ES2568013T3

ES2568013T3 - Procedimiento para la construcción de un cuerpo conformado tridimensional

Info

Publication number: ES2568013T3
Application number: ES13726538.5T
Authority: ES
Inventors: Jörg EBERT; Wolfgang Wachter; Gottfried Rohner; Jürgen STAMPFL
Original assignee: Technische Universitaet Wien; Ivoclar Vivadent AG
Current assignee: Technische Universitaet Wien; Ivoclar Vivadent AG
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2033-06-04
Also published as: JP6122107B2; CN104334335B; US20150131074A1; WO2013182547A1; EP2855119A1; IL235668A0; CN104334335A; US9592635B2; JP2015522450A; IL235668A; EP2671706A1; EP2855119B1

Abstract

Procedimiento para la construcción de un cuerpo conformado de material fotopolimerizable aplicando una fabricación aditiva basada en litografía (prototipado rápido), en el que en una plataforma de construcción (1, 2, 3, 4) se define una capa a partir de un material líquido fotopolimerizable, se polimeriza la capa en una zona de exposición con un contorno predeterminado mediante exposición, se define en la capa polimerizada una capa adicional de un material fotopolimerizable, se polimeriza la capa definida en último lugar en una zona de exposición con un contorno predeterminado para la capa definida en último lugar mediante exposición, y se repiten las dos últimas etapas, hasta que por la sucesión de capas endurecidas con unos contornos predeterminados por capas se forma un cuerpo conformado con una forma predeterminada, aplicando color sobre por lo menos una capa dentro del contorno predeterminado, estando la plataforma de construcción suspendida de manera desplazable y siendo la plataforma de construcción guiada tras la polimerización de una capa a una estación de tratamiento para la polimerización de una capa mediante el desplazamiento hacia una estación de aplicación de color (30) como estación de tratamiento adicional, en la que se aplica color a la capa formada en último lugar de manera selectiva respecto al lugar, tras lo cual la plataforma de construcción se desplaza de nuevo hacia la estación de tratamiento para la polimerización de una capa adicional, caracterizado por que el desplazamiento de la plataforma de construcción entre diferentes estaciones de tratamiento se produce mediante el giro de un soporte (6) en forma de tambor que sujeta la plataforma de construcción por su perímetro, alrededor de un eje de giro horizontal o vertical, alrededor de cuyo eje de giro están dispuestas estaciones de tratamiento distribuidas en el sentido de giro.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado tridimensional.

La presenta invencion se refiere a un procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado de un material liquido fotopolimerizable con la aplicacion de una fabricacion aditiva basada en litograffa (prototipado rapido), en el que en una plataforma de construccion se define una capa de material liquido viscoso, se polimeriza la capa en una zona de exposicion con un contorno predeterminado mediante exposicion, en la capa polimerizada se define una capa adicional de material fotopolimerizable, se polimeriza la capa definida en ultimo lugar en una zona de exposicion con un contorno predeterminado para la capa definida en ultimo lugar mediante exposicion y se repiten las dos ultimas etapas, hasta que por la sucesion de capas endurecidas con contornos predeterminados por capas se forma un cuerpo conformado con forma predeterminada, aplicando color sobre por lo menos una capa dentro del contorno predeterminado, estando la plataforma de construccion suspendida de manera desplazable y guiandose la plataforma de construccion tras la polimerizacion de una capa en una estacion de tratamiento para la polimerizacion de una capa mediante desplazamiento a una estacion de aplicacion de color como estacion de tratamiento adicional, en la que de manera selectiva respecto al lugar se aplica color a la capa formada en ultimo lugar, tras lo cual la plataforma de construccion se desplaza de nuevo a la estacion de tratamiento para la polimerizacion de una capa adicional.

Por el documento WO 2010/045950 A1 se conoce un procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado, que se refiere en particular a la construccion de restauraciones dentales a partir de materiales liquidos fotopolimerizables, que pueden presentar alta viscosidad. En el procedimiento conocido una plataforma de construccion se sujeta con movilidad vertical sobre un fondo de cubeta, que esta configurado de manera transparente. Por debajo del fondo de cubeta se encuentra una unidad de exposicion. La plataforma de construccion se hace descender en primer lugar al interior del material fotopolimerizable hasta que entre la plataforma de construccion y el fondo de cubeta ya solo queda una capa con el espesor de capa deseado de material fotopolimerizable. A continuacion se expone esta capa con un contorno predeterminado mediante la unidad de exposicion y de este modo se endurece. Tras el ascenso de la plataforma de construccion se anade material fotopolimerizable del entorno y se vuelve a hacer descender la plataforma de construccion, controlandose el descenso de manera que la distancia entre la capa formada en ultimo lugar y el fondo de cubeta define una capa con el espesor deseado. Despues se repiten las ultimas etapas hasta que mediante el endurecimiento consecutivo de capas con en cada caso contorno predeterminado se produce un cuerpo conformado con la forma deseada.

