ES2308232T3 - Dispositivo de realizacion de capas delgadas de polvo en particular a altas temperaturas durante un procedimiento basado en la accion de un laser sobre un material. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de depósito en por lo menos una capa delgada de un polvo (P), o de una mezcla de polvos, usado durante la acción de un láser sobre material contenido en un recinto térmico, que comprende un medio de almacenamiento (8), un medio (12) de alimentación de polvo, o de mezcla de polvos, una zona de depósito (9) de dicho polvo o de dicha mezcla a partir de dicho medio de almacenamiento, y un medio de compactación del polvo o de la mezcla de polvos depositado sobre dicha zona de depósito, comprendiendo dicho dispositivo un cilindro de base circular (12) provisto, por una parte, de por lo menos una ranura (15), practicada en una superficie externa de dicho cilindro (12) y, por otra parte, de una superficie (12a, 16a) adaptada para compactar el polvo (P) o la mezcla de polvos previamente depositado sobre dicha zona de depósito (9), estando dicho cilindro (12), dicho medio de almacenamiento (8), dicha zona de depósito (9), el polvo (P) o la mezcla de polvos situados en dicho recinto adaptado para ser mantenido en temperatura permitiendo al mismo tiempo el guiado y el arrastre del cilindro (12) a partir del exterior de dicho recinto, estando dicha ranura (15) orientada según una dirección globalmente paralela al eje longitudinal (AA'') de dicho cilindro (12), y estando adaptada para alimentar con polvo o con mezcla de polvos la zona de depósito (9) a partir del medio de almacenamiento (8), recogiendo el polvo o la mezcla de polvos (figura 48), desplazando el polvo o la mezcla de polvos mediante un movimiento de traslación del cilindro (12), y después asegurando un depósito (figura 4D) completo y rápido del polvo o de la mezcla de polvos en la zona de depósito, siendo la rugosidad de la superficie externa (12a) de dicho cilindro (12) menor que la rugosidad de la superficie de dicha zona de depósito (9), estando la rugosidad de la superficie externa (12a) adaptada a la granulometría mínima del polvo (P) usado.
Description
Dispositivo de realización de capas delgadas de
polvo en particular a altas temperaturas durante un procedimiento
basado en la acción de un láser sobre un material.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de depósito en capas delgadas de un polvo, o de una
mezcla de polvos, y más particularmente del depósito en capas
delgadas de polvo, cerámico o metálico, o de una mezcla de polvos
cerámicos o metálicos, usado durante un procedimiento basado en la
acción de un láser sobre un material contenido en un recinto
térmico, en particular durante un procedimiento de sinterización
mediante un haz de láser.
A partir del documento
WO-A-99/42421, se conoce un
procedimiento de prototipado rápido por sinterización en fase
sólida, con la ayuda de un láser, de un polvo o de una mezcla de
polvos. Para ello, se usa un horno que calienta hasta 900ºC, y un
polvo, cerámico o metálico, o una mezcla de polvos, cerámicos o
metálicos, de cualquier granulometría y de granularidad,
disponibles en el comercio. En este procedimiento, una superficie de
trabajo está provista de dos pozos, formando el primero un depósito
a partir del cual el polvo, o la mezcla de polvos, se conduce sobre
el segundo pozo para ser extendido en capas delgadas previamente a
su sinterización con la ayuda de un haz de láser. El transporte del
polvo, o de la mezcla de polvos, entre los dos pozos se efectúa
mediante un dispositivo descrito en el documento
WO-A-01/41939. Este dispositivo está
guiado en traslación y móvil en rotación. Su cara en contacto con
el polvo está provista de tres indentaciones que aseguran el
raspado del polvo o de la mezcla de polvos. El raspador así formado
se desplaza según un ángulo dado con relación a la superficie de
trabajo, lo que asegura una compresión parcial del polvo sobre ésta.
