ES2622553T3 - Procedimiento y dispositivo para fabricar objetos tridimensionales con partes sin apoyo y/o sobresalientes - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para fabricar objetos tridimensionales con partes sin apoyo y/o sobresalientes Download PDF

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Klaus Marx
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Abstract

Procedimiento para fabricar objetos tridimensionales (1) con partes sin apoyo y/o sobresalientes (26, 27), en donde el material (18) utilizado se extruye en un estado líquido desde un extrusor (12) y se solidifica al incidir sobre una placa base (16) o una capa de material (34) situada por debajo, en donde el material (18) está unido al material de la capa (34) situada dado el caso por debajo y el material (18) se coloca por capas según un modelo prefijado, caracterizado porque en el modelo, según el cual se ha colocado el material, se establecen unas partes sin apoyo y/o sobresalientes (26, 27) y para estas partes se llevan a cabo adicionalmente los pasos siguientes: a) establecimiento de unas zonas (29) en el modelo, en las que en la capa situada por debajo se ha colocado material, b) comienzo de la colocación del material (18) en una zona establecida en el paso a), c) extrusión del material (18) conforme al modelo prefijado, en donde durante la extrusión del material (18) conforme al paso c), el material extruido (18) se refrigera localmente en la zona alrededor de una tobera de extrusor (14) del extrusor (12) y de este modo se solidifica.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para fabricar objetos tridimensionales con partes sin apoyo y/o sobresalientes Estado de la tecnica
La invencion hace referencia a un procedimiento para fabricar objetos tridimensionales con partes sin apoyo y/o sobresalientes, en donde el material se extruye en un estado llquido desde un extrusor y se solidifica al incidir sobre una placa base o una capa de material situada por debajo, en donde el material esta unido al material de la capa situada dado el caso por debajo y el material se coloca por capas segun un modelo prefijado. La invencion hace referencia asimismo a un dispositivo y a un programa de ordenador para llevar a cabo el procedimiento.
Para la fabricacion rapida de prototipos (rapid-prototyping) o la fabricacion de pequenas series o piezas aisladas de un componente se conocen diferentes procedimientos del estado de la tecnica. Estos procedimientos se basan por ejemplo en la solidificacion de un polvo con un endurecedor, en donde el endurecedor se aplica al polvo en un moldeo dependiente del objeto a fabricar. Otro sistema es el sinterizado laser en el cual, segun un modelo prefijado, se solidifica polvo metalico mediante recarga por fusion con un laser en la forma deseada.
Del documento US 5,121,329 A se conoce un procedimiento en el que un material, que se endurece al enfriarse, como por ejemplo plastico o cera, se coloca por capas sobre una placa base para fabricar un objeto prefijado. El objeto a fabricar se disena con ayuda de un software CAD (diseno asistido por ordenador, del ingles computer-aided design). Otro software genera a partir del objeto prefijado unas senales de control, que controlan el movimiento de una cabeza de descarga con relacion a una placa base y la descarga de material. La cabeza de descarga se mueve a este respecto de tal manera, que la misma coloca por capas un material, en donde la capa respectivamente anterior representa la placa de asiento para la capa siguiente. El grosor de una capa se prefija mediante la distancia entre la cabeza de descarga y la capa anterior. Para un endurecimiento rapido del material tras abandonar la cabeza de descarga, el mismo o bien se descarga con ayuda de ultrasonidos por debajo de la temperatura de solidificacion o se refrigera directamente, tras salir de la cabeza de descarga, con ayuda de aire comprimido.
En los procedimientos citados anteriormente existe el inconveniente de que los equipos necesarios son muy caros y por ello se reservan para un uso industrial.