En el documento DE 698 07 236 T2 se describe la produccion de cuerpos conformados, aplicandose materiales en forma de polvo por capas y aplicandose de manera selectiva respecto al lugar un liquido como aglutinante. El liquido, que se aplica sobre cada capa de material de polvo fino, se aplica preferentemente en forma de uno o varios chorros de gotas finos. Ademas, se indica que el liquido se aplica en forma de una pluralidad de chorros de gotas finos, presentando los liquidos en los diferentes chorros diferentes colores. Esto puede producirse porque se utiliza una impresora de chorro de tinta en si conocida. Por tanto, en este caso, el aglutinante se aplica de manera selectiva respecto al lugar al mismo tiempo que el color deseado. En los documentos DE 697 16 946 T3 y DE 603 10 600 T2 se describen procedimientos similares.

Los procedimientos descritos anteriormente pertenecen a las tecnicas de impresion en 3D (lecho de polvo). El aporte de aglutinante de color en un lecho de polvo conduce a componentes de color; sin embargo sus propiedades no son satisfactorias en cierto modo. En el caso de las tecnicas de impresion en 3D los granulados o bien se colorean y/o se cubren las superficies de polvo. En ambos casos, por las fuerzas capilares, el color penetra y se corre de manera incontrolada, de modo que la coloracion no permanece selectiva respecto al lugar. Por tanto, en este caso una coloracion siempre ira unida a que se corra el color debido a las propiedades de una aplicacion de polvo a granel. El producto final de las tecnicas de impresion en 3D es siempre un cuerpo sin procesar poroso que por ejemplo utilizando partfculas ceramicas no puede sinterizarse para dar una estructura compacta con propiedades correspondientes. En este caso son adecuadas solo etapas de infiltracion adicionales, que potencialmente pueden llevar a un “arrastre” adicional de los cuerpos de color.

Por el documento EP 2 455 211 A2 se conoce un procedimiento segun el preambulo de la reivindicacion 1, en el que se endurecen capas sucesivas de material fotopolimerizable mediante exposicion. Tras el endurecimiento de una capa, el cuerpo conformado que va a construirse se desplaza desde la estacion de exposicion a una estacion de aplicacion de color, en la que de manera selectiva se aplica color a la ultima capa. El desplazamiento se produce mediante un movimiento lineal, horizontal, mediante el cual el cuerpo conformado se desplaza de un lado a otro entre las estaciones de tratamiento situadas a una distancia entre si.

El objetivo de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para la construccion por capas de un cuerpo conformado a partir de material liquido fotopolimerizable, que pueda construirse con una coloracion deseada en funcion del lugar, debiendo poder realizar las etapas de tratamiento durante la construccion en una disposicion espacialmente compacta y de manera eficaz respecto al tiempo, que basicamente posibilite un tratamiento paralelo de varios cuerpos conformados. En particular, el procedimiento sera util para la construccion de cuerpos conformados, que pueden servir como restauraciones dentales.

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Para alcanzar este objetivo sirve el procedimiento con las caracterfsticas de la reivindicacion 1. En las reivindicaciones dependientes se indican formas de realizacion ventajosas de la invencion.

Segun la invencion, el desplazamiento de la plataforma de construccion entre diferentes estaciones de tratamiento se realiza mediante el giro de un soporte que sujeta la plataforma de construccion en su perfmetro, en forma de tambor, alrededor de un eje de giro horizontal o vertical, alrededor de cuyo eje de giro estan dispuestas estaciones de tratamiento distribuidas en el sentido de giro. De este modo, por un lado es posible la realizacion del desplazamiento en un mecanismo de tipo revolver en una disposicion compacta, porque dos (o mas) estaciones de tratamiento que van a recorrerse secuencialmente pueden disponerse distribuidas en la direccion perimetral alrededor del soporte en forma de tambor y no linealmente una detras de otra. Ademas, de este modo, basicamente se ofrece la posibilidad de disponer varias plataformas de construccion de manera correspondiente por la perfmetro del soporte en forma de tambor, pudiendo tratarse las plataformas de construccion entonces en las estaciones de tratamiento de manera paralela.

Preferentemente la aplicacion del color con colores variables se produce con una dependencia de lugar predeterminada dentro del contorno predeterminado.

En una forma de realizacion preferida, el color se aplica sobre una capa tras su polimerizacion y antes de la aplicacion de una capa adicional. Las ventajas de la impresion de una capa ya polimerizada residen en el control de la propagacion de gotas y del comportamiento de humectacion sobre la superficie polimerizada. Tras un posible secado o fijacion de los componentes colorantes aplicados, tales como pigmentos de color, que pueden estar dispersados o suspendidos, o colorantes, que pueden estar disueltos, en resumen denominados a continuacion como color, al volver a sumergirse en el material fotopolimerizable tras su endurecimiento permanecen en su sitio y se integran mediante polimerizacion de la siguiente capa.

Alternativamente, la aplicacion de color sobre una capa definida de material fotopolimerizable se produce antes de su endurecimiento. Preferentemente se fija la capa de color aplicada, cuando sea necesario, lo que en suspensiones y disoluciones en material fotopolimerizable se produce mediante exposicion y en suspensiones de pigmentos de color o disolucion de colorantes en disolventes se produce mediante evaporacion del disolvente. Como esta etapa de fijacion o endurecimiento sigue preferentemente de manera inmediata a la etapa de aplicacion, se conserva la distribucion de color sin difusion o propagacion de la distribucion de color aplicada. Tambien en esta forma de realizacion es preferible que tras la solidificacion de una capa se retire el material colorante eventualmente todavfa adherido y no solidificado en una etapa de limpieza adecuada, por ejemplo mediante aspiracion o soplado.