En el caso del procedimiento descrito en el documento
WO-A-99/42421 este raspador está
unido a un rodillo libre en rotación y arrastrado en traslación por
su propio peso. Este rodillo actúa después del raspador y asegura la
compactación del polvo o de la mezcla de polvos. El raspador y el
rodillo se desplazan en una superficie de trabajo, provista de
raíles de guiado y de tetones en los flancos de los raíles que
aseguran así el basculamiento del raspador al final del recorrido.
Dicho dispositivo no permite, a partir de polvos, o de cualquier
mezcla de polvos, obtener de manera fiable un espesor, una calidad
de superficie y una geometría deseados de la capa así depositada.
Además, en una atmósfera que puede alcanzar los 900ºC, el depósito
en capas mediante dicho dispositivo es delicado. En efecto, después
de algunas pasadas, aparece un fenómeno de abrasión y de desgaste
sobre las diferentes piezas situadas en el recinto. Esta abrasión y
este desgaste alteran la homogeneidad de las capas así depositadas.
Además, el guiado de estos dos órganos se realiza en el interior del
recinto térmico. En la medida en la que éste está sometido a una
elevación de temperatura que puede alcanzar los 900ºC, se observa
una dilatación de los medios de guiado del raspador y del rodillo.
Estas dilataciones no presentan obligatoriamente el mismo valor, lo
que altera la precisión del depósito en capas del polvo, o de la
mezcla de polvos. Por otra parte, el arrastre del rodillo mediante
su propio peso no facilita un guiado regular y preciso de éste.
Las irregularidades del posicionamiento del
rodillo sobre los raíles de guiado, así como un fenómeno de abrasión
debido al deslizamiento del raspador sobre estos mismos raíles,
amplifican la imprecisión del depósito en capas.
Además, dicho dispositivo de depósito en capas,
comprende dos elementos distintos, el raspador y el rodillo de
compactación, cuyo volumen total necesita una longitud importante de
la superficie de trabajo y del recinto. Este dimensionamiento del
aparato, y en particular del recinto, no facilita la regulación
térmica en el interior de éste. Así, es frecuente que aparezca un
gradiente de temperaturas que acentúa las dilataciones observadas
previamente entre el raspador y el rodillo. En la práctica, además
de un coste de fabricación elevado, casi no es posible, con dicho
sistema, realizar varias capas delgadas sucesivas de un espesor
inferior a 100 micrómetros (micrones). Incluso con unas capas
superiores a 100 micrones, cuando la granulometría del polvo, o de
la mezcla de polvos, lo permite, los espesores y la homogeneidad de
las capas así depositadas son frecuentemente insuficientes para
permitir la acción de un láser sobre material, en particular una
sinterización de las piezas.
A partir del documento
US-A-5.252.264, se conoce un aparato
equipado de un rodillo que presenta una superficie exterior
moleteada o rugosa. El polvo es empujado mediante este rodillo que
avanza, girando al mismo tiempo permanentemente sobre sí mismo. La
superficie moleteada o rugosa participa en la compactación del
polvo.
Con dicho aparato, el polvo no se mantiene en el
sitio sobre el rodillo y su depósito no está adaptado a la
realización de capas delgadas con cualquier tipo de polvo.
La invención prevé más particularmente remediar
estos inconvenientes, proponiendo un dispositivo que permite el
depósito en capas delgadas y homogéneas de polvo o de mezcla de
polvos, de espesor mínimo de aproximadamente 5 micrones, hasta unas
altas temperaturas cercanas a 1.200ºC, asegurando la calidad
requerida de las capas para una acción de un láser sobre material
permitiendo al mismo tiempo librarse de las consecuencias de un
gradiente térmico y de los efectos de la abrasión sobre los medios
de depósito en capas.
