dados de controle do processo para dispensar uma quantidade diferente de pelo menos um dos agentes funcionais nos locais correspondentes a cada uma das regiões quente e fria, para reduzir ou eliminar a condição indesejada. Por exemplo, a quantidade de agente de fusão pode ser diminuída nas regiões quentes por menos calor e aumentada nas regiões frias por mais calor, para trazer as temperaturas para um intervalo aceitável. Ajustes podem ser feitos e seus efeitos medidos de forma iterativa por fatia, enquanto o objeto ou os ajustes podem ser feitos e seus efeitos medidos ao fabricar o objeto novamente.
[0012] Os exemplos não se limitam a detecção dos
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4/22 desvios de temperatura corrigidos. Embora a temperatura seja comparativamente fácil de detectar on the fly como um indicador de propriedades significativas de objetos, outros parâmetros podem ser usados. Por exemplo, pode ser desejável em algumas implementações detectar cor, densidade ou condutividade. Consequentemente, estes e outros exemplos mostrados nas figuras e descritos abaixo ilustram, porém não limitam o âmbito da patente, que é definida nas reivindicações que seguem esta descrição.
[0013] Conforme usado neste documento, e/ou significa pelo menos uma das coisas conectadas; frio e temperatura baixa significam abaixo de um limite de temperatura; agente corante significa uma substância que colore um material de construção; um agente de detalhamento significa uma substância que inibe, previne ou melhora a fusão de um material de construção, por exemplo, modificando o efeito de um agente de fusão; desviante significa não aceitável; um agente de fusão significa uma substância que causa ou ajuda a fazer com que um material de construção sinterize, derreta ou de outro modo se funda; quente e temperatura alta significam acima de um limite de temperatura; uma lâmpada significa qualquer dispositivo que emite luz; luz significa radiação eletromagnética de qualquer comprimento de onda; um liquido significa um fluido não composto principalmente de um gás ou gases; um meio legivel por processador significa qualquer meio tangivel não transitório que possa incorporar, conter, armazenar ou manter instruções para uso por um processador e pode incluir, por exemplo, circuitos, circuitos integrados,
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ASICs (circuitos integrados específicos de aplicação), drives, memória de acesso aleatório (RAM), memória somente de leitura (ROM) e cartões de memória e sticks; e área de trabalho significa qualquer estrutura adequada para suportar ou conter material de construção para fusão, incluindo camadas subjacentes de material de construção e fatia em processo e outras estruturas de objeto.
[0014] As figuras 1 e 2 são vistas em elevação e plana, respectivamente, ilustrando um exemplo de uma máquina de fabricação aditiva 10. As figuras 3 a 18 apresentam uma sequência de visualizações em elevação e plana mostrando um exemplo de um processo para controle térmico usando a máquina 10. Com referência primeiro as figuras 1 e 2, a máquina de fabricação aditiva 10 inclui um primeiro carro fusor 12 e um segundo carro dispensador 14. Os carros 12 e 14 se movem para frente e para trás, por exemplo, sobre trilhos 16, sobre uma área de trabalho 18 na direção de um controlador 20. O controlador 20 representa o processador (ou múltiplos processadores), a memória associada (ou múltiplas memórias) e instruções, e os circuitos eletrônicos e componentes necessários para controlar os elementos operativos da máquina 10.
[0015] O carro fusor 12 transporta um dispositivo de estratificação 22, um detector de propriedades 24 e uma lâmpada de fusão 26. O carro dispensador 14 transporta um conjunto de cabeça de impressão a jato de tinta ou outro conjunto de dispensa de liquido adequado 28 para dispensar múltiplos agentes funcionais liquidos. No exemplo mostrado, o conjunto dispensador 28 inclui dois dispensadores 30 e 32. Cada dispensador 30, 32 pode dispensar um ou vários
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6/22 agentes funcionais, incluindo, por exemplo, um agente de fusão, um agente de detalhamento e múltiplos agentes de coloração.
[0016] A área de trabalho 18 representa qualquer estrutura adequada para suportar ou conter material de construção para fusão, incluindo camadas subjacentes de material de construção e fatia em processo e outras estruturas de objeto. Para uma primeira camada de material de construção, por exemplo, a área de trabalho 18 pode ser formada na superfície de uma plataforma 34 que se move a montante e a jusante para acomodar o processo de estratificação. Para camadas sucessivas de material de construção, por exemplo, como mostrado na figura 1, a área de trabalho 18 pode ser formada em uma estrutura de objeto subjacente 36, que pode incluir material de construção não fundido 38 e material de construção que foi fundido em uma fatia de objeto 40.