La aplicacion de color puede producirse mediante una impresora de color, por ejemplo una impresora de chorro de tinta, directamente sobre la capa. El color tambien puede aplicarse recorriendo una serie de boquillas o cabezales de impresion con en cada caso por lo menos una boquilla dispuestos unos detras de otros, estando asignados a las boquillas o los cabezales de impresion diferentes colores.

La aplicacion del color puede producirse alternativamente de manera indirecta mediante un procedimiento de transferencia de pelfcula, en el que el color se aplica en primer lugar de manera selectiva respecto al lugar sobre una pelfcula y desde aquf se transfiere a la capa que va a colorearse. La transferencia puede producirse por ejemplo mediante adhesion o la utilizacion de una estacion de fijacion de color con fijacion mediante exposicion a traves de la pelfcula.

Preferentemente el material fotopolimerizable en el lado inferior de la plataforma de construccion se polimeriza mediante exposicion desde abajo a traves de un fondo de cubeta transparente. La plataforma de construccion se eleva con respecto al fondo de cubeta tras cada etapa de exposicion, y se anade material polimerizable para la definicion de una capa adicional. Preferentemente tras la adicion del material fotopolimerizable la plataforma de construccion, en caso de existir, con las capas formadas en la misma, se hace descender de nuevo al interior del material fotopolimerizable anadido, de modo que mediante el ajuste de la distancia sobre el fondo de cubeta se define una capa con espesor predeterminado. En esta forma de realizacion es especialmente ventajoso que el eje de giro este orientado en horizontal. Entonces el cuerpo conformado que va a construirse puede exponerse en la plataforma de construccion desde abajo, entonces el soporte puede girarse a la estacion de aplicacion de color y aquf imprimirse desde arriba cuando esta se opone a la estacion de exposicion girada 180° alrededor del eje de giro del soporte en forma de tambor.

Preferentemente la plataforma de construccion tras la polimerizacion de una capa se transfiere mediante el giro del soporte en forma de tambor a una estacion de limpieza como siguiente estacion de tratamiento, en la que se retira el material polimerizable sobrante, que no se ha endurecido en la ultima etapa de exposicion. A continuacion se desplaza la plataforma de construccion adicionalmente a la estacion de aplicacion de color como siguiente estacion de tratamiento mediante el giro del soporte en forma de tambor, en la que de manera selectiva respecto al lugar se aplica color a la capa formada en ultimo lugar.

Preferentemente la plataforma de construccion tras la aplicacion de color en la estacion de aplicacion de color se

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desplaza a una estacion de fijacion de color como siguiente estacion de tratamiento mediante el giro del soporte en forma de tambor, en la que se fija el color aplicado mediante solidificacion, antes de que la plataforma de construccion vuelva a girarse a la estacion de tratamiento para la polimerizacion de una capa, en la que se define y polimeriza una capa adicional de material fotopolimerizable.

Preferentemente el desplazamiento de la plataforma de construccion entre dos estaciones de tratamiento se produce mediante el giro del soporte que sujeta la plataforma de construccion alrededor de su eje de giro vertical y el desplazamiento entre dos otras estaciones de tratamiento se produce mediante el giro de la plataforma de construccion alrededor de un eje de giro horizontal, perpendicular al eje de giro vertical del soporte por 180°, de modo que de manera consecutiva se produce un tratamiento desde abajo y desde arriba.

Preferentemente sobre ambas superficies opuestas de la plataforma de construccion se construye en cada caso un cuerpo conformado y el tratamiento de los dos cuerpos conformados se produce desde abajo y arriba al mismo tiempo.

Preferentemente una plataforma de construccion adicional esta suspendida de manera giratoria junto con la primera plataforma de construccion en el soporte en forma de tambor en su direccion perimetral con una distancia respecto a la primera de manera que la plataforma de construccion adicional se encuentra en la estacion de limpieza o de aplicacion de color cuando la primera plataforma de construccion se encuentra en una estacion para la definicion de una capa adicional.

Preferentemente varias plataformas de construccion estan suspendidas distribuidas alrededor del eje de giro en el soporte en forma de tambor de manera que cuando una primera plataforma de construccion para la polimerizacion de una capa adicional se encuentra enfrente de una unidad de exposicion, una segunda plataforma de construccion se encuentra en la estacion de limpieza, una tercera plataforma de construccion se encuentra en la estacion de aplicacion de color y una cuarta plataforma de construccion se encuentra en la estacion de fijacion de color.

Preferentemente el tratamiento de los cuatro cuerpos conformados producidos se produce en las cuatro plataformas de construccion de manera paralela en el tiempo mediante exposicion, mediante limpieza en la estacion de limpieza, mediante aplicacion de color en la estacion de aplicacion de color y mediante endurecimiento de color en la estacion de fijacion de color.

Puede haber casos en los que no siempre es posible retirar todos los restos de monomeros adheridos en una estacion de limpieza sin contacto (por ejemplo mediante aspiracion, soplado). Por tanto, es preferible, endurecer o polimerizar los componentes colorantes con luz UV (espectro 200 - 410 nm) o secar el color aplicado mediante evaporacion de disolvente, mientras que el verdadero proceso de construccion tiene lugar utilizando luz visible (espectro 380 - 780 nm) o al reves. Los aditivos correspondientes, tales como absorbentes e iniciadores, se seleccionaran segun el espectro de longitud de onda preferido.

