BR112021009585A2

BR112021009585A2 - unidade de material para um dispositivo de manufatura aditiva

Info

Publication number: BR112021009585A2
Application number: BR112021009585-3A
Authority: BR
Inventors: Christian Schmidt; Thomas Hasenzahl; Michael Schwaiger; Markus Kuhnle; Andreas Ries
Original assignee: Sirona Dental Systems Gmbh; Dentsply Sirona Inc.
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-08-17
Also published as: EP3702131A1; JP2022522093A; US20220134658A1; CA3119560A1; CN113226709A; AU2020229990A1; EP3702131B1; US11884017B2; WO2020173931A1; JP7494184B2; KR20210133216A

Abstract

UNIDADE DE MATERIAL PARA UM DISPOSITIVO DE MANUFATURA ADITIVA. A presente invenção refere-se à unidade de material (1) para um dispositivo de manufatura aditiva (AM) possuindo uma cuba de resina (2), em que a cuba de resina (2) compreende uma base (3) que é transparente pelo menos nas seções, em que a cuba de resina (2) é conectada a um suporte (4) para um reservatório (5), e em que o suporte (4) é configurado de modo que a resina (R) emergindo de uma saída (6) de um reservatório (5) mantido pelo dito suporte pode fluir na cuba de resina (2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "UNIDADE DE MATERIAL PARA UM DISPOSITIVO DE MANUFATURA ADI- TIVA".

[0001] A presente invenção refere-se a uma unidade de material para um dispositivo de manufatura aditivas. A invenção refere-se ainda a um método para preparar um dispositivo de manufatura aditivas para o uso de um material de impressão contido em um reservatório. A in- venção refere-se, além disso, a um método para condicionar uma resina usando uma tal unidade de material.

[0002] Dispositivos de manufatura aditivas, que incluem máquinas de estereolitografia e que compreendem, entre outras coisas, uma uni- dade de projeção (por exemplo, projetor DLP ou laser), uma plataforma de construção ajustável em altura e uma cuba de resina são conhecidos. A cuba de resina contém um material que pode ser tratado pela unidade de projeção via irradiação como um material de impressão. Depois que uma camada do material curável foi formada na plataforma de constru- ção, a altura da plataforma de construção é ajustada a fim de formar uma nova camada de material na camada de material formada mais re- centemente. Desta forma, um componente a ser fabricado é formado camada por camada e, portanto, é fabricado ou feito.

[0003] As máquinas de estereolitografia clássicas funcionam de acordo com um princípio "de cima para baixo", no qual a quantidade de material curável na cuba de resina é geralmente suficiente para a fabri- cação de um componente com um volume máximo de construção. Em geral, portanto, esses tipos de máquinas não precisam ser recarregados durante a fabricação do componente, ou seja, durante o processo de fabricação em andamento.

[0004] Por outro lado,, em particular, para as chamadas máquinas de mesa, a "impressão suspensa" ganhou aceitação, porque requer apenas um pequeno volume de preenchimento da cuba de resina. Nos dispositivos "ascendente" utilizados para este fim, a cuba de resina deve ser enchida apenas com a quantidade de material curável para o com- ponente que se pretende fabricar, ou com uma quantidade ligeiramente superior. Se a quantidade de material curável na cuba de resina não for suficiente, o material curável é adicionado durante o processo de fabri- cação em andamento. A medição adicional é realizada manual ou auto- maticamente por meio de um reservatório conectado adicionalmente.

[0005] Para o escopo de aplicação odontológica, por exemplo, uma variedade de materiais de impressão com indicação específica de dife- rentes fabricantes estão disponíveis para o usuário. Pode-se presumir que um material curável adequado e específico deve ser usado para cada indicação. Na prática, para o usuário que deseja fabricar compo- nentes para o escopo de aplicação odontológica, isso significa que a máquina de estereolitografia pode ter que ser trocada por um material de impressão diferente várias vezes ao dia, dependendo da aplicação. Uma troca é complicada, entretanto, porque tanto a cuba de resina quanto o reservatório que contém o material de impressão devem ser manuseados. O usuário também deve ser capaz de armazenar os ma- teriais de impressão reutilizáveis com proteção UV e à prova de odores.

[0006] Um dos objetivos da invenção é criar uma unidade de mate- rial e um método conforme declarado no início, que permite uma troca simples e rápida do dispositivo de fabricação aditiva para impressão com um material de impressão diferente. O método especificado no iní- cio para o condicionamento de uma resina também se destina a simpli- ficar a preparação do dispositivo de manufatura aditivas para uma im- pressão.

[0007] Para este fim, a invenção fornece uma unidade de material conforme definida na reivindicação 1, um método conforme definido na reivindicação 20 e um método conforme definido na reivindicação 21. Modalidades vantajosas e desenvolvimentos adicionais da invenção são especificados nas reivindicações dependentes.

