ES2670977T3 - Aparato de solidificación selectiva por láser y método - Google Patents

Aparato de solidificación selectiva por láser y método Download PDF

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Abstract

Un aparato de solidificación selectiva por láser, que comprende; un lecho de polvo (104) sobre el cual se puede depositar una capa de polvo, una unidad de flujo de gas para hacer pasar un flujo de gas sobre el lecho de polvo (104) a lo largo de una dirección del flujo de gas (118), una unidad de escaneo láser (106) para escanear un rayo láser sobre la capa de polvo para solidificar de manera selectiva por lo menos parte de la capa de polvo para formar uno o más objetos (103), caracterizado por una unidad de procesamiento (131) para seleccionar una secuencia de escaneo del rayo láser con base en la dirección del flujo de gas (118).

Description

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DESCRIPCION
Aparato de solidificación selectiva por láser y método
La presente invención se refiere a la solidificación selectiva por láser y en particular a un proceso de fusión selectiva por láser mejorada y aparato en el que un orden en que los objetos o partes de objetos se construyen se selecciona con base en una dirección del flujo de gas.
Antecedentes
La fabricación aditiva o los métodos de prototipado rápido para la producción de objetos comprenden la solidificación capa por capa de un material, tal como un material en polvo de metal, por el uso de un rayo láser. Una capa de polvo se deposita sobre un lecho de polvo en una cámara de construcción y un rayo láser se escanea a través de porciones de la capa de polvo que corresponden a una sección transversal del objeto que se está construyendo. El rayo láser funde o sinteriza el polvo para formar una capa solidificada. Después de la solidificación selectiva de una capa, el lecho de polvo se reduce en un espesor de la capa recién solidificada y una capa adicional de polvo se extiende sobre la superficie y se solidifica, de acuerdo con lo requerido. En una sola construcción, se puede construir más de un objeto, los objetos están separados en el lecho de polvo.
Durante el proceso de fusión o sinterización, los desechos (por ej., las partículas condensadas, no solidificadas de polvo, etc.) se producen dentro de la cámara de construcción. Se conoce la introducción de un flujo de gas a través de la cámara de construcción en un intento para eliminar los desechos de la cámara en el flujo de gas. Por ejemplo, el modelo M280 de la máquina producida por EOS GmbH, Munich, Alemania comprende una serie de toberas de salida de gas se encuentran en la parte trasera del lecho de polvo que pasan un flujo de gas a una serie de salidas de aire que se encuentran en la parte delantera del lecho de polvo. De esta manera, una capa plana de flujo de gas se crea en la superficie del lecho de polvo. Una disposición similar se proporciona en las máquinas AM250 y AM125 de Renishaw, en el que las aberturas en cada lado de un lecho de polvo proporcionan un flujo de gas sustancialmente plano a través del lecho de polvo. Se ha encontrado que los desechos pueden ser soplados desde una sección de un objeto a otra sección del otro objeto. Esto puede dar como resultado una falta de uniformidad y un aumento de la porosidad de las capas de metal solidificado generadas por el proceso de fusión. En particular, los desechos soplados a través del lecho de polvo pueden dar como resultado un aumento de la rugosidad de la superficie de manera tal que se formen poros entre las capas adyacentes. Las no uniformidades en una acumulación pueden dar lugar a un objeto que no cumple el diseño deseado y dañan el aparato. En particular, una escobilla limpiadora se utiliza de manera típica para extender cada capa de polvo a través del lecho de polvo. Las estructuras solidificadas que se proyectan hacia fuera del lecho de polvo se pueden enganchar y provocar daños a la escobilla limpiadora. Las escobillas limpiadoras dañadas pueden resultar en capas de polvo con crestas de polvo. En consecuencia, las no uniformidades en una construcción pueden ser una preocupación no solo para la capa que se está formando, sino también para las capas de polvo formadas a partir de ese entonces.
La Patente EP 2492084 describe un aparato y un método para la fabricación de objetos en 3D por medio de SLS. El aparato comprende un lecho de polvo sobre el cual se puede depositar una capa de polvo, una unidad de flujo de gas para hacer pasar un flujo de gas sobre el lecho de polvo a lo largo de una dirección del flujo de gas, una unidad de escaneo por láser para el escaneo de un rayo láser sobre la capa de polvo para solidificar de manera selectiva por lo menos parte de la capa de polvo para formar uno o más objetos y una unidad de procesamiento para seleccionar una secuencia de escaneo del rayo láser.