Preferentemente en la zona de partes sobresalientes, es decir, cuando la capa que va a endurecerse en ese momento sobresale en por lo menos una zona de borde por la capa endurecida anteriormente en ultimo lugar, la zona que sobresale por la capa endurecida en ultimo lugar se protege por medio de material que absorbe energfa de la longitud de onda de exposicion, de modo que con la exposicion de la zona que sobresale se evita una polimerizacion en la zona subyacente de la capa endurecida en ultimo lugar.

Es preferible que con el descenso de la plataforma de construccion con la parte adherida a la misma del cuerpo conformado al interior del material fotopolimerizable para la definicion de una capa que va a endurecerse adicional no se produzca un desplazamiento de material considerable fuera del espacio intermedio entre la capa formada en ultimo lugar y el fondo de cubeta, para que no se produzca un desplazamiento inaceptable de material, sobre el que ya se ha aplicado color. Por tanto, la capa de material fotopolimerizable sobre el fondo de cubeta ya antes de la coloracion deberfa presentar exactamente el espesor de la capa que va a endurecerse, de modo que no tenga que desplazarse material fotopolimerizable tras la aplicacion de color y el porcentaje restante del material fotopolimerizable en la cubeta no se contamine por colorantes desplazados. Para definir una capa con un espesor de capa deseado de este modo puede utilizarse una rasqueta o un procedimiento de recubrimiento por rotacion (en ingles, “Spin-Coating-Verfahren”), con lo que se genera una capa con exactamente el espesor de capa deseado.

En una forma de realizacion adicional un procedimiento de transferencia de pelfcula indirecto tambien puede servir para proporcionar material fotopolimerizable y opcionalmente color. En este caso, en primer lugar, se aplica una pelfcula delgada de material fotopolimerizable sobre la pelfcula, por ejemplo mediante un sistema de rasqueta. La pelfcula se transporta adicionalmente y en una estacion de aplicacion de color se define el color sobre la superficie y opcionalmente se fija por medio de una estacion de fijacion de color. A continuacion puede transferirse la capa coloreada de material fotopolimerizable sobre la plataforma de construccion o la capa endurecida en la misma en ultimo lugar y endurecerse mediante exposicion.

La invencion se explicara a continuacion mediante un ejemplo de forma de realizacion en los dibujos, en los que:

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las figuras 1 a 4 muestran vistas laterales de un dispositivo para la realizacion de un procedimiento segun la

invencion en etapas de procedimiento consecutivas,

las figuras 5 y 6 muestran un dispositivo para la realizacion de un modo de procedimiento alternativo en una vista

en planta desde arriba y en una vista lateral,

la figura 7 muestra una vista en corte lateral de un dispositivo para la realizacion de un modo de procedimiento

alternativo adicional y

las figuras 8 y 9 muestran vistas laterales del dispositivo de la figura 7.

En primer lugar se describira el modo de procedimiento para la construccion sucesiva del cuerpo conformado, antes de entrar en las etapas adicionales en relacion con la presente invencion. El dispositivo representado en la figura 1 presenta una cubeta 10, cuyo fondo de cubeta esta por lo menos en una zona parcial transparente o permeable para la luz de una longitud de onda I1. Esta zona parcial del fondo de cubeta cubre por lo menos la expansion del plano focal de una unidad 12 de exposicion, que esta dispuesta por debajo del fondo de cubeta. La unidad 12 de exposicion presenta una fuente de luz y un modulador de luz, con el que se ajusta la intensidad controlado por una unidad de control de manera selectiva respecto al lugar, para generar un campo de exposicion con la geometrfa deseada para la capa que va a formarse en ese momento en el fondo de cubeta. Alternativamente en la unidad de exposicion tambien puede utilizarse un laser, cuyo haz de luz se controla mediante un espejo movil que se controla por parte de una unidad de control, o un trazador laser xy explora de manera sucesiva el campo de exposicion con el patron de intensidad deseado.

Enfrente de la unidad 12 de exposicion sobre la cubeta 10 esta prevista una plataforma de construccion 1, que se soporta mediante un mecanismo de elevacion no representado, de modo que de manera desplazable en altura se sujeta sobre la base de la cubeta 10 en la zona de la unidad 12 de exposicion.

En la cubeta 10 se encuentra un relleno de material fotopolimerizable altamente viscoso. El nivel de material del relleno solo deberfa ser ligeramente superior al espesor deseado de la capa que va a definirse. Para la definicion de una capa de material fotopolimerizable se procede de la siguiente manera. La plataforma de construccion 1 se hace descender mediante el mecanismo de elevacion de manera controlada, de modo que (antes de la primera etapa de exposicion) su lado inferior se sumerge en el relleno del material fotopolimerizable y se acerca al fondo de cubeta en tal medida que entre el lado inferior de la plataforma de construccion 1 y el fondo de cubeta queda exactamente el espesor de capa deseado. Tras ajustar el espesor de capa sigue la exposicion selectiva respecto al lugar deseada para esta capa mediante la unidad 12 de exposicion, para endurecerla de la forma deseada. Tras la formacion de la capa, la plataforma de construccion 1 se separa de nuevo por medio del mecanismo de elevacion mediante elevacion del mismo o tambien mediante descenso de la cubeta 10, de la cubeta 10 g. A continuacion se anade material fotopolimerizable a la zona expuesta, para de nuevo formar una capa de material fotopolimerizable, que solo es ligeramente mas gruesa que el espesor de capa deseado para la capa que va a formarse a continuacion. Una distribucion de este tipo puede producirse por ejemplo mediante una rasqueta o mediante un denominado procedimiento de recubrimiento por rotacion, en el que se aplica una cantidad de material predeterminada en el centro de la cubeta 10 y entonces se hace rotar la plataforma de construccion, para distribuir el material fotopolimerizable para dar una capa con el espesor deseado. El material alimentado representa el color de base de la capa correspondiente. Este puede variarse a traves del proceso de construccion.