[0008] De acordo com a invenção, uma unidade de material para um dispositivo de manufatura aditiva possuindo uma cuba de resina é fornecido, em que a cuba de resina compreende uma base (ou fundo) que é transparente pelo menos nas seções, em que a cuba de resina é conectada a um suporte para um reservatório, e em que o suporte é configurado de modo que a resina emergindo de uma saída de um re- servatório mantido pelo dito suporte pode fluir na cuba de resina. A uni- dade de material assim compreende uma cuba de resina, que é dese- nhada para acomodar uma resina como o material de impressão. No âmbito desta descrição, uma resina é qualquer material fotoreativa- mente curável, isto é, independentemente da sua composição química, do seu estado agregado e, se aplicável, da sua viscosidade. Conse- quentemente, a cuba de resina também pode ser entendida como uma cuba de material. Para poder produzir camada a camada o componente a fabricar, a cuba de resina compreende uma base transparente, pelo menos em secções. A resina acomodada na cuba de resina pode, as- sim, ser irradiada localmente e, assim, curada, por uma fonte de radia- ção (por exemplo, um projetor DLP (Processamento de luz digital) ou um laser) disposta sob a base da cuba de resina. A estrutura básica de um dispositivo de manufatura aditivas,, em particular, uma máquina de estereolitografia, com uma base que é transparente, pelo menos em se- ções, é conhecida por um versado na técnica, razão pela qual mais de- talhes sobre o arranjo e controle da fonte de radiação e a plataforma de construção com altura ajustável não precisa ser discutida aqui. A cuba de resina é conectada a um suporte para um reservatório. A cuba de resina pode, em particular, ser ligada ao suporte do reservatório de uma forma liberável ou não liberável. O reservatório serve para acomodar a resina a partir da qual o componente a ser fabricado é formado ou ge- ralmente produzido no dispositivo de manufatura aditivas. O suporte é configurado de modo que a resina emergindo de uma saída de um re- servatório retido no suporte possa fluir para a cuba de resina. O suporte pode ser projetado como um suporte mecânico, por exemplo, e para esta finalidade compreender um dispositivo de fixação, como um clipe de retenção, para prender o reservatório no lugar, ou um dispositivo de plugue e soquete para inserir o reservatório, ou um receptáculo (por exemplo, um poço, por exemplo na forma de uma estrutura deslizante) para um reservatório. Em alternativa ou adicionalmente, o suporte pode ser concebido como um suporte magnético, que exerce uma força mag- nética num reservatório igualmente magnético ou magneticamente atra- tivo. Pelo menos quando o reservatório é liberável do suporte, o suporte pode ser projetado para encerrar apenas parcialmente um reservatório retido, pelo menos temporariamente, a fim de manter uma saída do re- servatório desobstruída, ou pelo menos temporariamente desbloquear a referida saída. O suporte permite uma conexão pelo menos temporária da cuba de resina a um reservatório, de modo que as duas partes po- dem ser manuseadas como uma unidade, por exemplo, trocadas como uma unidade. Isso torna possível uma troca simples e rápida de um dis- positivo de manufatura aditivas para impressão com diferentes materiais de impressão (nas respectivas unidades de material separadas). Em particular, o esforço para limpar o dispositivo de manufatura aditivas an- tes do uso de um material de impressão diferente pode ser reduzido. Dentro do escopo da presente divulgação, o suporte e o reservatório também podem ser formados como um componente integral conectado à cuba de resina.

[0009] Quando os termos acima, abaixo, sobre, sob ou outras es- pecificações de posição e direção são usados no âmbito desta divulga- ção, esses termos ou especificações referem-se a uma posição de uso da unidade de material ou do dispositivo de manufatura aditiva. Nesta posição de uso, o plano das duas maiores extensões da cuba de resina é disposto substancialmente horizontalmente.

[0010] De acordo com uma modalidade exemplar da presente in- venção, o suporte segura um reservatório e a unidade de material junto com a cuba de resina e o reservatório é equipado para ser removivel- mente disposto em um dispositivo de manufatura aditiva. A unidade de material, que nesta variante compreende a cuba de resina e o reserva- tório, pode assim ser substituída por uma unidade de material diferente, que também compreende uma cuba de resina e um reservatório, por simples remoção do dispositivo de manufatura aditivas. Para isso, a ou- tra unidade de material,, em particular, para a produção de um compo- nente de outro material, é inserida no dispositivo de manufatura aditivas. No entanto, mesmo a mera remoção da unidade de material do disposi- tivo de manufatura aditivas para armazenar a unidade de material é as- sim simplificada. Se o suporte retém o reservatório de uma maneira |li- berável, ou seja, de forma intercambiável, um reservatório vazio pode ser facilmente substituído por um reservatório cheio ou parcialmente cheio diferente (por exemplo, com uma resina com as mesmas proprie- dades de antes no reservatório vazio) sem ter que substituir o unidade de material inteira. É vantajoso se o suporte for projetado para uma co- nexão sem ferramentas ao reservatório e um destacamento sem ferra- mentas do reservatório.

[0011] Se o suporte e/ou o reservatório forem projetados para cobrir a cuba de resina, a unidade de material pode ser fechada de maneira fácil e rápida quando não estiver sendo usada. No estado fechado, a unidade de material também pode ser usada para armazenar a resina fechada na cuba de resina e, se aplicável, em um reservatório. O su- porte e/ou o reservatório podem, em particular, ser concebidos em uma única peça com uma tampa de cuba, por exemplo integrada na tampa de uma cuba. Neste caso, o reservatório pode ser inserido na tampa da cuba que é projetada como suporte e mantido nela. O suporte e/ou o reservatório são opcionalmente projetados para cobrir a cuba de resina de uma maneira à prova de odores e/ou UV segura e/ou substancial- mente à prova de líquidos. Para o efeito, o suporte e/ou reservatório, por exemplo, compreende uma vedação no lado voltado para a cuba de resina.

[0012] Para poder posicionar de forma útil o suporte e/ou o reserva- tório em relação à cuba de resina, é benéfico se o suporte e/ou o reser- vatório estiver/estiverem ligados à cuba de resina de uma forma móvel. Como resultado, o suporte e/ou o reservatório podem assumir uma po- sição diferente em um estado armazenado, ou seja, um estado de não uso da unidade de material do que em um estado de uso.

[0013] É particularmente vantajoso, se a conexão compreender uma junta pivô entre a cuba de resina e o suporte e/ou o reservatório. O suporte e/ou o reservatório acomodado no suporte pode assim ser gi- rado ou dobrado para dentro e para fora, em relação à cuba de resina.

[0014] Pode, em particular, ser fornecido que o suporte e/ou o re- servatório pode ser girado em uma faixa de ângulo entre uma disposição que é substancialmente paralela e pelo menos uma disposição que é substancialmente perpendicular com relação à cuba de resina. A cuba de resina pode assim ser fechada ou coberta, girando o suporte e/ou o reservatório acomodado no suporte na disposição que é substancial- mente paralela à cuba de resina. Se, por outro lado, o suporte e/ou o reservatório acomodado nele é girado em pelo menos uma disposição que é substancialmente perpendicular com relação à cuba de resina, a altura de uma plataforma de construção acima da cuba de resina pode ser ajustada livremente e a dita plataforma de construção mergulhada na cuba de resina, a fim de formar uma nova camada de material na plataforma de construção ou na última camada de material formada. O suporte e/ou o reservatório são assim preferivelmente configurados para serem giratórios em uma faixa de ângulo entre 0º (paralela) e pelo menos 90º.

