BR112021016001A2

BR112021016001A2 - Método e sistema para fabricação de um elemento de volume óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva

Info

Publication number: BR112021016001A2
Application number: BR112021016001-9A
Authority: BR
Inventors: Maxime LECOMPERE; Pierre LEITE; Manuel THEODET
Original assignee: Essilor International
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-10-05
Also published as: CN113498382A; JP7466558B2; US20220118705A1; EP3698968A1; KR20210131334A; JP2022521243A; CN113498382B; WO2020169837A1; EP3927547A1; CA3130435A1; EP3927547B1

Abstract

método e sistema para fabricação de um elemento de volume óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva. um método para fabricação de um elemento óptico (100) desde um material curável (50) usando uma tecnologia de fabricação aditiva caracterizado por compreender as etapas de: - fornecimento de uma primeira porção de material curável (50), - formação de uma primeira parte do elemento óptico irradiando a superfície (55) do material curável com uma primeira energia de superfície de cura, a primeira energia de superfície de cura sendo estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado e superior a um segundo limiar predeterminado, e - formação, após a irradiação da primeira parte com a primeira energia de superfície de cura, de pelo menos uma segunda parte do elemento óptico, distinta da primeira parte do elemento óptico, irradiando, com pelo menos uma segunda energia de superfície de cura, a superfície do material curável, a segunda energia de superfície de cura irradiando tanto a segunda parte do elemento óptico (100) como pelo menos uma porção da primeira parte do elemento óptico, a soma da primeira energia de superfície de cura e da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura sendo igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado. um sistema de fabricação (1) para fabricar um elemento óptico.

Description

“MÉTODO E SISTEMA PARA FABRICAÇÃO DE UM ELEMENTO DE VOLUME ÓPTICO DESDE UM MATERIAL CURÁVEL USANDO UMA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO ADITIVA” CAMPO TÉCNICO DO INVENTO

[0001] O invento se relaciona com a fabricação de componentes ópticos, por exemplo, lentes oftálmicas.

[0002] Mais precisamente, o invento se relaciona com um método para fabricação de um elemento óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva.

[0003] O invento descreve igualmente um sistema de fabricação para fabricar um elemento óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva.

INFORMAÇÕES DE ANTECEDENTES E ESTADO DA TÉCNICA

[0004] As tecnologias de fabricação aditiva são adequadas para fabricação de muitos dispositivos, particularmente para dispositivos de protótipo de fabricação no contexto do desenvolvimento de novas tecnologias, uma vez que o dispositivo obtido final é diretamente formado com o formato requerido. Todavia, no atual estágio de desenvolvimento, as tecnologias de fabricação aditiva são raramente adaptadas para serem usadas como uma ferramenta industrial para produção em massa de dispositivos oftálmicos.

[0005] As tecnologias de fabricação aditiva adequadas para dispositivos oftálmicos se baseiam usualmente em um processo de construção camada por camada ou gota por gota. O dispositivo pretendido é assim formado pela imbricação das camadas ou das gotas.

[0006] Em relação à fabricação de lentes oftálmicas, especialmente para óculos, as tecnologias de fabricação aditiva são usadas para produzir modelos de lentes oftálmicas. Todavia, esses modelos são raramente adaptados para serem usados em uma armação para ser usada por um usuário. Na verdade, uma acumulação, dentro do dispositivo óptico fabricado, das interfaces entre as camadas (ou gotas e/ou os traços de pixels presentes dentro das ferramentas de irradiação) forma muitas vezes ligeiros defeitos ópticos e, em particular, defeitos de difração.

[0007] Esses defeitos aparecem na interface entre as camadas, uma vez que o material situado de cada lado dessa interface endureceu em vezes diferentes, o que gera difração entre as camadas (foi notado que a formação de um dispositivo óptico com um empilhamento de uma multiplicidade de camadas induz uma repetição de um padrão, e essa alternância repetitiva de propriedades ópticas induz a formação de defeitos de difração). Além do mais, o endurecimento do material em uma única camada também ocorre, não uniformemente, mas sim ponto por ponto, o que gera igualmente difração entre esses pontos.

[0008] Esses defeitos são críticos quando a lente oftálmica é finalmente usada.

SUMÁRIO DO INVENTO

[0009] O presente invento fornece um método para fabricação.

[0010] Mais precisamente, o invento consiste em um método para fabricação de um elemento óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva compreendendo as etapas de:

[0011] - fornecimento de uma primeira porção de material curável,

[0012] - formação de uma primeira parte do elemento óptico irradiando a superfície do material curável da referida primeira porção com uma primeira energia de superfície de cura, a primeira energia de superfície de cura sendo estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado e superior a um segundo limiar predeterminado, e

[0013] - formação, após a irradiação da primeira parte com a primeira energia de superfície de cura, de pelo menos uma segunda parte do elemento óptico, distinta da primeira parte do elemento óptico, irradiando, com pelo menos uma segunda energia de superfície de cura, a superfície do material curável, a segunda energia de superfície de cura irradiando tanto a segunda parte do elemento óptico como pelo menos uma porção da primeira parte do elemento óptico, a soma da primeira energia de superfície de cura e das porções da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura recebida pela referida primeira parte do elemento óptico sendo igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado.

[0014] Mais especificamente, o invento consiste em um método para fabricação de um elemento óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva compreendendo as etapas de:

[0015] - fornecimento de uma primeira porção de material curável não curado,

[0016] - formação de uma primeira parte do elemento óptico irradiando a superfície do material curável da referida primeira porção com uma primeira energia de superfície de cura, a primeira energia de superfície de cura sendo estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado e superior a um segundo limiar predeterminado, o primeiro limiar de energia predeterminado sendo igual ou inferior a um limiar de energia predeterminado de estado sólido correspondendo a uma energia suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico sólida em toda a espessura da referida primeira parte do elemento óptico, o segundo limiar de energia predeterminado sendo igual a uma energia de superfície de indução, e

[0017] - formação, após a irradiação da primeira parte com a primeira energia de superfície de cura, de pelo menos uma segunda parte do elemento óptico, distinta da primeira parte do elemento óptico, irradiando, com pelo menos uma segunda energia de superfície de cura, a referida segunda energia de superfície de cura sendo superior ao segundo limiar de energia predeterminado, a superfície do material curável, a segunda energia de superfície de cura irradiando tanto a segunda parte do elemento óptico como pelo menos uma porção da primeira parte do elemento óptico, a soma da primeira energia de superfície de cura e das porções da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura recebida pela referida primeira parte do elemento óptico sendo suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico sólida, a soma da primeira energia de superfície de cura e das porções da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura recebida pela referida primeira parte do elemento óptico sendo preferencialmente igual ou superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido.

[0018] Graças ao invento, pelo menos algumas das diferentes partes do elemento óptico não são totalmente curadas em uma vez. Algumas delas nem sequer são totalmente curadas antes da fabricação completa do elemento óptico. Na verdade, a energia de cura recebida em uma única vez pelo material curável da primeira parte não é bastante para o endurecer completamente. A parte formada é assim formada, pelo menos inicialmente, em um estado intermédio entre líquido e sólido. Em seguida, durante a formação de algumas outras partes do elemento óptico, pelo menos uma parte anteriormente formada recebe uma quantidade de energia de cura que aumenta uma taxa de conversão para um estado sólido. Em alguns casos, é possível, de acordo com o invento, que algumas das partes recebam energia de cura bastante para se tornarem sólidas somente perto do final da fabricação do elemento óptico.

[0019] A primeira parte se encontrando em um estado intermédio quando a segunda parte recebe a segunda energia de cura, em vez de se encontrar em um estado sólido, permite que as duas partes se fundam mais eficientemente, reduzindo assim, ou mesmo evitando, os traços das interfaces entre as referidas partes. É suposto que essas partes adjacentes se interpenetrem melhor nas outras. Todas as partes adjacentes formadas de acordo com o invento são assim ligadas às outras com propriedades de material mais contínuas, limitando assim defeitos relacionados com interfaces.

[0020] Convém notar que, de acordo com o invento, pelo menos um par da primeira parte e segunda parte é de modo que a primeira parte e a segunda parte correspondam a partes distintas do elemento óptico e que, no final da fabricação do elemento óptico por fabricação aditiva, incluindo potencialmente uma pós-cura, tanto a primeira parte como a segunda parte se encontrem inteiramente no estado sólido.

[0021] É possível precisar que, anteriormente à referida etapa de fornecimento de uma primeira porção de material curável não curado, o método compreende uma etapa de fornecimento de uma porção inicial de material curável que é pelo menos parcialmente curado, a referida primeira porção de material curável não curado sendo colocada entre a referida porção inicial e uma fonte de energia adequada para irradiar a superfície do material curável com a primeira energia de superfície de cura e a segunda energia de superfície de cura. Isso clarifica que a primeira porção de material curável corresponde ao material curável permitindo formar uma camada de acordo com o entendimento comum do perito na técnica.

[0022] Outras particularidades vantajosas do método são as seguintes:

[0023] - o primeiro limiar de energia predeterminado é determinado para a primeira parte do elemento óptico usando a equação de Jacobs definida como { EJ = EC * exp }, em que EJ é uma energia de Jacobs da qual deriva o primeiro limiar de energia predeterminado, th é uma espessura da primeira parte do elemento óptico, DP é um valor de penetração de profundidade de luz da primeira energia de superfície de cura dentro do material curável e EC é uma energia de Jacobs crítica definida para o material curável;

[0024] - o primeiro limiar de energia predeterminado é determinado para a primeira parte do elemento óptico usando a equação de Jacobs definida como { EJ = EC * exp }, em que EJ é uma energia de Jacobs, o sólido de energia predeterminado de estado sólido (TS) sendo igual à referida energia de Jacobs, th é uma espessura da primeira parte do elemento óptico, DP é um valor de penetração de profundidade de luz da primeira energia de superfície de cura dentro do material curável e EC é uma energia de Jacobs crítica definida para o material curável, e o primeiro limiar de energia predeterminado sendo uma função da energia de Jacobs crítica;

[0025] - o primeiro limiar de energia predeterminado é a energia de Jacobs crítica definida para o material curável, a soma da primeira energia de superfície de cura e da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura sendo igual ou superior à energia de Jacobs;

[0026] - a soma da primeira energia de superfície de cura e da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura é igual ou superior à energia de Jacobs, preferencialmente igual ou superior a 1,2 vezes a energia de Jacobs, preferencialmente 1,5 vezes a energia de Jacobs;

[0027] - o método compreende um número de etapas de irradiação da superfície do material curável de modo que uma parte de uma energia de superfície de cura seja recebida por pelo menos uma parte da primeira parte do elemento óptico em cada etapa de irradiação, cada energia de superfície de cura sendo superior ao segundo limiar predeterminado, a soma de cada energia de superfície de cura recebida pela primeira parte sendo igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado,

o referido número sendo um número inteiro igual ou superior a 3. Em outras palavras, a etapa de “formação, após a irradiação da primeira parte com a primeira energia de superfície de cura, de pelo menos uma segunda parte do elemento óptico, distinta da primeira parte do elemento óptico, irradiando, com pelo menos uma segunda energia de superfície de cura” compreende um número de etapas de irradiações igual ou superior a 2, e a segunda parte do elemento óptico pode compreender mais de 2 subpartes distintas do elemento óptico;

[0028] - o método é de modo que, para pelo menos uma etapa de irradiação da superfície do material curável, a referida etapa de irradiação compreenda uma subetapa de irradiação pelo menos parcialmente da primeira parte do elemento óptico com uma energia de superfície de cura intermédia, a soma da primeira energia de superfície de cura e da energia de superfície de cura intermédia sendo estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado;

[0029] - o método compreende etapas de fornecimento de uma segunda porção de material curável entre uma fonte de energia e a primeira parte do elemento óptico, formação da segunda parte do elemento óptico com a referida segunda porção de material curável, e irradiação da superfície do material curável com pelo menos a segunda energia de superfície de cura de modo que uma parte da segunda energia de superfície de cura seja recebida por pelo menos uma parte da primeira parte do elemento óptico. Em outras palavras, a segunda porção de material curável, e assim a segunda parte do elemento óptico, se encontra em uma camada diferente em comparação com a primeira parte do elemento óptico e mais geralmente uma camada formada posteriormente no processo de fabricação;

[0030] - a etapa de formação da primeira parte do elemento óptico compreende subetapas de determinação de um primeiro padrão de imagem associado a um primeiro conjunto de pixels de uma fonte de energia adequada para aplicar a primeira energia de superfície de cura, e projeção do primeiro conjunto de pixels da fonte de energia na superfície do material curável, o primeiro conjunto de pixels definindo uma primeira imagem projetada;

[0031] - a etapa de formação da segunda parte do elemento óptico compreende subetapas de determinação de um segundo padrão de imagem associado a um segundo conjunto de pixels de uma fonte de energia adequada para aplicar a segunda energia de superfície de cura, e projeção do segundo conjunto de pixels da fonte de energia na superfície do material curável, o segundo conjunto de pixels definindo uma segunda imagem projetada;

[0032] - uma posição relativa do segundo conjunto de pixels com respeito ao primeiro conjunto de pixels sendo definida de modo que pelo menos um pixel do segundo conjunto projetado de pixels recubra parcialmente pelo menos dois pixels do primeiro conjunto projetado de pixels;

[0033] - o método compreende subetapas de determinação de pelo menos outro padrão de imagem associado a outro conjunto de pixels de uma fonte de energia adequada para aplicar outra energia de superfície de cura, projeção de modo sucessivo de cada conjunto de pixels da fonte de energia na superfície do material curável com uma posição relativa de modo que pelo menos um pixel do último conjunto projetado de pixels recubra parcialmente pelo menos dois pixels de cada conjunto anteriormente projetado de pixels, o número de conjuntos projetados de pixels sendo um número inteiro igual ou superior a 3;

[0034] - o número de conjuntos projetados de pixels é superior ao número de etapas de irradiação;

[0035] - as posições relativas dos conjuntos de pixels entre as imagens projetadas são determinadas de modo a minimizar a variação de energias de superfície de endurecimento recebidas pela primeira parte do elemento óptico;

[0036] - o número é determinado de modo que uma energia de superfície de cura total recebida por qualquer ponto da primeira parte do elemento óptico seja pelo menos igual ao primeiro limiar de energia predeterminado, preferencialmente energia de Jacobs crítica (Ec);

[0037] - o método compreende uma etapa de pós-processamento assim que o elemento óptico é obtido, a etapa de pós-processamento compreendendo uma etapa de usinagem subtrativa como polimento ou uma etapa de trabalho aditivo como revestimento;

[0038] - a tecnologia de fabricação aditiva compreende uma de uma tecnologia de estereolitografia ou uma tecnologia de jateamento de polímeros;

[0039] - o elemento óptico é uma lente oftálmica;

[0040] - a primeira e segunda partes da lente oftálmica são sobrepostas ao longo de um eixo aproximadamente ortogonal a um eixo óptico da lente oftálmica.