La Patente US 5352405 describe un método y un aparato para la fabricación de objetos tridimensionales por medio de SLS. Con el fin de reducir las incoherencias en la integridad estructural y textural, y en los efectos térmicos que pueden provocar distorsión, se utilizan métodos para garantizar que la superposición de escáneres láser se lleve a cabo de una manera consistente con respecto al flujo térmico desde las ubicaciones sinterizadas.
La Patente WO 92/08592 describe un aparato para la fabricación de piezas por sinterización selectiva por láser, que incluye un deflector (40) para dirigir el gas a la superficie dl destino (4). El deflector (40) puede dirigir el gas directamente a la superficie de destino, o puede estar construido de manera tal que el gas forma un espiral hacia la superficie de destino (4) de manera ciclónica; más deflectores alternativos se pueden utilizar para dirigir el gas en la superficie de destino en una manera no uniforme, incluidos los patrones de flujo turbulento o arbitrarios.
La Patente DE 10 208150 describe cómo artículos sólidos (8) se acumulan en capas a partir de materia prima líquida o en polvo (4) por el uso de la irradiación con un rayo orientado (16), con preferencia un rayo láser. En especial cerca de las zonas de borde, el haz (16) se controla de manera tal que oscile la zona de impacto (30). El movimiento incluye componentes de avance y retroceso a medida que la tira de material consolidado se construye en la dirección hacia adelante.
Sumario de la Invención
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato de solidificación selectiva por láser, que comprende; un lecho de polvo sobre el cual se puede depositar una capa de polvo, una unidad de flujo de gas para hacer pasar un flujo de gas sobre el lecho de polvo a lo largo de una dirección del flujo de gas, una unidad de
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escaneo por láser para el escaneo de un rayo láser sobre la capa de polvo para solidificar de manera selectiva por lo menos parte de la capa de polvo para formar uno o más objetos que se caracterizan por una unidad de procesamiento para seleccionar una secuencia de escaneo del rayo láser con base en la dirección del flujo de gas.
La secuencia de escaneo se puede seleccionar de manera tal que los desechos producidos por el escaneo se lleven lejos de las áreas de la capa de polvo que aún se van a escanear. De esta manera, estas áreas de polvo no se ven perturbadas y contaminadas por los desechos, lo cual asegura que, cuando se solidifican estas áreas, la capa solidificada se construye a una altura uniforme deseada. Por ejemplo, la unidad de procesamiento puede seleccionar escanear un área antes que otra área debido a que el área está ubicada a sotavento en la dirección del flujo de gas de la otra área. Los desechos producidos en la formación del área a barlovento pueden ser soplados sobre la ya formada área a sotavento pero estos restos pueden ser retirados por el limpiador y, si no se elimina, cubierto por la siguiente capa de polvo para ser refundidos cuando se forma la sección transversal siguiente. En consecuencia, es menos probable que las áreas de escaneo en este orden den como resultado la falta de uniformidad en la construcción.
Los uno o más objetos se pueden formar a través de la solidificación de islas separadas en por lo menos una capa de polvo, la unidad de procesamiento está dispuesta para seleccionar un orden en el que las islas se forman con base en la ubicación relativa de las islas en la por lo menos una capa de polvo y la dirección del flujo de gas.
El orden en que se forman islas se puede seleccionar de manera tal que los desechos tales producidos por medio de la formación de una isla se lleven lejos de las áreas de la capa de polvo en la que las islas aún no se han formado. De esta manera, estas áreas de polvo no se ven perturbadas y contaminadas por los desechos, lo cual asegura que, cuando se solidifican estas áreas, la capa solidificada se construye a una altura uniforme deseada. Por ejemplo, la unidad de procesamiento puede seleccionar formar por lo menos parte de una isla antes de por lo menos parte de otra isla porque por lo menos una parte de la isla se encuentra a sotavento en la dirección del flujo de gas de por lo menos parte de la otra isla. Los desechos producidos en la formación de la isla a barlovento pueden ser soplados sobre la ya formada isla a sotavento, pero estos restos serán cubiertos por la siguiente capa de polvo y es probable que los desechos se fundan nuevamente cuando se forma la sección transversal siguiente. En consecuencia, es menos probable que la construcción de las islas en este orden dé como resultado una falta de uniformidad en la construcción.