[0015] De acordo ainda com uma modalidade da invenção, pode ser fornecido que pelo menos uma obstrução de fluxo é disposta no interior do reservatório. Por outro lado, a obstrução de fluxo serve para misturar a resina contida no reservatório, pelo qual os componentes na resina podem ser distribuídos uniformemente no volume de resina contido no reservatório. Por outro lado, a obstrução do fluxo serve para condicionar a resina, isto é, estabelecer uma temperatura substancialmente uni- forme da resina contida no reservatório. Tanto a mistura quanto o con- dicionamento da resina podem afetar significativamente o processo de fabricação do componente a ser fabricado e, portanto, as propriedades do componente fabricado. Para a mistura e condicionamento da resina, o suporte e/ou o reservatório nele acomodado podem ser movidos em relação à cuba de resina. Por exemplo, o suporte e/ou o reservatório são girados várias vezes em relação à cuba de resina. A obstrução do fluxo pode compreender pelo menos um corpo fornecido no reservató- rio, e. ripas, barras ou quaisquer projeções que se projetem da parede interna do reservatório.

[0016] Para uma acomodação segura e fácil do reservatório no su- porte, é benéfico se o suporte compreender uma haste para a acomo- dação de um cartucho substituível como um reservatório. O reservatório projetado como um cartucho pode, portanto, ser inserido no eixo do su- porte e removido do eixo novamente conforme necessário. Para segurar o cartucho de forma segura e removível no eixo, o eixo e o cartucho, de preferência, compreendem componentes interativos de um dispositivo de fixação, por exemplo, uma conexão instantânea.

[0017] Para que a resina flua do reservatório para a cuba de resina de uma maneira direcionada, é benéfico se o suporte compreender um dispositivo de acionamento para acionar uma válvula de um reservatório retido no referido suporte. O dispositivo de acionamento pode ser proje- tado como um taco de válvula, por exemplo, que é configurado para atuar na válvula (por exemplo, em um elemento de fechamento, como uma membrana). A válvula pode ser aberta e fechada por meio do dis- positivo de acionamento para a remoção dosada de resina do reserva- tório.

[0018] A resina contida no reservatório pode ser removida particu- larmente deforma fácil pela válvula se o dispositivo de acionamento aci- ona a válvula durante um movimento rotativo sobre um ângulo de limite, em que o ângulo de limite corresponde a uma disposição substancial- mente perpendicular do suporte e/ou do reservatório em relação à cuba de resina. A resina pode assim ser liberada girando o suporte ou o re- servatório acomodado nela em relação à cuba de resina por um ângulo de limite. O ângulo de limite é mais do que 90º, por exemplo, preferivel- mente pelo menos 95º. O dispositivo de acionamento é ainda preferen- cialmente configurado para fechar a válvula do reservatório novamente (isto é, fechar ativamente e/ou permitir um autofechamento da válvula) girando o suporte ou o reservatório acomodado nele de volta a um ân- gulo que é menor do que o limite ângulo, por exemplo, no máximo 90º.

[0019] É particularmente benéfico se o suporte for conectado a uma conexão para um controle de medição, em que um fluxo de resina de um reservatório suportado pelo suporte na cuba de resina pode ser con- trolado pela conexão. O controle de medição pode ser conectado à co- nexão para controlar a descarga de resina do reservatório.

[0020] Para uma construção particularmente simples da unidade de material, a conexão pode ser uma conexão mecânica. A conexão me- cânica pode ser formada em um local acessível de fora da unidade de material para engate com o controle de medição. A conexão mecânica pode, por exemplo, ser projetada para ser rotativa e compreender uma engrenagem. Nesse caso, o controle de medição pode engatar na co- nexão mecânica e girá-la entre uma primeira posição, na qual a des- carga de resina do reservatório é bloqueada, e uma segunda posição, na qual a descarga de resina do reservatório é habilitada. A conexão mecânica pode ser fornecida no suporte, por exemplo, ou acoplada ao suporte, de modo que um movimento de rotação do suporte e/ou do reservatório seja habilitado por meio da conexão.

[0021] Se a unidade de material compreender pelo menos um guia para posicionamento em um dispositivo de manufatura aditivas, a uni- dade de material pode ser incorporada de forma precisa e rápida no dispositivo de manufatura aditivas. O dispositivo de manufatura aditivas compreende convenientemente pelo menos um guia complementar que interage com o guia da unidade de material. Os guias da unidade de material e do dispositivo de manufatura aditivas podem, por exemplo, compreender interfaces ajustadas à forma, por exemplo, ranhuras de guia e trilhos de guia que engatam nas ditas ranhuras de guia. Uma fixação final da unidade de material contra o deslocamento pode ser realizada tanto por meio de um ajuste de forma como por meio de um ajuste de força. Um posicionamento preciso e seguro da unidade de material, por exemplo, em relação a uma plataforma de construção, pro- move o uso ideal de resina e ajuda a evitar colisões durante um pro- cesso de impressão.

[0022] A fim de ser facilmente capaz de determinar o nível de pre- enchimento da resina na cuba de resina, pode ser fornecido que a cuba de resina seja equipada com um sensor de nível de preenchimento. À fim de ser capaz de exibir o nível de preenchimento para um operador do dispositivo de manufatura aditivas e/ou ser capaz de derivar outras medidas do valor do nível de preenchimento determinado pelo sensor de nível de preenchimento, o sensor de nível de preenchimento pode ser conectado a um dispositivo de exibição ou uma unidade de proces- samento que compreende um dispositivo de exibição por meio de um cabo sem fio. A resina do reservatório pode, em particular, ser adicio- nada à cuba de resina se o sensor de nível de preenchimento indicar um nível de preenchimento mínimo definido ou indicar que o nível de preenchimento está abaixo do nível de preenchimento mínimo.