En la figura 2 mediante la flecha recta se indica la elevacion de la plataforma de construccion tras el endurecimiento de una capa actual.

Estas etapas se repiten a continuacion repetidas veces, ajustandose entonces en cada caso la distancia entre el lado inferior de la capa formada en ultimo lugar con respecto al fondo de cubeta al espesor de capa deseado y endureciendose a continuacion la siguiente capa de la manera deseada y selectiva respecto al lugar.

Sin embargo, en el presente procedimiento segun la invencion entre las etapas de exposicion de capas consecutivas en la plataforma de construccion 1 tienen lugar etapas intermedias en diferentes estaciones de tratamiento. Con este fin la plataforma de construccion 1 esta suspendida de manera giratoria alrededor de un eje horizontal en un soporte 6 cilfndrico en forma de tambor. En el ejemplo de forma de realizacion representado, el eje de giro del soporte 6 es perpendicular al plano de la figura. Alrededor del soporte 6 en forma de tambor estan dispuestas estaciones de tratamiento adicionales, concretamente una estacion de limpieza 20, una estacion de aplicacion de color 30 y una estacion de fijacion de color 40. La plataforma de construccion 1 se alimenta a las estaciones de tratamiento mencionadas unas detras de otras. A este respecto la plataforma de construccion 1 con la parte del cuerpo conformado ya formada en la misma se transporta en primer lugar mediante giro del soporte 6 a una estacion de limpieza 20, en la que se retiran restos adheridos de material no polimerizado, que no se ha endurecido. Esto puede ocurrir por ejemplo mecanicamente mediante rasquetas o preferentemente sin contacto mediante soplado o aspiracion. Esta etapa de tratamiento se muestra en la figura 3.

Tras la limpieza se gira adicionalmente la plataforma de construccion 1 a la estacion de aplicacion de color 30, en la

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que como muestra la figura 4 se aplica color de manera selectiva respecto al lugar a la capa formada en ultimo lugar. Esto puede producirse por ejemplo mediante un procedimiento de impresion por chorro de tinta en el que se aplica una suspension de partfculas de color en material monomerico con el patron deseado. A continuacion se gira adicionalmente la plataforma de construccion 1 a la estacion de fijacion de color 40, en la que se fija el color aplicado. En caso de que el color se aplique en forma de suspension en material fotopolimerizable, el endurecimiento puede producirse mediante exposicion. En formas de realizacion alternativas, el color tambien puede aplicarse como disolucion, que en la estacion de fijacion de color 40 se somete a un tratamiento termico, para hacer que el disolvente se evapore. En principio pueden aplicarse todos los dispositivos para la deposicion de los componentes colorantes en forma lfquida o solida, como por ejemplo tambien tampograffa en el caso del procedimiento de transferencia de pelfcula para proporcionar el color y la recepcion mediante la plataforma o la superficie de componente.

A continuacion la plataforma de construccion 1 se gira de nuevo a la posicion mostrada en la figura 1, en la que se define y se polimeriza una nueva capa de material fotopolimerizable entre la capa formada en ultimo lugar y el fondo de cubeta. A continuacion el ciclo descrito comienza desde el principio y se repite hasta que el cuerpo conformado formado de manera sucesiva ha alcanzado la forma deseada definitiva.

En el ejemplo de forma de realizacion representado en el soporte 6 en forma de tambor estan suspendidas tres plataformas de construccion adicionales 2, 3 y 4. En el ejemplo de realizacion las plataformas de construccion 1 a 4 estan dispuestas desplazadas entre si en cada caso 90° alrededor del soporte 6. Esta forma de realizacion permite que en las plataformas de construccion 1 a 4 se realicen etapas de tratamiento en diferentes estaciones de tratamiento de manera paralela. En la posicion mostrada en la figura 1 en la plataforma de construccion 1 se define una capa con el espesor deseado entre la capa formada en ultimo lugar y el fondo de cubeta y su endurecimiento se produce mediante exposicion con luz de longitud de onda l-i. En paralelo, se aplica color en la estacion de aplicacion de color 30 sobre la capa formada en ultimo lugar del cuerpo conformado producido en la plataforma de construccion 3. En paralelo, el color aplicado anteriormente sobre la ultima capa del cuerpo conformado producido en la plataforma de construccion 4 en la estacion de fijacion de color 40 se endurece o fija mediante una exposicion adicional con longitud de onda I2. Por tanto, en este ejemplo de forma de realizacion tienen lugar tres etapas de tratamiento sucesivas en tres de las plataformas de construccion en diferentes estaciones de tratamiento al mismo tiempo. En el ejemplo de forma de realizacion representado la estacion de limpieza no esta desplazada 90° con respecto a la cubeta 10, de modo que la etapa de limpieza mostrada en la figura 3 para la retirada de material adherido no endurecido tiene lugar como etapa de trabajo por separado. En principio, sin embargo, la estacion de limpieza 20 tambien podrfa estar dispuesta girada 90° con respecto al fondo de cubeta, de modo que entonces las etapas de tratamiento individuales en las plataformas de construccion 1 a 4 podrfan realizarse al mismo tiempo o de manera paralela entre si.

