ES2289005T3 - Procedimiento para el desempaquetamiento de cuerpos moldeados empotrados dentro de un material en particulas no aglutinado. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el desempaquetamiento de un cuerpo moldeado (1) empotrado dentro de un material en partículas no aglutinado, el cual está dispuesto por encima de una plataforma (4) desplazable por lo menos en dirección vertical, estando dispuesto en torno a la plataforma desplazable, por lo menos durante el desempaquetamiento, un recipiente (3), que está abierto hacia arriba por lo menos visto en dirección desde la plataforma al cuerpo moldeado, y efectuándose un desplazamiento de la plataforma (4) hacia arriba en dirección al cuerpo moldeado (1) con una velocidad ajustable deseada, y al mismo tiempo el material en partículas (2) se quita hasta que en torno a la zona inferior del cuerpo moldeado quede un residuo sustentador de material en partículas.

Description

Procedimiento para el desempaquetamiento de cuerpos moldeados empotrados dentro de un material en partículas no aglutinado.

Campo técnico

El presente invento se refiere a un procedimiento para el desempaquetamiento de un cuerpo moldeado empotrado dentro de un material en partículas no aglutinado, que está dispuesto sobre por lo menos una plataforma desplazable por lo menos en dirección vertical, estando dispuesto en torno a la plataforma desplazable, por lo menos durante el desempaquetamiento, un recipiente, que está abierto hacia arriba, visto por lo menos en dirección desde la plataforma al cuerpo moldeado.

Un procedimiento de este tipo, en el que se efectúa además un desplazamiento de la plataforma hacia arriba con una velocidad ajustable deseada en dirección al cuerpo moldeado y al mismo tiempo se quita el material en partículas no aglutinado, es conocido a partir del documento de solicitud de patente europea EP-A-1.192.040, perteneciente al estado de la técnica según el artículo 54 (3).

A partir de la práctica se conocen varios procedimientos para la producción rápida de objetos tridimensionales, incluso complicados geométricamente, provistos de talones, los cuales se pueden llevar a cabo sin herramientas de conformación primaria, es decir sin los moldes interior y exterior de los objetos, ya presentes corporalmente, como modelo positivo o negativo, así como también sin procedimientos de arranque de virutas ni de quitamiento, y que generan los objetos deseados directamente a partir de la representación tridimensional, interna en el ordenador, de la geometría. Como materiales de partida pueden servir en este contexto materiales de base sólidos, pulverulentos o líquidos.

Estos procedimientos son conocidos como procedimientos generativos de fabricación, como prototipado rápido (en inglés Rapid Prototyping), fabricación en forma libre de materiales sólidos (Solid Free-Form Manufacturing) o fabricación rápida de forma libre (Fast Free-Form Fabrication) y se emplean también cada vez más frecuentemente. Los más conocidos de estos procedimientos son la estereolitografía, el procedimiento de sinterización por láser y el procedimiento para la construcción de modelos de fundición a partir de una arena de moldeo, una resina de fundición y agentes endurecedores.

En particular en el caso del prototipado rápido de modelos de fundición, la constitución de éstos se efectúa usualmente mediante un material en partículas, a saber una arena de moldeo.

En el caso de estos procedimientos de prototipado rápido, por encima de una plataforma sobre la cual se debe construir la pieza de trabajo o respectivamente el cuerpo moldeado, se distribuye un material en partículas no aglutinado, tal como una arena de moldeo, y éste se sinteriza luego conjuntamente consigo misma, por ejemplo mediante sinterización selectiva por rayos láser solamente en los correspondientes sitios.

También al construir modelos de fundición a partir de una arena de moldeo, una resina de fundición y agentes endurecedores, en primer lugar la arena de moldeo se coloca por encima de la plataforma y sobre ella se aplica la resina de fundición. Después de esto se efectúa la aportación del material endurecedor solamente en los correspondientes sitios que se han de endurecer, es decir allí donde realmente se debe consolidar la arena de moldeo.