Desde hace poco tiempo tambien los usuarios privados pueden adquirir sistemas rapid-prototyping economicos, las llamadas impresoras 3D, con las que con una complejidad reducida puede imprimirse cualquier pieza de plastico. Estas impresoras 3D pueden adquirirse por ejemplo en la empresa Makerbot Industries, LLC (Brooklyn, Nueva York, EE.UU.) o en la empresa 3d-Systems, Incorporated (EE.UU.). En estas impresoras 3D se recarga por fusion plastico de extrusion en un extrusor y se prensa mediante una tobera. A este respecto el plastico abandona la tobera en forma de un hilo de plastico fino y se coloca sobre una placa base. Despues de cierto tiempo el material as! aplicado se enfrla de nuevo y se solidifica. Mediante un procedimiento correspondiente del extrusor con relacion a la placa base puede producirse de este modo cualquier forma, capa a capa, con el hilo de plastico fino obtenido. El extrusor se mueve para ello segun un modelo con relacion a la placa base, que se genera mediante un ordenador en base a un modelo de objeto.
Sin embargo, existe el inconveniente de que no puede producirse ninguna estructura sin apoyo como por ejemplo puentes o balcones, ya que el hilo de plastico fino gotea hacia abajo tras salir de la tobera. Ademas de esto las zonas sobresalientes, como las que producen cuando se pretende fabricar unas formas que se ensanchan hacia arriba (por ejemplo tipo cuenco), solo pueden fabricarse hasta un determinado angulo de inclinacion.
Del documento DE 195 24 013 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para fabricar objetos tridimensionales, en donde los objetos tienen partes sobresalientes, que estan suspendidas libremente en el espacio, sin que de este modo ningun material del objeto este en contacto directo, con apoyo, en la geometrla definitiva del objeto. El objeto se fabrica a este respecto por capas mediante la descarga de un material que se endurece tras abandonar la cabeza de descarga, en donde por debajo de las partes sobresalientes se fabrica una estructura soporte. En la superficie llmite entre la estructura soporte y el objeto se forma una union debil a causa de la utilizacion de otro material plano llmite, mediante la cual puede extraerse facilmente la estructura soporte tras el acabado del objeto. El procedimiento citado tiene el inconveniente de que, tras el acabado del objeto, es necesario un paso de mecanizacion adicional, precisamente la extraction de la estructura soporte. Ademas de esto las impresoras 3D economicas no son capaces descargar un material plano llmite adicional.
El documento US 2011/0282482 se refiere a un dispositivo para fabricar objetos tridimensionales, el cual comprende medios de refrigeration locales.
Descripcion de la invencion
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Conforme a la invencion se propone un procedimiento para fabricar objetos tridimensionales con partes sin apoyo y/o sobresalientes, en donde el material se extruye en un estado llquido desde un extrusor y se solidifica al incidir sobre una placa base o una capa de material situada por debajo, en donde el material esta unido al material de la capa situada dado el caso por debajo y el material se coloca por capas segun un modelo prefijado, en donde en el modelo, segun el cual se ha colocado el material, se establecen unas partes sin apoyo y/o sobresalientes y para estas partes se llevan a cabo adicionalmente los pasos siguientes:
a) establecimiento de unas zonas en el modelo, en las que en la capa situada por debajo se ha colocado material,
b) comienzo de la colocacion del material en una zona establecida en el paso a),
c) extrusion del material conforme al modelo prefijado,
en donde durante la extrusion del material conforme al paso c), el material extruido se refrigera localmente en la zona alrededor de una tobera de extrusor y de este modo se solidifica.
En el prensado termico de plastico se extruye material en forma de un hilo fundido. Para fabricar un objeto a partir del mismo, en primer lugar es necesario depositar el material en hilo fundido segun un modelo prefijado sobre una placa base. Debido a que el hilo sigue estando caliente, se une al sustrato, de tal manera que se fija. A este respecto el hilo se enfrla y solidifica, de tal manera que conserva su forma. El grosor de la capa de material colocada depende a este respecto de la distancia entre la tobera de extrusor y la placa base. Despues de que todo el material se haya colocado segun el modelo prefijado en una capa, se aumenta la distancia entre la tobera y la placa base y se comienza con la colocacion de la capa siguiente. A su vez se coloca el material extruido segun un modelo prefijado, en donde el material fresco todavla caliente se fusiona con la capa situada debajo. Poco a poco, respectivamente capa a capa, se obtiene segun el modelo prefijado el objeto deseado.
El modelo, segun el cual se coloca el material, se deriva con un ordenador a partir del patron disenado con un software CAD. El modelo establece como el extrusor, con el que se extruye el material y se descarga de este modo, se mueve con relacion a la placa base o a la capa de material situada por debajo, y cuanto material se descarga en que punto.