Con este fin, la invención tiene por objeto un
dispositivo de depósito en por lo menos una capa delgada de un
polvo, o de una mezcla de polvos, usado durante la acción de un
láser sobre material contenido en un recinto térmico, que comprende
un medio de almacenamiento, un medio de alimentación de polvo, o de
mezcla de polvos, una zona de depósito del polvo o de la mezcla a
partir del medio de almacenamiento y un medio de compactación del
polvo o de la mezcla de polvos depositado sobre la zona de depósito,
comprendiendo este dispositivo un cilindro de base circular
provisto, por una parte, de por lo menos una ranura practicada en
una superficie externa del cilindro y, por otra parte, de una
superficie adaptada para compactar el polvo o la mezcla de polvos
previamente depositada sobre la zona de depósito, estando el
cilindro, el medio de almacenamiento, la zona de depósito, el polvo
o la mezcla de polvos, situados en el recinto adaptado para ser
mantenido en temperatura permitiendo al mismo tiempo el guiado y el
arrastre del cilindro a partir del exterior del recinto, estando la
ranura orientada según una dirección globalmente paralela al eje
longitudinal de dicho cilindro, y estando adaptada para alimentar
con polvo o con mezcla de polvos la zona de depósito a partir del
medio de almacenamiento, recogiendo el polvo o la mezcla de polvos,
desplazando el polvo o la mezcla de polvos mediante un movimiento
de traslación del cilindro, y después asegurando un depósito
completo y rápido del polvo o de la mezcla de polvos en la zona de
depósito, siendo la rugosidad de la superficie externa de dicho
cilindro más baja que la rugosidad de la superficie de dicha zona
de depósito, estando la rugosidad de la superficie externa adaptada
a la granulometría mínima del polvo (P) usado.
Gracias a la invención, se realiza un
dispositivo que asegura, mediante un mismo medio y de manera
coordinada, la función de alimentación y de compactación en un
recinto mantenido a temperatura. Además de un volumen reducido,
dicho dispositivo permite un guiado preciso y constante del
dispositivo lo que garantiza el depósito en capas homogéneas,
incluso para unas capas de pequeño espesor. El volumen reducido de
dicho dispositivo permite asimismo librarse de las separaciones
dimensionales, diferentes entre un medio de alimentación y un medio
de compactación, generadas por el gradiente térmico que existe
entre las diferentes zonas de un recinto. El uso de una ranura de
alimentación permite asegurar un depósito optimizado del polvo,
mientras que la superficie de compactación puede tener un estado de
superficie adaptado a su función. Así, un único órgano permite la
recogida del polvo, su depósito y su compactación.
Según unos aspectos ventajosos pero no
obligatorios de la invención, el dispositivo incorpora una o varias
de las siguientes características:
- -
- La superficie adaptada para asegurar la compactación comprende por lo menos una parte de una superficie externa del cilindro en la que está practicada por lo menos una ranura.
- -
- La ranura se extiende entre los dos extremos del cilindro, según una dirección globalmente paralela al eje longitudinal del órgano.
- -
- La ranura presenta una sección transversal globalmente configurada en forma de V de fondo plano.
- -
- La circunferencia del cilindro es sustancialmente superior al diámetro de la zona de depósito.
- -
- La temperatura a la que se mantienen el recinto y los elementos que se encuentran en el mismo, está comprendida entre la temperatura ambiente y aproximadamente 1.200ºC.
- -
- El posicionamiento, el guiado, y el arrastre del cilindro se efectúan mediante unos órganos de posicionamiento, de guiado y mediante un accionador situados en el exterior del recinto del dispositivo.
- -
- Unas aletas dispuestas en los flancos del recinto son móviles según unas direcciones diferentes con relación a un plano en el que se desplaza el eje longitudinal del cilindro durante el desplazamiento de este último. Ventajosamente, estas aletas están en forma de triángulo y de paralelogramo, dispuestas en forma de deflector y en contacto mutuo, a fin de asegurar el aislamiento térmico del recinto permitiendo al mismo tiempo una unión entre los órganos de posicionamiento, de guiado y de arrastre del cilindro, y el cilindro.
