ES2681980T3

ES2681980T3 - Aparato para formar objetos tridimensionales utilizando solidificación lineal

Info

Publication number: ES2681980T3
Application number: ES14172372.6T
Authority: ES
Inventors: Ali El-Siblani; Alexandr Shkolnik
Original assignee: Global Filtration Systems Inc
Current assignee: Global Filtration Systems Inc
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2018-09-17
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: EP2786860A2; US20140319736A1; US9073262B2; CA2838255A1; CN103917348B; US9073260B2; CA2838255C; DK2726264T3; EP2786859A2; WO2013003457A1; EP2786859A3; US20140319737A1; KR20140047103A; JP2014518171A; EP2786860A3; US9981425B2; EP2786859B1; EP2786860B1; US9073261B2; EP2726264A1

Abstract

Un aparato para formar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable, que comprende: una fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b); y un dispositivo de escaneo lineal (92) en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b); caracterizado porque la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) es móvil en una primera dirección y operable para proyectar energía solidificable de forma selectiva en una segunda dirección sobre el dispositivo de escaneo lineal (92) mientras se mueve en la primera dirección; un sensor de energía de solidificación (324) en comunicación óptica con el dispositivo de escaneo lineal (92); que está posicionado de manera que el sensor de energía de solidificación (324) puede recibir energía desviada desde el dispositivo de escaneo lineal (92); y un microcontrolador de solidificación lineal conectado con el sensor de energía de solidificación (90; 90a; 90b) y programado para inicializar un temporizador al recibir una señal del sensor de energía de solidificación (324); en que el dispositivo de escaneo lineal (92) está separado de la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) y el dispositivo de energía de solidificación (92) está separado del sensor de energía de solidificación (324), en que el dispositivo de escaneado lineal (92) es operable para escanear energía de solidificación recibida de la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) en una pluralidad de patrones lineales a lo largo de una fuente del material solidificable, mientras el dispositivo de escaneo lineal (92) se mueve en una primera dirección, cada patrón lineal tiene una longitud a lo largo de la segunda dirección y el sensor de energía de solidificación (324) es operable para recibir energía de solidificación de la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) cada vez que el dispositivo de escaneo lineal (92) escanea un patrón lineal de energía de solidificación a lo largo de la fuente del material solidificable.

Description

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Descripción

Aparato para formar objetos tridimensionales utilizando solidificación lineal CAMPO

La descripción se refiere a un aparato y a un método para fabricar objetos tridimensionales, y más específicamente, a un aparato de acuerdo con la reivindicación 1.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

El prototipado y la fabricación rápidos tridimensionales permiten la producción rápida y precisa de componentes con alta precisión. Los pasos de mecanizado pueden reducirse o eliminarse utilizando dichas técnicas y ciertos componentes pueden ser funcionalmente equivalentes a sus contrapartes de producción regulares dependiendo de los materiales utilizados para la producción.

Los componentes producidos pueden variar en tamaño desde piezas pequeñas hasta grandes. La fabricación de piezas puede basarse en diversas tecnologías, incluido el endurecimiento de fotopolímeros utilizando métodos de fotocurado o fotopolimerización. El curado secundario puede tener lugar con la exposición a, por ejemplo, luz ultravioleta (UV). Un proceso para convertir datos de diseño asistido por ordenador (CAD) a un modelo de datos adecuado para una fabricación rápida puede utilizarse para producir datos adecuados para la construcción del componente. A continuación, se puede utilizar un generador de patrones para construir la pieza. Un ejemplo de un generador de patrones puede incluir el uso de DLP (tecnología de Proceso de Luz Digital) de Texas Instruments®, SXRD™ (pantalla reflectante de silicona X- tal), LCD (pantalla de cristal líquido), LCOS (cristal líquido en silicio), DMD (dispositivo de espejo digital), JILA de JVC, SLM (modulador de luz espacial) o cualquier tipo de sistema de modulación de luz selectiva.

Muchos de los dispositivos anteriores son complejos e implican numerosas piezas móviles muy pequeñas. Por ejemplo, los dispositivos DMD implican miles de microespejos controlables individualmente. Los sistemas SLA basados en láser requieren láseres con un alto grado de manipulación controlada para trazar secciones transversales de objeto que pueden ser lineales, no lineales o de forma irregular. Estas características de muchos sistemas de fabricación de objetos tridimensionales conocidos han aumentado el costo de dichos sistemas, lo que los hace inaccesibles para muchos consumidores. Por lo tanto, ha surgido la necesidad de un aparato y un método para fabricar objetos tridimensionales que utilicen un proceso de solidificación lineal que aborde los problemas anteriores.

A partir de la patente de Estados Unidos US 6,151,056 se conoce una impresora 2D con un láser fijo y un espejo poligonal con un sensor para controlar la intensidad de la luz láser.

Un aparato de sinterizado láser en 3D de acuerdo con la parte de precaracterización de la reivindicación 1 es conocido a partir de la solicitud de patente internacional publicada bajo el número de publicación WO 2011/064725 A1, que implica una fuente de haces de energía en la forma de una unidad de láser y lente y un escaneado por medio de un espejo poligonal. El láser y el espejo poligonal son fijos.

Es un objeto de la invención mejorar la impresora 3D de acuerdo con la parte de precaracterización de la reivindicación 1 proporcionando una mejor indicación de la ubicación del haz láser dentro del material solidificable.