[0017] No exemplo mostrado nas figuras 1 e 2, o dispositivo de estratificação 22 é implementado como um rolo 22 que se desloca entre uma posição desdobrada (mostrada na figura 1) para o material de construção de camada enquanto o carro 12 se move sobre a área de trabalho 18 e uma posição retraída (mostrada na figura 5) para não colocar em camadas o material de construção, uma vez que o carro 12 se move sobre a área de trabalho 18. O rolo de estratificação 22 pode girar livremente à medida que é movido sobre a área de trabalho 18, girando livremente no sentido dos ponteiros do relógio ou no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, dependendo do sentido do percurso ou o rolo 22 pode ser acionado rotativamente em qualquer
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7/22 direção (co-rotacionado ou contra-rotacionado) . Outras implementações para um dispositivo de estratificação 22 são possíveis, incluindo, por exemplo, uma lâmina ou um dispositivo que distribui material de construção diretamente sobre a área de trabalho em uma camada.
[0018] No exemplo mostrado nas figuras 1 e 2, o detector de propriedades 24 é implementado como um dispositivo de imageamento térmico 24, tal como uma câmara de infravermelhos ou outro dispositivo adequado para medir temperaturas em uma fatia de objeto 40. As medições de temperatura do dispositivo 24 são mapeadas para os locais correspondentes na fatia 40, de modo a formar um mapa térmico da fatia. Dependendo das capacidades do dispositivo de imageamento térmico 24, o mapeamento de temperatura pode ser realizado pelo dispositivo 24 e os dados de mapeamento transmitidos para o controlador 20 para processamento, ou o mapeamento de temperatura pode ser realizado pelo controlador 20. Um exemplo de um mapa de temperatura 41 para a fatia de objeto 40 nas figuras 1 e 2 é mostrado na figura 19. De modo a representar a temperatura em um desenho de linha em preto e branco, linhas isotemp são usadas para mostrar diferentes regiões de temperatura. Regiões de temperatura mais altas na fatia de objeto são representadas por agrupamentos mais densos de linhas e regiões de temperatura mais baixa são representadas por agrupamentos menos densos de linhas. O mapa 41 mostra uma região quente 42 perto do centro da fatia 40 e uma região fria 44 ao longo de uma borda da fatia 40.
[0019] Embora seja mostrada uma única lâmpada de fusão 26, podem ser utilizadas várias lâmpadas de fusão,
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8/22 por exemplo, para permitir uma maior gama de luz de fusão.
[0020] Nas figuras 1 e 2, o carro fusor 12 está estacionado em um lado da área de trabalho 18 (o lado esquerdo nas figuras 1 e 2) e o carro dispensador 14 está estacionado no outro lado da área de trabalho 18 (o lado direito nas figuras 1 e 2) . Neste exemplo, uma fita 4 6 de pó de material de construção 38 foi depositada ao longo de uma tampa lateral esquerda 48 adjacente à área de trabalho 18. Nas figuras 3 e 4, o carro fusor 12 move-se para a direita em uma primeira passagem, indicada pelas setas de movimento 50, com o rolo 22 empregado para o material de construção de camadas 38, em uma camada 52 sobre a área de trabalho 18 (estrutura subjacente 36) . Embora um material de construção em pó 38 seja representado por um pontilhado nas figuras, qualquer material de construção fundível adequado pode ser usado.
[0021] Nas figuras 5 e 6, o carro fusor 12 e o carro dispensador 14 estão se movendo para a esquerda em uma segunda passagem, indicada pelas setas de movimento 56, com o rolo de estratificação 22 recolhido e a lâmpada de fusão 26 ligada para pré-aquecer o material de construção 38 na camada 52. Em outros exemplos, o material de construção 38 não é pré-aquecido ou é pré-aquecido com uma lâmpada de aquecimento separada da lâmpada de fusão. Outras configurações de pré-aquecimento são possíveis.
[0022] Ainda com referência às figuras 5 e 6, o dispensador 30 no carro dispensador 14 seguindo o carro fusor 12 dispensa um agente de fusão 58 sobre o material de construção 38 na camada 52 em um padrão 60 correspondendo à fatia do objeto desejado. Por exemplo, uma quantidade menor
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9/22 de agente de fusão 58 pode ser dispensada na localização da região quente 42, na fatia 40, para baixar a temperatura na região correspondente da nova fatia e uma maior quantidade de agente de fusão 58 pode ser dispensada na localização da região fria 44, na fatia 40, para aumentar a temperatura na região correspondente na nova fatia. Embora seja mostrado apenas um agente de fusão 58, podem ser dispensados outros agentes funcionais a partir de um ou de ambos os dispensadores 30, 32 sobre o material de construção 38 e o carro dispensador 14 é movido para a esquerda sobre a área de trabalho 18 nas figuras 5 e 6.