La cubeta 10 y las estaciones de tratamiento 20, 30 y 40 en el plano de la figura pueden desplazarse de manera controlada con respecto a las plataformas de construccion, de modo que pueden adaptar su posicion de tratamiento en cada caso al estadio de la operacion de construccion de los cuerpos conformados producidos en cada caso en las plataformas de construccion 1 a 4.

En el ejemplo de forma de realizacion representado, el soporte 6 de las plataformas de construccion 1 a 4 esta suspendido de manera giratoria alrededor de un eje horizontal (en perpendicular al plano de la figura), de modo que existe una disposicion de tipo revolver.

En el ejemplo de forma de realizacion representado, cada capa nueva formada en una plataforma de construccion mediante endurecimiento se imprime mediante aplicacion de color en la estacion de aplicacion de color 30 de la manera deseada. Sin embargo, no tiene que imprimirse cada capa en el cuerpo conformado producido, sino que tambien pueden formarse capas individuales o multiples sin aplicacion de color.

La aplicacion de color tambien puede utilizarse para un fin adicional, concretamente cuando el cuerpo conformado que va a formarse presenta partes sobresalientes. Como parte sobresaliente se designa en este caso la situacion en la que una capa que va a formarse en ese momento sobresale en por lo menos una direccion por la capa endurecida subyacente. En este caso la capa definida en ultimo lugar en las zonas en las que se produciran partes sobresalientes de la siguiente capa que va a formarse, se imprimira en esta zonas de manera que estas zonas se cubran y asf durante la exposicion de la siguiente capa que va a formarse, sobresaliente en la zona de las partes sobresalientes no pueda tener lugar ninguna polimerizacion de la capa formada en ultimo lugar situada por detras, porque esta cubierta por el color aplicado.

La figura 5 muestra una vista en planta desde arriba de un dispositivo adecuado para la realizacion de un modo de procedimiento alternativo. El dispositivo presenta un soporte 6 en forma de tambor central suspendido de manera giratoria alrededor de un eje de giro vertical, en el que con distancias de 90° estan suspendidas cuatro plataformas de construccion (el eje de giro es perpendicular al plano de la figura). Alrededor del soporte 6 en forma de tambor (por encima o por debajo de las plataformas de construccion) se encuentran tambien con una distancias de 90° las cuatro estaciones de tratamiento, concretamente la cubeta 10 para la definicion de capa de una capa que va a polimerizarse de material fotopolimerizable y para la exposicion y el endurecimiento de la capa adicional asf definida,

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la estacion de limpieza 20, la estacion de aplicacion de color 30 y la estacion de fijacion de color 40.

La figura 6 muestra una vista lateral del dispositivo de la figura 5. Las plataformas de construccion estan suspendidas en el soporte 6 en forma de tambor giratorio, que puede girar alrededor de un eje Z vertical, para mover las plataformas de construccion mediante giro del soporte 6 central de una estacion de tratamiento a la siguiente. En esta forma de realizacion, las plataformas de construccion pueden estar suspendidas adicionalmente de manera giratoria alrededor de un eje horizontal, en perpendicular al eje Z en el soporte 6 central. Esta forma de realizacion permite construir en cada caso dos cuerpos conformados en ambos lados de cada plataforma de construccion, de modo que en total existen 8 superficies de plataforma de construccion, apuntando en cada caso cuatro de ellas hacia abajo y cuatro hacia arriba.

En esta forma de realizacion, las plataformas de construccion tras una etapa de tratamiento pueden girarse 180° alrededor del eje horizontal mencionado en el soporte 6, de modo que pueda producirse un tratamiento desde arriba y abajo. Esta forma de realizacion puede ser ventajosa por ejemplo en la estacion de limpieza 20 porque puede favorecer la salida de material sobrante, no endurecido mediante la fuerza de la gravedad.

En la forma de realizacion representada en la figura 6, la exposicion con la unidad 12 de exposicion se produce desde abajo a traves del fondo de cubeta de la cubeta 10. A continuacion el soporte 6 se gira 90° a la estacion de limpieza 20. En la estacion de limpieza durante la etapa de exposicion de la plataforma de construccion 1 se limpia una plataforma de construccion 2, girandose esta a este respecto alrededor del eje horizontal perpendicular al eje Z, para facilitar la salida de material polimerizable en exceso. Mientras tanto se imprime la plataforma de construccion 3 desde arriba en la estacion de aplicacion de color 30. Evidentemente, la impresion tambien puede producirse basicamente desde abajo. Entonces, para la forma de realizacion concreta el control tiene que ajustarse de tal manera que la plataforma de construccion se coloque en la orientacion correcta con respecto a la estacion de tratamiento respectiva.