Para poder fabricar de forma fiable partes sin apoyo y/o sobresalientes de un objeto, estas partes se establecen en el modelo, segun el cual se coloca el material. Una parte sin apoyo en el modelo es una parte en la que en la capa situada por debajo no se ha colocado ningun material. Una parte sobresaliente en el modelo es una parte en el que el hilo fundido que se acaba de extrulr solo tiene una superficie de apoyo en la capa situada por debajo, cuya anchura es menor que la mitad del diametro del material en hilo extruido.
Despues de que en el modelo se haya establecido una parte sin apoyo y/o sobresaliente, se establece un punto de arranque apropiado para comenzar con la colocacion del nuevo material. Para ello se buscan en primer lugar conforme al paso a) unas zonas, en las que en la capa situada por debajo se haya colocado material. A continuacion se situa conforme al punto b) el punto de arranque para la colocacion del material en esta zona que se acaba de establecer. De este modo se consigue que el material en hilo extruido se encuentre con un punto de contacto, en el que pueda fusionarse con el sustrato. Sin un punto de contacto de este tipo, el material en hilo serla arrastrado hacia abajo por la fuerza de la gravedad y no encontrarla ningun apoyo. En el ultimo paso c) del procedimiento se extruye el material en forma de un hilo y se coloca conforme al modelo prefijado. A este respecto se refrigera el material extruido localmente en la zona alrededor del extrusor y de este modo se solidifica, para impedir una deformacion del material a causa de la accion de la fuerza de gravedad.
En una forma de realization preferida del procedimiento se elige de tal modo la zona local refrigerada alrededor del extrusor, que el material ya colocado no se siga enfriando.
Un enfriamiento excesivamente rapido y/o intenso del objeto tridimensional que se encuentra todavla en fabrication no es deseable. Por un lado el material ya colocado no debe estar excesivamente frlo, para que el material en hilo que se acaba de extrulr pueda unirse bien mediante fusion a la capa situada por debajo. Un enfriamiento excesivamente rapido del objeto debilitarla esta union, con lo que el objeto fabricado se hace quebradizo.
Por otro lado en el caso de un enfriamiento rapido del objeto se producen tensiones entre las capas colocados individualmente, con lo que puede modificarse la forma del objeto. Ademas de esto los arriostramientos en el objeto pueden conducir a roturas, con lo que pueden soltarse partes del objeto. Para actuar en contra de estos arriostramientos, es preferible calentar la placa base, sobre la que se coloca el material. Asimismo es concebible calentar todo el volumen de la impresora 3D, en la que se fabrica el objeto. Segun esto no es deseable un enfriamiento general no controlado del objeto durante la fabricacion.
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En una forma de realizacion preferida del procedimiento se elige la zona local refrigerada alrededor del extrusor de tal manera, que presente un diametro de flujo de aire inferior a 10 mm. De forma preferida el diametro de flujo de aire es de entre 3 mm y 10 mm. El diametro de flujo de aire es la zona abarcada por una corriente de aire de refrigeracion de un soplador.
Despues de la colocacion de la primera capa de material en una parte sin apoyo y/o sobresalientes del objeto, al colocar las siguientes capas situadas por encima puede producirse un sobrecalentamiento y con ello una deformacion no deseada a causa de un reblandecimiento del material. Por ello en una forma de realizacion preferida del procedimiento, al colocar material adicional en una zona debajo de la cual esta situada una zona sin apoyo y/o sobresaliente, el material extruido que se acaba de colocar se refrigera tambien localmente alrededor del extrusor.
En una forma de realizacion preferida del procedimiento la intensidad de la refrigeracion del material extruido depende del numero de capas que se han colocado ya sobre la zona sin apoyo y/o sobresaliente, y se reduce conforme aumenta el numero de capas.