[0023] De forma alternativa, a cuba de resina pode compreender uma área de leitura do sensor de nível de preenchimento para uma me- dição capacitiva do nível de preenchimento. Neste caso, um sensor de nível de preenchimento capacitivo fornecido no dispositivo de fabricação pode ler um nível de preenchimento da cuba de resina na área de leitura do sensor de nível de preenchimento. Para isso, a área de leitura do sensor de nível de preenchimento é configurada para ler o nível de pre- enchimento com o sensor capacitivo de nível de preenchimento. Para a medição do nível de preenchimento capacitivo, de forma semelhante a um capacitor de placa, por exemplo, pelo menos dois corpos (camadas) eletricamente condutores são separados um do outro por meio de uma camada eletricamente isolante. A capacitância registrada com o sensor de nível de preenchimento capacitivo é uma função do tamanho da su- perfície dos corpos eletricamente condutores, da distância e do material entre os corpos eletricamente condutores. A resina acomodada na cuba de resina preferencialmente forma um dos corpos eletricamente condu- tores, enquanto pelo menos uma placa ou película eletricamente con- dutora do sensor de nível de preenchimento capacitivo forma pelo me- nos um outro corpo. À medida que a altura da resina na cuba de resina aumenta, a superfície eletricamente condutora, que é formada pela re- sina e fica de frente para a placa ou filme eletricamente condutor, au- menta. Circuitos elétricos ou dispositivos de medição para determinar a capacitância de um arranjo que consiste em dois corpos eletricamente condutores (camadas) voltados um para o outro são conhecidos por um versado na técnica.

[0024] É particularmente vantajoso, se uma seção de parede da cuba de resina na área de leitura do sensor de nível de preenchimento for eletricamente isolante e opcionalmente possui uma espessura de parede que é reduzida em relação a uma seção de parede adjacente. A seção de parede da cuba de resina na área de leitura do sensor de nível de preenchimento pode, assim, formar a camada eletricamente isolante (dielétrica) entre a resina e a placa ou filme eletricamente condutor. Neste caso, a placa ou filme eletricamente condutor é montado na seção da parede da cuba de resina na área de leitura do sensor de nível de preenchimento, por exemplo. A espessura da parede da seção de pa- rede que é reduzida em relação a uma seção de parede adjacente au- menta a capacitância do arranjo que consiste em resina, sensor de nível de preenchimento capacitivo e seção de parede e, portanto, também a precisão da medição do nível de preenchimento. A cuba de resina pode, em princípio, também ser feito de um material eletricamente condutor (por exemplo, metal). Neste caso, a área de leitura do sensor de nível de preenchimento pode ser formada por uma seção de parede de um material eletricamente isolante, isto é, na forma de uma janela eletrica- mente isolante em uma parede de cuba de resina eletricamente condu- tora.

[0025] De acordo ainda com uma modalidade da presente divulga- ção, pode ser fornecido que a cuba de resina e/ou o reservatório são eletronicamente rotulados (ou identificados). A cuba de resina e/ou o reservatório podem, em particular, compreender um componente eletrô- nico ou um chip para identificação. O reservatório pode assim ser facil- mente atribuído a uma cuba de resina adequada. A rotulagem (ou iden- tificação) eletrônica pode ser realizada sem fios, por exemplo, usando tecnologia RFID (identificação por radiofrequência) e/ou tecnologia NFC

(comunicação de campo próximo). Se a etiqueta eletrônica compreen- der uma memória eletrônica, um nível de preenchimento atual da resina no reservatório pode ser armazenado na referida memória. Para manter o valor do nível de preenchimento atual, o valor do nível de preenchi- mento na memória pode ser atualizado após cada remoção de resina do reservatório. Para tanto, é benéfico que, a cada processo de retirada de resina do reservatório, seja retirada uma determinada quantidade de resina. Atualizar o valor do nível de preenchimento exigiria basicamente a contagem dos processos de remoção. Antes do início do processo de fabricação, portanto, um operador do dispositivo de manufatura aditivas já sabe se a quantidade de resina no reservatório será suficiente para a produção do componente planejado.

[0026] É particularmente benéfico se a cuba de resina for equipada com um dispositivo de mistura. O dispositivo de mistura pode, em parti- cular, ser integrado na cuba de resina. O dispositivo de mistura garante uma temperatura homogênea e distribuição de partículas na resina adi- cionada, ou seja, na resina acomodada na cuba de resina. Entre outras coisas, cargas ou pigmentos de cor da resina podem ser distribuídos homogeneamente com o dispositivo de mistura.

[0027] Para uma mistura particularmente eficiente da resina acomo- dada na cuba de resina, o dispositivo de mistura pode ser móvel de ma- neira de translação. O dispositivo de mistura pode ser projetado como uma lâmina raspadora, por exemplo, e pode ser deslocado paralela- mente à base da cuba entre duas paredes opostas da cuba de resina.

[0028] A fim de não fornecer um drive para o dispositivo de mistura na cuba de resina, o dispositivo de mistura pode ser magneticamente acoplado a um drive externo. O movimento do dispositivo de mistura é assim forçado pelo drive fornecido fora da cuba de resina por meio de força magnética. Uma cuba de resina sem drive integrado para o dispo- sitivo de mistura é barato de fabricar e é particularmente robusto.

[0029] O dispositivo de mistura pode de forma alternativa ser aco- plado a um drive integrado na unidade de material, por exemplo, na cuba de resina. O drive integrado compreende uma haste deslocável, por exemplo, que é conectada ao dispositivo de mistura. O drive inte- grado geralmente torna um movimento particularmente confiável do dis- positivo de mistura possível.

[0030] A fim de evitar ou reduzir as repetições, no contexto da se- guinte descrição do método, também nos referimos à descrição anterior da unidade material, na medida em que seja aplicável. No contexto da descrição da unidade material, também nos referimos à seguinte des- crição do método.