Este y otros problemas se solucionan por medio de las características de la parte de caracterización en combinación con las características de la parte de precaracterización de la reivindicación 1. Otras formas de realización ventajosas se reivindican en las reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La descripción se describirá ahora, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un sistema para hacer un objeto tridimensional a partir de un material solidificable en una configuración de carcasa cerrada;

La FIG. 2 es una vista en perspectiva del sistema para hacer un objeto tridimensional de la FIG. 1 en una configuración de carcasa abierta;

La FIG. 3 es una representación de una forma de realización de un conjunto de sustrato de solidificación y un dispositivo de solidificación lineal para su utilización en un sistema para hacer un objeto tridimensional con el dispositivo de solidificación lineal en una primera posición a lo largo de la longitud del conjunto de sustrato de solidificación;

La FIG. 4 es una representación del conjunto de sustrato de solidificación y el dispositivo de solidificación lineal de la FIG. 3 con el dispositivo de solidificación lineal en una segunda posición a lo largo de la longitud del conjunto de sustrato de solidificación;

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La FIG. 5A es una vista en perspectiva de la parte posterior de un dispositivo de solidificación lineal que comprende una fuente de energía de solidificación y un deflector de energía giratorio;

La FIG. 5B es una vista en perspectiva de la parte frontal del dispositivo de solidificación lineal de la FIG. 5B;

La FIG. 5C es una vista esquemática de una primera versión alternativa del dispositivo de solidificación lineal de la FIG. 5 A en que se retira la carcasa y que incluye un sensor de sincronización de energía de solidificación;

La FIG. 5D es una vista esquemática de una segunda versión alternativa del dispositivo de solidificación lineal de la FIG. 5 A en la que se ha retirado la carcasa y que incluye fuentes de energía de solidificación duales y un sensor de energía de solidificación;

La FIG. 6 es una vista en alzado lateral de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable, que comprende el conjunto de sustrato de solidificación y el dispositivo de solidificación lineal de las FIG. 3 y 4;

La FIG. 7 es una forma de realización alternativa de un conjunto de sustrato de solidificación y un dispositivo de solidificación lineal para su utilización en un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable;

La FIG. 8 es una vista en despiece ordenado de la forma de realización de la FIG. 7;

La FIG. 9A es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un conjunto de película utilizado en el conjunto de sustrato de solidificación de la FIG. 7;

La FIG. 9B es una vista en alzado lateral del conjunto de película de la FIG. 9A;

La FIG. 9C es una vista en perspectiva del conjunto de película de la FIG. 9A en una configuración ensamblada;

La FIG. 10 es una vista en sección transversal en primer plano del conjunto de película de la FIG. 7 tomada a lo largo de la línea 10-10 de la FIG. 7 con el soporte del sustrato de solidificación eliminado;

La FIG. 11 es una vista en perspectiva de un conjunto de sustrato móvil utilizado en el conjunto de sustrato de solidificación de la FIG. 7;

La FIG. 12 es una vista en perspectiva de un conjunto de miembro de pelado usado en el conjunto de sustrato de solidificación de la FIG. 7;

La FIG. 13 es una vista en sección transversal lateral de primer plano del conjunto de sustrato de solidificación de la FIG. 7 tomada a lo largo de la línea 13-13 en la FIG. 7;

La FIG. 14 es una representación gráfica de datos de objetos tridimensionales para su utilización en la ilustración de un método para fabricar un objeto tridimensional utilizando un dispositivo de solidificación lineal;

La FIG. 15 es una representación gráfica de datos en láminas representativas del objeto tridimensional de la FIG. 14;

La FIG. 16(a) es una representación gráfica de los datos de la tira de la sección transversal de objetos correspondiente a una de las láminas de un objeto tridimensional mostrado en la FIG. 15;

La FIG. 16(b) es una vista en planta superior de una fuente de material solidificable que comprende una envolvente de construcción y regiones de desplazamiento lateral;

La FIG. 16(c) es una vista en planta superior de la fuente de material solidificable de la FIG. 16(c) con los datos de la tira de la sección transversal del objeto de la FIG. 16(c) mapeados en la envolvente de construcción;

La FIG. 16(d) es una tabla que representa conjuntos ejemplares de datos de cadena que corresponden a los datos de la tira de la sección transversal del objeto de la FIG. 16(c);

La FIG. 16(e) es una representación ejemplar de los datos de la tira de la sección transversal del objeto mapeados sobre una envolvente de construcción utilizada para ilustrar un método de fabricación de capas adyacentes de un objeto tridimensional utilizando un dispositivo de solidificación lineal;

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La FIG. 16(f) es una tabla que representa conjuntos ejemplares de datos de la cadena correspondientes a una capa uniforme de un objeto tridimensional representado por los datos de la tira de la sección transversal de la cadena de la FIG. 16(e);

La FIG. 16(g) es una tabla que representa conjuntos ejemplares de datos de cadena correspondientes a una capa impar de un objeto tridimensional representado por los datos de la sección transversal de la tira de la FIG. 16(f);

La FIG. 17 es una vista en perspectiva de una forma de realización alternativa de un conjunto de sustrato de solidificación y dispositivo de solidificación lineal para utilizar en un sistema para hacer un objeto tridimensional con el dispositivo de solidificación lineal en una primera posición a lo largo de la longitud del conjunto de sustrato de solidificación;

La FIG. 18 es una vista en perspectiva de la forma de realización de la FIG. 17 con el dispositivo de solidificación lineal en una segunda posición a lo largo de la longitud del conjunto de sustrato de solidificación;

La FIG. 19 es una vista esquemática de una forma de realización alternativa de un sistema para hacer un objeto tridimensional utilizando un dispositivo de solidificación lineal; y

La FIG. 20A es una vista detallada de una parte del sistema para hacer un objeto tridimensional de la FIG. 19;