[0023] Nas figuras 7 e 8, conforme o carro dispensador 14 é deslocado para a direita em uma terceira passagem, indicada pelas setas de movimento 62, o dispensador 32 dispensa um agente de coloração 64 sobre o material de construção 38 na camada 52. Embora seja mostrado apenas um agente corante 64, outros agentes funcionais podem ser dispensados de um ou ambos dispensadores 30, 32 sobre o material de construção 38, conforme o carro dispensador 14 é movido para a direita sobre a área de trabalho 18 nas figuras 7 e 8. Também nesta terceira passagem, o carro fusor 12 segue o carro dispensador 14 sobre a área de trabalho 18 com a lâmpada de fusão 26 ligada para irradiar o material de construção padronizado 60 com luz de fusão, de modo a fundir material de construção padronizado em uma segunda fatia de objeto 66. O dispositivo de imageamento térmico 24 é ligado para medir as temperaturas na fatia 66.
[0024] Nas figuras 9 e 10, o carro fusor 12 e o carro dispensador 14 atingiram o lado direito da área de
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10/22 trabalho 18 depois de formar a segunda fatia 66 e uma fita 46 do material de construção 38 foi dispensada à tampa de fornecimento 48 no lado direito da área de trabalho 18, na preparação para produzir a próxima fatia. Um exemplo de um mapa térmico 67 para a fatia de objeto 66 nas figuras 9 e 10 é mostrado na figura 20. Embora o mapa 67 mostre uma região quente 68 perto do centro da fatia 66 e uma região fria 70 ao longo de uma borda da fatia 66. Contudo, a menor quantidade de agente de fusão 58 distribuído na localização da região quente 42 na fatia anterior 40 baixou a temperatura na região correspondente 68 da nova fatia 66, como indicado pelas linhas isotemp menos densas na região 68, e uma quantidade maior de agente de fusão 58 dispensado na localização da região fria 44 na fatia anterior 40 elevou a temperatura na região correspondente 70 na nova fatia 66, como indicado pelas linhas isotemp mais densas na região 7 0.
[0025] A sequência de operações é repetida para a próxima fatia, como mostrado nas figuras 11-18. Nas figuras 11-12 e 13-14, o carro fusor 12 e o carro dispensador 14 estão se movendo para a esquerda em uma primeira passagem, indicada pelas setas de movimento 56. Nas figuras 11 e 12, o rolo 22 é empregado para formar uma camada de material de construção 38 em uma próxima camada 7 4 sobre a área de trabalho 18 (agora estrutura subjacente 76) e lâmpada de fusão 2 6 é ligada para pré-aquecimento do material de construção 38 na camada 74. Nas figuras 13 e 14, quando os carros 12 e 14 continuam na área de trabalho 18, o dispensador 30 distribui um agente de fusão 58 sobre o material de construção na camada 74 em um padrão 78
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11/22 correspondente à próxima fatia do objeto. Por exemplo, uma quantidade menor de agente de fusão 58 pode ser dispensada na localização da região quente 68 na fatia 66 para baixar a temperatura na região correspondente da nova fatia e uma quantidade maior de agente de fusão 58 pode ser dispensada na localização de região fria 70 na fatia 66 para aumentar a temperatura na região correspondente na nova fatia. Embora seja mostrado apenas um agente de fusão 58, podem ser dispensados outros agentes funcionais a partir de um ou de ambos os dispensadores 30, 32 para construir a camada de material 74 à medida que o carro dispensador 14 é movido para a esquerda sobre a área de trabalho 18 nas figuras 13 e 14.
[0026] Nas figuras 15 e 16, quando o carro dispensador 14 se move para a direita em uma segunda passagem, indicado pelas setas de movimento 62, o dispensador 32 distribui um agente de coloração 64 para construir o material na camada 74. Embora apenas seja mostrado um agente de coloração 64, podem ser dispensados outros agentes funcionais a partir de um ou de ambos os dispensadores 30, 32 para construir a camada de material 74 à medida que o carro dispensador 14 é movido para a direita sobre a área de trabalho 18 nas figuras 15 e 16. Também nesta segunda passagem, o carro fusor 12 segue o carro dispensador 14 sobre a área de trabalho 18 com a lâmpada de fusão 26 ligada para irradiar material de construção padronizado 78 com luz de fusão para fundir o material de construção padronizado em uma terceira fatia do objeto 80. O dispositivo de imageamento térmica 24 é ligado para medir as temperaturas na fatia 80.