[0031] Com relação ao método para preparar um dispositivo de ma- nufatura aditiva para o uso de um material de impressão contido em um reservatório, a presente divulgação fornece uma cuba de resina que é inserida ao dispositivo de manufatura aditiva junto com o reservatório, mais especificamente em um receptáculo do dispositivo de manufatura aditiva, em que a cuba de resina compreende uma base que é transpa- rente pelo menos nas seções e em que o reservatório é conectado à cuba de resina para formar uma unidade de material. O dispositivo de manufatura aditiva (ou o receptáculo respectivo) e a unidade de material são, assim, desenhados e fornecidos para serem conectados entre si. Um e o mesmo dispositivo de manufatura aditivas pode, assim, ser equi- pado com pelo menos uma de várias unidades de materiais diferentes. As diferentes unidades de material podem ser fornecidas para diferen- tes processos de fabricação definidos. Em particular, pelo menos uma unidade de material pode compreender um reservatório com um mate- rial de impressão que é adequado para aplicações no campo da odon- tologia, por exemplo, para a produção de próteses dentárias. Uma vez que o reservatório, que contém um material de impressão definido ou é pelo menos fornecido para o referido material de impressão, está co- nectado à cuba de resina para formar uma unidade de material, a cuba de resina também é fornecido para a fabricação de um componente com o material de impressão definido. Também no contexto do método, um material de impressão é um material curável fotoreativamente, em par- ticular, um material que pode ser curado por irradiação com luz. Conse- quentemente, os termos material de impressão e resina têm substanci- almente o mesmo significado na presente divulgação. O dispositivo de manufatura aditivas pode, portanto, ser usado para a produção de com- ponentes que são feitos do material de impressão acomodado no reser- vatório. Para uma produção consecutiva de componentes de diferentes materiais de impressão, o dispositivo de manufatura aditivas é equipado com unidades de material correspondentemente adequadas, sem ter que levar muito tempo para limpar os componentes da unidade de ma- terial do material de impressão usado anteriormente. O procedimento de mudança para o dispositivo de manufatura aditivas pode ser reali- zado de forma particularmente rápida porque, em vez de um manuseio separado de um reservatório e uma cuba de resina, a dita cuba de re- sina e o reservatório são conectados para formar uma unidade de ma- terial. Conforme descrito anteriormente, uma cuba de resina com uma base que é transparente pelo menos em seções é inserida no dispositivo de manufatura aditivas (ou no receptáculo fornecido para este fim) como uma parte da unidade de material para a cura local do material de im- pressão. O material de impressão pode assim ser irradiado por uma fonte de luz disposta por baixo da unidade de material.

[0032] Com relação ao método para condicionar uma resina com uma unidade de material de acordo com a descrição acima, é fornecido de acordo com a invenção que o reservatório é movido com relação à cuba de resina, preferivelmente de forma periódica. Para realizar isso, um suporte que segura o reservatório e/ou o reservatório é conectado de forma móvel à cuba de resina, por exemplo, por uma junta pivô. Tam- bém é benéfico se for utilizado um reservatório, que compreende pelo menos uma obstrução de fluxo em seu interior. O condicionamento do material de impressão ou resina provoca uma mistura do referido mate- rial de impressão ou resina, o que é particularmente benéfico após a resina ter sido armazenada por um longo tempo, durante o qual sólidos da resina podem ter sedimentado no fundo do reservatório. O movi- mento do reservatório em relação à cuba de resina pode ser realizado manualmente por um operador do dispositivo de manufatura aditivas ou automaticamente. O movimento preferencialmente periódico do reser- vatório em relação à cuba de resina é preferencialmente realizado pelo menos uma vez antes de uma primeira adição de resina do reservatório para a cuba de resina.

[0033] É particularmente benéfico se o reservatório for girado com relação à cuba de resina sobre um eixo pivô. O suporte e/ou o reserva- tório pode, em particular, ser girado em uma faixa de ângulo entre uma disposição que é substancialmente paralela e pelo menos uma disposi- ção que é substancialmente perpendicular com relação à cuba de re- sina, por exemplo, em uma faixa de ângulo entre 0º e pelo menos 90º. O movimento rotativo é preferivelmente realizado por meio de um drive.

[0034] A invenção é explicada em mais detalhes a seguir com base em modalidades preferenciais não limitativas (daqui em diante também referidas como exemplos) com referência aos desenhos. Os números mostram:

[0035] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um dispositivo de manufatura aditivas que é projetado como um dispositivo "de baixo para cima" para "impressão suspensa", que é equipado com uma uni- dade de material de acordo com uma modalidade da invenção;

[0036] A Figura 2 ilustra a unidade de material de acordo ainda com uma modalidade da invenção, possuindo uma cuba de resina que é co- nectada a um suporte para um reservatório, em um estado armazenado, e possuindo um reservatório que é separado da unidade de material;

[0037] A Figura 3 é a unidade de material da Figura 2, em que o suporte segura o reservatório;

[0038] A Figura 4 são duas vistas da unidade de material da Figura 3 de duas direções opostas em um estado de uso;

[0039] A Figura 5 são duas ilustrações esquemáticas da unidade de material da Figura 3 em estado de uso, que mostram o reservatório em uma posição de vedação e em uma posição que permite a descarga de resina; e

[0040] A Figura 6 são ilustrações esquemáticas de uma cuba de re- sina configurada para uma medição capacitiva do nível de preenchi- mento, em que a Figura 6a mostra a cuba de resina com um sensor capacitivo de nível de preenchimento, a Figura 6b mostra uma vista de- talhada do sensor capacitivo de nível de preenchimento, a Figura 6c mostra um perfil exemplar da capacitância que pode ser registrada com o sensor capacitivo de nível de preenchimento e a Figura 6d mostra uma vista lateral da cuba de resina na área de leitura do sensor de nível de preenchimento com uma seção de parede de espessura reduzida de parede.