La FIG. 20B es una vista en perspectiva detallada de un conjunto de mesa de trabajo y dispositivo de solidificación lineal de una forma de realización alternativa del sistema para hacer un objeto tridimensional de la FIG. 19;

La FIG. 20C es una vista en perspectiva detallada de la parte inferior del conjunto de la mesa de trabajo y el dispositivo de solidificación lineal de la FIG. 20B en una orientación volteada (parte inferior hacia arriba);

La FIG. 20D es una vista lateral en sección transversal de una parte del dispositivo de solidificación lineal y el conjunto de sustrato de solidificación de la FIG. 20B;

La FIG. 21 es un diagrama de flujo utilizado para ilustrar un método para hacer un objeto tridimensional a partir de un material solidificable utilizando un dispositivo de solidificación lineal;

La FIG. 22 es un diagrama de flujo utilizado para ilustrar un método alternativo para hacer un objeto tridimensional a partir de un material solidificable utilizando un dispositivo de solidificación lineal;

La FIG. 23 es un diagrama de flujo utilizado para ilustrar el método alternativo de la FIG. 22;

La FIG. 24 es un gráfico que representa las señales de salida del microcontrolador a una fuente de energía de solidificación y un motor utilizado para impulsar un deflector de energía giratorio y señales de entrada del microcontrolador recibidas de un sensor de sincronizaciones de energía de solidificación;

La FIG. 25(a) es una vista a lo largo del eje de escaneo (y) de una pieza de prueba semiesférica usada para ajustar un parámetro de movimiento del motor en un sistema para hacer un objeto tridimensional a partir de un material solidificable en una configuración de carcasa cerrada; y

La FIG. 25(b) es una vista a lo largo del eje de construcción (z) de la pieza de prueba de la FIG. 25(a).

Los números similares se refieren a partes similares en los dibujos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Las Figuras ilustran ejemplos de un aparato y método para fabricar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable. En base a lo anterior, debe entenderse en general que la nomenclatura utilizada en el presente documento es simplemente por conveniencia y los términos utilizados para describir la invención deben tener el significado más amplio por parte de un experto en la técnica.

Los aparatos y métodos descritos en este documento son generalmente aplicables a la fabricación aditiva de objetos tridimensionales, como por ejemplo componentes o piezas (descritos en este documento generalmente como objetos), pero pueden utilizarse más allá de ese alcance para aplicaciones alternativas. El sistema y los métodos generalmente incluyen un dispositivo de solidificación lineal que aplica energía de solidificación a un material solidificable, como por ejemplo una resina fotoendurecible. Los dispositivos de solidificación lineal aplican energía de solidificación en un patrón generalmente -y preferiblemente- sustancialmente lineal, a través de una superficie expuesta del material solidificable y también se mueven

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en una dirección distinta a la definida por la longitud del patrón lineal mientras se aplica energía de solidificación. En algunos ejemplos, el dispositivo de solidificación lineal incluye un dispositivo de escaneo que desvía la energía de solidificación recibida en un patrón de escaneo. Dichos dispositivos de escaneo incluyen, pero sin limitarse a, espejos poligonales giratorios y microespejos de escaneo lineal.

Los aparatos y métodos descritos en la presente memoria pueden incluir un sustrato de solidificación contra el que se solidifica un material solidificable a medida que se construye un objeto a partir del material de solidificación. El sustrato de solidificación facilita la creación de una superficie sustancialmente plana de material de solidificación que está expuesta a la energía proporcionada por un dispositivo de solidificación lineal. La superficie sustancialmente plana mejora la precisión del proceso de construcción. En ciertas formas de realización, tal como se describe a continuación, el sustrato de solidificación se mece para facilitar la separación del material solidificado del sustrato de solidificación. En ciertas otras formas de realización, se proporcionan uno o más miembros de pelado para separar el conjunto de sustrato de solidificación de un objeto que se está construyendo. En formas de realización adicionales, el sustrato de solidificación es un sustrato plano o curvado que se traduce con el dispositivo de solidificación lineal a medida que atraviesa el material solidificable.

El sistema se utiliza generalmente para fabricar objetos tridimensionales a partir de un material solidificable y un prototipado rápido. Un dispositivo de solidificación lineal que comprende una fuente de energía de solidificación (como por ejemplo un diodo láser o un conjunto de LED) crea una serie de imágenes lineales adyacentes sobre un material solidificable que puede variar de acuerdo con la forma del objeto que se está construyendo a medida que el dispositivo se mueve a través de la superficie del material solidificable para solidificarlo selectivamente.

Tal como se analiza en este documento, un material solidificable es un material que cuando se somete a energía, se endurece total o parcialmente. Esta reacción a la solidificación o solidificación parcial se puede utilizar como base para construir el objeto tridimensional. Los ejemplos de un material solidificable pueden incluir un material polimerizable o reticulable, un fotopolímero, un polvo fotográfico, una pasta fotográfica o un compuesto fotosensible que contiene cualquier clase de polvo basado en cerámica tal como óxido de aluminio u óxido de circonio u óxido de zirconio estabilizado con ytteria, una composición de silicona curable, nanopartículas basadas en sílice o nanocompuestos. El material solidificable puede incluir además rellenos. Además, el material solidificable puede asumir su forma final (por ejemplo, después de la exposición a la radiación electromagnética) que puede variar desde semisólidos, sólidos, ceras y sólidos cristalinos. En una forma de realización de un material solidificable en pasta de fotopolímero, se prefiere una viscosidad de entre 10000 cP (centipoises) y 150000 cp (entre 10 Pa y 150 Pa).