La invención y otras ventajas se pondrán más
claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente de
dos modos de realización de un dispositivo según la invención, dada
únicamente a título de ejemplo y realizada haciendo referencia a
los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una sección parcial de un
dispositivo según la invención, en la que se ha representado sólo
la parte que comprende el medio de almacenamiento, la zona de
depósito y el órgano de depósito en capas, siendo el órgano de
depósito en capas visto en sección, colocado en un recinto cerrado,
en posición de depósito del polvo encima de la zona de depósito, no
estando el sistema de guiado exterior del recinto representado,
- la figura 2 es una sección del dispositivo
representado en la figura anterior, estando el órgano de depósito
en capas visto de frente según la flecha F en la figura 1,
- la figura 3 es una representación en
perspectiva de una parte del órgano de depósito en capas solo,
- la figura 3A es una sección según el plano III
A en la figura 3,
- las figuras 4A a 4G son unos esquemas que
ilustran las diferentes etapas de recogida del polvo en el medio de
almacenamiento, del depósito, de la extensión y de la compactación
de éste sobre la zona de depósito,
- la figura 5 es una vista esquemática parcial
de un órgano de depósito en capas según otro modo de realización,
y
- la figura 6 es una sección según la línea
VI-VI en la figura 2, no estando el órgano de
depósito en capas y los elementos de guiado y de arrastre
representados.
El dispositivo 1 representado en la figura 1
comprende un recinto aislado térmicamente y provisto, en su parte
alta, de un medio de calentamiento, no representado. Este recinto,
soportado por una estructura fija, comprende un fondo 2 globalmente
configurado en forma de paralelepípedo hueco sobre el cual se
posiciona una tapa 3. Una ventanilla de observación 4, realizada
por ejemplo en sílice, está practicada en la tapa 3. Esta ventanilla
de observación 4 permite el paso de un haz de láser durante su
acción sobre un polvo o una mezcla de polvos. El fondo 2 es inmóvil
y está fijado a la estructura portadora del aparato 1. La tapa 3
está guiada horizontalmente a fin de liberar completamente el
acceso al volumen interior del fondo 2.
El fondo 2 presenta una cara interna plana 5
provista, sobre una parte, de dos orificios circulares 6,
respectivamente 7, que corresponden a las desembocaduras de dos
pozos practicados en el aparato 1. En cada orificio, un pistón 8,
respectivamente 9, se desplaza según una dirección globalmente
perpendicular al plano B, en el que se desplaza el eje longitudinal
AA' del órgano de depósito en capas durante su desplazamiento, y
asegura, temporalmente, la obturación del orificio 6,
respectivamente 7. Así, la cara 5 forma una superficie de trabajo
continua. Estos pistones 8, 9 aseguran la estanqueidad de los pozos
y evitan que un polvo, o unos gases presentes en el recinto pasen a
estos últimos. El desplazamiento de estos pistones 8,
respectivamente 9, se efectúa entre el orificio 6, respectivamente
7, y el interior de un pozo cilíndrico de base circular 10,
respectivamente 11, que prolongan los orificios 6, respectivamente
7. Los pistones 8, 9 se desplazan independientemente entre sí y se
accionan cada uno mediante un sistema motorizado, en particular
mediante un motor de velocidad gradual, mediante un sistema de
tuerca de tornillo de bolas de precisión o cualquier otro
dispositivo de puesta en movimiento. Estos pistones están guiados,
durante su movimiento, mediante un medio de guiado como, por
ejemplo, unos elementos de guiado de bolas
pre-tensados. El dispositivo de guiado no está
sometido a las tensiones térmicas encontradas en el aparato 1. El
desplazamiento de los pistones 8 y 9 entre el fondo de los pozos
10, respectivamente 11, y los orificios 6, respectivamente 7, se
efectúa de manera precisa. La precisión obtenida para cada pistón
es de aproximadamente un micrón sobre el espesor de una capa de
polvo depositada.
La cara superior del pistón 8 situada en el pozo
10 forma el fondo de un depósito en el que se almacena un polvo P
cerámico o metálico, o una mezcla de polvos cerámicos o metálicos.
Se trata de productos habitualmente disponibles en el comercio.