Con el procedimiento conforme a la invencion es tambien posible construir columnas verticales. Para ello el extrusor se traslada verticalmente hacia arriba durante la extrusion, mientras que el material extruido se refrigera. Como de cerca pueden disponerse 2 columnas una junto a la otra o hasta que altura pueden extraerse con una distancia dada, depende de la geometrla de la tobera de extrusor. Mediante la refrigeracion se consigue a este respecto que el material extruido se solidifique rapidamente y no se deforme a causa de una accion exterior, como p.ej. la fuerza de gravedad. A continuacion pueden unirse entre si las columnas, como ya se ha descrito, en una capa siguiente. De esta manera puede fabricarse rejillas, peines o tamices. De forma preferida en el procedimiento se usa un material sintetico termoplastico como material extruido. Materiales sinteticos termoplasticos son por ejemplo acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), acido polilactico (PLA), polipropileno (PP) o policloruro de vinilo (PVC).
Otro aspecto de la invencion consiste en proporcionar un dispositivo segun la reivindicacion 7 para producir objetos tridimensionales. El dispositivo para producir objetos tridimensionales comprende una placa base, sobre la que puede colocarse material, un extrusor, que esta disenado para extrulr un material, unos medios para mover la placa base y el extrusor una con relacion al otro en las tres direcciones espaciales as! como un aparato de control, en donde o bien en una tobera de extrusor del extrusor esta dispuesto un microsoplador o el la tobera de extrusor del extrusor esta dispuesta una salida de aire de un microsoplador, y en donde el aparato de control esta disenado para controlar el microsoplador. En una forma de realizacion preferida del dispositivo el microsoplador esta realizado de tal manera, que el diametro de flujo de aire del microsoplador es inferior a 10 mm. De forma preferida el diametro de flujo de aire del microsoplador es de entre 3 mm y 10 mm.
El aparato de control esta disenado para llevar a cabo el procedimiento descrito anteriormente. Conforme a la invencion se propone asimismo un programa de ordenador, conforme al cual se lleva a cabo uno de los procedimientos descritos en el mismo, si el programa de ordenador se desarrolla en una instalacion informatica programable.
El programa de ordenador esta disenado a este respecto para establecer en un modelo, segun el cual se fabrica un objeto, partes sin apoyo y/o sobresalientes y zonas en las que en una capa situada por debajo se ha colocado material, y controlar un microsoplador.
El programa de ordenador puede archivarse en un medio de archivo legible por maquina, por ejemplo en un medio de memoria permanente o reescribible o en asociacion a una instalacion informatica o en un CD-ROM, DVD extralble o un lapiz de memoria USB (stick). Adicional o alternativamente el programa de ordenador puede proporcionarse en una instalacion informatica, como por ejemplo un servidor, para descargarse, p.ej. a traves de una red de datos como Internet o un enlace de comunicacion como por ejemplo una llnea telefonica o un enlace inalambrico.
Ventajas de la invencion
Mediante el procedimiento conforme a la invencion puede fabricarse objetos tridimensionales con partes sin apoyo y/o sobresalientes, de forma sencilla, con impresoras 3D economicas. A este respecto no se requiere ninguna gran modificacion, y el dispositivo solo tiene que reequiparse con un microsoplador. No se necesita una reforma complicada, como la que exige la descarga adicional de otro material para fabricar un mecanismo soporte de apoyo.
A este respecto tiene un efecto positivo el hecho de que la refrigeracion propuesta conforme a la invencion del material extruido solo se produzca localmente y en caso necesario. Mediante esta medida se evita un enfriamiento excesivo del objeto situado en fabricacion, lo que en caso contrario conducirla a la deformacion del objeto o a fracturas en el material.
El microsoplador propuesto puede aplicarse sin gran complejidad, a causa de su reducido tamano, a los extrusores existentes. Microventiladores o microsopladores adecuados son p.ej. los microsopladores (del ingles microblower) de la empresa Murata, los sopladores DC (del ingles DC blower) de la empresa Risun Expanse Corp, los ventiladores DC (del ingles DC fans) de la empresa Sunon o los ventiladores MICRO de la empresa SEPA GmbH. 5 Estos ventiladores pueden aplicarse facilmente en las proximidades del extrusor, en donde a traves de una canula puede conducirse la corriente de aire hasta una salida de aire en el punto deseado. A este respecto se conservan la sencillez y el bajo precio de las impresoras 3D.
Description breve de los dibujos
En los dibujos se han representado unos ejemplos de realization de la invention, que se explican con mas detalle 10 en la siguiente descripcion.