Cuando se habla de un material fotopolimerizable, fotocurable o solidificable, se entiende cualquier material, que comprende posiblemente una resina y opcionalmente componentes adicionales, que es solidificable por medio del suministro de energía estimulante como por ejemplo radiación electromagnética. Adecuadamente, un material que es polimerizable y/o reticulable (es decir, curable) mediante radiación electromagnética (las longitudes de onda comunes en uso en la actualidad incluyen radiación UV y/o luz visible) se pueden utilizar como tales materiales. En un ejemplo, se puede utilizar un material que comprende una resina formada a partir de al menos un compuesto etilénicamente insaturado (que incluye pero no se limita a monómeros y polímeros de (met) acrilato) y/o al menos un compuesto que contiene grupos epoxi. Otros componentes adecuados del material solidificable incluyen, por ejemplo, rellenos inorgánicos y/u orgánicos, sustancias colorantes, agentes de control de la viscosidad, etc., pero no se limitan a las mismas.

Cuando se utilizan fotopolímeros como el material solidificable, habitualmente se proporciona un fotoiniciador. El fotoiniciador absorbe la luz y genera radicales libres que inician el proceso de polimerización y / o reticulación. Los tipos adecuados de fotoiniciadores incluyen metalocenos, 1,2 di-cetonas, óxidos de acilfosfina, bencildimetil-cetales, a-aminocetonas y a-hidroxicetonas. Los ejemplos de metalocenos adecuados incluyen Bis (eta 5-2, 4-ciclopenadien-1-il) Bis [2,6-difluoro-3-(1 H-pirrol-1 -il)fenil] titanio, como por ejemplo Irgacure 784, que es suministrado por Ciba Specialty chemicals. Los ejemplos de 1,2 di-cetonas adecuadas incluyen quinonas como por ejemplo alcanforquinona. Los ejemplos de óxidos de acilfosfina adecuados incluyen óxido de bis acilfosfina (BAPO), que se suministra con el nombre Irgacure 819, y óxido de monoacil fosfina (MAPO) que se suministra con el nombre Darocur® TPO. Tanto Irgacure 819 como Darocur ® TPO son suministrados por Ciba Specialty Chemicals. Los ejemplos de bencildimetil cetales adecuados incluyen alfa, alfa-dimetoxi-alfa-fenilacetofenona, que se suministra con el nombre Irgacure 651. Las a-aminocetonas adecuadas incluyen 2-bencil-2-(dimetilamino)-1 -[4-(4-morfolinil) fenil] -1 -butanona, que se suministra bajo el nombre Irgacure 369. Las a-hidroxicetonas adecuadas incluyen 1-hidroxi-ciclohexil- fenil-cetona, que se suministra con el nombre Irgacure 184 y una mezcla 50-50 (en peso) de 1- hidroxiciclohexil-fenil-cetona y benzofenona, que se suministra bajo el nombre Irgacure 500.

El dispositivo de solidificación lineal se puede configurar de varias maneras. En algunos ejemplos, el dispositivo de solidificación lineal expone progresivamente partes de material solidificable a energía de solidificación en una dirección (una dirección de escaneo) mientras el dispositivo se mueve en otra dirección. En otros ejemplos, se aplica un patrón de energía de solidificación generalmente - o

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preferiblemente sustancialmente - lineal en una sola exposición a lo largo de una dirección a medida que el dispositivo se mueve en otra dirección. La energía de solidificación puede comprender radiación electromagnética. La radiación electromagnética puede incluir luz actínica, luz visible o invisible, radiación UV, radiación IR, radiación de haz de electrones, radiación de rayos X, radiación láser o similares. Además, aunque se puede describir cada tipo de radiación electromagnética en el espectro electromagnético en general, la descripción no se limita a los ejemplos específicos proporcionados. Los expertos en la técnica saben que las variaciones en el tipo de radiación electromagnética y los métodos para generar la radiación electromagnética se pueden determinar en función de las necesidades de la aplicación.

Con referencia a las FIG. 1-6, se representa un primer sistema 40 para hacer un objeto tridimensional. El sistema 40 incluye un conjunto de sustrato de solidificación 62 (FIG. 2) y un dispositivo de solidificación lineal 88 (FIG. 3-5C). El sistema 40 incluye una carcasa 42 para soportar y contener los componentes del sistema 40. La carcasa 42 incluye una ventana de visión 44 que está dispuesta de forma móvil en una abertura de la carcasa 49. La ventana de visualización 44 permite a los usuarios observar un objeto mientras se está construyendo durante una operación de creación de objetos. En el ejemplo de las FIG. 1-6, la ventana de visualización 44 está montada en una bisagra 60 (FIG. 2), permitiendo que la ventana 44 se abra y se cierre de forma pivotante alrededor del eje longitudinal de la bisagra 60, proporcionando así acceso al objeto construido una vez que se completa la operación de construcción.

La carcasa 42 también incluye un compartimiento inferior 52 (FIG. 2) para alojar un recipiente de resina de fotopolímero 48. El contenedor de resina de fotopolímero 48 está montado sobre un conjunto de soporte deslizante 50 que permite que el contenedor 48 se inserte y se retire de forma deslizante del compartimento inferior 52. El conjunto de soporte deslizante 50 proporciona un medio para añadir o eliminar resina de fotopolímero del recipiente 48 o para reemplazar el recipiente 48. La puerta del compartimiento inferior 46 (FIG. 1) asegura de manera extraíble el conjunto 50 de soporte deslizante dentro del compartimento inferior 52.