El orificio 7, en el que desemboca el pistón 9
que se desplaza en el interior del pozo 11, se sitúa globalmente en
la vertical de la ventanilla de observación 4 cuando la tapa 3 está
cerrada. Este pistón 9 soporta una bandeja 90 que forma la zona de
depósito sobre la cual el polvo P o la mezcla de polvos se deposita
en capas delgadas previamente a la acción del láser sobre el
material.
La bandeja 90 está posicionada de manera
amovible en el pozo 11, lo que permite transportar la pieza una vez
realizada sin tener que manipularla directamente. La bandeja 90 está
posicionada con precisión sobre el pistón 9 a fin de realizar un
depósito en capas preciso de la primera capa de polvo, o de mezcla
de polvos. Esta primera capa asegura el mantenimiento y el
posicionamiento de la pieza a realizar, y condiciona la calidad de
las capas siguientes.
El recorrido de los pistones 8, respectivamente
9, se adapta para que el pistón 8, respectivamente la bandeja 90,
enrase con la cara 5 en los puntos muertos altos de sus trayectorias
respectivas.
En el exterior del fondo 2, un sistema de
arrastre y de guiado, no representado, asegura el desplazamiento en
rotación y en traslación de un órgano 12 de alimentación y de
compactación del polvo P o de la mezcla de polvos entre los
pistones 8 y 9. El sistema de guiado se adapta para asegurar un
guiado del fondo 2 desde el exterior manteniendo al mismo tiempo un
aislamiento térmico del recinto. Este guiado a partir del exterior
permite librarse de las tensiones térmicas y mecánicas encontradas
en el interior del recinto.
El órgano 12 es una pieza realizada
preferiblemente en cerámica. Con dicho material, y con una geometría
y unas dimensiones adaptadas, el órgano 12 posee una estabilidad
dimensional y geométrica importante que evita que sufra unas
deformaciones cuando el recinto se calienta a altas temperaturas,
por ejemplo de aproximadamente 1.200ºC. De la misma manera, el
órgano 12 ofrece una importante resistencia a la abrasión.
El órgano 12 se presenta en forma de un cilindro
de base circular provisto en cada uno de sus extremos, en posición
central, de dos ejes 13, 14 orientados según el eje longitudinal AA'
del cilindro. Estos ejes 13, 14 desembocan en el exterior del fondo
2 atravesando las paredes laterales de este último, y están
asociados, en el exterior, a un dispositivo de arrastre y de guiado
motorizado.
El estado de la superficie de la superficie
externa 12a del cilindro tiene una calidad parecida a la del
"pulido espejo" o, por lo menos, más lisa que el estado de
superficie de la zona de depósito 9. Ventajosamente, la superficie
12a tiene una rugosidad Ra inferior o igual a 0,06 micrones.
La estanqueidad térmica, entre el interior del
recinto y los medios de guiado y de arrastre exteriores, se realiza
mediante la combinación de aletas 20, respectivamente 21, de forma
geométrica simple, en particular en forma de triángulo,
respectivamente de paralelogramo. Estas aletas 20, 21 se disponen
alternativamente a fin de realizar, por cada lado del recinto, un
deflector. Estas aletas están en un contacto mecánico simple, lo
que asegura un funcionamiento sin fricción y sin desgaste entre
ellas. Las aletas 20, en triángulo rectángulo dispuestas de manera
que forman globalmente un rectángulo, son móviles alternativamente
según una dirección globalmente paralela al desplazamiento de los
pistones 8, 9. Las aletas 21, en forma de paralelogramo, son
móviles según una dirección globalmente perpendicular al
desplazamiento de los pistones 8, 9. De esta manera, el deflector
realizado mediante las aletas 20, 21 conserva la estanqueidad del
recinto.
Con dicha configuración, se reduce asimismo el
volumen del dispositivo. Así, se pone en movimiento de manera
precisa el cilindro 12 que se desplaza, según el plano B, encima de
la cara 5 con una trayectoria adaptada para permitirle pasar
sucesivamente por encima de los dos pozos 10, 11. Los parámetros que
dependen del cilindro 12, por ejemplo su posición y su velocidad de
rotación, se definen en función del polvo, o de la mezcla de
polvos, del espesor de la capa a realizar y de otros parámetros de
realización como, por ejemplo, la temperatura.