[0041] O invento se relaciona igualmente com um sistema de fabricação para fabricar um elemento óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva compreendendo:

[0042] - um recipiente adequado para conter um material curável,

[0043] - um apoio adequado para sustentar o elemento óptico, e

[0044] - uma unidade de formação programada para formar uma primeira parte do elemento óptico irradiando a superfície do material curável com uma primeira energia de superfície de cura, a primeira energia de superfície de cura sendo estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado e superior a um segundo limiar predeterminado, a unidade de formação sendo igualmente programada para formar pelo menos uma segunda parte do elemento óptico irradiando a superfície do material curável imbricando pelo menos parcialmente a referida primeira parte do elemento óptico em pelo menos uma segunda energia de superfície de cura, a soma da primeira energia de superfície de cura e da segunda energia de superfície de cura sendo igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado.

[0045] Mais especificamente, o invento se relaciona igualmente com um sistema de fabricação para fabricar um elemento óptico desde um material curável usando uma tecnologia de fabricação aditiva compreendendo:

[0046] - um recipiente adequado para conter um material curável não curado,

[0047] - um apoio adequado para sustentar o elemento óptico, e

[0048] - uma unidade de formação programada para formar uma primeira parte do elemento óptico irradiando a superfície do material curável com uma primeira energia de superfície de cura, a primeira energia de superfície de cura sendo estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado e superior a um segundo limiar predeterminado, o primeiro limiar de energia predeterminado sendo igual ou inferior a um limiar de energia predeterminado de estado sólido correspondendo a uma energia suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico sólida em toda a espessura da referida primeira parte do elemento óptico, o segundo limiar de energia predeterminado sendo igual a uma energia de superfície de indução, a unidade de formação sendo igualmente programada para formar pelo menos uma segunda parte do elemento óptico irradiando a superfície do material curável imbricando pelo menos parcialmente a referida primeira parte do elemento óptico em pelo menos uma segunda energia de superfície de cura, a referida segunda energia de superfície de cura sendo superior ao segundo limiar de energia predeterminado, a soma da primeira energia de superfície de cura e da segunda energia de superfície de cura sendo suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico sólida, a soma da primeira energia de superfície de cura e das porções da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura recebida pela referida primeira parte do elemento óptico sendo preferencialmente igual ou superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido.

[0049] De acordo com uma modalidade preferida, o sistema compreende uma unidade de deslocação adequada ou programada para deslocar o apoio em relação à unidade de formação de modo a deslocar a primeira parte formada do elemento óptico ao longo de um eixo aproximadamente ortogonal à superfície do material curável.

[0050] De acordo com uma modalidade preferida, a unidade de formação compreende uma fonte de energia adequada para irradiar a superfície do material curável com a primeira energia de superfície de cura e a segunda energia de superfície de cura.

[0051] De acordo com uma modalidade preferida, a unidade de formação compreende:

[0052] - elemento de computador programado para determinar um primeiro padrão de imagem associado a um primeiro conjunto de pixels da fonte de energia adequada para aplicar a primeira energia de cura, o elemento de computador sendo igualmente programado para determinar um segundo padrão de imagem associado a um segundo conjunto de pixels da fonte de energia adequada para aplicar a segunda energia de superfície de cura e

[0053] - sistema óptico adequado para projetar o primeiro conjunto de pixels da primeira energia de superfície de cura na superfície do material curável, o primeiro conjunto de pixels definindo uma primeira imagem projetada, o sistema óptico sendo igualmente adequado para projetar o segundo conjunto de pixels da fonte de energia na superfície do material curável, o segundo conjunto de pixels definindo uma segunda imagem projetada. DESCRIÇÃO DETALHADA DO(S) EXEMPLO(S)

[0054] A seguinte descrição com referência aos desenhos anexos, dada como exemplo não limitativo, torna claro em que consiste o invento e como o mesmo pode ser reduzido à prática.

[0055] Nos desenhos anexos:

[0056] - a Figura 1 representa uma curva mostrando a taxa de conversão de um material curável como uma função da energia de superfície de cura;

[0057] - a Figura 2 representa um sistema de fabricação exemplificativo adaptado para fabricar um elemento óptico de acordo com o invento;

[0058] - as Figuras 3 a 5 mostram esquematicamente vistas superiores diferentes do material curável de um elemento óptico quando o mesmo é processado de acordo com uma primeira modalidade do invento;

[0059] - as Figuras 6 e 7 mostram esquematicamente vistas laterais do material curável de um elemento óptico quando o mesmo é processado de acordo com uma segunda modalidade do invento; e

[0060] - a Figura 8 representa uma lente oftálmica fabricada de acordo com o método do invento;

[0061] - a Figura 9 representa um exemplo de uma curva de trabalho de acordo com a equação de Jacobs;

[0062] - a Figura 10 representa a transmissão de duas energias de superfície de cura irradiando o material curável através da espessura de um elemento óptico de acordo com o invento;

[0063] - as Figuras 11 e 12 mostram respectivamente a disposição do material curável no caso do presente invento e no caso do estado da técnica;

[0064] - a Figura 13 mostra uma subdivisão de uma zona de pixels de acordo com o invento;

[0065] - as Figuras 14 a 17 mostram projeções sucessivas de conjuntos de pixels em áreas definidas na Figura 13; e

[0066] - as Figuras 18 a 20 mostram a evolução da taxa de conversão como uma função das irradiações sucessivas em três exemplos de acordo com o invento.

[0067] O presente invento se relaciona, em geral, com um método adaptado para fabricar um elemento óptico usando uma tecnologia de fabricação aditiva.

[0068] O invento se aplica, mais particularmente, à fabricação de uma lente oftálmica, por exemplo, adequada para ser montada em uma armação de óculos. A lente oftálmica é potencialmente fabricada já com um formato adaptado para ser montado na armação de óculos ou necessitando de uma outra etapa de rebordagem de modo a atingir o formato requerido.

[0069] A expressão “tecnologia de fabricação aditiva” se refere a uma tecnologia de fabricação como definido na Norma internacional ASTM 2792-12, que menciona um processo de junção de materiais para fazer objetos desde dados de modelo 3D, usualmente camada sobre camada, em oposição a metodologias de fabricação subtrativa, tal como usinagem tradicional. Os objetos sólidos são assim fabricados justapondo elementos de volume (essencialmente camadas ou voxels, ou gotas, ou gotículas ou, em alguns casos, mesmo blocos de matéria). No caso do presente invento, o elemento óptico é assim fabricado elemento de volume por elemento de volume, preferencialmente camada por camada.

[0070] A tecnologia de fabricação aditiva pode ser, na prática, estereolitografia (SLA - Stereolithography), estereolitografia de processamento de luz digital (DLP-SLA - Digital Light Processing Stereolithography) ou jateamento de polímeros. As tecnologias de fabricação aditiva compreendem processos que criam objetos por justaposição de elementos de volume de acordo com uma disposição predeterminada que pode ser definida em um arquivo CAD (Computer Aided Design - Desenho Assistido por Computador).

[0071] A estereolitografia (SLA) e a estereolitografia de processamento de luz digital (DLP-SLA) funcionam ambas focando uma luz, essencialmente uma luz ultravioleta, em um recipiente de resina líquida de fotopolímero de modo a formar camadas sólidas que são empilhadas para criar um objeto sólido. Em relação à estereolitografia (SLA), a resina líquida recebe uma exposição seletiva à luz por um feixe laser varrendo a área de impressão. A estereolitografia de processamento de luz digital (DLP-SLA) usa uma tela de projetor digital para projetar uma imagem de cada camada em toda a superfície da resina. Como o projetor é uma tela digital, a imagem de cada camada é composta sensivelmente por pixels quadrados, resultando em uma camada formada desde pequenos blocos rectangulares denominados voxels (volume definido pelo pixel quadrado e a espessura da camada).

[0072] Como uma alternativa, os pixels podem ter outros formatos, tais como hexagonal, rômbico ou alongado, dependendo da tecnologia usada para formar os microespelhos, por exemplo, os pixels LCD ou LED.

[0073] Uma tecnologia de jateamento de polímeros usa uma cabeça de impressão de jato de tinta para jatear gotículas de resina de fotopolímero líquido em uma plataforma de construção. A resina líquida é imediatamente curada por uma fonte de luz, tal como uma fonte infravermelha ou uma fonte ultravioleta, e solidificada para construir camadas, ou o elemento óptico final, conjunto de gotículas por conjunto de gotículas (e formar o objeto sólido).

[0074] Nesse caso, na prática, a tecnologia de fabricação aditiva usada se baseia na projeção de um padrão de luz em um material curável. O padrão de luz é, por exemplo, um padrão infravermelho ou um padrão ultravioleta. O material curável é, por exemplo, uma resina de fotopolímero e o elemento óptico é fabricado por um processo de fotopolimerização. Como um exemplo, a resina de fotopolímero compreende monômeros de (met)acrilato.

[0075] Na prática, o processo de fotopolimerização pode ser caracterizado por uma taxa de conversão Cv (ou taxa de polimerização) do material curável. A taxa de conversão Cv é ligada ao estado físico de matéria do material curável. Antes de ser irradiado pela energia curável, essencialmente irradiação por luz, o material curável é líquido. A taxa de conversão Cv é considerada perto de 0, não obstante uma ligeira polimerização devido ao envelhecimento do material curável. Sob a irradiação do material curável pela energia de superfície curável, o material curável é polimerizado e muda progressivamente de um estado líquido para um estado sólido. O material curável está passando por múltiplos estados, especialmente um estado intermédio, denominado “estado gelificado”, cuja taxa de conversão Cv correspondente depende do material curável. O estado intermédio corresponde a um estado de matéria que não é líquido nem sólido, mas entre os dois, em particular, não sólido o bastante de acordo com o método de acordo com a metodologia de Jacobs, mas com monômeros tendo começado a polimerizar uns com os outros, começando a formar partes de uma rede de polímeros. A taxa de conversão Cv do estado intermédio pode, por exemplo, ser entre 20% e 80% para alguns monômeros de acrilato, ou superior a 10% e/ou inferior a 67% para alguns outros. O material curável é considerado como se encontrando em um estado sólido para uma taxa de conversão Cv geralmente superior a 80%. Para alguns monômeros de acrilato, o material curável é considerado como se encontrando em um estado sólido para uma taxa de conversão Cv superior a 67%. Dependendo do material, o material curável é considerado como se encontrando em um estado sólido para taxas de conversão superiores a uma taxa de conversão crítica que pode ser empiricamente determinada entre cerca de 60% e cerca de 80%.

[0076] As taxas de conversão caracterizando o estado intermédio e o estado sólido dependem de uma energia de superfície de cura E (ou dose de luz) derivada da fonte de luz, das propriedades de absorção do material curável e da eficiência de iniciador para polimerizar o material curável. A Figura 1 representa a taxa de conversão Cv (em %) como uma função da energia de superfície de cura E que irradia o material curável no caso de monômeros de acrilato.

[0077] Como é visível nessa Figura 1, em alguns casos, especialmente para polimerização de crescimento de cadeia radical, desde que a energia de superfície de cura E seja inferior a uma energia de superfície de indução EI, a taxa de conversão permanece perto de 0. Durante esse período (denominado o “período de indução”), o material curável permanece líquido e a polimerização não ocorre. No caso de uma polimerização de crescimento de cadeia radical, a reação entre os radicais primários formados por ativação de iniciadores e os monômeros é resfriada por um inibidor, nesse caso, o dioxigênio, que reage preferencialmente com os referidos radicais prevenindo assim a reação com monômeros. Durante o período de indução, a energia de superfície de cura E recebida pelo material curável é assim usada para consumir o inibidor, nesse caso, dioxigênio. Quando a energia de superfície de cura E recebida pelo material curável atinge a energia de superfície de indução EI, o processo de polimerização ocorre.

[0078] Convém notar que alguns processos de polimerização não têm um período de indução, tal como alguma polimerização de crescimento de cadeia catiônica. Nesses casos, o invento ainda se aplica, com a energia de superfície de indução que é insignificante (nesse caso, o “segundo limiar de energia de superfície de cura”, que será definido em seguida, será igualmente insignificante).

[0079] Desde que a energia de superfície de cura recebida total permaneça inferior a uma energia de Jacobs crítica EC, enquanto o processo de polimerização avança e a taxa de conversão Cv aumenta (com a conversão de monômeros), o material curável permanece em estado não sólido, mas se torna cada vez mais resistente.