El conjunto de mesa de trabajo 55 comprende una mesa de trabajo 56 y un conjunto de sustrato de solidificación 62. La mesa de trabajo 56 está dispuesta en el interior de la carcasa 42 sobre el compartimiento inferior 46 e incluye la abertura 54 (FIG. 2) a través de la cual la plataforma de construcción de objetos 43 está dispuesta de forma móvil. El pestillo 58 se proporciona para fijar el conjunto de sustrato de solidificación 62 a la mesa de trabajo 56 durante un proceso de construcción de objetos.

La plataforma de construcción 43 está conectada a un conjunto de elevador (que no se muestra) que mueve la plataforma de construcción 43 hacia abajo al contenedor de resina 48 durante una operación de construcción de objeto y hacia arriba fuera del contenedor de resina 48 una vez que se completa una operación de construcción de objeto. Tal como se indica en la FIG. 2, la plataforma de construcción 43 tiene una posición de reposo en la que se eleva por encima de la mesa de trabajo 56 para facilitar la extracción de objetos finalizados, así como la eliminación de cualquier exceso de resina en la plataforma 43. En algunos ejemplos ilustrativos, la plataforma de construcción 43 se detiene a intervalos periódicos, y el dispositivo de solidificación lineal 88 suministra energía de solidificación al material de solidificación expuesto en una superficie expuesta de material solidificable con la plataforma de construcción 43 en reposo. En otros ejemplos, la plataforma de construcción 43 se mueve continuamente alejándose de la mesa de trabajo 56 a medida que se suministra energía de solidificación al material solidificable.

Con referencia a la FIG. 3, se representa un sistema de solidificación y separación de objetos que incluye un conjunto de sustrato de solidificación 62 y un dispositivo de solidificación lineal 88. El dispositivo de solidificación lineal 88 aplica progresivamente energía de solidificación a un material solidificable en una primera dirección (dirección y) a medida que se mueve en otra dirección (dirección x) a través de la superficie de un material solidificable, como por ejemplo una resina fotoendurecible (que no se muestra en la figura) En formas de realización preferentes, el dispositivo de solidificación lineal 88 incluye un dispositivo de escaneo lineal y la energía de solidificación se escanea en una dirección de escaneo que define un eje de escaneo (es decir, el eje y) mientras el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve en la dirección x. Preferiblemente, el dispositivo de solidificación lineal 88 no se mueve por sí mismo en la dirección y mientras esto ocurre. Las exploraciones lineales secuenciales en la dirección del eje de escaneo se pueden denominar aquí como "operaciones de escaneo lineal".

El dispositivo de solidificación lineal 88 comprende una fuente de energía de solidificación 90, un dispositivo de escaneo y una carcasa 96. En la forma de realización representada en la FIG. 3, el dispositivo de escaneo es un deflector de energía giratorio 92. En otros ejemplos de un dispositivo de solidificación lineal 88, el dispositivo de escaneo es un microespejo de escaneo láser que se utiliza en lugar del deflector de energía giratorio 92. Por lo tanto, debe entenderse en todo momento que se puede utilizar un microespejo de escaneo láser en lugar de un deflector de energía giratorio 92 en las formas de realización ejemplares descritas aquí.

Los microespejos de escaneo láser adecuados incluyen microespejos MOEMS accionados magnéticamente (sistemas microelectromecánicos) suministrados bajo el nombre LSCAN por Lemoptix SA de Suiza. Un microespejo de escaneo lineal comprende un chip de silicio con una parte fija y una parte de

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espejo móvil. El espejo se acciona eléctrica o magnéticamente para inclinarse con respecto a la parte fija en un grado que corresponde a la señal de actuación. Cuando el espejo se inclina, la energía de solidificación recibida se escanea por deflexión desde el espejo basculante. Por lo tanto, el grado de inclinación o ángulo de inclinación corresponde a la posición a lo largo del eje de escaneo (y) en el cual la energía de solidificación desviada golpea la superficie del material solidificable.

En algunos ejemplos preferentes, y tal como se muestra en la FIG. 3, se proporciona una lente 98 entre el deflector de energía giratoria 92 y una superficie inferior de la carcasa 96 para enfocar la energía de solidificación desviada y transmitirla hacia el material solidificable. En el ejemplo de la FIG. 3, el material solidificable está debajo de y en contacto con el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. En el ejemplo de la FIG. 3, la lente 98 es preferiblemente una lente de campo plano. En algunos ejemplos, la lente 98 es una lente de campo plano que es transparente a la radiación violeta y ultravioleta. En ejemplos adicionales, la lente 98 también tiene una distancia focal más larga en los extremos de la lente con relación al centro (refiriéndose a la dirección de escaneo del eje y a lo largo de la cual se orienta la longitud de la lente) para compensar los diferentes viajes de haz de energía de solidificación distancias desde el deflector de energía giratorio 92 al material solidificable. En ciertas implementaciones, la lente 98 incluye un recubrimiento antirreflectante tal que la lente recubierta transmite al menos un 90%, preferiblemente al menos un 92%, y más preferiblemente al menos un 95% de la luz incidente que tiene una longitud de onda que varía de aproximadamente 380 nm a aproximadamente 420 nm En un ejemplo, la lente 98 transmite al menos aproximadamente el 95% de la luz incidente que tiene una longitud de onda de aproximadamente 405 nm. Los revestimientos adecuados incluyen revestimientos de difluoruro de magnesio (MgF2) de capa única, que incluyen revestimientos de MgF2 ARSL0001 suministrados por Siltint Industries del Reino Unido.

La carcasa 96 también incluye una abertura 100 sustancialmente lineal (por ejemplo, una hendidura) a través de la cual se proyecta la luz al sustrato de solidificación 68 rígido o semirrígido y sobre el material solidificable.