Para las islas en las que una primera isla se encuentra totalmente a sotavento de una segunda isla, la unidad de procesamiento puede estar dispuesta para seleccionar para formar la primera isla por completo antes de formar la segunda isla. Sin embargo, si una primera isla se encuentra por lo menos parcialmente rodeando una segunda isla de manera tal que partes de la primera isla están a sotavento y otras partes de la primera isla están a barlovento de la segunda isla, la unidad de procesamiento puede estar dispuesta para seleccionar formar por lo menos parte de la segunda isla en el medio de la formación de las partes a sotavento y barlovento de la primera isla.
La unidad de procesamiento puede determinar un orden en el que las áreas se deben escanear por medio de la proyección de una zona de precipitación de desechos que se crea cuando se solidifica cada área y se determina si una o más de otras áreas a ser solidificadas cae dentro del zona de precipitación de desechos, la unidad de procesamiento selecciona solidificar las una o más otras zonas que caen dentro de la zona de precipitación de desechos antes de la solidificación de la zona de la que se ha proyectado la zona de precipitación de desechos. La zona de precipitación de desechos puede ser proyectada como un par de líneas paralelas que se extienden en la dirección del flujo de gas desde los bordes más exteriores de la zona en una dirección perpendicular a la dirección del flujo de gas. Tal zona de precipitación de desechos puede ser adecuada cuando el flujo de gas es un flujo de gas laminar (número de Reynolds inferior a 2000). Sin embargo, también puede ser deseable proyectar la zona de precipitación de desechos como líneas divergentes en un ligero ángulo con la dirección del flujo de gas para tener en cuenta una ligera turbulencia en el flujo de gas que puede provocar los desechos sean depositados más allá de los bordes más exteriores del área en una dirección perpendicular a la dirección del flujo de gas. Se pueden utilizar modelos más complejos de la región sobre la cual los desechos se pueden depositar requieren proyecciones más complejas de la zona de precipitación de desechos. Por ejemplo, las áreas a ser solidificadas que se encuentran cerca de un borde del lecho de polvo pueden ser sometidos a un flujo más turbulento debido a que estas áreas están más cerca de las paredes laterales de una cámara de construcción de zonas ubicadas en el centro del lecho de polvo.
El aparato puede comprender una interfaz para el usuario para identificar los uno o más objetos a ser formados. El usuario puede seleccionar las ubicaciones en una plataforma de construcción donde los uno o más objetos se van a construir. De manera alternativa, la unidad de procesamiento puede estar dispuesta para seleccionar las ubicaciones en un plataforma de construcción para los uno o más objetos. El procesador puede seleccionar la ubicación de uno o más de los objetos con base en la zona de precipitación de desechos de un objeto cuya ubicación ya ha sido seleccionada.
La unidad de escaneo por láser puede estar dispuesta para escanear un rayo láser sobre la capa de polvo para solidificar de manera selectiva por lo menos parte de la capa de polvo para formar un patrón requerido, el patrón requerido se forma a partir de una pluralidad de franjas o segmentos de franja, cada franja o segmento de franja está formado por medio del avance del rayo láser a lo largo de la franja o segmento de franja en una dirección de
formación de la franja. Si la unidad de escaneo láser está dispuesta de esta manera, la dirección de formación de la franja no siempre puede estar por lo menos parcialmente opuesta a la dirección del flujo de gas predefinida.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método de selección de una secuencia de
escaneo de un rayo láser en un proceso de solidificación selectiva por láser, en el que uno o más objetos se forman
5 capa por capa por medio de la deposición repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo y el escaneo de un
rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que un flujo de gas se hace pasar sobre el lecho de polvo en una dirección del flujo de gas caracterizado porque el método comprende la selección de una secuencia de escaneo del rayo láser con base en la dirección del flujo de gas.
10 El método puede ser un método implementado por ordenador.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un soporte de datos que tiene instrucciones almacenadas en el mismo, las instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador, provocan que el procesador lleve a cabo el método del segundo aspecto de la invención.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención se proporciona un aparato para seleccionar una secuencia de 15 escaneo de un rayo láser en un proceso de solidificación selectiva por láser, en el que uno o más objetos se forman
capa por capa por medio de la deposición repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo y el escaneo de un
rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que un flujo de gas se hace pasar sobre el lecho de polvo en una dirección del flujo de gas, el aparato comprende una unidad de procesamiento, una pantalla y un dispositivo de entrada de usuario que se caracteriza por 20 la unidad de procesamiento que está dispuesta para recibir datos en uno o más objetos, que incluyen una ubicación de los objetos en una plataforma de construcción, la determinación de una zona de precipitación, provocar que la pantalla muestre una imagen de áreas a ser solidificadas, en el que la zona de precipitación de desechos se proyecta desde cada área, y recibir una entrada de usuario desde el dispositivo de entrada de usuario de un orden en el que las áreas se van a escanear.