Aqul muestran:
la figura 1 una vista en perspectiva de una impresora 3D,
la figura 2 la fabrication de una parte sin apoyo de un objeto mediante la utilization de un microsoplador con una canula,
15 la figura 3 la fabricacion de una parte sin apoyo de un objeto, con la utilizacion directa de un microsoplador, las figuras 4a y 4b la fabricacion de partes sobresalientes de un objeto.
Formas de realizacion de la invencion
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una impresora 3D.
La impresora 3D 10 comprende un extrusor 12 y una placa base 16, que estan montados de forma movil uno 20 respecto a la otra. La placa base 16 puede moverse en el plano x, y, mientras que el extrusor 12 puede moverse en la direction y. En conjunto se obtiene la posibilidad de mover el extrusor 12 con relation a la placa base 16 en las tres direcciones espaciales. En otras formas de realizacion de la invencion son concebibles tambien otras divisiones de los ejes de movimiento. De este modo el extrusor puede estar realizado por ejemplo de tal manera, que pueda moverse en el plano x, z, en donde la placa base puede moverse a lo largo del eje y.
25 El extrusor 12 comprende una tobera de extrusor 14, desde la que se extruye un material sintetico termoplastico en forma de un hilo 18. Al incidir el hilo 18 sobre la placa base 16 se establece una union, mediante la cual se fija la position del hilo extruido 18.
El extrusor 12 comprende asimismo un microsoplador 20, cuya corriente de aire es conducida a traves de una canula 22 y una salida de aire 24 hasta la tobera de extrusor 14. El microsoplador 20 puede conectarse y 30 desconectarse segun la necesidad de refrigeration.
La figura 2 muestra la fabricacion de una parte sin apoyo de un objeto.
En la figura 2 se ha representado un extrusor 12, con el que se descarga material en forma de un hilo extruido 18, mientras que el extrusor 12 se mueve con relacion a una placa base 16. En la situation representada en la figura 2 se han colocado ya cinco capas de material 28 para la fabricacion del objeto 1. El material 28 ya colocado se ha 35 descargado en forma de cinco capas, en donde en cada capa se han colocado tres anillos concentricos. Los mismos se han representado en la figura 2 en un corte. En el centro de los tres anillos concentricos del material 28 ya colocado no se encuentra ningun material. Si a continuation se desea producir en el paso siguiente una superficie cubridora, la parte de la superficie cubridora, que no se coloca directamente sobre el material constructivo 28 ya colocado, se considera una parte sin apoyo 26.
40 Conforme al paso a) del procedimiento conforme a la invencion se busca a continuacion, en la capa de material situada por debajo, unas zonas 29 con material 28 ya colocado. En el paso b) del procedimiento se comienza con la colocation del nuevo material. El material extruido 28 en forma de hilo se coloca comenzando en el punto 32. Por debajo del punto 32 se encuentra material 28 ya colocado y el nuevo material extruido se fusiona con el mismo. Conforme al paso c) del procedimiento se prosigue con la extrusion conforme al modelo prefijado, en donde el 45 material extruido 18 se refrigera localmente en la zona alrededor del extrusor y de este modo se solidifica. Para ello se activa el microsoplador 20 y su corriente de aire alcanza, a traves de la canula 22 y la salida de aire 24, la tobera de extrusor 14. De este modo se refrigera el material extruido 18 y se solidifica enseguida, de tal manera que no puede deformarse a causa de los efectos de la fuerza de gravedad. Asimismo es concebible reducir la velocidad con
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la que se descarga el material 18 y la velocidad con la que se mueve la tobera de extrusor 14, para dar al material tiempo suficiente para solidificarse. La eleccion precisa de los parametros individuales depende entre otras cosas de la intensidad de la corriente de aire refrigeradora y de la temperatura del material extruido 18 al abandonar la tobera de extrusor 14.
Despues de que el extrusor 12 haya colocado el material extruido sobre la parte sin apoyo 26, el mismo alcanza de nuevo una zona 29, debajo de la cual ya esta situado un material constructivo 28 ya colocado. Aqul se desconecta de nuevo la refrigeracion, de tal manera que el material extruido 18 puede unirse mediante fusionado de nuevo al material constructivo 28 ya colocado.