El cilindro 12 comprende, en su superficie
cilíndrica externa, una ranura longitudinal 15. Esta ranura 15 está
orientada según una dirección globalmente paralela al eje
longitudinal AA' del cilindro 12. La ranura 15 presenta una sección
globalmente en forma de V, cuya pared 15a está inclinada con
relación a un plano P_{15} de la ranura 15.
Las paredes 15a, 15b convergen en dirección al
fondo 15c de la ranura 15. Una de las paredes 15b de esta ranura
termina mediante una arista 16 que procede de la intersección del
plano P_{15} con la superficie cilíndrica externa 12a del
cilindro 12. De esta forma, la arista 16 forma un raspador que
permite arrastrar el polvo P, o la mezcla de polvos, sobre el
pistón 8 y dirigir el polvo, o la mezcla de polvos, hacia el fondo
15c de la ranura 15.
La circunferencia del cilindro 12 se adapta para
que, cuando éste efectúa una rotación completa alrededor de su eje
AA', se desplace una distancia suficiente para cubrir la totalidad
de la superficie de uno de los orificios 6 ó 7.
La inclinación de la pared interna 15b de la
ranura 15 se adapta a fin de asegurar una extracción eficaz del
polvo, o de la mezcla de polvos, durante el movimiento del cilindro
12 encima del pistón 8, asegurando al mismo tiempo a continuación
un depósito completo y rápido del polvo P sobre la bandeja 90.
En un primer momento, representado en la figura
4A, el cilindro 12 está en posición de reposo en un extremo de la
cara 5, estando la ranura 15 vacía. El polvo P o la mezcla de polvos
se almacena en el pistón 8, estando éste en una posición
suficientemente alta para que el polvo P, o la mezcla de polvos,
forme un ligero relieve encima de la cara 5. En cuanto a la bandeja
90, está posicionada enrasando, en su orificio 7, con la cara
5.
Mediante rotación R_{1} del cilindro 12
alrededor de sus ejes 13 y 14, se desplaza angularmente éste, lo
que lleva en primer lugar la arista 16 de la ranura 15 en contacto
con el polvo P en la proximidad de la periferia del pistón 8. Tal
como se ilustra en la figura 4B, el movimiento de traslación, según
la flecha F_{1}, del cilindro 12 permite que el polvo P, recogido
por la arista 16 y contenido en la ranura 15, sea llevado por el
cilindro 12 fuera del pistón 8.
Tal como se representa en la figura 4C, cuando
continúa la traslación F_{1} del cilindro 12, se posiciona la
ranura 15 en la proximidad del borde del pistón 9 en la que el polvo
P se deposita sobre la bandeja 90 mediante gravedad en la
proximidad de la periferia de éste.
Después, tal como se ilustra en la figura 4D, se
realiza un desplazamiento angular R_{2} del cilindro 12 a fin de
posicionar una generatriz 17 de su superficie cilíndrica 12a encima
de la bandeja 90. El polvo P se reparte uniforme y fácilmente sobre
la bandeja 90 gracias, por ejemplo, a un desplazamiento en
traslación F_{1} del cilindro, extendiendo el generador 17 el
polvo a la manera de una rasqueta, sobre la bandeja 90. Una parte
16a de la superficie cilíndrica 12a del cilindro, globalmente
situada entre la generatriz 17 y la arista 16, participa en la
extensión del polvo.
De manera concomitante con el depósito del
polvo, el pistón 9 se desplaza en dirección al orificio 7, de manera
que el intervalo entre la bandeja 90 o la capa previamente
depositada, y el cilindro 12 sea globalmente igual al espesor de la
capa de polvo extendido, antes de la compactación. Si es necesario,
se pueden efectuar varias operaciones de arrastre y de extensión
del polvo, o de mezcla de polvos. Para ello, se fijan unos espesores
intermedios de las capas. En función de la naturaleza del polvo, o
de la mezcla de polvos, se parametriza la progresión del espesor de
la capa depositada. Esta progresión es, por ejemplo, no lineal
decreciente de tipo y = (ax + b)/(cx + d).