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12/22 [0027] Nas figuras 17 e 18, o carro fusor 12 e o carro dispensador 14 atingiram o lado direito da área de trabalho 18 depois de formar a terceira fatia 80. Um exemplo de um mapa térmico 81 para a fatia de objeto 80 nas figuras 17 e 18 é mostrado na figura 21. No mapa 81 não há regiões quentes ou frias.
[0028] A sequência de operações pode continuar para cada camada sucessiva de material de construção, fatia por fatia, até que o objeto seja completado.
[0029] A configuração e sequência de operação da máquina 10 nas figuras 1 - 18 é apenas um exemplo. Outras configurações adequadas da máquina e outras sequências operacionais são possíveis. Por exemplo, uma máquina de fabricação aditiva 10 pode incluir mais ou menos carros que se movem em linha uns com os outros ou perpendicularmente uns aos outros, e com mais ou menos dispensadores de agentes, lâmpadas e dispositivos de imageamento térmico.
[0030] A figura 22 ilustra um exemplo de um processo de fabricação aditivo 100, tal como pode ser implementado com uma máquina 10 mostrada nas figuras 1 e 2. Com referência à figura 22, é feito um objeto fatia a fatia no bloco 101, incluindo a dispensa de uma primeira quantidade de cada um dos múltiplos agentes funcionais liquidos em uma camada de material de construção fundivel e depois a irradiação da camada de material de construção, por exemplo, na sequência de operações ilustradas nas figuras 1-18. Uma região desviante em uma fatia é identificada quando da fabricação do objeto, no bloco 102, por exemplo, identificando uma região quente 42 e/ou uma região fria 44 em um mapa de temperatura na figura 19. E
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13/22 então, no bloco 103, uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de pelo menos um dos agentes funcionais é dispensada em uma localização correspondente à região desviante, por exemplo, dispensando uma quantidade maior ou menor de um agente de fusão 58 como mostrado nas figuras 5 e 13, e/ou uma quantidade menor ou uma quantidade maior de um agente corante 64, como mostrado nas figuras 7 e 15.
[0031] A dispensa de uma quantidade diferente de um ou mais dos agentes funcionais no bloco 103 no processo 100 pode ser implementada fazendo o ajuste na próxima fatia do mesmo objeto, como mostrado no bloco 104 na figura 23, ou fazendo o ajuste em o próximo objeto, como mostrado no bloco 105 na figura 24, ou uma combinação de ambas as sucessivas frações e sucessivos ajustes de objetos.
[0032] Os blocos 102 e 103 no processo 100 podem ser implementados para um grupo de múltiplas fatias em vez de para fatias individuais. Por exemplo, pode ser desejável em algumas operações de fabricação medir e mapear temperaturas em cada 2a, 3a ou 4a fatia, como um indicador suficientemente preciso das temperaturas em cada uma das fatias individuais no grupo e, em seguida, ajustando a quantidade de agente(s) para corrigir qualquer temperatura regiões desviantes nas sucessivas 2a, 3a ou 4a fatia e/ou no grupo correspondente de fatias ao criar o próximo objeto.
[0033] A figura 25 ilustra outro exemplo de um processo de fabricação aditivo 110, tal como pode ser implementado com uma máquina 10 mostrada nas figuras 1 e 2. Com referência à figura 25, o processo 110 inclui fabricação de uma fatia de um objeto com base nos dados de
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14/22 controle do processo, incluindo a dispensa de uma quantidade de cada um dos vários agentes funcionais líquidos em uma camada de material de construção fundível, de acordo com os dados de controle do processo e depois irradiando a camada de material de construção (bloco 111), e determinando se existe uma região quente na fatia (bloco 112). Se for determinada a existência de uma região quente na fatia, então, modificam-se os dados de controle do processo para dispensar uma quantidade diferente de pelo menos um dos agentes funcionais em um local correspondente a cada região quente para resfriar a fatia naquele local (bloco 113) . 0 processo 110 também inclui determinar se há uma região fria na fatia (bloco 114) e, se for determinada a existência de uma região fria na fatia, modificam-se os dados de controle do processo para dispensar uma quantidade diferente de pelo menos um dos agentes funcionais no local de cada região fria para aquecer a fatia naquele local (bloco 115) . As ações de fabricação (bloco 111), determinação (blocos 112 e 114) e modificação (blocos 113 e 115) são repetidas para as sucessivas fatias até que seja determinado que não existem regiões quentes e nem regiões frias (bloco 116). O objeto pode então ser fabricado novamente (e repetidamente) de acordo com os últimos dados de controle de processo modificados.