Después de haberse terminado el proceso de construcción, el cuerpo moldeado se encuentra en un lecho suelto de arena, puesto que la arena no había sido aplicada selectivamente, sino por la totalidad de la plataforma sobre la que se efectúa la construcción del modelo. Después de la producción del cuerpo moldeado, este cuerpo moldeado se debe sacar luego desde su lecho de partículas o respectivamente de arena y la arena no aglutinada se puede retirar desde el modelo.

Para esto es conocido hasta ahora, entre otras cosas, desempaquetar cargas a granel pulverulentas y modelos directamente en el dispositivo en el que se había efectuado la construcción.

Así, por ejemplo, en el documento de publicación de solicitud de patente europea EP 0.968.776 se describe que la pieza colada (de fundición) terminada se saca fuera del lecho suelto de arena circundante, después de haberse terminado el proceso de construcción. La arena de moldeo todavía no consolidada, existente en el interior del molde, es aspirada, derramada o quitada por soplado a través del bebedero de colada y/o a través de los orificios existentes en el molde, previstos especialmente para la retirada de la arena no consolidada.

A partir del documento de patente de los EE.UU. US 5.902.441 es conocido, además de esto, que el cuerpo moldeado acabado de producir se extrae preferiblemente fuera del lecho de arena no consolidado, y la arena que está adherida al cuerpo moldeado es eliminada con ayuda o bien de aire comprimido o de un vacío.

Además, es usual en la práctica vaciar sobre una mesa los cuerpos moldeados y el material en partículas en exceso, y luego sacar los cuerpos moldeados.

Todos estos procedimientos para desempaquetar modelos muestran, sin embargo, la desventaja de que los modelos, con frecuencia, son dañados al sacarlos y de esta manera resulta trabajo de repaso o incluso se necesita una construcción de múltiples unidades, lo cual conduce a unos costos más altos de producción.

En el documento US 5.814.161 se divulga un procedimiento, con el que un polvo no aglutinado se retira desde superficies, en particular superficies internas de cuerpos moldeados cerámicos. Este procedimiento trabaja con ayuda de un baño de agua, en el que se había disuelto CO_{2}. El modelo correspondiente, con las estructuras internas cerradas por un polvo no aglutinado, se introduce en este baño de agua y a continuación se efectúa una rápida reducción de la presión. De tal manera, el agua que penetra en la carga a granel de polvo, con el CO_{2} disuelto, se lleva a desgasificación y así el polvo no aglutinado se separa por soplado de las estructuras internas.

En este caso se trata sin embargo de un procedimiento relativamente costoso y complicado, que además de ello tiene un gasto muy alto.

Además, es conocido a partir de la práctica que el cuerpo moldeado, empotrado dentro de un material en partículas no aglutinado, es desempaquetado mediante el recurso de que por encima de una plataforma de construcción, sobre la cual se había construido el cuerpo moldeado, se coloca rebatido un cilindro de material sintético. Después de esto, la plataforma de construcción se desplaza a su posición superior en dirección al cilindro de material sintético y todo el polvo junto con el modelo es empujado de esta manera dentro del cilindro.

A continuación, entre el cilindro y el plano de construcción se empuja una espátula que tiene un tamaño correspondiente, y con esta espátula se levanta el cilindro desde el dispositivo y se coloca sobre un dispositivo de tamizado. Si seguidamente el cilindro es levantado y desprendido hacia arriba, el modelo "cae en volteretas" hacia fuera, o se sitúa dentro de un montón de polvo, que se esparce sobre el tamiz y corre lentamente a través de éste hacia una canaleta de recogida.

También este procedimiento se ha manifestado como relativamente costoso. Además de esto, con un procedimiento tal es muy difícil el desempaquetamiento de grandes modelos y de modelos, que tienen parcialmente unos talones, puesto que éstos se vuelcan durante un tal proceso de desempaquetamiento y de esta manera pueden resultar dañados.

Otro procedimiento de desempaquetamiento es conocido a partir de la práctica. En este caso, la plataforma es movida hacia arriba en dirección al cuerpo moldeado construido, hasta llegar a su tope superior. De esta manera, el polvo no consolidado y no aglutinado se esparce y distribuye sobre toda la plataforma. Después del movimiento hacia arriba, el modelo debe ser luego desenterrado desde el polvo.