[0080] A energia de Jacobs crítica EC é definida como a energia de superfície mínima a fornecer para atingir um estado sólido bastante para imprimir uma camada com uma espessura teórica de 0. Como a energia de superfície de cura é ligada ao estado da matéria, uma taxa de conversão Cv correspondente é pareada com a energia de Jacobs crítica EC para um dado material. Em alguns casos de monômeros de acrilato polimerizados por polimerização de crescimento de cadeia radical, a taxa de conversão Cv correspondente é de cerca de 60% a 80%.

[0081] A energia de Jacobs crítica EC é determinada usando um método empírico baseado na equação de Jacobs (Paul F. Jacobs, Fundamentals of stereolithography in International Solid Freeform Fabrication Symposium, 1992):

[0082] { th = DP * ln ( E / EC ) }, em que E é a energia de superfície de cura, EC é a energia de Jacobs crítica, DP é um valor de penetração de profundidade de luz da energia de superfície de cura dentro do material curável e th é a espessura polimerizada.

[0083] O valor de penetração de profundidade de luz DP e a energia de Jacobs crítica EC são obtidos desde uma curva de trabalho derivada de experimentos de Jacobs. O experimento consiste na irradiação de um material curável (nesse caso, uma resina) com um conjunto de energias de superfície de cura conhecidas e medição da espessura polimerizada correspondente de material mensuravelmente sólido. A curva de trabalho é uma representação semilogarítmica da espessura medida polimerizada como uma função do logaritmo (ln) natural da energia de superfície de cura E.

[0084] A Figura 9 representa um exemplo dessa curva de trabalho. Como é visível nessa Figura, a curva de trabalho é uma linha reta. O valor de penetração de profundidade de luz DP é a inclinação da curva de trabalho e a energia de Jacobs crítica EC é a interseção entre o eixo da abcissa e a curva de trabalho.

[0085] Acima da energia de Jacobs crítica EC, o material curável começa a formar uma parte sólida mensurável onde não é requerido aumentar mais a conversão do monômero para obter um material polimerizado sólido, mesmo que uma maior conversão possa ainda trocar as propriedades físicas e/ou ópticas. Conformemente, para espessuras não nulas de material, desde que a energia de superfície de cura recebida total permaneça inferior a uma energia de Jacobs EC, enquanto o processo de polimerização avança e a taxa de conversão Cv aumenta), a camada esperada de material curável se encontra em um estado gelificado e se torna cada vez mais resistente.

[0086] A energia de Jacobs EJ corresponde à energia de superfície de cura mínima a fornecer, para um dado material curável, de uma dada espessura, para endurecer toda a dada espessura para um estado sólido bastante para ser medido de acordo com a metodologia de Jacobs. A energia de Jacobs EJ é obtida desde a equação de Jacobs seguindo um conjunto da energia de Jacobs crítica EC, o valor de penetração de profundidade de luz DP correspondendo ao material curável, e uma espessura esperada de camadas th. No caso de monômeros de acrilato curados pelo processo de polimerização de crescimento de cadeia radical, a taxa de conversão Cv correspondente é usualmente de cerca de 60% a 80%. De acordo com essa gama para a taxa de conversão, deve ser notado que não é requerido aumentar mais a conversão do monômero para obter um material polimerizado sólido, mesmo que uma maior conversão possa ainda trocar as propriedades físicas e/ou ópticas.

[0087] Convém notar que nas práticas convencionais em impressão 3D em outros domínios que não a fabricação de lentes oftálmicas, a energia de superfície de cura aplicada a uma dada camada é definida como superior à energia de Jacobs EJ, geralmente fornecendo energia bastante para endurecer para um estado sólido uma camada tendo uma espessura aumentada em cerca de 50% a cerca de 200%. Em outras palavras, a energia de Jacobs EJ pode ser compreendida entre a energia de Jacobs crítica EC para uma camada 150% mais espessa que a camada considerada e a energia de Jacobs crítica EC para uma camada 300% mais espessa que a camada considerada. O presente invento deixou de lado essas práticas para atingir os requisitos ópticos para aplicação oftálmica.

[0088] A Figura 2 mostra um sistema de fabricação 1 adaptado para fabricar um elemento óptico através de um processo DLP-SLA. O sistema de fabricação compreende uma unidade de formação 3, um recipiente 10, um apoio 15 e um meio de deslocação 20.

[0089] A unidade de formação 3 compreende uma fonte de energia 2, um sistema óptico 4 e um elemento de computador 6. A unidade de formação 3 é adaptada para implementar um método para fabricação de um elemento óptico 100 como descrito abaixo quando as instruções são executadas. Na prática, o elemento de computador 6 inclui um microprocessador e uma memória (não representado). O microprocessador é adaptado para executar as instruções para fabricação do elemento óptico 100 e a memória armazena essas instruções. Como um exemplo, o elemento de computador 6 é programado para gerar instruções relativamente à magnitude da energia de superfície de cura para cada etapa sucessiva de fornecimento de uma energia de superfície de cura, e relativamente a padrões de imagem (ou padrões de luz) que serão projetados na superfície 55 do material curável

50. Essas instruções são, por exemplo, transmitidas à fonte de energia 2 e/ou ao sistema óptico 4.

[0090] A fonte de energia 2 é adequada para irradiar a superfície 55 do material curável 50 com uma energia de superfície de cura. A fonte de energia 2 fornece um feixe de luz, por exemplo, um feixe de luz ultravioleta, direcionado para o material curável 50 pelo sistema óptico 4.

[0091] O sistema óptico 4 é adaptado para projetar a luz proveniente da fonte de energia 2 na superfície 55 do material curável 50. O sistema óptico 4 compreende uma pluralidade de microespelhos 8 dispostos em um formato de grade. Os microespelhos 8 são separados uns dos outros por um espaço intermédio (uma vez que, na prática, não é possível ter uma junção perfeita entre dois microespelhos adjacentes). Um microespelho 8 se encontra, por exemplo, em um formato sensivelmente quadrado, com um tamanho de, por exemplo, 8 x 8 μm². O espaço intermédio é compreendido entre 1 e 10 μm, por exemplo, de cerca de 2,8 μm, para um espaçamento entre microespelhos de cerca de 10,8 μm. Uma vez projetados na superfície 55 do material curável 50, os microespelhos 8 formam pixels projetados com um dado espaçamento, compreendendo uma projeção direta dos microespelhos e do espaço intermédio. Por exemplo, o espaçamento pode ser de cerca de 40 x 40 μm, com cerca de 30 x 30 μm correspondendo a uma projeção dos microespelhos, separados por um espaço intermédio de cerca de 10 μm.

[0092] Convém notar que existem outras combinações alternativas de fonte de energia e sistema óptico. Por exemplo, a formação do padrão de imagem pode ser gerada inteiramente pela fonte de energia, usando microespelhos ou uma tela LCD ou LED, e o sistema óptico somente fornece efeitos de posicionamento e focagem. Em alternativa, a fonte de energia pode fornecer energia de uma maneira de rajada contínua ou regular, e o sistema óptico gera o padrão de imagem por cima do efeito de posicionamento e focagem. Ademais, o tamanho dos microespelhos ou pixels LCD ou LED ou dos pixels projetados pode variar do atual exemplo sem menosprezar o invento.

[0093] Como é visível na Figura 2, o sistema óptico 4 compreende aqui um sistema de projeção 7 adaptado para direcionar o feixe ultravioleta da fonte de energia 2 para a pluralidade de microespelhos 8.

[0094] O material curável 50 é armazenado no recipiente 10 em um estado líquido. Uma vez polimerizado, o material curável 50 forma o elemento óptico 100 que é suportado pelo apoio 15. Na prática, o apoio 15 é parcialmente imerso em uma cuba de material curável 50 de modo que uma porção do material curável líquido 50 se encontre por cima do apoio 15. O feixe de luz fornecido pela fonte de energia 2 é assim projetado nessa porção do material curável 50. Quando essa porção é polimerizada, a parte do elemento óptico que é formada se encontra assim no apoio

15.

[0095] Como descrito em seguida, de acordo com o invento, o elemento óptico é formado em diversas partes (nas modalidades descritas, em diversas camadas).

[0096] Primeiro, uma porção inicial de material curável 50 é usada para formar o elemento óptico 100. Essa porção inicial é pelo menos parcialmente curada antes de outra porção (denominada “primeira porção”) de material curável não curado ser depositada nessa porção inicial. Em seguida, uma primeira parte dessa primeira porção é curada.

[0097] A parte curada da porção inicial é usada como uma base mecânica para essa primeira parte do elemento óptico 100.

[0098] Em outras palavras, de acordo com o invento, uma primeira porção de material curável não curado é colocada na porção inicial (nomeadamente entre a porção inicial e a fonte de energia 2 adequada para irradiar a superfície do material curável).

[0099] Nesse relatório descritivo, o termo “não curado” se refere a um material curável novo que não se encontra polimerizado de todo. A primeira parte é depois formada irradiando essa primeira porção de material curável não curado.

[0100] Como a primeira parte, a parte curada da porção inicial se encontra na extremidade de uma parte integrante do elemento óptico.

[0101] Convém notar que o apoio pode compreender vigas ou estruturas de apoio formadas por material curável curado para sustentar a lente.

[0102] O sistema de fabricação 1 compreende igualmente o meio de deslocação

20. O meio de deslocação 20 é adequado para deslocar o apoio 15 no qual o elemento óptico 100 é formado com respeito à cuba de material curável. Esse meio de deslocação 20 permite um movimento vertical do apoio 15, relativo à cuba de material curável, ao longo de um eixo sensivelmente ortogonal à superfície 55 do material curável 20. Esse movimento vertical do apoio 15 permite controlar a espessura do material curável líquido 50 a polimerizar. O meio de deslocação 20 permite assim controlar a espessura da camada polimerizada.

[0103] O meio de deslocação 20 permite igualmente, no atual exemplo, um movimento horizontal, ao longo de um eixo sensivelmente paralelo à superfície 55 do material curável 50.

[0104] Como representado na Figura 2, o sistema de fabricação 1 compreende aqui um dispositivo revestidor 12. Esse dispositivo revestidor 12 é, por exemplo, adequado para espalhar algum material curável por cima de uma camada anterior de material curável. Métodos alternativos não usam um revestidor e podem posicionar uma membrana na superfície do material curável para alcançar nivelamento do material e controlar a espessura de material curável adicionado por cima de uma camada anterior de material curável.

[0105] Como exposto anteriormente, o elemento óptico 100 é fabricado, de acordo com o invento, irradiando o material curável 50 com uma energia de superfície de cura.

[0106] Na prática, a irradiação se baseia em um padrão de imagem associado a um conjunto de pixels dentro da fonte de energia 2 ou do sistema óptico 4, na forma de pixels LCD ou LED ou microespelhos, tais como dispositivos de microespelho digital (DMD - Digital Micro-mirror Devices). Esse conjunto de pixels é projetado na superfície 55 do material curável pela unidade de formação 3. Todavia, como anteriormente apresentado, na prática, os microespelhos 8 não se encontram perfeitamente unidos e existem alguns espaços intermédios entre eles. A imagem projetada na superfície do material curável compreende assim algumas áreas com sombra correspondendo aos espaços intermédios. Essas áreas com sombra são menos irradiadas pela energia de superfície de cura. Essas áreas com sombra correspondem assim a áreas que são menos polimerizadas. A repetição dessa variação regular da taxa de polimerização dentro de uma mesma camada e repetida camada após camada conduz à formação de defeitos de difração observáveis. Esses defeitos são incompatíveis com a qualidade óptica esperada de lentes de óculos.

[0107] Convém notar que para o propósito de ilustração, o mecanismo é simplificado, e é considerado em seguida que as áreas com sombra correspondendo à projeção do espaço intermédio para um dado padrão de imagem não são irradiadas e não são polimerizadas durante a irradiação ligada ao referido padrão de imagem. Todavia, o invento não é limitado por essa ilustração e o exemplo descrito usando esse mecanismo simplificado se aplica mutatis mutandis a casos onde as áreas com sombra recebem energia de superfície curável e onde assim o material curável correspondente pode ser polimerizado. Nesses casos, ainda deve ser notado que a área com sombra compreende algum material que não se encontra tão bem polimerizado como sob a projeção direta dos microespelhos ou pixels LCD ou LED.

[0108] Na verdade, os inventores notaram que mesmo em casos onde a energia de superfície curável é muito elevada, e em que a área com sombra recebe energia de superfície bastante para se tornar sólida no significado de Jacobs durante a irradiação de projeção única de um padrão de imagem, a taxa de polimerização, e/ou ritmo, da área com sombra é inferior em comparação com a área correspondendo à projeção direta dos microespelhos, conduzindo à formação de defeitos de difração observáveis. Ademais, como a cinética de polimerização é diferente dentro das áreas com sombra e das áreas sob a projeção direta dos microespelhos, denominadas áreas com luz, a rede de polímeros é diferente entre as áreas com sombra e as áreas com luz, conduzindo assim a diferentes propriedades ópticas. Isso conduz assim a uma variação periódica de propriedades ópticas tendo uma frequência espacial correspondendo ao espaçamento dos pixels projetados.

[0109] Nesse relatório descritivo, um pixel é definido como a imagem na superfície de material curável de um microespelho 8 e metade do espaço intermédio entre dois microespelhos adjacentes localizados em torno do microespelho 8 considerado.

[0110] O presente invento permite beneficamente uma polimerização homogênea para a fabricação do elemento óptico 100. Duas modalidades exemplificativas são executadas de acordo com o invento.

[0111] Uma primeira modalidade é representada nas Figuras 3 a 5. A primeira modalidade é, por exemplo, principalmente desempenhada através de uma camada de material curável 50. Por exemplo, pode ser principalmente desempenhada na primeira camada formada do elemento óptico 100 ou em outra camada formada por cima das outras.

[0112] De acordo com o exemplo mostrado nas Figuras 3 a 5, a primeira modalidade é aqui principalmente executada em uma primeira camada formada do elemento óptico 100.