[0034] A figura 26 ilustra outro exemplo de um processo de fabricação aditivo 120, tal como pode ser implementado com uma máquina 10 mostrada nas figuras 1 e 2. Com referência à figura 26, o processo 120 inclui fabricação de um objeto com base nos dados de controle do processo, incluindo a dispensa de uma quantidade de cada um
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15/22 dos vários agentes funcionais líquidos em um material de construção fundível, em um padrão para formar material de construção padronizado e irradiar o material de construção padronizado (bloco 121) e, enquanto fabrica o objeto, mede temperaturas em múltiplos locais no objeto (bloco 122) . 0 processo 120 também inclui o mapeamento das temperaturas medidas para formar um mapa de temperatura do objeto (bloco 123), modificando os dados de controle de processo com base no mapa de temperatura (bloco 124) e então fazendo o objeto novamente com base nos dados de controle de processo modificados, incluindo distribuição de uma quantidade diferente de pelo menos um dos agentes funcionais no material de construção (bloco 125) . Dados de controle de processo para um grupo de várias fatias podem ser modificados com base em um mapa de temperatura para cada uma das fatias individuais no grupo.
[0035] A figura 27 ilustra outro exemplo de um processo de fabricação aditivo 130, tal como pode ser implementado com uma máquina 10 mostrada nas figuras 1 e 2. Com referência à figura 27, o processo 130 inclui material de construção de camadas sobre uma área de trabalho (bloco 131), dispensando uma primeira quantidade de cada agente de fusão e um agente de coloração sobre uma camada de material de construção, em um padrão correspondente a uma fatia do objeto (bloco 132), e irradiando o material de construção padronizado para fundir o material de construção na fatia (bloco 133) . O processo 130 também inclui o mapeamento de temperaturas na fatia (bloco 134), identificando quaisquer regiões de temperatura baixa na fatia e quaisquer regiões de temperatura alta na fatia (bloco 135), e repetindo a
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16/22 sequência de camadas, dispensa, irradiação, mapeamento e identificando para várias camadas sucessivas de material de construção para fabricação do objeto (bloco 136) e então fabricando o objeto novamente, camada por camada e fatia por fatia incluindo dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade do agente de fusão e/ou o agente de coloração nas regiões de temperatura baixa e nas regiões de temperatura alta (bloco 137).
[0036] A figura 28 é um diagrama de blocos que ilustra um meio legivel por processador 82 com instruções de controle desviantes 84 para ajudar a fabricar um objeto. Por exemplo, as instruções 84 podem incluir instruções para executar o processo 100 na figura 22. Para outros exemplos, as instruções 84 podem incluir instruções para executar o processo 110 na figura 25, o processo 120 na figura 26, ou o processo 130 na figura 27.
[0037] O meio legivel por processador 82 com instruções de controle desviante 84 pode ser implementado, por exemplo, em um produto de programa de computador CAD, em um processador de modelo de objetos e/ou em um controlador para uma máquina de fabricação aditiva. Dados de controle de processo para ajustar a quantidade de agentes de fusão, agentes de cor e/ou outros agentes funcionais liquidos podem ser gerados on the fly, por exemplo, por instruções legiveis do processador executadas no controlador da máquina de fabricação aditiva.
[0038] A figura 29 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de uma máquina de fabricação aditiva 10 que implementa um controlador 20 com instruções de controle desviantes 84. Neste exemplo, as instruções de controle de
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17/22 desvio 84 incluem instruções para controlar desvios térmicos, por exemplo, como mostrado nas figuras 1-18 e 2527. Referindo-se à figura 29, a máquina 10 inclui o controlador 22, uma área de trabalho 18, um dispositivo de estratificação de material de construção 22, um primeiro dispensador de fusão ou outro agente funcional 30, um segundo dispensador de coloração ou outro agente funcional 32, um dispositivo de imageamento térmico 24 e uma lâmpada de fusão 26. O dispositivo de estratificação de material de construção 22 sobrepõe material de construção sobre uma área de trabalho 18 e pode incluir, por exemplo, um dispositivo para dispensar o material de construção e uma lâmina, escova ou rolo para espalhar o material de construção para cada camada. Os dispensadores de agente 30 e 32 distribuem os respectivos agentes seletivamente na direção do controlador 20, por exemplo, como descrito acima com referência às figuras 5, 7, 13 e 15. Embora possam ser utilizados quaisquer dispensadores adequados 30, 32, as cabeças de impressão a jato de tinta são por vezes utilizadas em máquinas de fabricação aditiva por causa da precisão com que podem dispensar fusão, detalhamento, coloração e outros agentes funcionais e sua flexibilidade para dispensar diferentes tipos e formulações de tais agentes.