Al final de este desplazamiento representado en
la figura 4E, cuando el cilindro 12 tiene su ranura 15 vacía y el
polvo P está repartido sobre la bandeja 90, tal como se representa
en la figura 4E, se imprime una rotación R_{2} al cilindro
12.
Esta rotación R_{2} es de sentido inverso a la
rotación R_{1}, y devuelve, según la flecha F_{2}, el cilindro
12 a su posición inicial, tal como se ilustra en la figura 4G.
Durante esta fase de compactación, el pistón 8 y la bandeja 90 se
desplazan a fin de realizar respectivamente un intervalo con el
cilindro 12 que corresponde al espesor final de la capa. Durante
esta rotación R_{2}, el paso del cilindro 12 sobre la bandeja 9
en el otro sentido asegura, mediante la superficie externa 12a del
cilindro 12, el alisado y la compactación del polvo P. Durante este
paso, el hecho de que el estado de superficie de la superficie 12a
sea muy parecido a un pulido espejo, permite depositar, y después
compactar, un polvo P, sea cual sea la naturaleza y/o la
granulometría del polvo. La superficie 16a participa asimismo en el
alisado. La circunferencia del cilindro 12 es, desarrollada,
superior al diámetro de la bandeja 90. Si es necesario, la operación
de compactación se puede repetir hasta la obtención del espesor
deseado.
Durante la compactación, se desplaza, si es
necesario, el pistón 9 y la bandeja 90 según la dirección F_{4} o
F'_{4} de manera concomitante con el desplazamiento R_{2},
F_{2} del cilindro 12.
El desplazamiento F_{3} del pistón 8 en
dirección al orificio 6 permite volver a disponer polvo P en una
posición en la que puede ser extraido por la ranura 15.
El desplazamiento según F_{4} del pistón 9
permite disponer la superficie superior de la capa previamente
depositada globalmente coplanaria a la cara 5.
La capa de polvo, o de la mezcla de polvos, así
extendida puede sufrir la acción de un haz de láser, por ejemplo en
un procedimiento de sinterización o de fusión, realizándose el
conjunto de las operaciones en el recinto mantenido a temperatura y
de manera estanca a los gases.
Como variante, el depósito en capas del polvo, o
de la mezcla de polvos, se realiza a temperatura ambiente, por
ejemplo, con el recinto abierto.
Basta entonces con repetir las etapas anteriores
para extender y después compactar sucesivamente varias capas de
polvo P o de mezcla de polvos.
Mediante dicho órgano de extensión y de
compactación, se efectúa la colocación, antes de la acción de un
láser sobre el polvo, sobre la bandeja 90 de capas homogéneas cuyo
espesor puede descender hasta 5 micrones según la granulometría del
polvo P usado. Es posible, tal como se representa en la figura 5,
tener un cilindro 12 cuyo raspador no está formado por una arista
16 de la ranura 15, sino por una pieza 18 aplicada sobre un borde
de la ranura 15. Esta pieza 18 está fijada de manera definitiva, por
ejemplo, mediante soldadura o mediante atornillado.
Dicho dispositivo de depósito en capas delgadas,
por lo tanto, se puede utilizar en atmósfera confinada, es decir
cuando la tapa 3 está cerrada, eventualmente a altas temperaturas e
incluso a muy altas temperaturas, o al aire libre, en particular si
la granulometría y la naturaleza del polvo lo permiten. En este
último caso, la tapa 3 permanece abierta. Los medios de guiado,
tanto del cilindro 12 como de los pistones 8 y 9, están dispuestos
en el exterior del recinto de trabajo, y unos medios de estanqueidad
y de aislamiento térmico los protegen del polvo y de la alta
temperatura eventual.