También, un desempaquetamiento se lleva a cabo parcialmente mediante el recurso de que un recipiente de cambio, que contiene el cuerpo moldeado, se saca fuera del dispositivo para la construcción del cuerpo moldeado y el recipiente de cambio se vacía. Para esto, o bien se abre la pared del recipiente o la plataforma de construcción se saca hacia abajo. El material en polvo en exceso circula a través de la rendija resultante durante la apertura o el descenso del recipiente.

En todos estos procedimientos de desempaquetamiento conocidos hasta ahora, se ha mostrado sin embargo como desventajoso el hecho de que todos ellos son relativamente costosos y por lo tanto de alto gasto, y además de esto unos modelos, en particular grandes o unos modelos que tienen muchos talones, con frecuencia pueden ser dañados al desempaquetar.

Es por lo tanto misión del invento poner a disposición un procedimiento para el desempaquetamiento de cuerpos moldeados empotrados dentro de un material en partículas no aglutinado, con el que sea posible de una manera sencilla liberar también a cuerpos moldeados grandes y conformados de una manera complicada, después de su producción, con respecto del material en partículas no aglutinado circundante, sin resultar dañado.

El problema planteado por esta misión se resuelve por medio de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.

Con un procedimiento conforme al invento es posible por fin que el usuario, dependiendo de la complejidad y del tamaño de la pieza componente, lleve a cabo individualmente el desplazamiento hacia arriba y por consiguiente pueda quitar el material en partículas. En este caso, por ejemplo se pueden escoger individualmente las etapas de desplazamiento y/o asimismo la velocidad de desplazamiento.

Con el fin de ofrecer un cuadro completo, se debe mencionar en este contexto que el quitamiento no debe efectuarse necesariamente de modo manual. Ésta se podría efectuar asimismo mecánicamente.

En el caso de cuerpos moldeados más sencillos, que están empotrados firmemente en el material en partículas no aglutinado y que pueden ser almacenados establemente por encima de la plataforma, el desplazamiento hacia arriba de la plataforma se puede efectuar con una velocidad mayor, mientras que, en el caso de cuerpos moldeados más complicados o con grandes partes sobresalientes, el desplazamiento hacia arriba debe efectuarse más bien lenta-
mente.

En particular se ha manifestado como ventajoso que el desplazamiento de la plataforma se efectúe de un modo escalonado. En el caso de una tal forma de realización es posible entonces que el usuario, al efectuar el desplazamiento hacia arriba, no debe quitar directamente el material en partículas no aglutinado, sino que se desplaza a la plataforma algo hacia arriba y entonces, mientras que la plataforma está quieta, se puede quitar el material en partículas, luego la plataforma se desplaza en un correspondiente tramo hacia arriba, y así sucesivamente.

El quitamiento del material en partículas no aglutinado puede efectuarse por ejemplo mediante aspiración. Asimismo se podría concebir que el quitamiento se lleve a cabo por barrido o con ayuda de una brocha, de una cuchara o también mediante aire comprimido.

En particular, cuando en el caso del cuerpo moldeado se trata de un cuerpo moldeado con grandes partes sobresalientes por encima de la superficie de colocación, se ha manifestado como ventajoso que el quitamiento del material en partículas no aglutinado se efectúe solamente por encima del cuerpo moldeado y que bajo las partes sobresalientes se deje una arena residual sustentadora, hasta que de otro modo se deje libre todo el cuerpo moldeado.

Si la plataforma se encuentra en su posición mas superior, el modelo puede ser levantado y desprendido de un modo usual desde la plataforma o también, caso de que se desee, puede permanecer por encima de la plataforma y toda esta plataforma se puede levantar hacia fuera para el moldeo por colada, y de esta manera el cuerpo moldeado se puede transportar hasta el sitio correspondiente.