[0113] De acordo com essa primeira modalidade, um padrão de imagem inicial e o conjunto inicial associado de pixels são determinados para aplicar uma primeira energia de superfície de cura E1 na superfície 55 do material curável. A primeira energia de superfície de cura E1 é estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado T1.

[0114] O primeiro limiar de energia predeterminado T1 é igual ou inferior a um limiar de energia predeterminado de estado sólido TS. O limiar de energia predeterminado de estado sólido TS corresponde a uma energia para ter uma “força verde” suficiente, o que significa uma energia suficiente para curar a primeira parte do elemento óptico 100 bastante para o manusear, mas inferior a uma energia para o curar totalmente. A primeira parte do elemento óptico 100 é, por exemplo, formada por uma única camada. O termo “verde” se refere aqui a um objeto fotopolimerizado inicialmente formado em oposição ao objeto final, que é submetido a cura térmica adicional após um processo de fabricação aditiva. Mais detalhes sobre esse limiar de energia TS podem ser encontrados no artigo “Polymers for 3D Printing and Customized Additive Manufacturing”, Samuel Clark Ligon, Robert Liska, Jürgen Stampfl, Matthias Gurr e Rolf Mülhaupt, Chemical Reviews 2017 117 (15), 10 212 a 10 290, DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00074.

[0115] Em outras palavras, o limiar de energia predeterminado de estado sólido

TS corresponde a uma energia suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico 100 sólida em toda a espessura da referida primeira parte do elemento óptico

100.

[0116] Ademais, o limiar de energia predeterminado de estado sólido TS é estritamente superior à energia de superfície de indução EI, por exemplo, é superior ao dobro da energia de superfície de indução EI. Esse limiar de energia predeterminado de estado sólido TS é suficiente para obter uma parte que é mais sólida que uma parte que ainda não se encontra polimerizada.

[0117] O primeiro limiar de energia predeterminado T1 é uma função da energia de Jacobs crítica EC, por exemplo, é igual à energia de Jacobs crítica EC. Como outro exemplo, o primeiro limiar de energia predeterminado T1 é uma energia EJ recomendada, igualmente denominada energia de Jacobs EJ em seguida, derivada da equação de Jacobs anteriormente exposta (por definição da equação de Jacobs, a energia de Jacobs EJ é superior à energia de Jacobs crítica EC). Como um exemplo, o limiar de energia predeterminado de estado sólido TS é igual à energia de Jacobs EJ.

[0118] A primeira energia de superfície de cura E1 é superior a um segundo limiar de energia predeterminado T2. Na prática, esse segundo limiar de energia predeterminado T2 é igual à energia de superfície de indução EI anteriormente exposta (a polimerização está assim ocorrendo, o dioxigênio de inibição sendo já consumido na maioria).

[0119] Como um exemplo ilustrativo, é considerado um material curável baseado em monômeros de acrilato com valores experimentalmente determinados de energia de Jacobs crítica EC de 5 mJ e um valor de penetração de profundidade de luz Dp de 200 μm. Para construir camadas com uma espessura de 10 μm, o primeiro limiar corresponderia assim a T1 = 5,26 mJ (= EJ). O segundo limiar seria de cerca de T2 = 0,21 mJ.

[0120] Nesse exemplo, a primeira energia de cura E1 pode ser escolhida igual a E1 = 1,66 mJ para atingir o primeiro limiar de energia predeterminado T1 em 4 irradiações diferentes.

[0121] Esse conjunto inicial de pixels é projetado na superfície 55 do material curável 50 que se encontra acima do apoio 15. É formada uma camada inicial 35a. Todavia, como a primeira energia de superfície de cura E1 é estritamente inferior à energia de Jacobs crítica EC, o material curável que é irradiado não se encontra em um estado sólido, mas se encontra em um estado intermédio entre estado líquido e estado sólido.

[0122] A Figura 3 mostra um exemplo de uma vista superior de um traço da imagem projetada no material curável 50. Esse traço mostra uma alternância de áreas de estado intermédias 30a (que foram diretamente irradiadas e para as quais a polimerização está ocorrendo) e de áreas subpolimerizadas 32a (que não são diretamente irradiadas). As áreas subpolimerizadas 32a correspondem às áreas com sombra anteriormente descritas e derivam dos espaços intermédios entre os microespelhos 8 e são, nesse exemplo, não polimerizadas. É relembrado que esse exemplo é uma versão simplificada do que acontece na realidade. É esperado que, com a maioria dos materiais polimerizados, as áreas subpolimerizadas ainda sejam parcialmente irradiadas, quer por difusão de luz quer por uma dispersão de um feixe de luz virtual correspondendo ao pixel ou por migração de espécies ativas do pixel para as áreas com sombra ou por outros meios.

[0123] Para cobrir toda a superfície do material curável com uma quantidade similar de energia de superfície de cura (e assim para polimerizar tão homogeneamente quanto possível toda a camada inicial 35a), diversos conjuntos de pixels necessitam assim de ser projetados sucessivamente na mesma superfície do material curável. Diversas outras energias de superfície de cura correspondentes são assim diretamente aplicadas sucessivamente na camada inicial 35a (antes de adicionar uma nova camada de material curável a essa camada inicial 35a). Cada uma das outras energias de superfície de cura é superior ao segundo limiar de energia predeterminado T2 e estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1. Preferencialmente, cada uma das outras energias de superfície de cura é estritamente inferior à energia de Jacobs crítica EC. As outras energias de superfície de cura são determinadas para polimerizar toda a camada inicial (em outras palavras, para obter uma elevada taxa de conversão em uma parte maior da camada inicial 35a, por exemplo, superior a 0,70). As outras energias de superfície de cura são assim determinadas de modo que a soma da primeira energia de superfície de cura E1 e de cada uma das outras energias de superfície de cura recebidas pela camada inicial 35a seja suficiente para tornar a camada inicial 35a sólida. Em particular, a soma da primeira energia de superfície de cura E1 e de cada uma das outras energias de superfície de cura recebidas pela camada inicial 35a é superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido TS. Preferencialmente, a soma da primeira energia de superfície de cura E1 e de cada uma das outras energias de superfície de cura recebidas pela camada inicial 35a é igual ou superior a 1,2 vezes a energia de Jacobs (EJ), preferencialmente 1,5 vezes a energia de Jacobs (EJ). Como anteriormente exposto, um voxel é um elemento de volume formado por um pixel quadrado e a espessura de uma camada.

[0124] Para compensar as áreas com sombra, cada conjunto projetado de pixels é deslocado dos anteriormente projetados em uma distância menor que o tamanho de pixel (ou espaçamento). Em outras palavras, significa que uma posição relativa de um conjunto projetado de pixels é definida com respeito a outro conjunto projetado de pixels, de modo que pelo menos um pixel do conjunto projetado de pixels recubra pelo menos parcialmente dois pixels do outro conjunto projetado de pixels. Essa imbricação permite suavizar a polimerização com um número limitado de conjuntos projetados de pixels. Vantajosamente, especialmente se os pixels forem sensivelmente quadrados ou tiverem um formato rômbico ou forem sensivelmente retangulares, existem pelo menos 3 conjuntos projetados de pixels, cada pixel tendo áreas com sombra pelo menos ao longo de 2 direções, formando assim um eixo x e um eixo y. Os três conjuntos de pixels são de modo que pelo menos um conjunto projetado de pixels seja de modo a ser deslocado ao longo de ambos os eixos x e y com respeito a pelo menos um dos outros conjuntos projetados de pixels.

[0125] De acordo com a primeira modalidade, é determinado um número n de conjuntos projetados de pixels de modo a cobrir toda a superfície do material curável. O número n, junto com n deslocações correspondentes, é otimizado para minimizar a variação de estado da matéria ou taxa de conversão na camada inicial uma vez irradiada pelas n energias de superfície de cura de acordo com o n conjunto projetado de pixels, e para minimizar ainda, quando possível, a variação da cinética da polimerização (a cinética da polimerização correspondendo ao ritmo de cura imposto no material curável). Em outras palavras, as posições relativas de cada conjunto projetado de pixels entre os n conjuntos projetados de pixels (e assim as n imagens projetadas associadas) são determinadas para minimizar a variação das energias de superfície de cura total recebidas entre cada voxel da camada inicial 35a, incluindo as várias áreas com sombra, quando todas as etapas de cura são alcançadas. Na prática, o número n depende de uma resolução alvo na homogeneidade (relativamente à polimerização).

[0126] Nessa primeira modalidade, o número n é um número inteiro igual ou superior a 3. Em outras palavras, significa que pelo menos três conjuntos projetados de pixels (e assim uma combinação de pelo menos três energias de superfície de cura) são requeridos para polimerizar a camada inicial 35a.

[0127] Na prática, a disposição de todas as posições relativas dos conjuntos projetados de pixels pode definir um ciclo permitindo a cobertura de toda a superfície do material curável. Como um exemplo, o ciclo pode ter um formato quadrangular ou um formato rômbico ou um formato triangular.

[0128] No exemplo representado nas Figuras 3 a 5, o número n é igual a 3, significando que três conjuntos projetados de pixels (e assim três imagens projetadas correspondentes) são requeridos para polimerizar homogeneamente a superfície 55 do material curável disponível por cima do apoio 15.

[0129] A Figura 4 representa a superposição da projeção de um segundo conjunto de pixels imbricando o conjunto inicial projetado de pixels. A projeção do segundo conjunto de pixels é deslocada desde o primeiro conjunto projetado de pixels, em um espaçamento de cerca de meio pixel ao longo de um eixo x e um espaçamento de meio pixel ao longo de um eixo y. Na prática, o apoio 15 pode ser movido de modo a obter essa deslocação entre os dois conjuntos de pixels. Como uma alternativa, as definições do sistema óptico 4 podem introduzir a deslocação.

[0130] Como é visível na Figura 4, uma grande parte da superfície do material curável é polimerizada como é visível com as áreas de estado intermédio 30b (a soma da primeira e de uma segunda energias de superfície de cura é inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1 para alguns voxels da camada inicial). Todavia, algumas áreas subpolimerizadas 32b ainda se mantêm (as áreas subpolimerizadas situadas nas margens são consideradas em seguida).

[0131] A Figura 5 representa a superposição de um terceiro conjunto de pixels acima do segundo conjunto de pixels. A projeção do terceiro conjunto de pixels é deslocada desde o primeiro e do segundo conjuntos de pixels de modo a cobrir as áreas subpolimerizadas 32b, em um espaçamento de cerca de um terço de pixel ao longo de um eixo x e um espaçamento de um terço de pixel ao longo de um eixo y, com relação ao primeiro conjunto de pixels. Nessa Figura, toda a área central da camada inicial 35a foi irradiada pelo menos uma vez. Na prática, algumas áreas, que se situavam no cruzamento das três projeções do primeiro, segundo e terceiro conjuntos de pixels, são efetivamente polimerizadas uma vez que uma energia recebida total é superior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1. Todavia, algumas das anteriores áreas não polimerizadas 32b receberam somente uma ou duas irradiações com uma energia de cura recebida total que é estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1. As anteriores áreas subpolimerizadas 32b se encontram assim ainda em um estado intermédio após a projeção do terceiro conjunto de pixels. Na prática, essas áreas serão mais polimerizadas com a formação de uma ou mais camadas imbricando a camada inicial 35a. Todavia, em comparação com um processo onde a energia de Jacobs EJ é fornecida em uma vez, usando somente um conjunto de pixels, a área central 35a de acordo com a presente modalidade mostra uma homogeneidade melhorada de taxa de conversão, e da cinética da polimerização. Na primeira modalidade, as outras camadas são formadas da mesma forma da camada inicial 35a.

[0132] Para desenvolver outro exemplo ilustrativo dessa primeira modalidade, a zona de pixels 500 é subdividida em 9 áreas e a zona entre pixels associada é dividida em 7 áreas. Essa subdivisão é representada na Figura 13, definindo assim 16 áreas diferentes Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9, Z10, Z11, Z12, Z13, Z14, Z15, Z16. Um conjunto projetado de pixels como anteriormente definido cobre 9 áreas ao mesmo tempo (como mostrado pelas áreas demarcadas na Figura 13).

[0133] Nessa variante da primeira modalidade, o número n é um número inteiro igual a 4. Em outras palavras, significa que são requeridos quatro conjuntos projetados de pixels (e assim uma combinação de quatro energias de superfície de cura) para polimerizar a camada inicial.

[0134] Considerando, com relação à zona de pixels 500 somente, a projeção sucessiva desses quatro conjuntos de pixels, as Figuras 14 a 17 mostram as áreas entre as 16 áreas Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9, Z10, Z11, Z12, Z13, Z14, Z15, Z16 que são sucessivamente irradiadas. Nesse caso, nos focamos nas 16 áreas Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9, Z10, Z11, Z12, Z13, Z14, Z15, Z16 de uma zona de pixels 500 (mesmo que algumas outras zonas de pixels sejam representadas nessas Figuras).

[0135] A Figura 14 mostra as 9 áreas que são irradiadas entre a projeção do primeiro conjunto de pixels. Como é visível nessa Figura, somente as áreas demarcadas Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9 são diretamente irradiadas.

[0136] A projeção do segundo conjunto de pixels é deslocada, nesse caso com um deslize na direção x. A Figura 15 mostra o estado da zona de pixels 500. Como a projeção do segundo conjunto de pixels recobre a projeção do primeiro conjunto de pixels, algumas áreas, nesse caso Z3, Z6, Z9, são irradiadas por uma segunda vez. Algumas áreas Z2, Z5, Z8, Z10, Z11, Z12 são irradiadas diretamente somente uma vez e algumas outras áreas Z13, Z14, Z15, Z16 não recebem uma das primeiras duas irradiações.