25 De acuerdo con un quinto aspecto de la invención, se proporciona un soporte de datos para seleccionar una secuencia de escaneo de un rayo láser en un proceso de solidificación selectiva por láser, en el que uno o más objetos se forman capa por capa por medio de la deposición repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo y el escaneo de un rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que un flujo de gas se hace pasar sobre el lecho de polvo en una dirección del flujo de gas 30 caracterizado por el soporte de datos que tiene instrucciones sobre el mismo, que, cuando se ejecutan por un
procesador, provocan que el procesador reciba datos en uno o más objetos, que incluyen una ubicación de los objetos en una plataforma de construcción, la determinación de una zona de precipitación de desechos, la provocación de que una pantalla para visualizar una imagen de áreas a ser solidificadas, en el que una zona de precipitación de desechos se proyecta desde cada área, y la recepción de una entrada de usuario desde un 35 dispositivo de entrada de usuario de un orden en el que las áreas se van a escanear.
La zona de precipitación de desechos puede ser un área de la capa de polvo a través de la cual los desechos predichos (generados durante la solidificación del polvo) pueden caer como resultado de ser llevados por el flujo de gas.
El método puede incluir la selección de una ubicación en la cual los objetos se construyen en un proceso de 40 solidificación selectiva por láser, en el que uno o más objetos se forman capa por capa por medio de la deposición
repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo y el escaneo de un rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que un limpiador extiende polvo sobre el lecho de polvo en una dirección de limpieza para formar cada capa de polvo, el método comprende la selección de una ubicación en la que uno o más objetos se van a construir en el lecho de polvo con base en la 45 dirección de limpieza.
La ubicación de los uno o más objetos se puede seleccionar para minimizar o evitar que los desechos generados durante la solidificación de un área del lecho de polvo se extiendan por el limpiador sobre otra área del lecho de polvo a ser solidificado.
El limpiador se puede mover hacia atrás y hacia adelante a través del lecho de polvo, el limpiador está dispuesto 50 para extender el polvo en ambas o solo una de las direcciones.
El método puede ser un método implementado por ordenador.
El soporte de datos puede tener instrucciones almacenadas en el mismo, las instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador, provocan que el procesador lleve a cabo el método del sexto aspecto de la invención.
El aparato con preferencia es para el diseño de una construcción de objetos a ser construidos y es un proceso de 55 solidificación selectiva, en el que uno o más objetos se forman capa por capa por medio de la deposición repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo, en el que el paso de deposición comprende el uso de un limpiador para la
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dispersión de polvo sobre el lecho de polvo en por lo menos una dirección de limpieza para formar la capa de polvo, y el escaneo de un rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que, el aparato comprende una unidad de procesamiento, una pantalla y un dispositivo de entrada de usuario, la unidad de procesamiento está dispuesta para recibir datos sobre una pluralidad de objetos, que incluyen una ubicación definida de por lo menos uno de los objetos en el lecho de polvo, provocan que la pantalla muestre para cada objeto que tiene una ubicación definida, una imagen de las áreas del lecho de polvo que se solidifica para formar el objeto y una zona de dispersión de desechos que se proyecta desde cada área, y recibir una entrada de usuario desde el dispositivo de entrada de usuario de una ubicación para por lo menos uno de la pluralidad de objetos.
Al mostrar una imagen de la zona o zonas de dispersión de desechos para un objeto ubicado en el lecho de polvo, un usuario puede seleccionar una ubicación de otro objeto en el lecho de polvo con base en la zona o zonas de dispersión de desechos mostrados.
La invención también proporciona un soporte de datos que tiene instrucciones almacenadas en el mismo, que, cuando son ejecutadas por un procesador, provocan que el procesador funcione en conformidad con el procesador definido en el octavo aspecto de la invención.
La zona de dispersión de desechos puede ser un área de la capa de polvo a través de la cual se predice que los desechos (generados durante la solidificación del polvo) pueden ser dispersados por el limpiador.