Las FIG. 3 y 4 muestran la carcasa 96 en la primera y segunda posiciones, respectivamente, a lo largo de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62. En la forma de realización de las FIG. 3-4, la carcasa 96 se mueve en la dirección x, pero no en la dirección y. El motor 76 está provisto para impulsar la carcasa 96 a través de la superficie del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 (y la superficie del material solidificable que se encuentra debajo) desde un extremo del conjunto de sustrato de solidificación 62 al otro en la dirección x. En algunos ejemplos, el motor 76 es un servo motor o un motor paso a paso. En cualquier caso, el motor 76 tiene un parámetro de movimiento del motor asociado que corresponde a un grado de movimiento lineal del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x. En ciertos casos, el parámetro es un número de pasos de motor que corresponden a una distancia lineal particular que se mueve el dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x. A medida que la carcasa 96 se mueve en la dirección x (la dirección longitudinal del conjunto de sustrato de solidificación 62), la fuente de energía de solidificación 90 y el deflector de energía giratorio 92 se mueven con la misma. Durante este movimiento, la energía de solidificación, preferiblemente la luz láser, se proyecta periódica o continuamente desde la fuente de energía de solidificación 90 al deflector de energía giratorio 92. En una forma de realización preferente, la fuente de energía de solidificación 90 es un diodo láser que emite luz en el intervalo de 380 nm a 420 nm. Se prefiere un intervalo de 390 nm a 410 nm, y es más preferente un intervalo de 400 nm a aproximadamente 410 nm. La potencia del láser es preferiblemente al menos e aproximadamente 300 mW, más preferiblemente al menos de aproximadamente 400 mW, e incluso más preferiblemente, al menos de aproximadamente 450 mW. Al mismo tiempo, la potencia del láser es preferiblemente no superior a aproximadamente 700 mW, más preferiblemente no superior a aproximadamente 600 mW, y aún más preferiblemente no superior a aproximadamente 550 mW. En un ejemplo, se utiliza un láser de luz azul de 500 mW y 405 nm. Los diodos láser de luz azul adecuados incluyen diodos láser de 405 nm y 500 mW suministrados por Sanyo.

El deflector de energía giratorio 92 desvía la energía de solidificación que incide sobre él hacia la lente de campo fijo 98. El deflector de energía giratorio 92 preferiblemente gira en un plano de rotación mientras que el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve en la dirección de la longitud (eje x). En algunos ejemplos, el plano de rotación es sustancialmente perpendicular a la dirección en la que se mueve el dispositivo de solidificación lineal 88 (es decir, el plano de rotación es el plano y-z mostrado en las FIG. 3-4). En algunos ejemplos, el deflector de energía giratorio 92 gira a una velocidad de rotación sustancialmente constante. En otros ejemplos, el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve a una velocidad sustancialmente constante en la dirección de la longitud (eje x). En ejemplos adicionales, el deflector de energía giratorio 92 gira a una velocidad de rotación sustancialmente constante y el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve en la dirección de la longitud (eje x) a una velocidad sustancialmente constante.

Cuando la fuente de energía de solidificación 90 es una fuente de luz, el deflector de energía giratorio 92 es preferiblemente un deflector de luz giratorio capaz de desviar la luz visible o UV. En una forma de realización ejemplar, el deflector de energía giratorio 92 es un espejo poligonal que tiene una o más facetas 94a, b, c, etc., definidas alrededor de su perímetro. En el ejemplo de la FIG. 3, el deflector de energía giratorio 92 es un espejo hexagonal que tiene unas facetas 94a a 94f. Cada faceta 94a-94f tiene al menos una posición de rotación, y preferiblemente varias, en la que estará en comunicación óptica con la fuente

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de energía de solidificación 90 para recibir la luz proyectada desde allí. Mientras el deflector de energía giratorio 92 gira, la energía de solidificación (por ejemplo, luz visible o ultravioleta) se definirá a lo largo de la longitud de cada faceta 94a-f de forma sucesiva. En cualquier momento, una de las facetas 94a-94f recibirá y desviará la energía de solidificación. A medida que la faceta cambia su posición de rotación, el ángulo de incidencia de la energía de solidificación con respecto a la faceta cambiará, alterando el ángulo de deflexión y, por lo tanto, la ubicación del eje y en la cual la energía de solidificación definida golpea el sustrato de solidificación 68 y el material solidificable debajo de él. De este modo, cada posición de rotación del deflector de energía giratorio 92 corresponde a una posición a lo largo del eje de escaneo (y) en que se puede proyectar energía de solidificación en un momento determinado. Sin embargo, para un número determinado de facetas deflectoras de energía giratoria F, habrá unas posiciones giratorias F que correspondan cada una a una posición particular a lo largo de la dirección del eje de escaneo. Tal como se describirá con mayor detalle a continuación, se pueden proporcionar uno o más controladores o microcontroladores para regular la activación y desactivación de la plataforma de construcción 43, la fuente de energía de solidificación 90, el deflector de energía giratorio 92 y un motor que atraviesa el dispositivo de solidificación lineal 88 a través del material solidificable.