[0137] A projeção do terceiro conjunto de pixels é deslocada, nesse caso com um deslize na direção -y em relação à Figura 15. A Figura 16 mostra o estado da zona de pixels 500. Como a projeção do terceiro conjunto de pixels recobre as projeções do primeiro e do segundo conjunto de pixels, uma área Z9 é irradiada diretamente pela terceira vez. Algumas áreas Z3, Z6, Z9, Z12 recebem duas irradiações após essa projeção. Algumas outras áreas Z1, Z2, Z4, Z5, Z7, Z8, Z10, Z11, Z15, Z16 recebem somente uma irradiação. Duas áreas Z13, Z14 ainda não recebem diretamente uma das três irradiações.

[0138] A projeção do quarto conjunto de pixels é deslocada, nesse caso com um deslize na direção – x em relação à Figura 16. A Figura 17 mostra o estado da zona de pixels 500. Como a projeção do quarto conjunto de pixels recobre as projeções do primeiro, do segundo e do terceiro conjuntos de pixels, uma área Z9 é irradiada diretamente pela quarta vez. Algumas áreas Z3, Z6, Z7, Z8, Z12 Z15 recebem duas irradiações após essa projeção. As outras áreas recebem somente uma irradiação.

[0139] Todavia, tem de ser notado que as projeções do segundo, terceiro e quarto conjuntos de pixels recobrem as zonas de pixels vizinhas e, em particular, áreas específicas das referidas zonas de pixels vizinhas. Conformemente, considerando uma zona de pixels 500 dentro da massa do material, a mesma é circundada por outras zonas de pixels vizinhas 500 cujo conjunto correspondente de pixels pode ser imbricado na zona de pixels 500.

[0140] Conformemente, para entender a taxa de irradiação correta recebida por cada área de pixels da zona de pixels 500 na massa, a irradiação proveniente de projeções correspondendo à zona de pixels 500 tem de ser levada em conta, mas a irradiação proveniente de projeções correspondendo à zona de pixels vizinha tem igualmente de ser levada em conta.

[0141] Desse modo, no presente exemplo, usando os 4 conjuntos projetados de pixels descritos acima dentro de uma camada, as áreas Z1, Z3, Z7, Z9, ou seja, 25% da superfície correspondendo à zona de pixels 500, receberam a energia correspondendo a 4 irradiações, nesse caso o bastante para ser mais energia que o primeiro limiar de energia predeterminado T1. Ademais, as áreas Z2, Z4, Z6, Z8, Z10, Z12, Z13, Z15, ou seja: 50% da superfície correspondendo à zona de pixels 500, receberam somente 2 irradiações, que nesse caso é inferior ao primeiro limiar T1, e mesmo abaixo da energia de Jacobs crítica EC. Eventualmente, as áreas Z5, Z11, Z14, Z16, ou seja, 25% da superfície correspondendo à zona de pixels 500, receberam somente uma irradiação. Ademais, nesse caso, cada grupo de áreas da zona de pixels 500 tendo recebido um dado valor de irradiação é espalhado de uma maneira o mais homogênea possível.

[0142] Conformemente, a primeira modalidade pode respeitar as condições da segunda modalidade (descrita abaixo) para cerca de 75% de sua superfície, uma vez que a soma de 2 irradiações pela energia de cura é geralmente inferior à energia de Jacobs, e muitas vezes inferior à energia de Jacobs crítica EC, enquanto a soma de 4 irradiações é superior à energia de Jacobs. Conformemente, esse caso, ou casos similares com diferentes números ou disposição de deslocações entre irradiações, pode ser incluído como um caso-limite da segunda modalidade.

[0143] Ademais, no caso de uma segunda camada ser formada na primeira camada, com similarmente 4 conjuntos projetados de pixels, ligeiramente deslocados de modo a inverter as partes das áreas da zona de pixels 500 que são mais ou menos irradiadas em comparação com a primeira camada, após passar por 2 camadas, todas as áreas da zona de pixels 500 devem ter recebido cerca da mesma quantidade de energia, ou seja: 4 ou 5 irradiações. Esse ensinamento pode se aplicar mutatis mutandis a casos similares com diferentes números ou disposição de deslocações entre irradiações.

[0144] Uma segunda modalidade para uma polimerização homogênea é representada nas Figuras 6 e 7. A segunda modalidade é, por exemplo, desempenhada através de diversas camadas de material curável.

[0145] Antes de descrever a segunda modalidade, é possível observar na Figura 10 a transmissão da energia de superfície de cura irradiando o material curável através da profundidade D de um elemento óptico formado por diferentes camadas.

[0146] Nesse caso, o elemento óptico é formado pela superposição das diferentes camadas Ln-6, Ln-5, Ln-4, Ln-3, Ln-2, Ln-1 e Ln, com a camada inicial Ln-6 e a última Ln.

[0147] A curva F1 corresponde ao estado da técnica usual no qual uma energia de superfície de cura superior à energia de Jacobs crítica EC é aplicada em cada camada para a curar completamente antes de colocar outra camada sobre essa camada. Como anteriormente explicado, a camada correspondente é assim diretamente endurecida. A transmissão da energia de superfície de cura através da camada não é eficiente e são visíveis descontinuidades entre as diferentes camadas (essas descontinuidades são igualmente mostradas na Fig. 12).

[0148] Na Figura 10, a curva F2 se refere ao presente invento, em particular a um caso onde a energia de Jacobs crítica EC é atingida após irradiações de pelo menos uma outra camada, e a energia de Jacobs é atingida após pelo menos duas outras camadas (como mostrado na figura, uma vez que o fundo da camada Ln-1 tem menos energia que a energia de Jacobs crítica EC, significando que a camada Ln-1 não se tornou totalmente sólida. Nesse caso, a energia de superfície de cura aplicada em cada camada antes de colocar outra camada por cima da mesma é inferior à energia de Jacobs EC crítica. Como exposto anteriormente, sob essa irradiação, a camada se encontra em um estado intermédio entre o estado líquido e o estado sólido. O endurecimento da camada ocorre através de sucessivas irradiações até atingir o estado sólido. Como as diferentes camadas se encontram nesse estado intermédio, as descontinuidades entre as camadas são menos importantes que as observadas com a curva F1 (esse efeito aparece na Fig. 11).

[0149] De acordo com a segunda modalidade (como a primeira anteriormente descrita), o padrão de imagem inicial e o conjunto inicial associado de pixels são determinados para aplicar a primeira energia de superfície de cura E1 na superfície do material curável 50. A primeira energia de superfície de cura E1 é estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1 (nesse caso, a energia de Jacobs crítica EC) e superior ao segundo limiar de energia predeterminado T2 (nesse caso, a energia de superfície de indução EI).

[0150] Esse conjunto inicial de pixels é projetado na superfície do material curável que se encontra acima do apoio 15. É formada a camada inicial 35c. Todavia, como a primeira energia de superfície de cura E1 é estritamente inferior à energia de Jacobs crítica EC, o material curável que é irradiado se encontra em um estado intermédio. Esse estado intermédio significa que a camada inicial 35c é pelo menos parcialmente polimerizada.

[0151] É relembrado que o primeiro limiar de energia predeterminado T1 pode igualmente ser a energia de Jacobs EJ para a dada espessura da camada. Ademais,

deve ser notado que, no caso do invento, e em particular essa segunda modalidade, de modo a atingir o primeiro limiar de energia predeterminado T1 em duas ou mais irradiações enquanto se encontra abaixo do primeiro limiar de energia predeterminado T1 para cada irradiação individual, a primeira energia de superfície de cura E1 é mais geralmente igual ou inferior a 2/3 do primeiro limiar de energia predeterminado T1, ou mesmo metade do primeiro limiar de energia predeterminado T1, ou mesmo menos. Se o valor de penetração de profundidade de luz DP for superior à espessura de duas camadas, 2/3 da energia de Jacobs EJ são inferiores à energia de Jacobs crítica EC. Por consequência, se o primeiro limiar de energia predeterminado T1 for a energia de Jacobs EJ, na maioria dos casos práticos, a primeira energia de superfície de cura E1 é, na realidade, inferior à energia de Jacobs crítica EC. Em outras palavras, é possível descrever o invento de modo que a primeira energia de superfície de cura E1 seja inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1 (preferencialmente igual ou inferior à energia de Jacobs crítica EC), ao passo que a soma da primeira energia de superfície de cura E1, da segunda energia de superfície de cura E2 e da possível energia de superfície de cura intermédia recebida entre a primeira e segunda energias de superfície de cura é igual ou superior a um maior primeiro limiar de energia predeterminado T1, preferencialmente igual ou superior à energia de Jacobs EJ para a dada espessura da camada.

[0152] Em outras palavras, nessa segunda modalidade, a primeira energia de superfície de cura E1 diretamente aplicada em uma camada é inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1 e a energia de superfície de cura total direta e indiretamente aplicada em uma camada (ou seja, diretamente ou através de outras camadas) é igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1.

[0153] Esse limiar de energia predeterminado T1 pode ser igual à energia de Jacobs crítica EC. Todavia, o valor de Ec é atingido empiricamente e é propenso a erros de medição, pelo que é preferível considerar a energia de Jacobs EJ; e é preferível usar um processo de fabricação de acordo com o qual a energia de Jacobs é atingida após pelo menos irradiações de duas outras camadas. Na verdade, nesse caso, dependendo do material, é possível usar uma energia de superfície de cura compreendida entre um terço e uma metade da energia de Jacobs calculada, e é assim assegurado que a energia de superfície de cura efetiva será menor que a energia de Jacobs crítica, apesar de qualquer erro de medição.

[0154] A Figura 6 mostra um exemplo de uma vista lateral da camada inicial 35c. A camada inicial 35c compreende uma alternância de áreas de estado intermédias 30c (que foram diretamente irradiadas e para as quais a polimerização está ocorrendo, doravante denominadas áreas com luz) e de áreas subpolimerizadas 32c (que não são diretamente irradiadas, e que são consideradas como não polimerizadas para o exemplo simplificado). As áreas subpolimerizadas 32c correspondem às áreas com sombra anteriormente descritas e derivam dos espaços intermédios entre os microespelhos 8.

[0155] De acordo com a segunda modalidade, as áreas com sombra 32c são compensadas durante a formação de uma ou diversas outras camadas por cima da camada inicial 35c de modo que as áreas com sombra 32c de cada camada não sejam imbricadas.

[0156] Cada outra camada é fabricada com base em pelo menos uma irradiação com uma energia de superfície de cura correspondente. Na prática, é determinado um número H de irradiações da superfície do material curável em camadas diferentes de modo que uma parte de cada energia de superfície de cura correspondente seja recebida por pelo menos uma parte da primeira camada inicial, e que H irradiações sejam tanto suficientes como necessárias para a referida parte da primeira camada inicial receber uma energia de superfície de cura correspondendo ao primeiro limiar de energia predeterminado T1, nesse caso, a energia de Jacobs EJ. Em outras palavras, o número H corresponde ao número de irradiações recebidas pela primeira camada inicial, durante a formação de múltiplas camadas sobrepostas, de modo a receber a energia de Jacobs EJ. Em outras palavras, para respeitar um valor determinado do número H, a soma das energias que são recebidas pela camada considerada durante as H-1 irradiações (cada energia sendo recebida diretamente ou através de outras camadas) é inferior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido TS, e a soma das energias que são recebidas pela camada considerada durante as H irradiações (diretamente ou através de outras camadas) é igual ou superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido TS. Em outras palavras, para respeitar um valor determinado do número H, a primeira energia de superfície de cura (E1) tem de ser escolhida, com respeito a um módulo do valor de penetração de profundidade de luz DP, de modo que H-1 vezes a primeira energia de superfície de cura E1 seja inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1, e H vezes a primeira energia de superfície de cura E1 seja igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1.

[0157] Nessa modalidade, uma vez que é gerada uma única irradiação para cada camada, o número H corresponde a um número total de irradiações. Conformemente, assim que uma camada é irradiada com a energia de superfície de cura correspondente para uma camada, parte da energia é usada dentro dessa camada para iniciar a polimerização do material curável dessa camada, e parte da energia é transmitida às camadas já presentes, imbricadas pela energia de superfície de cura. Dentro dessas camadas, parte da energia é usada dentro da camada mais próxima para promover a polimerização do material curável, e uma parte restante é ainda transmitida dentro do material curável.

[0158] Em uma variante, é possível considerar outra situação que é uma mistura entre a primeira e a segunda modalidades. Nessa variante, o método compreende H etapas de irradiação das camadas, algumas ou a totalidade dessas etapas sendo compreendidas por subetapas de irradiação de modo direto de mais de uma vez de uma mesma camada (algumas camadas recebem mais de uma irradiação direta).

[0159] Na segunda modalidade, cada energia de superfície de cura correspondente, recebida diretamente por uma camada, é superior ao segundo limiar de energia predeterminado T2. Os valores das H energias de superfícies de cura respectivas são escolhidos de modo que a soma da primeira energia de superfície de cura E1 e das energias de superfície de cura correspondentes recebidas por cada voxel, nas partes do voxel imbricado pelas H energias de superfície de cura, seja igual ou superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido TS (para polimerizar toda a espessura da camada inicial).

[0160] De acordo com uma modalidade do invento, o número H é um número inteiro igual ou superior a 3 que define a cinética do processo usado. Cada energia de superfície de cura correspondente recebida depende do valor de penetração de profundidade DP da energia de superfície curável dentro do material curável, levando assim em conta a absorção de luz do material curável. Em outras palavras, cada energia de superfície correspondente necessita de ser suficiente para passar por diversas camadas de modo a polimerizar um voxel específico se for necessário.