La figura 3 muestra la fabricacion de una parte sin apoyo de un objeto, en donde la zona alrededor del extrusor se refrigera directamente con un microsoplador.
En la figura 3 se ha representado de nuevo un extrusor 12, que puede moverse en las tres direcciones espaciales con relacion a una placa base 16. Como se ya se ha descrito en la figura 2, se pretende producir una superficie cubridora sobre el material 28 ya extruido, el cual se ha colocado en cinco capas respectivamente con tres anillos concentricos. A este respecto se procede como se ha descrito con relacion a la figura 2, pero la zona alrededor de la tobera 14 del extrusor 12 se refrigera directamente, es decir sin la utilizacion de una canula, mediante un microsoplador 20. Para ello se utiliza de forma preferida un soplador radial con salida de aire concentrada.
Las figuras 4a y b muestran la fabricacion de una parte sobresaliente de un objeto.
En la figura 4a se ha representado un extrusor 12, que puede moverse con relacion a una placa base 16 en las tres direcciones espaciales. El objeto 1 a fabricar tiene la forma de un cuenco, en donde el mismo presenta una superficie inferior circular y el diametro del cuenco aumenta hacia arriba. En la situacion representada en la figura 4a ya se han colocado seis capas de material 28 y se han representado en la figura 4a como corte. Las tres capas inferiores representan a este respecto la superficie inferior del cuenco, mientras que las tres capas superiores forman la parte ya fabricada de la pared lateral. El material 28 se ha descargado a este respecto en forma de anillos concentricos y se ha unido mutuamente mediante fusion.
El objeto 1 presenta en el lado izquierdo y en el derecho unas partes 26, en las que el material extruido 28 no esta situado por completo sobre la capa situada por debajo. La capa respectivamente siguiente esta colocada sobresaliendo por encima de la capa situada por debajo. A la hora de colocar nuevo material en las partes sobresalientes 26 del objeto 1 surge el problema de que el material 18 blando, que se acaba de extrulr, gotea hacia abajo por las aristas sobresalientes. Para evitar esto se ha dispuesto sobre el extrusor 12 un microsoplador 20, cuya corriente de aire alcanza la tobera de extrusor 14 a traves de la canula 22 y la salida de aire 24. El hilo extruido 18 se refrigera y solidifica de tal manera, que el mismo no puede ser arrastrado hacia abajo por la fuerza de gravedad.
En la figura 4b se ha representado una vista fragmentaria aumentada alrededor de la tobera de extrusor 14.
Como puede verse en la figura 4b, el material 18 en forma de hilo extruido mediante la tobera de extrusor 14 esta situado solamente con una pequena parte sobre el material 28 colocado previamente. El punto central del material 18 que se acaba de extrulr posee a este respecto el slmbolo de referencia 30, mientras que el punto central de un hilo en la capa situada por debajo posee el slmbolo de referencia 31. Como puede verse en la figura 4b, menos de la mitad de la anchura del hilo extruido esta situada sobre la capa situada por debajo.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para fabricar objetos tridimensionales (1) con partes sin apoyo y/o sobresalientes (26, 27), en donde el material (18) utilizado se extruye en un estado liquido desde un extrusor (12) y se solidifica al incidir sobre una placa base (16) o una capa de material (34) situada por debajo, en donde el material (18) esta unido al material de la capa (34) situada dado el caso por debajo y el material (18) se coloca por capas segun un modelo prefijado, caracterizado porque en el modelo, segun el cual se ha colocado el material, se establecen unas partes sin apoyo y/o sobresalientes (26, 27) y para estas partes se llevan a cabo adicionalmente los pasos siguientes:
    a) establecimiento de unas zonas (29) en el modelo, en las que en la capa situada por debajo se ha colocado material,
    b) comienzo de la colocacion del material (18) en una zona establecida en el paso a),
    c) extrusion del material (18) conforme al modelo prefijado, en donde durante la extrusion del material (18) conforme al paso c), el material extruido (18) se refrigera localmente en la zona alrededor de una tobera de extrusor (14) del extrusor (12) y de este modo se solidifica.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en donde la zona local refrigerada alrededor del extrusor (14) presenta un diametro de flujo de aire inferior a 10 mm.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque al colocar material (18) en una zona debajo de la cual esta situada una zona sin apoyo y/o sobresaliente (26, 27), el material extruido (18) que se acaba de colocar se refrigera tambien localmente alrededor del extrusor (12).