| [0039] Como referido | acima, o | controlador | 20 | ||
| representa | o processador | (ou | múltiplos | processadores) | , a |
| memória associada (ou múltiplas | memórias) | e instruções, | e o | ||
| circuito | eletrônico e | componentes | necessários } | Dara | |
| controlar | os elementos | operativos da | máquina 10. | Em | |
| particular, | o controlador | 20 | inclui um | meio legivel | por |
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18/22 processador 82 com instruções de controle térmico 84 e um processador 86 para ler e executar as instruções 84. 0 dispositivo de imageamento térmico 24 pode ser implementado como uma câmara de infravermelho ou outro dispositivo
| adequado | para | medir temperaturas em uma fatia | de objeto. | ||
| Medições | de | temperatura | do dispositivo | 24 | podem ser |
| mapeadas | para | os locais | correspondentes | na | fatia para |
| formar um | mapa | térmico da | fatia. Dependendo | das | capacidades |
do dispositivo de imageamento térmico 24, o mapeamento de temperatura pode ser realizado pelo dispositivo 24 e os dados de mapeamento transmitidos para o controlador 20 para
| processamento e/ou mapeamento | de | temperatura | podem ser |
| realizados pelo controlador 20. | |||
| [0040] Em um exemplo, | um | processo de | fabricação |
| aditiva inclui: fabricação de | um | objeto fatia | por fatia, |
incluindo dispensa de uma primeira quantidade de cada um dos múltiplos agentes funcionais líquidos sobre uma camada de material de construção fundível e depois, irradiação da camada de material de construção; ao fabricar o objeto, identificar uma região desviante em uma fatia; e dispensar uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de pelo menos um dos agentes funcionais em um local correspondente à região desviante.
[0041] Em um exemplo, o processo descrito no parágrafo [0040] inclui, ao criar o objeto, a medição de uma propriedade do material de cada fatia ou grupo de fatias no objeto e onde a identificação de uma região desviante em uma fatia inclui a identificação de uma região desviante das medições de propriedade.
[0042] Em um exemplo, a medição de uma propriedade
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19/22 do material no processo descrito nos parágrafos [0040] e [0041] inclui a medição de uma temperatura de cada fatia ou grupo de fatias no objeto.
[0043] Em um exemplo, no processo descrito no parágrafo [0040], a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de pelo menos um dos agentes funcionais em uma localização correspondente à região desviante inclui a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos um dos agentes funcionais, em um local na próxima fatia correspondente à região desviante.
[0044] Em um exemplo, no processo descrito nos parágrafos [0040] e [0043], a identificação de uma região desviante no objeto inclui a identificação de regiões de temperatura baixa no objeto e regiões de temperatura alta no objeto e a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos um dos agentes funcionais, em uma localização correspondente à região desviante inclui a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos um dos agentes funcionais, em localizações correspondentes às regiões de temperatura baixa e às regiões de temperatura alta.
[0045] Em um exemplo, no processo descrito nos parágrafos [0040], [0043] e [0044] a fabricação do objeto inclui dispensa de um agente de fusão e múltiplos agentes de coloração, cada um tendo uma capacidade de absorção de luz diferente, e dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos um dos agentes funcionais, em uma localização correspondente à
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20/22 região desviante inclui a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade do agente de fusão e/ou pelo menos, um dos agentes corantes em localizações correspondentes às regiões de temperatura baixa e em locais correspondentes às regiões de temperatura alta.
[0046] Em um exemplo, no processo descrito nos parágrafos [0040] e [0043]-[0045], a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos um dos agentes funcionais, em uma localização correspondente à região desviante inclui a dispensa de uma segunda quantidade maior do que a primeira quantidade do agente de fusão em cada local correspondente a uma região de temperatura baixa e dispensa de uma segunda quantidade menor do que a primeira quantidade do agente de fusão em cada local correspondente a uma região de temperatura alta.
[0047] Em um exemplo, no processo descrito no parágrafo [0040], a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos um dos agentes funcionais, em um local correspondente à região desviante inclui a fabricação do objeto novamente fatia por fatia, incluindo dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de pelo menos um dos agentes funcionais em uma localização correspondente à região desviante.
[0048] Em um exemplo, no processo descrito nos parágrafos [0040] e [0047], a identificação de uma região desviante no objeto inclui identificação de regiões de temperatura baixa no objeto e regiões de temperatura alta no objeto e fabricação do objeto novamente, fatia por fatia
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21/22 inclui a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de pelo menos um dos agentes funcionais em localizações correspondentes às regiões de temperatura baixa e às regiões de temperatura alta.