Por el hecho de que, en el caso de un procedimiento conforme al invento, la pieza moldeada permanezca por encima de la plataforma hasta el final, también es posible que además se coloquen unas denominadas armaduras junto al modelo o por encima de la plataforma. Así, por ejemplo, unos bastidores de soporte pueden ser pegados o fijados de otra manera, o también se pueden colocar unas espigas para corchetes u ojales, para dar de esta manera todavía una mayor estabilidad al cuerpo moldeado que se ha de formar.

Junto a un bastidor de este tipo podría encontrarse también una montura de soporte para una disposición de volteo, con la que el cuerpo moldeado pueda ser levantado y desprendido desde la plataforma y ser hecho girar, para producir de esta manera por ejemplo una caja alta (superior).

En el caso de un dispositivo para desempaquetar un cuerpo moldeado empotrado en un material en partículas no aglutinado, el cual cuerpo moldeado está dispuesto por encima de una plataforma desplazable por lo menos en dirección vertical, estando dispuesto, en torno a la plataforma desplazable por lo menos al desempaquetar, un recipiente que está abierto hacia arriba por lo menos visto en dirección desde la plataforma al cuerpo moldeado, están dispuestos unos emparrillados por lo menos en torno al recipiente.

Mediante el hecho de que el dispositivo está dispuesto por lo menos sobre una especie de pedestal, de modo tal que en torno al dispositivo se pueden disponer unos emparrillados y con esto la arena no cae sobre un suelo, sino a través del emparrillado, el entorno de trabajo del dispositivo puede ser mantenido limpio con mayor facilidad y también se pueden evitar perjuicios para el usuario.

Esto se ha manifestado como ventajoso, en particular cuando se efectúa un desempaquetamiento de acuerdo con uno de los procedimientos descritos con anterioridad, puesto que el usuario, para dejar despejado el cuerpo moldeado, debe poder desplazarse en torno al dispositivo, para que él pueda quitar lo más totalmente que sea posible el material en partículas.

Puesto que el quitamiento tiene lugar en el dispositivo de desempaquetamiento, es importante que precisamente en este entorno estén previstos unos emparrillados.

En particular cuando por debajo de los emparrillados estén previstos unos cajones para recoger el material en partículas no aglutinado, un dispositivo conforme al invento se puede limpiar de una manera muy sencilla, sacando y vaciando los cajones.

Si la plataforma es conducida sobre unas pistas de rodadura, ella, por ejemplo, puede ser acoplada de manera sencilla a una instalación para la producción del cuerpo moldeado, y de esta manera puede ser integrada con facilidad. Así, por ejemplo, es posible que la plataforma sea introducida, a través de una pista de rodillos, dentro de un dispositivo para construir el cuerpo moldeado, el cuerpo moldeado sea construido, de esta manera el dispositivo sea introducido a través de una pista de rodillos en un dispositivo de desempaquetamiento o respectivamente un puesto de desempaquetamiento conforme al invento, y en ciertas circunstancias, después del empaquetamiento, sea transportado directamente al moldeo por colada y ciertamente de nuevo sobre una pista de rodillos.

Sin embargo, una disposición de este tipo no es obligatoria, sino que más bien se podría concebir incluso el recurso integrar el dispositivo conforme al invento directamente en un dispositivo para la construcción de modelos.

Si está prevista una guía sobre por lo menos una pista de rodillos, entonces sobre la pista de rodillos se podría disponer por lo menos un puente transitable, para que el usuario pueda alcanzar con mayor facilidad a toda la plataforma con piezas de trabajo.

En un dispositivo preferido, está prevista por lo menos una disposición de manipulación, con la que la plataforma puede ser desplazada con una velocidad deseada. Esta disposición de manipulación debería ser fácilmente accesible y estar estructurada de una manera sencilla. Para esto se ha acreditado una tecla "arriba" (UP), una tecla "abajo" (DOWN), una tecla "totalmente abajo" (FULL DOWN) y una tecla "totalmente arriba" (FULL UP) y una tecla de "parada" (STOP).

Es especialmente ventajoso que por lo menos en dos lados del dispositivo esté dispuesta una disposición de manipulación para realizar el movimiento de la plataforma.

Otras ventajas y realizaciones ventajosas del objeto del invento se establecen a partir del ejemplo de realización descrito seguidamente en cuanto al principio, con ayuda de los dibujos.