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la intensidad de la refrigeracion del material extruido (18) depende del numero de capas que se han colocado ya sobre la zona sin apoyo y/o sobresaliente (26, 27), y se reduce conforme aumenta el numero de capas.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como material (18) se utiliza un material sintetico termoplastico.
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en donde como material sintetico termoplastico se utiliza acrilonitrilo- butadieno-estireno (ABS), acido polilactico (PLA), polipropileno (PP) o policloruro de vinilo (PVC).
  7. 7. Dispositivo para fabricar objetos tridimensionales (1), que comprende un extrusor (12) que esta disenado para extruir un material (18), y un aparato de control, caracterizado porque, o bien en una tobera de extrusor (14) del extrusor (12) esta dispuesto un microsoplador (20) o en la tobera de extrusor (14) del extrusor (12) esta dispuesta una salida de aire (24) de un microsoplador (20), y en donde el aparato de control esta disenado para controlar el microsoplador (20) y para llevar a cabo el procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6.
  8. 8. Dispositivo segun la reivindicacion 6, caracterizado porque el diametro de flujo de aire del microsoplador (20) o de la salida de aire (24) es inferior a 10 mm.
  9. 9. Programa de ordenador, que esta disenado para establecer en un modelo, segun el cual se fabrica un objeto (1), partes sin apoyo y/o sobresalientes (26, 27) y zonas en las que en una capa situada por debajo se ha colocado material, y para controlar un microsoplador conforme al procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, cuando se desarrolla en un ordenador.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2521386A (en) 2013-12-18 2015-06-24 Ibm Improvements in 3D printing
CN104312119A (zh) * 2014-11-06 2015-01-28 芜湖瀚博电子科技有限公司 一种秸秆3d打印耗材及其制备方法
CN104385604B (zh) * 2014-11-29 2016-09-21 济南大学 3d打印机打印机构
EP3227090B1 (en) * 2014-12-01 2019-01-30 SABIC Global Technologies B.V. Rapid nozzle cooling for additive manufacturing
CN106541573A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院有限公司 3d打印机喷头水冷装置
WO2018143934A1 (en) * 2017-01-31 2018-08-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Customized production
DE102017209416A1 (de) * 2017-06-02 2018-12-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Druckeinrichtung, Drucksystem, Verfahren zur Herstellung von Gegenständen und Kraftfahrzeug
DE102017122944A1 (de) * 2017-10-04 2019-04-04 Homag Bohrsysteme Gmbh Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern
WO2019093330A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-16 Ricoh Company, Ltd. Fabricating apparatus and method for manufacturing fabrication object
DE102018125605A1 (de) * 2018-10-16 2020-04-16 Air Liquide Deutschland Gmbh Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils
FR3100001B1 (fr) 2019-08-22 2023-04-14 Safran Aircraft Engines Procede de fabrication additive d’une piece de turbomachine
US11820061B2 (en) 2020-09-10 2023-11-21 Regents Of The University Of Minnesota Additively manufactured self-supporting microfluidics

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121329A (en) 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
US5503785A (en) 1994-06-02 1996-04-02 Stratasys, Inc. Process of support removal for fused deposition modeling
DE19544662A1 (de) * 1995-11-30 1997-06-05 Rieter Automatik Gmbh Schmelzespinnvorrichtung
WO2005070657A1 (en) * 2004-01-20 2005-08-04 University Of Southern California Automated construction including robotic systems
US20100140849A1 (en) * 2007-03-22 2010-06-10 Stratasys, Inc. Extrusion-based layered deposition systems using selective radiation exposure
US9156204B2 (en) * 2010-05-17 2015-10-13 Synerdyne Corporation Hybrid scanner fabricator
WO2012103005A2 (en) * 2011-01-24 2012-08-02 Cornell University Deposition of materials for edible solid freeform fabrication

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