[0049] Em um exemplo, no processo descrito nos parágrafos [0040], [0047] e [0048] a fabricação do objeto inclua dispensa de um agente de fusão e múltiplos agentes de coloração, cada um tendo uma capacidade de absorção de luz diferente e fabricação do objeto novamente dispensando uma segunda quantidade diferente a partir da primeira quantidade do agente de fusão e/ou pelo menos um dos agentes corantes em locais correspondentes às regiões de temperatura baixa e em locais correspondendo às regiões de temperatura alta.
[0050] Em um exemplo, no processo descrito nos parágrafos [0040] e [0047] - [0049] a fabricação do objeto novamente inclui dispensa de uma segunda quantidade, maior que a primeira quantidade do agente de fusão, em cada local correspondendo a uma região de temperatura baixa e dispensa de uma segunda quantidade menor, do que a primeira quantidade do agente de fusão, em cada localização correspondendo a uma região de temperatura alta.
[0051] Como referido acima, os exemplos mostrados nas figuras e descritos no presente documento ilustram, porém não limitam o âmbito da patente, que é definida nas reivindicações seguintes.
[0052] Os artigos um, uma e o, a utilizados nas reivindicações significam pelo menos um. Por exemplo, uma região desviante significa pelo menos uma região desviante e a região desviante significa a pelo menos uma região
Claims (7)
1. Máquina de fabricação aditiva, caracterizada pelo fato de que compreende:
um dispositivo de estratificação para sobreposição de material de construção sobre uma área de trabalho;
um dispensador de agente para dispensar múltiplos agentes funcionais liquidos sobre o material de construção sobreposto;
uma lâmpada de fusão para irradiar material de construção sobreposto;
um detector de propriedades para detectar uma propriedade de material de construção fundido; e um controlador conectado operacionalmente ao dispositivo de estratificação, ao dispensador de agentes, à lâmpada de fusão e ao detector de propriedades para:
fabricação de um objeto fatia a fatia, incluindo a dispensa de uma primeira quantidade de cada um dos vários agentes funcionais liquidos sobre uma camada de material de construção fundivel e depois irradiando a camada de material de construção;
enquanto se fabrica o objeto, detectar uma região desviante na qual uma propriedade do objeto não é aceitável; e dispensar uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos, um dos agentes funcionais em uma localização correspondente à região desviante.
2/7 dispensar uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos, um dos agentes funcionais em uma localização em uma fatia seguinte correspondendo à região desviante.
2. Máquina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o controlador é operativamente conectado ao dispensador de agentes para
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3/7 caracterizada pelo fato de que o controlador está operativamente conectado ao dispositivo de estratificação, o dispensador de agente, a lâmpada de fusão e o detector de propriedades para fabricação do objeto novamente fatia por fatia incluindo dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de pelo menos um dos agentes funcionais em um local correspondente à região desviante.
3. Máquina, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que:
o detector de propriedades compreende um dispositivo de imageamento térmico;
o controlador é operativamente conectado ao dispositivo de imageamento térmico para que, ao fabricar o objeto, identifique uma região de temperatura baixa no objeto e/ou uma região de temperatura alta no objeto; e o controlador está operacionalmente ligado ao dispensador de agente para dispensar uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos, um dos agentes funcionais em uma localização na fatia seguinte correspondendo a cada região de temperatura baixa e a cada região de temperatura alta.
4/Ί dispensador de agente para, enquanto o objeto é fabricado novamente, dispensar uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade do agente de fusão e/ou pelo menos um dos agentes de coloração em uma localização correspondente a cada região de temperatura baixa e cada região de temperatura alta.
8. Processo de fabricação aditiva, caracterizado pelo fato de que compreende:
fabricação de uma fatia de um objeto com base em dados de controle de processo, incluindo a dispensa de uma quantidade de vários agentes funcionais líquidos em uma camada de material de construção fundível de acordo com os dados de controle do processo e irradiação da camada de material de construção;
determinação se há uma região quente na fatia;
se for determinado que existe uma região quente na fatia, então modificar os dados de controle de processo para dispensar uma quantidade diferente de, pelo menos, um dos agentes funcionais em um local correspondente a cada região quente para resfriar a fatia naquele local;
determinação se existe uma região fria na fatia;
se for determinado que existe uma região fria na fatia, então modificar os dados de controle de processo para dispensar uma quantidade diferente de, pelo menos, um dos agentes funcionais no local de cada região fria para aquecer a fatia naquele local; e repetição da criação, determinação e modificação de fatias sucessivas até que seja determinado que não há regiões quentes nem regiões frias.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8,
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4. Máquina, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:
os múltiplos agentes funcionais líquidos incluem um agente de fusão e múltiplos agentes corantes tendo cada um uma capacidade de absorção de luz diferente; e o controlador está operacionalmente ligado ao dispensador de agente para dispensar uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade do agente de fusão e/ou pelo menos um dos agentes de coloração para uma localização na fatia seguinte correspondente à cada região de temperatura baixa e cada região de temperatura alta.