El soporte de datos de los aspectos anteriores de la invención puede ser un medio adecuado para proporcionar una máquina con instrucciones tales como soporte de datos no transitorio, por ejemplo un disquete, un CD ROM, un DVD ROM/RAM (que incluyen -R/-RW y +R/+RW), un HD DVD, un disco Blu Ray (TM), una memoria (tal como una Memory Stick (TM), una tarjeta SD, una tarjeta compact flash, o similares), una unidad de disco (tal como una unidad de disco duro), una cinta, cualquier almacenamiento magneto/óptico, o un soporte de datos transitorio, tal como una señal en un alambre o fibra óptica o una señal inalámbrica, por ejemplo una señal enviada a través de una red cableada o inalámbrica (tal como, por ejemplo, una descarga de Internet, una transferencia FTP, o similares).
Descripción de las Figuras
Las formas de realización de la invención se describirán ahora, sólo como ejemplos, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:
La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato de solidificación láser de acuerdo con una forma de realización de la invención;
La Figura 2 es una vista esquemática del aparato de solidificación láser desde otro lado;
La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra los pasos de un método de acuerdo con la invención;
La Figura 4 es una vista en planta de islas que se han de solidificar en una plataforma de construcción del aparato,
en el que se han proyectado las zonas de precipitación de desechos; y
La Figura 5 es una vista en planta de islas que se han de solidificar en una plataforma de construcción del aparato,
en el que se han proyectado las zonas de precipitación de desechos de acuerdo con una forma de realización
diferente de la invención.
Descripción de las Formas de Realización
Con referencia a las Figuras 1 y 2, un aparato de solidificación láser de acuerdo con una forma de realización de la invención comprende una plataforma de construcción 102 para soportar un objeto 103 construido por medio de polvo de fusión selectiva por láser 104. La plataforma 102 se puede bajar en la cámara 101 a medida que se forman las capas sucesivas del objeto 103. Las capas de polvo 104 se forman a medida que el objeto 103 se construye por medio de la dispensación del aparato de dispensación 108 y un limpiador 109. Por ejemplo, el aparato de dispensación 109 puede ser un aparato de acuerdo con lo descripto en la Patente WO2010/007396. Un módulo de láser 105 genera un láser para fundir el polvo 104, el láser dirigido de acuerdo con lo requerido por el módulo óptico 106 bajo el control de un ordenador 130. El láser entra en la cámara de construcción a través de una ventana 107.
Una entrada 112 y la salida 110 están dispuestas para generar un flujo de gas a través del lecho de polvo formado en la plataforma de construcción 102. La entrada 112 y la salida 110 están dispuestas para producir un flujo laminar que tiene una dirección de flujo desde la entrada hacia la salida, de acuerdo con lo indicado por las flechas 118. El gas se recircula desde la salida 110 hacia la entrada 112 a través de un bucle de recirculación de gas 111. Una bomba 113 mantiene la presión de gas deseada en la entrada 112 y las aberturas 5, 6. Un filtro 114 se proporciona en el bucle de recirculación 111 para filtrar desde el condensado de gas que se ha convertido atrapado en el flujo. Se entenderá que se puede proporcionar más de una entrada 112 en la cámara de construcción 101. Además, en lugar de que se extienda fuera de la cámara de construcción 101, el bucle de recirculación 111 puede estar contenido dentro de la cámara de construcción 101.
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El ordenador 130 comprende una unidad de procesador 131, una memoria 132, una pantalla 133, un dispositivo de entrada de usuario 135, tal como un teclado, una pantalla táctil, etc., una conexión de datos a los módulos de la unidad de sinterización por láser, tales como un módulo óptico 106 y un módulo de láser 105, y una conexión de datos externa 135. Almacenado en la memoria 132 se encuentra un programa informático que da instrucciones a la unidad de procesamiento para llevar a cabo el método descripto con referencia a las Figuras 3 a 5.
Con referencia a la Figura 3, los datos geométricos de los objetos a ser construidos, como en la forma de un archivo STL, son recibidos 201 por el ordenador 130, por ejemplo, sobre la conexión de datos externa 135. La unidad de procesamiento 131 recibe 202 información sobre la ubicación de los objetos de la plataforma de construcción 102. Esta información de ubicación puede estar ya definida en el STL o el usuario puede seleccionar, por el uso del dispositivo de entrada de usuario 135, donde cada objeto debe estar ubicado en la plataforma de construcción 102. Para cada capa, la unidad de procesamiento 131 identifica las áreas de la capa que se han de solidificar y determina 203 un orden en el que estas áreas deben ser escaneadas por el rayo láser. Un ejemplo de cómo se puede hacer esto se muestra en la Figura 4.