En las figuras 7 a 9 se muestra una forma de realizacion alternativa para un dispositivo adecuado para la realizacion de un procedimiento segun la invencion. La figura 7 muestra el dispositivo de nuevo en la vista en planta desde arriba, mientras que en las figuras 8 y 9 se muestran vistas laterales esquematicas. Esta forma de realizacion se diferencia de la anterior porque la estacion de exposicion con la cubeta 10 y la estacion de limpieza 20 estan agrupadas espacialmente. Del mismo modo, la estacion de aplicacion de color 30 esta agrupada con la estacion de fijacion de color 40. Como se muestra en la figura 7, en el soporte 6 central estan dispuestas dos plataformas de construccion 1, 2 de manera diametralmente opuestas. La plataforma de construccion 1 se encuentra en la zona de la estacion de exposicion 10 y la estacion de limpieza 20, mientras que la plataforma de construccion 2 se encuentra en la zona de la estacion de aplicacion de color 30 y la estacion de fijacion de color 40. La figura 8 muestra el dispositivo en la zona de la estacion de aplicacion de color 30 y la estacion de fijacion de color 40 en una vista en planta. La plataforma de construccion representada esta suspendida en el soporte 6 central en forma de tambor de manera giratoria alrededor de un eje horizontal, perpendicular al eje Z. De este modo, en primer lugar, un lado de la plataforma de construccion puede situarse dirigido a la estacion de aplicacion de color 30 y el color puede aplicarse sobre la capa superior del cuerpo conformado sobre este lado de la plataforma de construccion. Tras la aplicacion de color puede girarse la plataforma de construccion 180°, de modo que entonces la capa, a la que acaba de aplicarse color, se dirige hacia abajo a la estacion de fijacion de color 40, de modo que el color aplicado puede endurecerse por ejemplo mediante exposicion.

En la figura 9 se muestra el dispositivo en la zona de la cubeta 10 y la estacion de limpieza 20. Despues de que se haya endurecido una capa sobre el fondo de cubeta mediante exposicion desde abajo en el cuerpo conformado, se eleva la plataforma de construccion y se gira alrededor del eje horizontal, de modo que se dirige a la estacion de limpieza 20. Entonces, tras la limpieza el soporte 6 vuelve a girarse 180°, de modo que tras la etapa de limpieza ahora pueden producirse la aplicacion de color y el endurecimiento en la estacion de aplicacion de color 30 y la estacion de fijacion de color 40.

En las formas de realizacion preferidas descritas la exposicion se produce desde abajo y la plataforma de construccion presenta movilidad vertical, para construir una capa sobre otra bajo la plataforma de construccion. No obstante, la presente invencion puede aplicarse tambien con una exposicion desde arriba. Del mismo modo la impresion puede producirse segun la forma de realizacion desde arriba o desde abajo. La fijacion del color puede producirse mediante exposicion con utilizacion de color polimerizable o mediante evaporacion de disolvente con utilizacion de color disuelto en disolvente.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado de material fotopolimerizable aplicando una fabricacion aditiva basada en litograffa (prototipado rapido), en el que en una plataforma de construccion (1, 2, 3, 4) se define una capa a partir de un material lfquido fotopolimerizable, se polimeriza la capa en una zona de exposicion con un contorno predeterminado mediante exposicion, se define en la capa polimerizada una capa adicional de un material fotopolimerizable, se polimeriza la capa definida en ultimo lugar en una zona de exposicion con un contorno predeterminado para la capa definida en ultimo lugar mediante exposicion, y se repiten las dos ultimas etapas, hasta que por la sucesion de capas endurecidas con unos contornos predeterminados por capas se forma un cuerpo conformado con una forma predeterminada, aplicando color sobre por lo menos una capa dentro del contorno predeterminado, estando la plataforma de construccion suspendida de manera desplazable y siendo la plataforma de construccion guiada tras la polimerizacion de una capa a una estacion de tratamiento para la polimerizacion de una capa mediante el desplazamiento hacia una estacion de aplicacion de color (30) como estacion de tratamiento adicional, en la que se aplica color a la capa formada en ultimo lugar de manera selectiva respecto al lugar, tras lo cual la plataforma de construccion se desplaza de nuevo hacia la estacion de tratamiento para la polimerizacion de una capa adicional, caracterizado por que el desplazamiento de la plataforma de construccion entre diferentes estaciones de tratamiento se produce mediante el giro de un soporte (6) en forma de tambor que sujeta la plataforma de construccion por su penmetro, alrededor de un eje de giro horizontal o vertical, alrededor de cuyo eje de giro estan dispuestas estaciones de tratamiento distribuidas en el sentido de giro.
2. Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la aplicacion del color con colores variables se produce con una dependencia de lugar predeterminada dentro del contorno predeterminado.
3. Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado segun una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que la aplicacion del color sobre una capa se produce tras la polimerizacion y antes de la

aplicacion de una capa adicional.
4. Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado segun una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que la aplicacion del color se produce mediante una impresora de color directamente sobre la