[0161] De acordo com uma modalidade do invento, o número de camadas H e a espessura das camadas são determinados de modo que o produto do número H de camadas pela espessura da camada seja igual ou inferior ao valor de penetração de profundidade de luz DP da energia de superfície curável dentro do material curável. Na prática, para compensar as áreas com sombra em uma dada camada, o conjunto projetado de pixels formando o contorno da energia de superfície curável dessa dada camada é deslocado com respeito ao conjunto projetado de pixels formando o contorno da energia de superfície curável da camada ou das camadas imediatamente acima ou abaixo da dada camada. Desse modo, em uma modalidade, o valor de penetração de profundidade de luz DP é suficientemente elevado para limitar variações locais de estado de material curável entre os pixels do conjunto projetado de pixels, e pode assim ser superior ao produto mencionado acima do número de camadas pela espessura da camada.

[0162] De acordo com a segunda modalidade, em uma maneira prática, após a camada inicial 35c ser formada, tendo sido irradiada pela primeira energia de superfície curável E1, uma porção de material curável não curado é adicionada por cima da mesma para formar uma nova camada. Essa porção de material curável não curado é colocada entre a camada inicial 35c e a fonte de energia. Na prática, o material curável é, por exemplo, adicionado pelo revestidor 12. Como uma alternativa, o apoio 15 (suportando a camada inicial 35c) pode ser movido na vertical pelo meio de deslocação 20 de modo a imergir a camada inicial 35c no material curável de modo a adicionar algum material curável líquido (correspondendo ao material curável não curado) por cima da camada inicial 35c, com ou sem ajuda de uma membrana.

[0163] Antes de irradiar esse material curável líquido (ou material curável não curado) com outro conjunto projetado de pixels, o sistema de fabricação 1 é ajustado de modo que o outro conjunto de pixels seja projetado de modo a cobrir as áreas com sombra 32c. Na prática, o apoio 15 pode ser deslocado ao longo de um eixo sensivelmente paralelo à superfície do material curável. Como uma alternativa operacionalmente mais simples, o sistema óptico 4 pode ser ajustado de modo que o outro conjunto projetado de pixels seja deslocado e projetado nas áreas com sombra 32c.

[0164] Como representado na Figura 7, outra camada 37c é formada por cima da camada inicial 35c de modo que pelo menos uma parte dos pixels da energia de superfície curável, correspondendo às áreas com luz mencionadas acima, irradiando a outra camada 37c recubra pelo menos uma área não polimerizada 32c. Repetindo essa etapa, devido à transmissão da energia de superfície de cura correspondente através das diferentes camadas, as partes da camada inicial 35c imbricadas pelas H irradiações são polimerizadas em um estado que é considerado como sólido uma vez que a soma da primeira e das outras energias de superfície de cura é igual ou superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido TS. É relembrado que o termo não polimerizado é usado para a área 32c devido ao fato de o exemplo ser apresentado para simplificar a explicação, como mencionado acima. Na prática, é provável que as áreas não polimerizadas 32c sejam ligeiramente polimerizadas, mesmo que menos polimerizadas que as áreas com luz 30c.

[0165] A vantagem desse método, com ou sem gerenciamento das áreas com sombra, é que o próprio material curável das camadas sobrepostas pode se organizar de maneira que o material das camadas se interpenetre entre si (o que reduz os defeitos) graças a um processo de colapso entre camadas que ocorre enquanto se encontra em um estado intermédio da matéria. Por isso, a distribuição de dose de luz necessita de ser altamente controlada. Em particular, quanto menor a variação do estado da matéria entre voxels adjacentes, mais os defeitos reduzem. As Figuras 11 e 12 mostram respectivamente uma ilustração simplificada da disposição do material curável no caso do presente invento e no caso do estado da técnica como entendido pelos inventores, sem qualquer limitação a nenhuma teoria. Como é visível na Figura 12 (representando o estado da técnica), diversas camadas Ln-1, Ln-2, Ln-3, Ln-4 se encontram em um estado sólido S. Todavia, como cada camada foi irradiada com uma energia de superfície de cura superior à energia de Jacobs crítica EC, cada camada se transformou no estado sólido S de modo independente das outras, e em particular cada camada se encontra no estado sólido S antes de ser formada uma outra camada. Desse modo, são observadas propriedades de material descontínuas, em particular na interface entre camadas. Como mostrado na Figura 11 relativamente ao presente invento, as camadas Ln-3, Ln-4 se encontram em um estado sólido S, as camadas Ln-1, Ln-2 se encontram em um estado intermédio In e a camada n ainda se encontra em um estado líquido L. Como o material curável é irradiado de modo que as próprias camadas sobrepostas possam se organizar, são observadas propriedades de material contínuas.

[0166] O uso dessa modalidade do invento aumenta assim a qualidade óptica com respeito aos defeitos ópticos relacionados com o uso da superposição de camadas de material. Na verdade, foi notado que a formação de um dispositivo óptico com um empilhamento de uma multiplicidade de camadas induz uma repetição de um padrão, formado por uma variação de propriedades ópticas entre o núcleo de uma camada e a interface entre duas camadas. Essa alternância repetitiva de propriedades ópticas induz a formação de defeitos de difração, doravante defeitos de empilhamento, mesmo no caso de ligeiras variações de propriedades ópticas. Esses defeitos de empilhamento são ainda mais significativos se o dispositivo óptico for construído com camadas dispostas sensivelmente paralelas em relação ao eixo óptico.

[0167] Conformemente, usando o invento, a transição de uma camada para a outra é mais homogênea e esses defeitos de empilhamento são minimizados ou mesmo evitados.

[0168] Ademais, se usado adicionalmente com o gerenciamento das áreas com sombra descritas acima, a qualidade óptica melhora ainda com respeito aos defeitos ópticos relacionados com o uso de uma fonte de energia pixelada ou sistema óptico

4.

[0169] É considerado um exemplo ilustrativo A, no qual o material curável se baseia em monômeros de metacrilato com valores experimentalmente determinados da energia de Jacobs crítica EC de 7 mJ e no valor de penetração de profundidade de luz DP de 200. Para construir camadas com uma espessura de 10 μm, o primeiro limiar (nesse caso, igual à energia de Jacobs EJ) corresponderia assim a T1 = 7,56 mJ (= EJ). O segundo limiar seria de cerca de T2 = 0,12 mJ.

[0170] A primeira energia de superfície de cura é escolhida de modo a verificar a seguinte relação T2 < E1 = 3,2 mJ < T1, conduzindo ao alcance do primeiro limiar após a irradiação de cerca de 2 outras camadas.

[0171] Considerando a subdivisão da zona de pixels como anteriormente exposto na Figura 13, o exemplo A corresponde a um caso sem deslocar a projeção dos diferentes conjuntos de pixels.

[0172] A Figura 18 mostra a evolução da taxa de conversão CV como uma função das irradiações sucessivas no caso desse exemplo A. Duas curvas são distinguidas nessa Figura.

[0173] A curva C1 é horizontal, correspondendo a uma taxa de conversão próxima de 0. Essa curva C1 corresponde às áreas da zona de pixels que não recebem uma irradiação. Considerando que o conjunto projetado de pixels é o representado na Figura 14, a curva C1 mostra assim a evolução da taxa de conversão das áreas Z10, Z11, Z12, Z13, Z14, Z15, Z16 que não são diretamente irradiadas. Como a projeção do conjunto de pixels não é deslocada no decurso das irradiações, essas áreas Z10, Z11, Z12, Z13, Z14, Z15, Z16 ainda se mantêm não diretamente irradiadas. Essas áreas correspondem assim à área não polimerizada 32c anteriormente descrita.

[0174] Como é visível na Figura 18 relativamente à curva C2, para algumas outras áreas da zona de pixels, a taxa de conversão CV aumenta no decurso das irradiações. Considerando que o conjunto projetado de pixels é o representado na Figura 14, a curva C1 mostra assim a evolução da taxa de conversão das áreas Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9 que são diretamente irradiadas. Como essas áreas são irradiadas diversas vezes, a taxa de conversão CV aumenta até atingir a taxa de conversão máxima de 100%. As áreas correspondentes Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9 são assim totalmente curadas (e correspondem às áreas com luz 30c anteriormente expostas).

[0175] Como é visível na Figura 18, existe uma grande discrepância entre os dois tipos de áreas relativamente à taxa de conversão, conduzindo assim à formação de defeitos.

[0176] É relembrado que esse exemplo A é uma versão simplificada do que acontece na realidade, de modo que, na prática, as áreas não polimerizadas 32c possam, no final, estar quase totalmente polimerizadas. Todavia, o modelo mostra que sua polimerização se encontra em um modo, uma cinética e um ritmo realmente diferentes das áreas 30c.

[0177] É considerado outro exemplo ilustrativo, denominado exemplo B em seguida, usando o mesmo material curável baseado em monômeros de metacrilato tendo valores da energia de Jacobs crítica EC de 7 mJ e no valor de penetração de profundidade de luz DP de 200. Para construir camadas com uma espessura de 10 μm, o primeiro limiar (nesse caso, igual à energia de Jacobs EJ) corresponderia assim a T1 = 7,56 mJ (= EJ). O segundo limiar seria de cerca de T2 = 0,12 mJ.

[0178] A primeira energia de superfície de cura é escolhida de modo a verificar a seguinte relação T2 < E1 = 2,33 mJ < T1, conduzindo ao alcance do primeiro limiar após a irradiação de cerca de 2 outras camadas para um número total de irradiações para atingir o primeiro limiar H = 3.

[0179] Relativamente às particularidades das imagens projetadas de cada camada, os parâmetros são os seguintes:

[0180] Tamanho dos pixels = 30x30 um

[0181] Tamanho das áreas com sombra = 10x30 um

[0182] [Considerando a subdivisão da zona de pixels como anteriormente exposto na Figura 13, o exemplo B corresponde a um caso no qual as projeções dos diferentes conjuntos de pixels são deslocadas uma em relação à outra. Nesse caso, as projeções são deslocadas de acordo com o esquema apresentado nas Figuras 14 a 17 (o primeiro ao longo da direção x, o segundo ao longo da direção –y e o terceiro ao longo da direção –x). Na prática, nesse caso, o exemplo B ilustra a segunda modalidade.

Cada deslocação da projeção dos conjuntos de pixels é assim ligada a uma nova camada.

[0183] A Figura 19 mostra a evolução da taxa de conversão CV como uma função das irradiações sucessivas no caso desse exemplo B. Nove curvas são distinguidas nessa Figura.

[0184] Cada curva corresponde a pelo menos uma área da zona de pixels 500.

[0185] Como é visível nessa Figura, a taxa de conversão ligada à curva C11 evolui suavemente. Isso significa que a área correspondente é diretamente irradiada por todas as projeções dos diferentes conjuntos de pixels. Considerando a subdivisão da zona de pixels 500 anteriormente exposta, a curva C11 corresponde às áreas Z1, Z3, Z7, Z9. Como essas áreas são sempre irradiadas, a taxa de conversão CV aumenta gradualmente até atingir a taxa de conversão máxima de 100%.

[0186] A taxa de conversão ligada à curva C3 aumenta por estágio. Durante as primeiras irradiações, a área correspondente não é diretamente irradiada. A taxa de conversão se mantém assim próxima de 0. Como as projeções dos conjuntos de pixels são deslocadas, essa área é irradiada, por exemplo, na quarta irradiação. Essa área é assim irradiada somente uma vez durante o ciclo de projeções dos conjuntos de pixels. Todavia, como cada irradiação é ligada à formação de uma nova camada por cima da(s) já construída(s), a energia de superfície de cura que atinge efetivamente a área é inferior à diretamente recebida pelas outras áreas (uma vez que uma parte é absorvida pela(s) camada(s) que se encontra(m) no topo). A taxa de conversão é assim inferior.

[0187] A evolução observada nas curvas C4, C5, C7, C8, C9 é similar, relativamente à forma, à descrita para a curva C3 (e pode assim ser derivada usando o mesmo raciocínio).

[0188] As curvas C3, C4, C5 correspondem às áreas Z5, Z11, Z14, Z16 que foram diretamente irradiadas uma vez durante o ciclo das projeções.

[0189] Todavia, a taxa de conversão é superior para as áreas representadas pelas curvas C7, C8, C9 uma vez que correspondem às áreas Z2, Z4, Z6, Z8, Z10, Z12, Z13, Z15, que são irradiadas duas vezes durante o ciclo de projeções. Convém notar que a comparação do exemplo B com o exemplo A mostra que uma homogeneidade da taxa de conversão e da cinética ou do ritmo de polimerização é melhorada ao usar um processo visando gerenciar as áreas com sombra. Na verdade, existem muito menos variações de taxa de conversão no exemplo B que no exemplo A. Uma lente fabricada de acordo com o exemplo B tem defeitos difrativos menos intensos ligados aos pixels da unidade de formação 3 que uma lente fabricada de acordo com o exemplo A. Ambos os casos são de acordo com a segunda modalidade e conseguem reduzir ou eliminar os defeitos de difração de empilhamento.

[0190] O sistema de fabricação 2 mostrado na Figura 2 e anteriormente descrito é adequado para executar um método para fabricação de um elemento óptico usando a tecnologia de fabricação aditiva. O exemplo do método aqui apresentado é descrito no caso de uma fabricação camada por camada. O elemento óptico é assim formado desde a superposição das diferentes camadas polimerizadas. Como uma alternativa, o método pode igualmente ser adequado para fabricação do elemento óptico de acordo com outras técnicas de fabricação aditiva (diferente da superposição de camadas).

[0191] Esse método é compatível com polimerização de crescimento de cadeia (igualmente denominada polimerização de adição) ou polimerização de crescimento em etapas (igualmente denominada polimerização de condensação).

[0192] Anteriormente ao início do método, e considerando o elemento óptico a ser fabricado, o elemento de computador 6 determina, para cada voxel do elemento óptico, que energia o mesmo receberá e qual será o estado da matéria e/ou taxa de polimerização e/ou cinética de polimerização para esse voxel. Em outras palavras, o elemento de computador 6 determina um número de etapas de irradiação necessárias para atingir o estado da matéria curável esperado ou a taxa de conversão ou cinética de polimerização e a quantidade de energia que será fornecida em cada etapa.