En algunos ejemplos, la longitud máxima de escaneo en la dirección del eje y corresponderá a la longitud completa de una faceta individual 94a-94f. Es decir, a medida que la luz incide progresivamente en toda la longitud de cualquier faceta 94a-94f, la luz desviada completará correspondientemente una longitud de escaneo completa en la dirección del eje y. El número de facetas 94a, 94b, etc. en el deflector de energía giratorio 92 corresponderá al número de escaneos del eje y que se realizan para una rotación completa del deflector de energía giratorio 92. En el caso de un espejo hexagonal, se realizarán seis escaneos del eje y por cada rotación completa del deflector de energía giratorio 92. Para los deflectores de energía giratorios que mantienen una dirección de rotación constante (por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj o en sentido antihorario), los escaneos serán unidireccionales a lo largo del eje y. Dicho de otra manera, como transiciones de luz de una faceta 94a a otra 94b, el escaneo volverá a su posición inicial en el eje y, en lugar de escanear hacia atrás en la dirección opuesta. Sin embargo, se pueden utilizar otras configuraciones de deflector de energía giratorio, incluidas aquellas en las que el deflector de energía giratorio 92 gira en dos direcciones de rotación para producir un barrido de "ida y vuelta" en la dirección del eje y.

Resulta útil utilizar el término "envolvente de construcción" para describir la longitud máxima (en la dirección x) y la anchura máxima (en la dirección y) en que se puede suministrar energía de solidificación al material solidificable. En la forma de realización de las FIG. 3-4, el área de la envolvente de construcción habitualmente será menor que el área del sustrato de solidificación 68 o el área definida por la superficie expuesta y orientada hacia arriba del material solidificable que se encuentra debajo de ella. En el ejemplo de la FIG. 3, la envolvente de construcción comprenderá una dimensión x (longitud) que es menor o igual a la distancia total que la fuente de energía de solidificación 90 y el deflector de energía giratorio 92 pueden atravesar en la dirección x. En algunos casos, la dimensión y (ancho) de la envolvente de construcción puede ser algo más larga que la longitud de la lente 98 y la abertura 100 de carcasa 96 porque la luz proyectada desde la lente de campo plano 98 y a través de la abertura de carcasa 100 puede proyectarse la dirección del eje y en un ángulo de incidencia no ortogonal con respecto a la superficie expuesta del material solidificable.

Las FIG. 16(b) y (c) representan una vista desde arriba de una región de material solidificable que incluye una envolvente de construcción 342. La envolvente de construcción define el área máxima de solidificación y, por lo tanto, el objeto tridimensional máximo en el plano x-y. Tal como se muestra en las FIG. 16(b) y 16(c), en ciertos casos el dispositivo de solidificación lineal 88 es movible en la dirección del eje x a lo largo de una distancia total que es igual a la suma de una distancia de longitud L de la envolvente de construcción 342 y dos distancias de desplazamiento, 5l y 5r. Las distancias de desplazamiento 5l y 5r representan respectivamente la distancia desde la posición de fin de recorrido izquierdo (EOT) del dispositivo de solidificación lineal 88 al límite de envolvente de construcción del lado izquierdo 343 y la distancia desde la posición EOT del lado derecho al límite dla envolvente de construcción del lado derecho 345. En algunos ejemplos, las distancias de desplazamiento, 5l y 5r se proporcionan para asegurar que el dispositivo de solidificación lineal 88 tenga tiempo para alcanzar una velocidad sustancialmente constante en la dirección del eje x antes de que comience cualquier solidificación de material solidificable (es decir, antes de que se consiga construir la envolvente 342). En algunos ejemplos, el movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 a una velocidad constante del eje x evita la necesidad de medir directamente la posición del eje x en cualquier momento determinado porque permite que un parámetro de movimiento del motor para el motor 76 para proporcionar una indicación indirecta de la posición del eje x En un ejemplo particular adecuado para motores servo y de pasos, el parámetro de movimiento del motor es un número de fases del motor. En algunos ejemplos, 5l y 5r son iguales.

En algunos ejemplos, a medida que gira el deflector de energía 92, la fuente de energía de solidificación 90 proyectará selectivamente la luz de acuerdo con los datos que representan el objeto que se está construyendo. En una ubicación determinada en la dirección del eje x, algunas ubicaciones del eje y se pueden solidificar y otras no, dependiendo de la forma del objeto que se está construyendo.

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Una forma de proyectar selectivamente luz al material solidificable es activar selectivamente la fuente de energía solidificable 90 dependiendo de la ubicación del eje x del dispositivo de solidificación lineal y la posición rotacional de la faceta 94a-f que está en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 90. Aunque cada faceta 94a-94f tendrá una gama completa de ubicaciones a lo largo de su longitud en la que se puede recibir energía de solidificación de la fuente de energía de solidificación 90, no será necesariamente el caso que cada ubicación de facetas reciba energía de solidificación durante cualquier escaneo individual realizada por esa faceta. De este modo, coordinando (directa o indirectamente) la activación de la fuente de energía de solidificación con la posición rotacional de una faceta determinada 94a-94f, la energía de solidificación puede proporcionarse selectivamente a solo aquellas ubicaciones a lo largo del eje y donde se desea la solidificación.

El número de escaneos lineales que pueden realizarse dentro de una distancia lineal determinada a lo largo de la dirección del eje x puede depender de varias variables, incluyendo la velocidad de rotación del deflector de energía giratorio 92, el número de facetas F en el deflector de energía giratorio 92, y velocidad de movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 a lo largo de la dirección del eje x. En general, a medida que la velocidad de movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 aumenta en la dirección del eje x, disminuye el número de escaneos lineales por unidad de longitud del eje x. Sin embargo, a medida que aumenta el número de facetas en el deflector de energía giratorio 92 o cuando aumenta la velocidad de rotación del deflector de energía giratorio 92, aumenta el número de escaneos lineales por unidad de longitud del eje x.