La Figura 4 muestra cinco áreas separadas (islas) 122 a 126 para ser solidificadas para una capa particular. Para cada isla 122 a 126, la unidad de procesamiento proyecta una zona de precipitación de desechos 122a a 126a en una dirección del flujo de gas desde la isla. La unidad de procesamiento 131 determina entonces, para cada isla 122 a 126, si cualquier otra isla cae dentro de la zona de precipitación de desechos. Si es de este modo, la unidad de procesamiento selecciona para formar esta otra isla antes de formar la isla para la que se determinó la zona de precipitación de desechos. Por ejemplo, en la Figura 4, las islas 125 y 126 caen dentro de la zona de precipitación de la isla 122 y por lo tanto, se seleccionan para ser escaneadas antes que la isla 122. La isla 126 también cae dentro de la zona de precipitación de la isla 125 y por lo tanto, se debe formar antes que la isla 125.
En lugar de la restricción de la ordenación de la construcción para una isla completa, la unidad de procesamiento 131 puede estar dispuesta para seleccionar formar, en el medio de la formación de diferentes partes de la isla, por lo menos parte de otra isla. La Figura 4 ilustra dos ejemplos de esto. En el primer ejemplo, la isla 123 está completamente rodeada por la isla 124. Por consiguiente, la isla 124 comprende partes que son tanto a barlovento y a sotavento de la isla 123. En tal escenario, la unidad de procesamiento 131 selecciona procesar la parte de la isla que se encuentra a sotavento de la isla 123 antes de explorar la isla 123 y luego escanea la parte de la isla 124 que está a barlovento de la isla 123. La parte de la isla 124 que no está ni a barlovento, ni a sotavento de la isla 123 puede ser escaneado antes o después de la isla 123 y la selección del orden de escaneo de estas partes se puede basar en otros criterios, tales como la velocidad de escaneo. Las diferentes partes de la isla 124 están ilustradas por las líneas punteadas. En el segundo ejemplo, en lugar de escanear toda la isla 125 después de explorar la isla 126, la parte de la isla 125 que no está a barlovento de la isla 126 se puede escanear antes de la isla 126. Puede haber razones para escanear parte de la isla 125 por delante de la isla 126, tal como para optimizar la velocidad de escaneo, las variaciones en la composición del material y/o la posición focal.
En esta forma de realización, la unidad de procesamiento 131 lleva a cabo este proceso para cada capa.
Sin embargo, en otra forma de realización, en lugar de calcular un orden de escaneo para cada capa, puede ser posible determinar un orden de múltiples capas a partir de un único análisis. Por ejemplo, una zona de precipitación se podría determinar a partir de una huella de cada objeto en la plataforma de construcción 102, el orden se determina con base en si otros objetos caen dentro de una zona de precipitación de desechos calculada a partir de esta huella. A pesar de que para algunas capas la zona de precipitación de desechos puede ser menor que la calculada a partir de la huella, un método de este tipo puede proporcionar una generalización razonable que reduce la cantidad de procesamiento requerido en la determinación de un orden en el que se deben construir las partes.
El orden seleccionado para escanear las partes puede ser mostrado al usuario y el usuario puede ser capaz de cambiar el orden. El usuario puede entonces activar la acumulación para provocar que la unidad de procesamiento controle 204 el módulo óptico 106 y el módulo láser 105 para escanear las capas de polvo para formar las islas en el orden seleccionado.
En la forma de realización mostrada en la Figura 4, las zonas de precipitación de desechos se proyectan por medio de la extensión de líneas rectas en la dirección del flujo de gas desde los bordes de las islas. Sin embargo, se podrían utilizar otras proyecciones de las zonas de precipitación. Dos ejemplos se muestran en la Figura 5. Para la isla 127, una zona de precipitación 127a se proyecta como líneas rectas divergentes en un ligero ángulo con la dirección de flujo del gas para tener en cuenta una ligera turbulencia en el flujo de gas que pueden provocar los desechos a ser depositados más allá los bordes más exteriores de la isla en una dirección perpendicular a la dirección del flujo de gas. Un principio similar es materializado por la isla 128 y la zona de precipitación 128a, donde se utiliza un borde inicialmente curvado a la zona de precipitación para modelar que los desechos locales pueden ser expulsados por el impacto del rayo láser sobre la capa de polvo, pero más lejos de la isla es más probable que los desechos sean arrastrados por un camino recto el flujo de gas.