5/7 caracterizado pelo fato de que compreende a fabricação do objeto novamente, de acordo com os últimos dados de controle do processo modificados.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os agentes funcionais liquidos incluem múltiplos agentes de coloração, cada um com uma capacidade de absorção de luz diferente.
11. Meio legivel por processador, caracterizado pelo fato de que contém instruções que, quando executadas, fazem com que a máquina de fabricação aditiva:
fabrique um objeto com base nos dados de controle de processo, incluindo dispensar uma quantidade de cada um dos múltiplos agentes funcionais liquidos sobre um material de construção fundivel em um padrão para obtenção de material de construção padronizado e irradiar o material de construção moldado;
ao fabricar o objeto, medir as temperaturas em vários locais no objeto;
mapeie as temperaturas medidas para formar um mapa de temperaturas do objeto;
modifique os dados de controle de processo com base no mapa de temperaturas para formar dados de controle de processo modificados; e fabrique o objeto novamente com base nos dados de controle de processo modificados, incluindo dispensa de uma
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5. Máquina, de acordo com a reivindicação 1,
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6/Ί instruções para fabricação do objeto fatia por fatia com base nos dados de controle de processo para cada fatia, incluindo dispensa de uma quantidade de cada um dos múltiplos agentes funcionais liquidos sobre uma camada de material de construção fundivel e para irradiar a camada de material de construção;
as instruções para medir temperaturas em vários locais no objeto incluem instruções para medir temperaturas em vários locais em cada fatia; e as instruções para mapear as temperaturas medidas para formar um mapa de temperaturas do objeto incluem instruções para mapear as temperaturas medidas em cada fatia.
13. Meio, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as instruções para modificar os dados de controle de processo incluem instruções para modificar os dados de controle do processo para múltiplas fatias, com base no mapa de temperaturas para cada uma das fatias, de modo a formar os dados de controle de processo modificados.
14. Controlador de máquina de fabricação aditiva, caracterizado pelo fato de que implementa o meio legivel por processador conforme definido na reivindicação 11.
15. Máquina de fabricação aditiva, caracterizada pelo fato de que compreende:
um dispositivo de estratificação para sobreposição de material de construção sobre uma área de trabalho;
um dispensador de agente para dispensar um agente de fusão e múltiplos agentes de coloração sobre o material de construção sobreposto;
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6. Máquina, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que:
o detector de propriedades compreende um dispositivo de imageamento térmico;
o controlador é operativamente conectado ao dispositivo de imageamento térmico para, quando da fabricação do objeto, identificar uma região de temperatura baixa no objeto e/ou uma região de temperatura alta no objeto; e o controlador está operativamente conectado ao dispensador de agente para, enquanto fabrica o objeto novamente, dispensar uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade de, pelo menos, um dos agentes funcionais em uma localização correspondente a cada região de temperatura baixa e cada região de temperatura alta.
7. Máquina, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que:
os múltiplos agentes funcionais liquidos incluem um agente de fusão e múltiplos agentes de coloração, cada um quais apresenta uma capacidade de absorção de luz diferente; e o controlador está operacionalmente ligado ao
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7/7 uma lâmpada de fusão para irradiar material de construção padronizado;
um dispositivo de imageamento térmico para mapear temperaturas no material de construção fundido; e um controlador operacionalmente conectado ao dispositivo de estratificação, ao dispensador de agentes, à lâmpada de fusão e ao dispositivo de imageamento térmico para:
sobreposição do material de construção sobre uma área de trabalho;
dispensa de uma primeira quantidade de cada agente de fusão e um agente de coloração sobre uma camada de material de construção em um padrão correspondente a uma fatia do objeto;
irradiação do material de construção padronizado para fundir material de construção na fatia;
mapeamento das temperaturas na fatia;
identificação de quaisquer regiões de temperatura baixa na fatia e quaisquer regiões de temperatura alta na fatia;
repetição da sequência de sobreposição, dispensa, irradiação, mapeamento e identificação de múltiplas camadas sucessivas de material de construção para criar o objeto; e depois fabricação do objeto novamente camada por camada e fatia por fatia incluindo a dispensa de uma segunda quantidade diferente da primeira quantidade do agente de fusão e/ou do agente de coloração nas regiões de temperatura baixa e nas regiões de temperatura alta.
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