[0041] A Figura 1 mostra um dispositivo de manufatura aditiva AM com uma unidade de material 1 em uma ilustração esquemática. No exemplo mostrado na Figura 1, o dispositivo de manufatura aditivas AM é projetado como um dispositivo "de baixo para cima" para "impressão suspensa" e compreende, entre outras coisas, uma fonte de luz S, por exemplo, um projetor DLP (Processamento de Luz Digital) ou um laser, por baixo da unidade de material 1. Uma placa transparente T, por exemplo, uma placa de vidro G, é disposta acima da fonte de luz S, de preferência externamente à unidade de material 1. A unidade de mate- rial 1 é então disposta acima da placa transparente T. A unidade de material 1 compreende uma cuba de resina 2, em que a cuba de resina 2 compreende um base 3 (ou seja, formando o fundo da cuba) que é transparente pelo menos em seções. A base transparente 3 pode ser, por exemplo, ou compreender uma película transparente de polipropi- leno ou uma película de Teflon. A cuba de resina 2 é conectado a um suporte 4 para um reservatório 5. O suporte 4 é configurado de modo que a resina R emergindo de uma saída 6 de um reservatório 5 mantido pelo referido suporte 4 pode fluir para a cuba de resina 2. A resina R pode fluir para fora do reservatório 5 pela força da gravidade, por exem- plo.

[0042] Como exemplo, na cuba de resina 2, a Figura 1 mostra ainda um componente C pelo menos parcialmente fabricado que é formado camada por camada por meio de irradiação seletiva em uma plataforma de construção ajustável em altura (na direção z) P.

[0043] A Figura 2 mostra a unidade de material 1 de acordo com a invenção em um estado no qual é destacado ou separado do resto do dispositivo de manufatura aditiva AM. A cuba de resina 2 e o suporte 4 conectado para um reservatório 5 são claramente identificáveis. No es- tado mostrado na Figura 2, o reservatório 5 não é inserido no suporte 4. No exemplo mostrado na Figura 2, o suporte 4 compreende um eixo 7 para a acomodação de um cartucho substituível 5a como o reservatório

5.

[0044] Em contrapartida, a Figura 3 mostra a unidade de material 1 em um estado no qual o reservatório 5 é inserido ao suporte 4, ou seja, o suporte 4 segura o reservatório 5. A unidade de material 1 com a cuba de resina 2 e o reservatório 5 é configurado para uma colocação remo- vível no dispositivo de manufatura aditiva AM. Também pode ser visto que o suporte 4 e/ou o reservatório 5 é/são projetados para cobrir a cuba de resina 2. O suporte 4 e/ou o reservatório 5, consequentemente, for- mam uma tampa de cuba, ou o suporte 4 e/ou o reservatório 5 são pro- jetados em uma única peça com uma tampa de cuba já existente não mostrada na Figura 3.

[0045] Na Figura 2 e na 3 pode ainda ser visto que o suporte 4 e/ou o reservatório 5 é/são conectados à cuba de resina 2 em uma forma móvel. A conexão entre a cuba de resina 2 e o suporte 4 e/ou o reser- vatório 5 compreende uma junta pivô 18. O reservatório 5 pode assim ser girado com relação à cuba de resina 2 sobre um eixo pivô 18a. À unidade de material 1 pode ainda compreender pelo menos um guia 8 para posicionar no dispositivo de manufatura aditiva AM. O guia 8 pode ser concebido como uma interface ajustada à forma, por exemplo, na forma de trilhos de guia ou na forma de recessos 8a, nos quais se en- caixam as projeções do dispositivo de manufatura aditivas AM. A cuba de resina 4 e/ou reservatório 5 também pode ser identificado eletronica- mente por meio de um componente eletrônico 9, por exemplo, um chip RFID 9a.

[0046] As Figuras 2 e 3 mostram a unidade de material 1 em um estado fechado, isto é, um estado de repouso ou estado armazenado no qual a cuba de resina 2, o suporte 4 e o reservatório 5 são dobrados juntos.

[0047] A Figura 4 mostra dois vistas da unidade de material 1 de direções opostas em um estado aberto, ou seja, um estado de uso. Uma comparação com o estado armazenado mostrado na Figura 2 e na 3 mostra que o suporte 4 e/ou o reservatório 5 pode ser girado sobre o eixo pivô 18a em uma faixa de ângulo a entre uma disposição que é substancialmente paralela e pelo menos uma disposição que é substan- cialmente perpendicular com relação à cuba de resina 2. A faixa de ân- gulo a é preferivelmente entre 0º e pelo menos 90º.

[0048] Na imagem direita da Figura 4, também pode ser visto que o suporte 4 está conectado a uma conexão 10 para um controle de medi- ção não representado, em que um fluxo de resina R do reservatório 5 mantido pelo suporte 4 na cuba de resina 2 pode ser controlada através da conexão 10. No exemplo mostrado na Figura 4, a conexão 10 é uma conexão mecânica rotativa 10a. Porque o controle de medição aciona a conexão 10, por exemplo, engata e gira a conexão 10 e, assim, gira o suporte 4, a saída de outra forma fechada 6 do reservatório 5 pode ser liberada, de modo que a resina R flua para fora do reservatório 5 dis- posto verticalmente para a cuba de resina 2. A resina R preferencial- mente flui para fora da saída 6 no estado líquido por força da gravidade.

[0049] A Figura 5 mostra a unidade de material 1 em um estado de uso. Na imagem à esquerda, o suporte 4 com o reservatório 5 é subs- tancialmente perpendicular à cuba de resina 2, ou seja, em um ângulo a de 90º. Neste estrado da unidade de material 1, a saída 6 do reserva- tório 5 é fechada. Na imagem à direita, o suporte 4 com o reservatório 5 é disposto com relação à cuba de resina 2 em um ângulo de limite É, que excede mais do que 90º, por exemplo, 95º. Neste estado da uni- dade de material 1, a saída 6 do reservatório 5 é liberada para permitir a descarga da resina R. Para descarregar a resina R, o suporte 4 com- preende um dispositivo de acionamento 11, por exemplo, um tucho de válvula 11a, para acionar uma válvula 12 do reservatório 5 acomodado no suporte 4. O dispositivo de acionamento 11 aciona a válvula 12 du- rante um movimento rotativo do suporte 4 ou o reservatório 5 sobre o ângulo de limite B, em que o ângulo de limite B corresponde a um dis- posição substancialmente perpendicular do suporte 4 e/ou o reservató- rio 5 em relação à cuba de resina 2, por exemplo, de 95º. A saída 6 do reservatório 5 é liberada acionando a válvula 12.