En una forma de realización adicional, en lugar de la unidad de procesamiento que selecciona el orden en el que se escanean islas, un usuario puede seleccionar un orden en el que se construyen las islas. Esto se puede conseguir por medio de la unidad de procesamiento 131 que provoca que la pantalla 133 muestre las imágenes similares a las
mostradas en las Figuras 4 y 5, de manera tal que el usuario pueda seleccionar el orden en el que islas se escanean con base en esta visualización de las zonas de precipitación. La unidad de procesamiento 131 recibe entonces las entradas de usuario desde el dispositivo de entrada de usuario de la orden en la que las islas deben ser escaneadas.
5 Se entenderá que en la descripción anterior, las islas pueden venir juntas en capas anteriores o posteriores con el fin de formar un único objeto o pueden permanecer separadas con el fin de formar uno o más objetos separados.
En una forma de realización adicional (no mostrada), la unidad de procesamiento selecciona una ubicación de los objetos en el lecho de polvo con base en una dirección W que el limpiador 109 extiende el polvo a través del lecho de polvo 104. En particular, las ubicaciones de los objetos en el lecho de polvo se puede seleccionar de manera tal 10 que los desechos generados por la solidificación de un área de un lecho de polvo no se extiendan por el limpiador a otra área del lecho de polvo a solidificarse, tal como un área a ser solidificada en una capa de polvo posterior. Una tarea de este tipo también se puede llevar a cabo de manera manual por un usuario con la ayuda de un ordenador. Por ejemplo, la unidad de procesamiento 131 puede hacer que la pantalla 133 visualice zonas de dispersión de desechos para los objetos cuyas ubicaciones se han identificado de manera tal que el usuario pueda seleccionar 15 lugares en el lecho de polvo para los objetos adicionales con base en las zonas de dispersión de desechos que se muestran.
Se entenderá que se pueden hacer alteraciones y modificaciones a la invención sin apartarse del alcance de la invención de acuerdo con lo definido en la presente memoria. Por ejemplo, la invención se podría aplicar a una sola isla, en la que es deseable escanear una parte a sotavento de la isla por delante del escaneo de una parte a 20 barlovento de la isla.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato de solidificación selectiva por láser, que comprende; un lecho de polvo (104) sobre el cual se puede depositar una capa de polvo, una unidad de flujo de gas para hacer pasar un flujo de gas sobre el lecho de polvo (104) a lo largo de una dirección del flujo de gas (118), una unidad de escaneo láser (106) para escanear un rayo láser sobre la capa de polvo para solidificar de manera selectiva por lo menos parte de la capa de polvo para formar uno o más objetos (103), caracterizado por una unidad de procesamiento (131) para seleccionar una secuencia de escaneo del rayo láser con base en la dirección del flujo de gas (118).
  2. 2. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una secuencia de escaneo se selecciona de manera tal que los desechos producidos durante un escaneo se llevan lejos de las áreas de la capa de polvo que aún no se han escaneado.
  3. 3. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la unidad de procesamiento (131) selecciona escanear un área antes que otra área debido a que el área está ubicada a sotavento en la dirección del flujo de gas de la otra área.
  4. 4. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más objetos (103) se forman a través de la solidificación de islas separadas (122, 123, 124, 125, 126, 127, 128) en por lo menos una capa de polvo, la unidad de procesamiento (131) está dispuesta para seleccionar un orden en el que las islas (122, 123, 124, 125, 126, 127, 128) se forman con base en la ubicación relativa de las islas (122, 123, 124, 125, 126, 127, 128) en la por lo menos una capa de polvo y la dirección del flujo de gas (118).
  5. 5. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el orden en el que las islas (122, 123, 124, 125, 126, 127, 128) se forman se selecciona de manera tal que los desechos producidos por la formación de una isla se llevan lejos de las áreas de la capa de polvo en la que las islas aún no se han formado.
  6. 6. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que la unidad de procesamiento (131) se selecciona para formar por lo menos parte de una isla antes de por lo menos parte de otra isla dado que por lo menos una parte de la isla se encuentra a sotavento en la dirección del flujo de gas de por lo menos parte de la otra isla.