En éstos:

La Figura 1 muestra una representación esquemática del transcurso del procedimiento de acuerdo con una forma preferida de realización del invento;

la Figura 2 muestra una representación de un cuerpo moldeado empotrado en un material en partículas no aglutinado, en una vista en alzado parcialmente seccionada;

la Figura 3 muestra un dispositivo para la realización del invento; y

la Figura 4 muestra un dispositivo de acuerdo con la Figura 3, habiéndose suprimido, por razones de buena visibilidad, el recipiente que contiene los cuerpos moldeados y la plataforma.

La Figura 1 muestra el desempaquetamiento del cuerpo moldeado 1 por etapas. En este caso, la plataforma 4, el recipiente 3 así como el cuerpo moldeado 1 propiamente dicho se representan en una vista en alzado seccionada. El cuerpo moldeado 1 está rodeado por un material en partículas no aglutinado 2. Empotrado de esta manera en un material en partículas no aglutinado 2, se obtiene el cuerpo moldeado 1, cuando éste se había producido en un procedimiento de prototipado rápido, usualmente utilizado. Como ejemplo se ha de mencionar aquí la producción de modelos de fundición a partir de una arena de moldeo, una resina de fundición y agentes endurecedores.

Este cuerpo moldeado 1 con el material en partículas no aglutinado 2 circundante, está dispuesto, de acuerdo con la forma de realización preferente que se muestra, en un denominado recipiente de cambio, que es formado por la plataforma 4 y el recipiente 3. En un tal recipiente de cambio tiene lugar también la construcción del cuerpo moldeado 1, realizándose que la plataforma 4 que contiene el recipiente 3 es desplazable por lo menos en dirección vertical, lo cual puede pasar a realizarse también al construir el modelo.

Para el desempaquetamiento del cuerpo moldeado 1, seguidamente, conforme al invento, con una velocidad ajustable deseada, la plataforma desplazable 4 es desplazada hacia arriba en dirección al cuerpo moldeado 1 y al mismo tiempo se quita el material en partículas no aglutinado 2.

Las Figuras 1a) hasta d) muestran diferentes estados del desplazamiento hacia arriba de la plataforma desplazable 4. Tal como se puede deducir en particular de las Figuras 1c) y 1d), al desplazar hacia arriba o, en el caso de que el desplazamiento hacia arriba se efectúe escalonadamente, también durante la parada después del desplazamiento hacia arriba, el material en partículas no aglutinado 2 es quitado de modo renovado o permanentemente por cepillado, aspiración o con ayuda de aire comprimido.

En la Figura 1 se representa como cuerpo moldeado 1 una pieza tubular que tiene una cruz en la sección transversal, que había sido construida en una etapa de trabajo precedente. Para que esta cruz tubular mantenga una colocación asegurada por encima de la plataforma 4, también al desplazar hacia arriba a ésta, hasta el final el material en partículas no aglutinado 2 situado por debajo de las partes laterales tubulares se conserva, lo cual puede reconocerse de buena manera en particular en la Figura 1d).

Sí entonces la plataforma 4, como se representa en la Figura 1d), se encuentra en su posición más superior, la cruz tubular puede ser levantada y desprendida de una manera sencilla desde la plataforma 4.

Para la mejor visualización, en la Figura 2 se muestra nuevamente el recipiente de cambio que contiene el cuerpo moldeado 1, en una representación tridimensional, parcialmente seccionada. Este cuerpo moldeado 1 está rodeado por un material en partículas no aglutinado 2 y se encuentra dentro del recipiente 3, que está abierto hacia arriba, visto desde la plataforma 4 con piezas de trabajo en dirección a la pieza moldeada 1.

Tal como se puede deducir de la Figura 2, en este caso se utilizaron preferiblemente un recipiente 3 esencialmente rectangular y una correspondiente plataforma 4. Esto, sin embargo, no es imperativamente necesario, sino que perfectamente se podría concebir que tanto el recipiente 3 como también la plataforma 4 tuvieran cualquier otra forma imaginable.