[0050] Na Figura 5, pode ainda ser visto que pelo menos uma obs- trução de fluxo 13 é disposta no interior do reservatório 5. A obstrução de fluxo 13 pode ser desenhada como uma projeção, e serve para mis- turar e condicionar a resina R acomodada no reservatório 5 girando, ou seja, essencialmente agitando, o suporte 4 com o reservatório 5, prefe- rivelmente várias vezes. Para o movimento rotativo, um controle de me- dição pode engatar na conexão 10 mostrada na Figura 4. A Figura 5 ainda mostra um sensor de nível de preenchimento 14 com que a cuba de resina 2 é equipada. Portanto, apenas a quantidade resina líquida R necessária para a produção do componente tem que ser medida na cuba de resina 2.

[0051] A Figura 5 adicionalmente mostra que a cuba de resina 2 é equipada com um dispositivo de mistura embutido 15, por exemplo, uma lâmina raspadora 15a. O dispositivo de mistura 15 realiza uma tempe- ratura homogênea e distribuição de partículas na resina R acomodada na cuba de resina 2. O dispositivo de mistura 15 pode preferivelmente ser movido de uma forma de translação. O dispositivo de mistura 15 pode, em particular, ser móvel na base 3 da cuba de resina 2 de uma forma de translação. Para acionar o dispositivo de mistura 15, o dito dispositivo de mistura pode ser acoplado magneticamente a um drive externo 16, um exemplo que é mostrado na imagem à esquerda da Fi- gura 5. Para essa finalidade, o drive externo 16 e o dispositivo de mis- tura 15 podem ser desenhados para serem magnéticos ou magnetizá- veis. O dispositivo de mistura 15 pode de forma alternativa ser acoplado a um drive 17 integrado na unidade de material 1, da qual uma parte na forma de uma haste de acionamento é mostrada como um exemplo na imagem à direita da Figura 5.

[0052] A Figura 6 mostra ilustrações esquemáticas em conexão com uma cuba de resina 2 desenhada para uma medição capacitiva do nível de preenchimento.

[0053] A Figura 6a, em particular, mostra uma cuba de resina 2, que compreende uma área de leitura do sensor de nível de preenchimento

19 para uma medição capacitiva do nível de preenchimento. No exem- plo mostrado, a área de leitura do sensor de nível de preenchimento 19 é fornecida na parede lateral direita da cuba de resina 2. Uma seção de parede 20 da cuba de resina 2 na área de leitura do sensor de nível de preenchimento 19 é eletricamente isolante e preferivelmente compre- ende uma espessura de parede que é reduzida em relação a uma seção de parede adjacente 21 (consulte a Figura 6d).

[0054] Como pode ainda ser visto na Figura 6a, um sensor de nível de preenchimento capacitivo 22 está disposto no exterior da parede la- teral direita da cuba de resina 2, que está eletricamente conectado a um dispositivo de medição 23, que por sua vez está eletricamente conec- tado à resina R acomodado na cuba de resina 2 (se necessário através de um potencial de referência comum definido). A resina R acomodada na cuba de resina 2 representa uma camada eletricamente condutora na superfície interna da cuba de resina 2. O sensor de nível de preen- chimento capacitivo 22 compreende uma placa de circuito com pelo me- nos uma placa ou filme 24 fornecido nela, por exemplo, que é pelo me- nos uma camada eletricamente condutora. A seção de parede 20 com uma espessura de parede reduzida na área de leitura do sensor de nível de preenchimento 19 da cuba de resina 2 serve como um dielétrico ou como uma camada de isolamento entre a resina R e as placas ou filmes

24.

[0055] A Figura 6b mostra uma vista detalhada do sensor capacitivo de nível de preenchimento 22. No exemplo mostrado, o sensor de nível de preenchimento capacitivo 22 compreende três placas ou películas 24 que estão dispostas uma em cima da outra e estão, respectivamente, conectadas eletricamente ao dispositivo de medição 23. À medida que a altura X da resina R na cuba de resina 2 aumenta , a superfície eletri- camente condutora que é formada pela resina e está voltada para o sensor de nível de preenchimento capacitivo 22 e, com ela, a capacitân- cia registrada com o sensor de nível de preenchimento capacitivo 22 e o dispositivo de medição 23 também aumenta.

[0056] A Figura 6c mostra uma correlação exemplar entre a capaci- tância C registrada com o sensor capacitivo de nível de preenchimento 22 e a altura X da resina R na cuba de resina 2. Pode ser visto que a capacitância C neste exemplo aumenta conforme a altura X da resina H aumenta, em que X1 representa a borda superior da placa inferior 24, X2 a borda superior da placa intermediária 24 e X3 a borda superior da placa superior 24.

[0057] Em vez de três placas ou filmes 24, uma única placa ou filme 24 também pode ser fornecido em um exemplo de desenho não repre- sentado.

[0058] A Figura 6d mostra uma vista lateral da direita na cuba de resina 2 mostrada na Figura 6a. A área de leitura do sensor de nível de preenchimento 19 com uma seção de parede 20 possuindo uma espes- sura de parede que é reduzida em comparação com uma seção de pa- rede adjacente 21 é claramente visível. A seção de parede 20 é formada por um recesso na parede da cuba de resina 2, por exemplo.