En otra configuración y en función de los
diámetros de los orificios 6 y 7 y/o de su distancia entre ejes, se
usa un cilindro 12 provisto de varias ranuras 15 idénticas o no.
Asimismo, la forma de la ranura 15 puede ser
diferente de la representada.
Como variante, se puede practicar una ranura 15
únicamente en una parte de la longitud del cilindro 12.
Claims (9)
1. Dispositivo de depósito en por lo menos una
capa delgada de un polvo (P), o de una mezcla de polvos, usado
durante la acción de un láser sobre material contenido en un recinto
térmico, que comprende un medio de almacenamiento (8), un medio
(12) de alimentación de polvo, o de mezcla de polvos, una zona de
depósito (9) de dicho polvo o de dicha mezcla a partir de dicho
medio de almacenamiento, y un medio de compactación del polvo o de
la mezcla de polvos depositado sobre dicha zona de depósito,
comprendiendo dicho dispositivo un cilindro de base circular (12)
provisto, por una parte, de por lo menos una ranura (15), practicada
en una superficie externa de dicho cilindro (12) y, por otra parte,
de una superficie (12a, 16a) adaptada para compactar el polvo (P) o
la mezcla de polvos previamente depositado sobre dicha zona de
depósito (9), estando dicho cilindro (12), dicho medio de
almacenamiento (8), dicha zona de depósito (9), el polvo (P) o la
mezcla de polvos situados en dicho recinto adaptado para ser
mantenido en temperatura permitiendo al mismo tiempo el guiado y el
arrastre del cilindro (12) a partir del exterior de dicho recinto,
estando dicha ranura (15) orientada según una dirección globalmente
paralela al eje longitudinal (AA') de dicho cilindro (12), y estando
adaptada para alimentar con polvo o con mezcla de polvos la zona de
depósito (9) a partir del medio de almacenamiento (8), recogiendo
el polvo o la mezcla de polvos (figura 48), desplazando el polvo o
la mezcla de polvos mediante un movimiento de traslación del
cilindro (12), y después asegurando un depósito (figura 4D) completo
y rápido del polvo o de la mezcla de polvos en la zona de depósito,
siendo la rugosidad de la superficie externa (12a) de dicho
cilindro (12) menor que la rugosidad de la superficie de dicha zona
de depósito (9), estando la rugosidad de la superficie externa
(12a) adaptada a la granulometría mínima del polvo (P) usado.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha superficie (12a, 16a) adaptada
para asegurar la compactación comprende por lo menos una parte
(12a, 16a) de una superficie externa de dicho cilindro (12) en la
que está practicada por lo menos una ranura (15).
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha ranura (15) se extiende, entre los
dos extremos del cilindro (12), según una dirección globalmente
paralela al eje longitudinal (AA') de dicho cilindro.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque dicha ranura (15) presenta
una sección transversal globalmente configurada en forma de V con
fondo plano.
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la circunferencia del cilindro (12) es
sustancialmente superior al diámetro de la zona de depósito
(9).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la temperatura a la que se
mantienen el recinto y los elementos (8, 9, 12, P) está comprendida
entre la temperatura ambiente y aproximadamente 1.200ºC.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el posicionamiento, el
guiado y el arrastre del cilindro (12) se efectúan mediante unos
órganos de posicionamiento, de guiado y mediante un accionador
situados en el exterior del recinto del dispositivo.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque unas aletas (20, 21)
dispuestas en los flancos del recinto son móviles según unas
direcciones diferentes con relación a un plano (B) en el que se
desplaza el eje longitudinal (AA') del cilindro (12) durante el
desplazamiento de este último.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque las aletas (20, 21) están en forma de
triángulo (20) y de paralelogramo (21), dispuestas en forma de
deflector y en contacto mutuo, a fin de asegurar el aislamiento
térmico del recinto permitiendo al mismo tiempo una unión entre los
órganos de posicionamiento, de guiado y de arrastre de dicho
cilindro (12) y dicho cilindro.
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