capa.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 1, 2 o 3, caracterizado por que la aplicacion del color se produce indirectamente mediante un procedimiento de transferencia de pelfcula, en el que el color se aplica en primer lugar de manera selectiva respecto al lugar sobre una pelfcula, y desde aqrn se transfiere a la capa que va a colorearse.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material fotopolimerizable en el lado inferior de la plataforma de construccion se polimeriza mediante exposicion desde abajo a traves de un fondo de cubeta transparente, por que la plataforma de construccion se eleva con respecto al fondo de cubeta tras cada etapa de exposicion y por que se anade material fotopolimerizable para la definicion de una capa adicional.
7. Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado segun la reivindicacion 6, caracterizado por que tras la adicion de material fotopolimerizable la plataforma de construccion, en caso de existir, se hace descender con las capas formadas en la misma de nuevo al interior del material fotopolimerizable rellenado, de modo que mediante el ajuste de la distancia de la capa endurecida en ultimo lugar sobre el fondo de cubeta se define una capa de material fotopolimerizable con espesor predeterminado.
8. Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la plataforma de construccion tras la polimerizacion de una capa en la estacion de tratamiento para la aplicacion y polimerizacion mediante el giro del soporte (6) en forma de tambor se hace girar en primer lugar hacia una estacion de limpieza (20) como siguiente estacion de tratamiento, en la que se elimina el material fotopolimerizable sobrante, que no se ha endurecido en la ultima etapa de exposicion, antes de que se desplace hacia la estacion de aplicacion de color (30) como siguiente estacion de tratamiento.
9. Procedimiento para la construccion de un cuerpo conformado segun la reivindicacion 8, caracterizado por que la plataforma de construccion tras la aplicacion de color en la estacion de aplicacion de color (30) se hace girar hacia una estacion de fijacion de color (40) como estacion de tratamiento adicional mediante el giro del soporte (6) en forma de tambor, en la que se fija el color aplicado mediante solidificacion, antes de que la plataforma de construccion se haga girar de nuevo hacia la estacion de tratamiento para la aplicacion y polimerizacion de una capa, en la que se define y se polimeriza una capa adicional de material fotopolimerizable.
10. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el desplazamiento de la plataforma de construccion entre dos estaciones de tratamiento se produce mediante el giro del soporte (6) que sujeta la plataforma de construccion alrededor de su eje de giro vertical y el desplazamiento entre otras dos estaciones de tratamiento se produce mediante el giro de la plataforma de construccion alrededor de una suspension en el soporte

5

10

15

20

25

30

35

40

(6) con un eje de giro horizontal, perpendicular al eje de giro vertical del soporte (6) de 180° de modo que de manera consecutiva se produzca un tratamiento con una orientacion hacia abajo y hacia arriba.
11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado por que un cuerpo conformado se construye, en cada caso, sobre ambas superficies opuestas de la plataforma de construccion, y por que el tratamiento de los dos cuerpos conformados se produce desde abajo y arriba al mismo tiempo.
12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 10 a 11, caracterizado por que una plataforma de construccion adicional esta suspendida de manera giratoria junto con la primera plataforma de construccion en el soporte en forma de tambor en su direccion perimetral con una distancia con respecto a la primera de manera que la plataforma de construccion adicional se encuentra en la estacion de limpieza o de aplicacion de color, cuando la primera plataforma de construccion se encuentra en una estacion para la definicion de una capa adicional.
13. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por que varias plataformas de construccion estan suspendidas de manera distribuida alrededor del eje de giro en la direccion perimetral en el soporte (6) en forma de tambor de manera que cuando una primera plataforma de construccion (1) en la estacion de tratamiento para la polimerizacion de una capa adicional se encuentre enfrente de una unidad de exposicion, una segunda plataforma de construccion (2) se encuentre en la estacion de limpieza (20) como estacion de tratamiento, una tercera plataforma de construccion (3) se encuentre en la estacion de aplicacion de color (30) como estacion de tratamiento y una cuarta plataforma de construccion (4) se encuentre en la estacion de fijacion de color (40) como estacion de tratamiento.
14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, caracterizado por que el tratamiento de los cuatro cuerpos conformados producidos en las cuatro plataformas de construccion se produce de manera paralela en el tiempo mediante exposicion, mediante limpieza en la estacion de limpieza (20), mediante aplicacion de color en la estacion de aplicacion de color (30), y mediante endurecimiento de color en la estacion de fijacion de color (40).
15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la zona de partes sobresalientes, en las que la capa que va a endurecerse en ese momento sobresale lateralmente por la capa formada en ultimo lugar, la zona que sobresale es recubierta por un material absorbente en el intervalo de longitud de onda de exposicion, para evitar las polimerizaciones detras de la capa que va a endurecerse en ese momento.
16. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material fotopolimerizable antes de la exposicion de una capa adicional se lleva a una altura deseada sobre el fondo de cubeta, ajustando el espesor de capa deseado mediante una rasqueta o mediante un procedimiento de recubrimiento por rotacion de modo que no se produzca un desplazamiento de material considerable con el descenso de la plataforma de construccion hacia el fondo de cubeta para la definicion de la capa que va a endurecerse.
17. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que para la aplicacion de una capa adicional de un material fotopolimerizable sobre la plataforma de construccion o la capa endurecida en la misma en ultimo lugar se aplica un procedimiento de transferencia de pelfcula indirecto, en el que se define una capa de un material fotopolimerizable con el espesor deseado sobre una pelfcula y se sigue transportando la pelfcula, para transferir la capa definida sobre la misma sobre la plataforma de construccion o la capa endurecida en la misma en ultimo lugar y endurecerla mediante exposicion.