[0059] Em particular, no âmbito de aplicação dentária, um operador é confrontado com a tarefa de ter que mudar os dispositivos de manu- fatura aditivas, por exemplo, máquinas de estereolitografia, para a utili- zação de um material de impressão diferente várias vezes ao dia, de- pendendo do componente a ser fabricado. Em máquinas de estereolito- grafia conhecidas, tanto a cuba de resina quanto o reservatório devem ser trocados por uma troca. O operador também deve garantir um ar- mazenamento protegido contra raios ultravioleta e à prova de odores dos materiais de impressão reutilizáveis. Se um dispositivo "ascen- dente" for alterado para um material de impressão diferente (resina), em particular

- a cuba de resina deve ser removida, - a cuba de resina com a resina residual deve ser armaze- nada de maneira segura contra raios ultravioleta, - o reservatório deve ser removido e armazenado, - as linhas de abastecimento do reservatório para a cuba de resina devem ser limpas, - outra cuba de resina para o novo material deve ser inserida, - o reservatório com o outro material desejado pode ter que ser agitado a fim de misturar componentes de resina sedimentados de volta, - o reservatório com o outro material desejado deve ser inse- rido, - a nova cuba de resina deve ser enchida e, se necessário, trazida à temperatura certa, e - a resina na nova cuba de resina deve ser agitada para mis- turá-la.

[0060] Em máquinas de estereolitografia conhecidas, portanto, a cuba de resina e o reservatório são dois dispositivos que devem ser manuseados separadamente, o que obriga o operador a ter um cuidado especial e, em última análise, causa um esforço considerável durante a troca.

[0061] Em contraste, a unidade de material descrita acima permite uma mudança simples do dispositivo de manufatura aditivas para um material de impressão diferente, bem como um armazenamento simples à prova de odores e UV seguro dos materiais residuais reutilizáveis. O operador só precisa lidar com uma unidade, a unidade de material 1, para trocar o material. O condicionamento do material (ou seja, misturar e levar a resina H no reservatório 5 à temperatura adequada) ocorre na unidade de material 1. Para esta etapa, não há procedimentos de ma- nuseio adicionais para o operador. A dosagem adicional de resina R durante o processo de fabricação pode ocorrer automaticamente, sem interação manual por parte do operador.

Como uma unidade indepen- dente, a unidade de material 1 também pode ser usada para armazenar o material de impressão fechado (resina R). A unidade de material 1 pode facilitar a troca e armazenamento de diferentes materiais de im- pressão, e também permite uma automação do condicionamento e do- sagem da resina.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Unidade de material (1) para um dispositivo de manufatura aditiva (AM) possuindo uma cuba de resina (2) e um reservatório (5), em que a cuba de resina (2) compreende uma base (3) que é transpa- rente pelo menos nas seções, em que a cuba de resina (2) é conectada a um suporte (4) para o reservatório (5), e em que o suporte (4) é confi- gurado de modo que resina (R) emergindo de uma saída (6, 12) do re- servatório (5) mantido pelo dito suporte (4) pode fluir para a cuba de resina (2), caracterizada pelo fato de que o suporte (4) compreende um dispositivo de acionamento (11) para acionar uma válvula (12) do reser- vatório (5) acomodado nela, em que o dispositivo de acionamento (11) aciona a válvula (12) para um movimento rotativo por um ângulo de |li- mite (B), em que o ângulo de limite (B) corresponde a uma disposição substancialmente perpendicular do suporte (4) e/ou do reservatório (5) com relação à cuba de resina (2).

2. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o suporte (4) segura o reservatório (5) e a unidade de material (1) junto com a cuba de resina (2) e o reservatório (5) é configurado para uma colocação removível em um dispositivo de manufatura aditiva (AM).

3. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o suporte (4) e/ou o reservatório (5) é/são desenhado(s) para cobrir a cuba de resina (2).

4. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o suporte (4) e/ou o reservatório (5) são conectados à cuba de resina (2) em uma forma mó- vel.

5. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a conexão entre a cuba de resina (2) e o suporte (4) e/ou o reservatório (5) compreende uma junta pivô (18).

6. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o suporte (4) e/ou o reservatório (5) pode ser girado em uma faixa de ângulo (a) entre uma disposição que é subs- tancialmente paralela e pelo menos uma disposição que é substancial- mente perpendicular com relação à cuba de resina (2).

7. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 4 a 6, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma obstrução de fluxo (13) é disposta no interior do reservatório (5).

8. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o suporte (4) com- preende um eixo (7) para acomodar um cartucho substituível (5a) como um reservatório (5).

9. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o suporte (4) é co- nectado a uma conexão (10) para um controle de medição, em que um fluxo de resina (R) de um reservatório (5) mantido pelo suporte (4) na cuba de resina (2) pode ser controlado pela conexão (10).

10. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a conexão (10) é uma conexão mecãâ- nica (10a).

11. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a unidade de material (1) compreende pelo menos um guia (8) para posicionar em um dispositivo de manufatura aditiva (AM).

12. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a cuba de re- sina (2) é equipada com um sensor de nível de preenchimento (14).

13. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a cuba de re-

sina (2) compreende uma área de leitura do sensor de nível de preen- chimento (19) para uma medição capacitiva do nível de preenchimento.

14. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que uma seção de parede (20) da cuba de resina (2) é eletricamente isolante na área de leitura do sensor de nível de preenchimento (19) e preferivelmente possui uma espessura de parede que é reduzida em relação a uma seção de parede adjacente (21).

15. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que a cuba de re- sina (2) e/ou o reservatório (5) são eletronicamente rotulados.

16. Unidade de material (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelo fato de que a cuba de re- sina (2) é equipada com um dispositivo de mistura (15).

17. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de mistura (15) pode ser movido de uma forma translatória.

18. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de mistura (15) é mag- neticamente acoplado a um drive externo (16).

19. Unidade de material (1), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de mistura (15) é aco- plado a um drive (17) integrado na unidade de material (1).

20. Método para preparar um dispositivo de manufatura adi- tiva (AM) para o uso de um material de impressão (R) contido em um reservatório (5), caracterizado pelo fato de que uma cuba de resina (2) é introduzida no dispositivo de produção de aditivo (AM) junto com o reservatório (5), em que a cuba de resina (2) compreende uma base (3) que é transparente pelo menos nas seções e em que o reservatório (5) é conectado à cuba de resina (2) para formar uma unidade de material

(1), como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 19.

21. Método para condicionar uma resina (R) com uma uni- dade de material (1), como definida em qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que o reservatório (5) é movido com relação à cuba de resina (2), preferivelmente de forma periódica.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o reservatório (5) é girado com relação à cuba de resina (2) sobre um eixo pivô (18a).