  7. 7. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en la que, para las islas en las que una primera isla se encuentra totalmente a sotavento de una segunda isla, la unidad de procesamiento (131) está dispuesta para seleccionar, para formar la primera isla por completo antes de formar la segunda isla.
  8. 8. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que, si una primera isla está ubicada por lo menos parcialmente alrededor de una segunda isla de manera tal que partes de la primera isla están a sotavento y otras partes de la primera isla están a barlovento de la segunda isla, la unidad de procesamiento (131) está dispuesta para seleccionar para formar por lo menos parte de la segunda isla en el medio de la formación de las partes a sotavento y barlovento de la primera isla.
  9. 9. Un aparato de solidificación selectiva por láser acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de procesamiento (131) determina un orden en el que áreas deben ser escaneadas por medio de la proyección de una zona de precipitación de desechos (122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a) que se crea durante la solidificación de cada área y la determinación de si una o más de otras áreas a ser solidificadas caen dentro de la zona de precipitación de desechos, la unidad de procesamiento (131) selecciona solidificar las una o más otras áreas que caen dentro de las zona de precipitación de desechos (122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a) antes de la solidificación del área de la que se ha proyectado la zona de precipitación de desechos.
  10. 10. Un aparato de solidificación selectiva por láser de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la unidad de procesamiento (131) está dispuesta para seleccionar una ubicación en una plataforma de construcción (102) para uno o más de los objetos (103), el procesador (131) selecciona la ubicación con base en la zona de precipitación de desechos (122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a) de un objeto cuya ubicación ya se ha seleccionado.
  11. 11. Un método de selección de una secuencia de escaneo de un rayo láser en un proceso de solidificación selectiva por láser, en el que uno o más objetos (103) se forman capa por capa por medio de la deposición repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo (104) y el escaneo de un rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que un flujo de gas se hace pasar sobre el lecho de polvo (104) en una dirección del flujo de gas (118), caracterizado por el método que comprende la selección de una secuencia de escaneo del rayo láser con base en la dirección del flujo de gas (118).
  12. 12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el método se lleva a cabo por un ordenador (130).
  13. 13. Un soporte de datos que tiene instrucciones almacenadas en el mismo, las instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador (131), provocan que el procesador lleve a cabo el método de acuerdo con la reivindicación 11.
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  14. 14. Un aparato para la selección de una secuencia de escaneo de un rayo láser en un proceso de solidificación selectiva por láser, en el que uno o más objetos (103) se forman capa por capa por medio de la deposición repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo (104) y el escaneo de un rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que un flujo de gas se hace pasar sobre el lecho de polvo (104) en una dirección del flujo de gas (118), el aparato comprende una unidad de procesamiento (131), una pantalla (133) y un dispositivo de entrada de usuario (135), caracterizado porque la unidad de procesamiento (131) está dispuesta para recibir datos en uno o más objetos (103), que incluyen una ubicación de los objetos (103) en una plataforma de construcción (102), determinar una zona de precipitación de desechos (122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a), provocar que la pantalla (133) muestre una imagen de áreas a ser solidificadas, donde la zona de precipitación de desechos (122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a) se proyecta desde cada área, y recibir una entrada de usuario desde el dispositivo de entrada de usuario (135) de un orden en el que las áreas se van a escanear.
  15. 15. Un soporte de datos para la selección de una secuencia de escaneo de un rayo láser en un proceso de solidificación selectiva por láser, en el que uno o más objetos (103) se forman capa por capa por medio de la deposición repetida de una capa de polvo en un lecho de polvo (104) y el escaneo de un rayo láser sobre el polvo depositado para solidificar de manera selectiva por lo menos una parte de las capas de polvo, en el que un flujo de gas se hace pasar sobre el lecho de polvo (104) en una dirección del flujo de gas (118), caracterizado porque el soporte de datos tiene instrucciones sobre el mismo, que, cuando es ejecutado por un procesador (131), provoca que el procesador (131) reciba datos sobre uno o más objetos (103), que incluyen una ubicación de los objetos en una plataforma de construcción (102), determine una zona de precipitación de desechos (122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a), provoque que una pantalla (133) visualice una imagen de áreas a ser solidificadas, en la que la zona de precipitación de desechos (122a, 123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a) se proyecta desde cada área, y reciba una entrada de usuario desde un dispositivo de entrada de usuario (135) de un orden en el que las áreas se han de escanear.
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