[0193] Com base nesses parâmetros, o elemento de computador 6 nesse caso deriva o número de camadas que necessitam de ser formadas para fabricar o elemento óptico 100, o número de irradiações que cada voxel de cada camada terá de receber de modo que o material curável se torne sólido, o número H de irradiação de diferentes camadas que serão usadas para que o material curável de uma dada camada se torne sólido e a energia de superfície de cura associada. Todos esses parâmetros são determinados de modo a fabricar um elemento óptico homogeneamente polimerizado tanto ao longo do eixo de empilhamento das camadas como possivelmente dentro de cada camada.

[0194] Em particular, o elemento de computador 6 pode levar em conta áreas com sombra que podem ser formadas entre as projeções de cada pixel do conjunto de pixels. O elemento de computador 6 deriva assim igualmente o número n de conjuntos de pixels para projetar na superfície do material curável (correspondendo assim a um número n de imagens projetadas).

[0195] As posições relativas de cada projeção dos conjuntos de pixels em relação às outras são igualmente determinadas. Como um exemplo, o número n de conjuntos projetados de pixels é superior ao número H de cada irradiação de cada voxel significando que uma certa proporção de cada voxel é irradiada com mais que o primeiro limiar de energia predeterminado T1 quando os n conjuntos de pixels são projetados. Como um exemplo, essa proporção é igual a 50%, significando que metade do volume dos voxels recebe pelo menos o primeiro limiar de energia predeterminado T1. Se o número n for superior ao número H, uma parte de cada voxel pode ter cumulativamente recebido o primeiro limiar de energia predeterminado T1 antes de o conjunto de pixels de ordem n ser projetado. O método começa com uma etapa de fornecimento de uma porção inicial de material curável não curado 50. Na prática, significa, por exemplo, mover o apoio 15 para o imergir e ter a porção inicial de material curável não curado (ou líquido) 50 por cima do apoio 15. Como uma alternativa, a porção inicial de material curável pode ser fornecida pelo revestidor 12. Em uma modalidade, a porção inicial de material curável 50 é fornecida em outro volume de material curável ou curado ou parcialmente curado.

[0196] O método compreende então uma etapa de determinação de um primeiro padrão de imagem associado a um primeiro conjunto de pixels da fonte de energia 2. Esse primeiro conjunto de pixels é associado à aplicação de uma primeira energia de superfície de cura E1. Essa etapa de determinação é seguida por uma etapa de projeção do primeiro conjunto de pixels na superfície do material curável. O primeiro conjunto de pixels define assim uma primeira imagem projetada, com um primeiro contorno.

[0197] Essas etapas de determinação e projeção conduzem assim a uma etapa de formação de uma primeira parte do elemento óptico. Como anteriormente mencionado em referência às Figuras 3 e 6, nesse estágio, a primeira parte não é totalmente polimerizada (a primeira parte se encontra em um estado intermédio). Na prática, a taxa de conversão da primeira parte é tão baixa quanto possível, dependendo do segundo limiar de energia predeterminado, do valor de penetração de profundidade de luz e de uma velocidade de fabricação. Uma taxa de conversão inicial inferior, correspondendo a um número elevado de camadas H antes de atingir a energia de Jacobs EJ, permite uma melhor continuidade de propriedades de material entre camadas e uma melhor interpenetração de partes adjacentes.

[0198] Para polimerizar homogeneamente a primeira parte (e todo o elemento óptico), o presente método se baseia preferencialmente na segunda modalidade anteriormente apresentada. Como uma alternativa, o método pode se basear em variações da referida modalidade onde os ensinamentos da primeira modalidade são expostos, desde que a energia de superfície diretamente recebida por uma camada, antes de formar uma outra camada, seja inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1, preferencialmente inferior à energia de Jacobs crítica EC, para pelo menos 70% das subpartes dos voxels endurecerem, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente para quaisquer partes dos voxels. Como uma alternativa, o mesmo pode se basear na primeira modalidade anteriormente exposta.

[0199] Como outra alternativa, o método pode se basear em uma combinação de ambas a primeira e a segunda modalidades. Nesse caso, o elemento óptico é formado combinando irradiações para formar camadas e irradiações sobre cada camada formada. Como um exemplo, um esquema para formar o elemento óptico pode ser: a formação de uma primeira camada, depois a irradiação dessa primeira camada duas vezes (com uma deslocação entre as duas projeções), depois a formação de uma segunda camada e depois o seguimento de um ciclo de movimentos para irradiar três vezes a segunda camada (e a primeira camada por transmissão da energia curável através da segunda camada). Nessas modalidades, os números de irradiações por camada podem ser adaptados desde um a cerca de 5 ou 6 ou mais sem trair essa modalidade do invento.

[0200] Na prática, uma primeira camada pode receber 4 irradiações como descrito acima com respeito à primeira modalidade, considerando que 4 irradiações não são suficientes para atingir a energia de Jacobs EJ, e uma segunda camada pode ser formada na primeira camada, com similarmente 4 conjuntos projetados de pixels, ligeiramente deslocados de modo a inverter as partes dos pixels mais ou menos irradiadas quando comparadas com a primeira camada. Desse modo, após passar por 2 camadas, todas as partes dos pixels receberam cerca da mesma quantidade de energia, na verdade, 5 irradiações. Esse ensinamento pode se aplicar mutatis mutandis a casos similares com diferentes números ou disposição de deslocações entre irradiações. Em outras palavras, esse exemplo corresponde a ter um ciclo de n=8 conjuntos projetados de pixels que é espalhado em H=2 camadas, dispostas de modo que, ao longo do ciclo, cada parte do pixel tenha sido irradiada por 5 subetapas de irradiações. Em algumas variantes, a energia de Jacobs EJ é atingida com a formação de 2 camadas. Em algumas outras variantes, a energia de Jacobs EJ é atingida após a irradiação de H = 4, 6 ou mais camadas.

[0201] Em uma variante particular, cada camada pode receber diretamente n irradiações com n conjuntos projetados de pixels, deslocados ligeiramente uns em relação aos outros, de modo a cobrir toda a superfície do material curável com uma quantidade similar de energias de superfície de cura (e assim polimerizar o mais homogeneamente possível toda a camada inicial). Os conjuntos diversos de pixels necessitam assim de ser projetados sucessivamente na mesma superfície do material curável. As energias de superfície de cura correspondentes são assim diretamente aplicadas sucessivamente na camada inicial, antes de adicionar uma nova camada de material curável (não curado) a essa camada inicial. Todavia, contrariamente à primeira modalidade descrita acima, e de acordo com a segunda modalidade descrita acima, as n energias de superfície de cura aplicadas a cada camada são de modo que sua soma seja mais elevada que o segundo limiar de energia predeterminado T2 e sua soma seja estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1. As n energias de superfície de cura são determinadas para polimerizar para um estado intermédio toda a camada inicial. As n energias de superfície de cura são assim determinadas distribuindo a primeira energia de superfície de cura E1 como exposto na segunda modalidade para os diversos conjuntos projetados de pixels. A soma dessas energias de superfície de cura recebidas pela camada inicial é igual à primeira energia de superfície de cura E1 que é estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1.

[0202] É considerado outro exemplo ilustrativo, denominado exemplo B em seguida, usando o mesmo material curável baseado em monômeros de metacrilato tendo valores da energia de Jacobs crítica EC de 7 mJ e no valor de penetração de profundidade de luz DP de 200. Para construir camadas com uma espessura de 10 μm, o primeiro limiar (nesse caso, igual à energia de Jacobs EJ) corresponderia assim a T1 = 7,56 mJ (= EJ). O segundo limiar seria de cerca de T2 = 0,12 mJ.

[0203] A primeira energia de superfície de cura E1 é escolhida de modo a verificar a seguinte relação T2 < E1 = 2,33 mJ < T1, conduzindo ao alcance do primeiro limiar após a irradiação de cerca de 2 outras camadas para um número total de irradiações para atingir o primeiro limiar H = 3.

[0204] Ademais, nessa modalidade, cada camada é irradiada diretamente 4 vezes, em 4 conjuntos de pixels, cada conjunto sendo diretamente aplicado uma vez em cada camada em sucessão: a energia de superfície de cura deduzida associada a cada projeção de conjuntos de pixels = E1 / ( 1 + 3 ) = 0,8 mJ.

[0205] Relativamente às particularidades das imagens projetadas, os parâmetros são os seguintes:

[0206] Tamanho dos pixels = 30x30 um

[0207] Tamanho das áreas com sombra = 10x30 um

[0208] Considerando a subdivisão da zona de pixels como anteriormente exposto na Figura 13, o exemplo C corresponde a uma combinação da primeira e da segunda modalidades (caso no qual as projeções dos 4 conjuntos de pixels são deslocadas umas em relação às outras através de uma camada e são repetidas com a formação de outras camadas). Nesse caso, entre uma camada, as projeções são deslocadas de acordo com o esquema apresentado nas Figuras 14 a 17 (o primeiro ao longo da direção x, o segundo ao longo da direção –y e o terceiro ao longo da direção –x). Na prática, nesse caso, o exemplo B ilustra a segunda modalidade.

[0209] A Figura 20 mostra a evolução da taxa de conversão CV como uma função das irradiações sucessivas no caso desse exemplo C. Três curvas são distinguidas nessa Figura.

[0210] Cada curva corresponde a pelo menos uma área da zona de pixels 500.

[0211] Como é visível nessa Figura, de acordo com esse exemplo C, a taxa de conversão evolui suavemente à medida que cada área do pixel 500 é diretamente irradiada pelo menos uma vez (uma vez que a primeira e a segunda modalidades são aqui combinadas). Todavia, a magnitude da taxa de conversão é diferente de acordo com o número de irradiações que são recebidas por cada área da zona de pixels 500.

[0212] A curva C20, com a taxa de conversão mais baixa, corresponde às áreas que são diretamente irradiadas somente uma vez por camada, nesse caso, as áreas Z5, Z11, Z14, Z16. A curva C21, com a taxa de conversão intermédia, corresponde às áreas que foram diretamente irradiadas duas vezes por camada, nesse caso, Z2, Z4, Z6, Z8, Z10, Z12, Z13, Z15. A curva C22, com a taxa de conversão mais elevada, corresponde às áreas que são irradiadas quatro vezes por camada, nesse caso, Z1, Z3, Z7, Z9.

[0213] Essa variante da segunda modalidade mostra que se trata igualmente de uma solução interessante em comparação com o exemplo B. Todavia, é muito mais dispendioso, relativamente ao cálculo e à duração do processo, uma vez que cada camada tem de ser irradiada múltiplas vezes, nesse caso 4, antes de mudar para outra camada, ao passo que, na outra variante da segunda modalidade, cada camada é diretamente irradiada somente uma vez.

[0214] Na prática, o método compreende um número H de etapas de fornecimento de material curável não curado e irradiação da superfície do material curável, incluindo a primeira etapa de fornecimento da primeira camada, de modo que uma parte de cada energia de superfície de cura correspondente (para cada irradiação) seja recebida por pelo menos uma parte da primeira camada formada do elemento óptico por transmissão através das diferentes camadas.

[0215] Dependendo do caso, a soma das energias de superfície de cura fornecidas à primeira camada irradiando todas as H camadas pode ser de modo que o primeiro limiar de energia predeterminado T1 seja atingido após irradiação da camada de ordem H. Em alternativa, a pelo menos uma irradiação da primeira camada quase atinge o primeiro limiar de energia predeterminado T1, de modo que uma primeira irradiação da segunda camada forneça energia bastante por transmissão à primeira camada de modo que o primeiro limiar de energia predeterminado T1 seja atingido dentro da primeira camada. A transmissão adicional de energia à primeira camada através das H camadas permite curar ainda o material curável e possivelmente cura as áreas com sombra. Quaisquer variações entre os dois casos descritos acima são possíveis.

[0216] Na prática, cada etapa de irradiação é associada à determinação de pelo menos um padrão de imagem e do conjunto associado de pixels para aplicação da energia de superfície de cura correspondente e à projeção desse conjunto de pixels definindo a imagem projetada associada. Em uma modalidade, a projeção associada a cada etapa de irradiação é deslocada em relação às anteriores, com respeito à posição da primeira parte. Em outras palavras, significa que uma posição relativa de um conjunto projetado de pixels é definida com respeito a outro conjunto projetado de pixels, de modo que pelo menos um pixel do conjunto projetado de pixels recubra pelo menos parcialmente dois pixels do outro conjunto projetado de pixels.

[0217] Na prática, o apoio 15 pode ser movido ao longo de um eixo sensivelmente paralelo à superfície do material curável. Outra configuração é ajustar as definições (por exemplo, posição e/ou orientação) do sistema óptico 4.

[0218] Nesse caso, uma etapa de irradiação corresponde, por exemplo, a irradiar pelo menos parcialmente a primeira parte formada do elemento óptico com uma energia de superfície de cura intermédia. Essa etapa de irradiação é associada à determinação de um padrão de imagem e do conjunto associado de pixels para aplicação da energia de superfície de cura intermédia e à projeção desse conjunto de pixels definindo a imagem projetada associada. A soma da primeira energia de superfície de cura E1 e da energia de superfície de cura intermédia é estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1, significando que, após essa etapa de irradiação, a primeira parte do elemento óptico ainda se encontra em um estado intermédio.

[0219] Como complemento ou como uma alternativa, o apoio 15 pode ser deslocado ao longo de um eixo que é sensivelmente ortogonal à superfície 55 do material curável 50. Em outras palavras, o apoio 15 pode ser deslocado na vertical de modo a fornecer uma segunda porção do material curável não curado no apoio 15, e particularmente em torno da primeira parte formada.