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La Figura 3 muestra un dispositivo para la realización del invento y la Figura 4 muestra asimismo al dispositivo, no representándose allí, por razones de buena visibilidad, ni el recipiente 3 ni la plataforma 4.

De acuerdo con el dispositivo preferido mostrado, el recipiente 3 se utiliza ya al construir el cuerpo moldeado 1. Esto, sin embargo, no es imperativamente necesario, puesto que en el caso del recipiente 3 puede tratarse también de un recipiente 3 colocado tan sólo antes de efectuar el desempaquetamiento.

La Figura 3 muestra también que en torno al recipiente 3 están dispuestos unos emparrillados 6, estando dispuestos bajo los emparrillados unos cajones 5 destinados a recoger el material en partículas no aglutinado 2, que a su vez se pueden sacar con facilidad.

Tal como se puede deducir en particular de la Figura 4, la plataforma 4 está guiada, de acuerdo con el dispositivo preferido mostrado, sobre una pista de rodillos 8. Así, es posible que la plataforma 4 con piezas de trabajo sea desplazada al dispositivo para desempaquetar, con o sin un recipientes sobre una pista de rodillos 8. En este caso, la pista de rodillos 8 se puede conducir a través del dispositivo o también se puede introducir solamente en una dirección.

De acuerdo con el dispositivo mostrado, la pista de rodillos 8 no conduce a través del dispositivo para el desempaquetamiento. En la Figura 4, la dirección de introducción es representada por la flecha 9 y la disposición de retirada es representada por la flecha 10. Por consiguiente, la plataforma 4 es cargada y también descargada de nuevo desde el mismo lado del dispositivo.

Por el lado del dispositivo, junto al que se guía hacia dentro la pista de rodillos 8, para que se garantice una accesibilidad lo mejor posible para el usuario, de acuerdo con el dispositivo mostrado, sobre la pista de rodillos 8 está dispuesto un puente transitable 5. Este puente 5 está por ejemplo dividido en dos partes y puede ser abatido hacia la derecha y hacia la izquierda fuera de la pista de rodillos 8, cuando la plataforma 4 tenga que ser desplazada fuera del dispositivo.

Con la caja 11 en la Figura 1 y en la Figura 4 se representa esquemáticamente la disposición de manipulación 11 para mover hacia arriba y hacia abajo la plataforma 4. Tal disposición de manipulación está en este caso prevista asimismo, de modo invertido con simetría especular, por el otro lado del dispositivo, por lo que el usuario puede alcanzar con facilidad en lo posible en cualquier posición a una de las dos disposiciones de manipulación 11 al quitar el material en partículas no aglutinado 2.

Lista de signos de referencia

1.

cuerpo moldeado

2.

material en partículas no aglutinado

3.

recipiente

4.

plataforma

5.

puente transitable

6.

enrejado

7.

cajón

8.

pista de rodillos

9.

dirección de entrada

10.

dirección de salida

11.

disposición de manipulación.

Claims (5)

1. Procedimiento para el desempaquetamiento de un cuerpo moldeado (1) empotrado dentro de un material en partículas no aglutinado, el cual está dispuesto por encima de una plataforma (4) desplazable por lo menos en dirección vertical, estando dispuesto en torno a la plataforma desplazable, por lo menos durante el desempaquetamiento, un recipiente (3), que está abierto hacia arriba por lo menos visto en dirección desde la plataforma al cuerpo moldeado, y efectuándose un desplazamiento de la plataforma (4) hacia arriba en dirección al cuerpo moldeado (1) con una velocidad ajustable deseada, y al mismo tiempo el material en partículas (2) se quita hasta que en torno a la zona inferior del cuerpo moldeado quede un residuo sustentador de material en partículas.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque

el desplazamiento de la plataforma (4) se efectúa de un modo escalonado.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque

las etapas de desplazamiento y/o la velocidad de desplazamiento se pueden escoger individualmente.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque

el quitamiento del material en partículas no aglutinado (2) se efectúa por aspiración.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque

el quitamiento del material en partículas no aglutinado (2) se efectúa por barrido.