[0220] Quando o elemento óptico é fabricado camada por camada, a segunda porção é, por exemplo, fornecida por cima da primeira parte formada do elemento óptico. A Figura 8 representa um exemplo de uma lente oftálmica 200 fabricada de acordo com o presente invento. Quando o elemento óptico é uma lente oftálmica 200, de acordo com uma modalidade do invento, a primeira parte e a segunda parte são assim sobrepostas ao longo de um eixo LS aproximadamente ortogonal a um eixo óptico LL dessa lente oftálmica 200 (esse eixo óptico LL sendo, por exemplo, no caso de uma lente monofocal, um eixo ao longo do qual a luz não é desviada quando a mesma passa pela lente). Como uma alternativa, o eixo LS da sobreposição é inclinado desde mais de 45 graus em relação a esse eixo óptico LL.

[0221] O método compreende assim uma etapa de determinação de um segundo padrão de imagem associado a um segundo conjunto de pixels da fonte de energia 2. Esse segundo conjunto de pixels é associado à aplicação de uma segunda energia de superfície de cura E2. Essa segunda energia de superfície de cura E2 é superior ao segundo limiar de energia predeterminado T2. Essa etapa de determinação é seguida por uma etapa de projeção do segundo conjunto de pixels na superfície do material curável. O segundo conjunto de pixels define assim uma segunda imagem projetada.

[0222] Essas etapas de determinação e projeção conduzem assim a uma etapa de formação de uma segunda parte do elemento óptico.

[0223] Se a segunda parte for a última a ser formada na fabricação do elemento óptico, a soma da primeira energia de superfície de cura E1 e da segunda energia de superfície de cura E2 é igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1, permitindo assim a polimerização de todo o elemento óptico de modo a ser sólido com o significado de Jacobs (correspondendo a uma taxa de conversão superior a 70%, por exemplo, ou 60% ou 80% dependendo do material curável).

[0224] Se a segunda parte não for a última a ser formada na fabricação do elemento óptico, outras etapas de irradiação e formação de outras partes são repetidas após a formação dessa segunda parte. É relembrado que algumas etapas intermédias de irradiação podem ter acontecido entre a formação da primeira parte e da segunda parte, por exemplo, para formação de partes intermédias, tal como uma terceira parte e/ou uma quarta parte. A soma da primeira energia de superfície de cura E1 de cada energia de superfície de cura associada às etapas intermédias de irradiação e da segunda energia de superfície de cura E2 é superior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1. As outras etapas podem, por exemplo, ter o efeito de concluir a polimerização da segunda parte e das possíveis partes intermédias ou podem ainda permitir que a primeira parte receba mais energia que somente a energia necessária para atingir o primeiro limiar de energia predeterminado T1 e permitir assim uma maior taxa de conversão que somente a atingida aplicando o primeiro limiar de energia predeterminado T1, por exemplo, a energia de Jacobs EJ.

[0225] O método pode ainda compreender uma etapa final de irradiação de partes formadas do elemento óptico com uma energia de superfície de cura final de modo a polimerizar o elemento óptico e particularmente sua borda. A energia de superfície de cura final é aqui igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado T1. Essa cura final, igualmente denominada por vezes pós-cura, visa concluir a polimerização e/ou relaxar a tensão interna do material por tratamento UV e/ou térmico. Em outras palavras, a etapa final de irradiação permite a aplicação de uma energia de superfície de cura que seja bastante para obter diretamente uma elevada taxa de conversão, por exemplo, superior a 70%, mais preferencialmente superior a

90%, em qualquer parte ainda em estado intermédio. O elemento óptico é depois completamente formado.

[0226] Finalmente, o método compreende uma ou mais etapas de pós- processamento após obtido o elemento óptico. Essas etapas de pós-processamento são, por exemplo, usinagem subtrativa, como polimento, ou uma etapa de trabalho aditivo, como revestimento. Após essas etapas de pós-processamento, o elemento óptico está pronto a usar.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para fabricação de um elemento óptico (100) desde um material curável (50) usando uma tecnologia de fabricação aditiva caracterizado por compreender as etapas de: - fornecimento de uma primeira porção de material curável não curado (50), - formação de uma primeira parte do elemento óptico (100) irradiando a superfície (55) do material curável (50) da referida primeira porção com uma primeira energia de superfície de cura (E1), a primeira energia de superfície de cura (E1) sendo estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado (T1) e superior a um segundo limiar predeterminado (T2), o primeiro limiar de energia predeterminado (T1) sendo igual ou inferior a um limiar de energia predeterminado de estado sólido (TS) correspondendo a uma energia suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico (100) sólida em toda a espessura da referida primeira parte do elemento óptico (100), o segundo limiar de energia predeterminado (T2) sendo igual a uma energia de superfície de indução EI), e - formação, após a irradiação da primeira parte com a primeira energia de superfície de cura (E1), de pelo menos uma segunda parte do elemento óptico (100), distinta da primeira parte do elemento óptico (100), irradiando, com pelo menos uma segunda energia de superfície de cura, a referida segunda energia de superfície de cura sendo superior ao segundo limiar de energia predeterminado (T2), a superfície (55) do material curável (50), a segunda energia de superfície de cura irradiando tanto a segunda parte do elemento óptico (100) como pelo menos uma porção da primeira parte do elemento óptico (100), a soma da primeira energia de superfície de cura (E1) e das porções da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura recebida pela referida primeira parte do elemento óptico (100) sendo suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico (100) sólida, a soma da primeira energia de superfície de cura (E1) e das porções da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura recebida pela referida primeira parte do elemento óptico (100) sendo preferencialmente igual ou superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido (TS).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, anteriormente à referida etapa de fornecimento de uma primeira porção de material curável não curado (50), uma etapa de fornecimento de uma porção inicial de material curável (50) que é pelo menos parcialmente curada, a referida primeira porção de material curável não curado (50) sendo colocada entre a referida porção inicial e uma fonte de energia (2) adequada para irradiar a superfície (55) do material curável (50) com a primeira energia de superfície de cura e a segunda energia de superfície de cura.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o primeiro limiar de energia predeterminado (T1) ser determinado para a primeira parte do elemento óptico usando a equação de Jacobs definida como { EJ = EC * exp ( th / DP ) }, em que - EJ é uma energia de Jacobs, o sólido de energia predeterminado de estado sólido (TS) sendo igual à referida energia de Jacobs (EJ), - th é uma espessura da primeira parte do elemento óptico (100), - DP é um valor de penetração de profundidade de luz da primeira energia de superfície de cura dentro do material curável (50), - EC é uma energia de Jacobs crítica definida para o material curável (50), e - o primeiro limiar de energia predeterminado (T1) sendo uma função da energia de Jacobs crítica (EC).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o primeiro limiar de energia predeterminado (T1) ser a energia de Jacobs crítica (EC) definida para o material curável (50), a soma da primeira energia de superfície de cura (E1) e da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura sendo igual ou superior à energia de Jacobs (EJ), preferencialmente igual ou superior a 1,2 vezes a energia de Jacobs (EJ), preferencialmente 1,5 vezes a energia de Jacobs (EJ).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender um número (H) de etapas de irradiação da superfície (55) do material curável (50) de modo que uma parte de uma energia de superfície de cura seja recebida por pelo menos uma parte da primeira parte do elemento óptico (100) em cada etapa de irradiação, cada energia de superfície de cura sendo superior ao segundo limiar predeterminado (T2), a soma de cada energia de superfície de cura recebida pela primeira parte sendo igual ou superior ao primeiro limiar de energia predeterminado (T1), o referido número (H) sendo um número inteiro igual ou superior a 3.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a etapa de irradiação da superfície (55) do material curável (50) compreender uma subetapa de irradiação pelo menos parcialmente da primeira parte do elemento óptico (100) com uma energia de superfície de cura intermédia, a soma da primeira energia de superfície de cura e da energia de superfície de cura intermédia sendo estritamente inferior ao primeiro limiar de energia predeterminado (T1).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender as etapas de: - fornecimento de uma segunda porção de material curável (50) entre uma fonte de energia (2) e a primeira parte do elemento óptico (100), - formação da segunda parte do elemento óptico (100) com a referida segunda porção de material curável (50), e - irradiação da superfície (55) do material curável (50) com pelo menos a segunda energia de superfície de cura de modo que uma parte da segunda energia de superfície de cura seja recebida por pelo menos uma parte da primeira parte do elemento óptico (100).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a etapa de formação da primeira parte do elemento óptico (100) compreender as subetapas de: - determinação de um primeiro padrão de imagem associado a um primeiro conjunto de pixels de uma fonte de energia (2) adequada para aplicar a primeira energia de superfície, e - projeção do primeiro conjunto de pixels da fonte de energia (2) na superfície (55) do material curável (50), o primeiro conjunto de pixels definindo uma primeira imagem projetada, e por a etapa de formação da segunda parte do elemento óptico (100) compreender as subetapas de: - determinação de um segundo padrão de imagem associado a um segundo conjunto de pixels de uma fonte de energia (2) adequada para aplicar a segunda energia de superfície de cura, e - projeção do segundo conjunto de pixels da fonte de energia (2) na superfície (55) do material curável (50), o segundo conjunto de pixels definindo uma segunda imagem projetada, uma posição relativa do segundo conjunto de pixels com respeito ao primeiro conjunto de pixels sendo definida de modo que pelo menos um pixel do segundo conjunto projetado de pixels recubra parcialmente pelo menos dois pixels do primeiro conjunto projetado de pixels.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender as subetapas de: - determinação de pelo menos outro padrão de imagem associado a outro conjunto de pixels de uma fonte de energia (2) adequada para aplicar outra energia de superfície de cura, - projeção de modo sucessivo de cada conjunto de pixels da fonte de energia (2) na superfície (55) do material curável (50) com uma posição relativa, de modo que pelo menos um pixel do último conjunto projetado de pixels recubra parcialmente pelo menos dois pixels de cada conjunto anteriormente projetado de pixels, o número (n) de conjuntos projetados de pixels sendo um número inteiro igual ou superior a 3.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por as posições relativas dos conjuntos de pixels entre as (n) imagens projetadas serem determinadas de modo a minimizar a variação de energias de superfície de endurecimento recebidas pela primeira parte do elemento óptico (100).

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10,

caracterizado por o número (n) ser determinado de modo que uma energia de superfície de cura total recebida pela primeira parte do elemento óptico seja pelo menos igual ao limiar de energia predeterminado de estado sólido (TS), preferencialmente à energia de Jacobs (EJ), preferencialmente de modo que uma energia de superfície de cura total recebida por qualquer ponto da primeira parte do elemento óptico seja pelo menos igual à energia de Jacobs crítica (EC).

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o elemento óptico (100) ser uma lente oftálmica (200).

13. Sistema de fabricação (1) para fabricar um elemento óptico (100) desde um material curável (50) usando uma tecnologia de fabricação aditiva caracterizado por compreender: - um recipiente (10) adequado para conter um material curável não curado (50), - um apoio (15) adequado para sustentar o elemento óptico (100), e - uma unidade de formação (3) programada para formar uma primeira parte do elemento óptico (100) irradiando a superfície (55) do material curável (50) com uma primeira energia de superfície de cura, a primeira energia de superfície de cura sendo estritamente inferior a um primeiro limiar de energia predeterminado (T1) e superior a um segundo limiar predeterminado (T2), o primeiro limiar de energia predeterminado (T1) sendo igual ou inferior a um limiar de energia predeterminado de estado sólido (TS) correspondendo a uma energia suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico (100) sólida em toda a espessura da referida primeira parte do elemento óptico (100), o segundo limiar de energia predeterminado (T2) sendo igual a uma energia de superfície de indução (EI), a unidade de formação (3) sendo igualmente programada para formar pelo menos uma segunda parte do elemento óptico (100) irradiando a superfície (55) do material curável (50) imbricando pelo menos parcialmente a referida primeira parte do elemento óptico (100) em pelo menos uma segunda energia de superfície de cura, a referida segunda energia de superfície de cura sendo superior ao segundo limiar de energia predeterminado (T2), a soma da primeira energia de superfície de cura e da segunda energia de superfície de cura sendo suficiente para tornar a primeira parte do elemento óptico (100) sólida, a soma da primeira energia de superfície de cura (E1) e das porções da, pelo menos, segunda energia de superfície de cura recebida pela referida primeira parte do elemento óptico (100) sendo preferencialmente igual ou superior ao limiar de energia predeterminado de estado sólido (TS).

14. Sistema de fabricação (1), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda uma unidade de deslocação (20) programada para deslocar o apoio (15) em relação à unidade de formação (3) de modo a deslocar a primeira parte formada do elemento óptico (100) ao longo de um eixo aproximadamente ortogonal à superfície (55) do material curável (50).

15. Sistema de fabricação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado por a unidade de formação (3) compreender uma fonte de energia (2) adequada para irradiar a superfície (55) do material curável (50) com a primeira energia de superfície de cura e a segunda energia de superfície de cura.

16. Sistema de fabricação (1), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a unidade de formação (3) compreender: - elemento de computador (6) programado para determinar um primeiro padrão de imagem associado a um primeiro conjunto de pixels da fonte de energia adequada para aplicar a primeira energia de cura, o elemento de computador (6) sendo igualmente programado para determinar um segundo padrão de imagem associado a um segundo conjunto de pixels da fonte de energia adequada para aplicar a segunda energia de superfície de cura e - sistema óptico (4) adequado para projetar o primeiro conjunto de pixels da primeira energia de superfície de cura na superfície (55) do material curável (50), o primeiro conjunto de pixels definindo uma primeira imagem projetada, o sistema óptico (4) sendo igualmente adequado para projetar o segundo conjunto de pixels da fonte de energia na superfície (55) do material curável (50), o segundo conjunto de pixels definindo uma segunda imagem projetada.