Por lo tanto, para una distancia de envolvente de construcción determinada L en unidades como por ejemplo milímetros, el número máximo de operaciones de escaneo de línea que se pueden realizar se puede calcular de la siguiente manera:

(1) Nmax = (L/S)*(RPM/60)*F

donde,

Nmax = número máximo de operaciones de escaneo de líneas en la dirección del eje x dentro de la envolvente de construcción;

L = longitud deseada de la envolvente de construcción en la dirección del eje x (mm);

S = velocidad de movimiento de la fuente de energía de solidificación en la dirección del eje x (mm/seg);

RPM = frecuencia de rotación del deflector de energía giratorio (revoluciones/minuto); y

F = número de facetas en el deflector de energía giratorio.

A cada escaneo lineal se le puede asignar un índice de escaneo lineal n (que también se puede llamar un índice de cadena cuando los conjuntos de cadenas de datos se utilizan como datos de capa de objeto) que van desde un valor de 0 a Nmax-1. La ecuación (1) también se puede utilizar para calcular un número real de operaciones de escaneo de líneas necesarias para una longitud de parte determinada en la dirección del eje x. En ese caso, L sería la longitud deseada de la parte en la dirección del eje x y Nmax se reemplazaría por N, que representaría el número total de operaciones de escaneo de líneas usadas para formar la pieza.

Cuando el dispositivo de solidificación lineal se mueve a una velocidad constante S en la dirección del eje x, un parámetro de movimiento del motor como por ejemplo un número de etapas del motor para el motor 76 puede correlacionarse con la longitud de envolvente L y utilizarse para definir una variable W que es igual a una cantidad de pasos de motor/L. La unidad de microcontrolador puede utilizar el número de etapas de motor para determinar indirectamente el número de una posición de escaneo lineal (o índice de cadena tal como se describe adicionalmente en este documento) del dispositivo de solidificación lineal dentro de la envolvente de construcción de acuerdo con la siguiente ecuación:

(2) índice de escaneo n = ((número de pasos desde el límite)/(W)(S))*(RPM/60)*F

En la ecuación (2), el número de pasos desde el límite se refiere al número de pasos de motor contados comenzando en el límite de envolvente de construcción 343 y moviéndose de izquierda a derecha o comenzando en el límite de envolvente de construcción 345 y moviéndose de derecha a izquierda. Puede formarse una capa de objeto tridimensional particular que tiene una longitud mediante una serie de exploraciones lineales realizadas dentro de la envolvente de construcción 342.

En algunos ejemplos, el ordenador principal asignará números de índice de escaneo o números de índice de cadena escalando la parte al tamaño de la envolvente de construcción y asignando un número de índice de escaneo n basado en el número total de escaneos posibles Nmax en la envolvente de construcción 342. Los números de índice de escaneo n se correlacionarán con una serie de fases de motor como se establece en la ecuación (2). Esta relación depende, en parte, de la precisión del valor W que es la relación del número

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de fases requeridas para que el dispositivo de solidificación lineal 88 atraviese la longitud de la envolvente de construcción L (FIG. 16(b)) dividido por L. Tal como se explica a continuación, en algunos casos, W puede desviarse del valor predicho por la geometría de los dispositivos mecánicos utilizados para mover el dispositivo de solidificación lineal 88 (es decir, el valor predicho por la relación de transmisión para el motor 76, la velocidad de rotación del motor 76, y el diámetro de la polea de las poleas 82a y 82b). En ese caso, puede ser deseable ajustar el valor de W. Los métodos para ajustar el valor de W se describen más abajo.

En otro ejemplo, se proporciona una máscara de película plana flexible entre el dispositivo de solidificación lineal 88 y el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. La máscara de película plana flexible tiene una pluralidad de elementos de creación de imagen transparentes que definen una matriz. Cada elemento de imagen se puede hacer selectivamente transparente u opaco al suministrarle energía. Ejemplos de tales máscaras de película plana flexibles incluyen pantallas de diodo emisor de luz orgánicas transparentes (OLED) y pantallas de visualización de cristal líquido (LCD). La matriz está configurada en una pluralidad de filas (1-n) dispuestas a lo largo de la dirección de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación. Cada fila define una ubicación del eje x y tiene una pluralidad de elementos a lo largo de la dirección del eje y que pueden hacerse selectivamente transparentes u opacos para permitir que la energía de la fuente de energía de solidificación 90 pase a través de los mismos. Por lo tanto, en una ubicación específica del eje x, los miembros específicos de una fila que se activan para permitir la transmisión de energía dictarán qué partes del material solidificable en la dirección del eje y recibirán energía de solidificación mientras continúan suministrando continuamente energía desde la fuente de energía de solidificación 90 al deflector de energía giratorio 92.

Tal como se ha indicado previamente, los sistemas para hacer un objeto tridimensional descritos en la presente memoria pueden incluir una unidad de control, como por ejemplo una unidad de microcontrol o microcontrolador, que contiene programas localmente almacenados y ejecutados para activar los motores 76, 118 y la plataforma de construcción en movimiento 43, así como para activar selectivamente la fuente de energía de solidificación 90. En algunos ejemplos, los sistemas incluyen un ordenador principal que procesa datos de objetos tridimensionales en un formato reconocido por la unidad del microcontrolador y a continuación transmite los datos al microcontrolador para que los utilicen los programas almacenados y ejecutados localmente desde la unidad del microcontrolador. Tal como se utiliza en el presente documento, el término "microcontrolador" se refiere a un sistema de memoria de ordenador programable de alto rendimiento utilizado para tareas especiales. En algunos ejemplos, los microcontroladores descritos en este documento incluyen un chip de circuito integrado que tiene un microprocesador, una memoria de solo lectura (ROM), interfaces para dispositivos periféricos, temporizadores, convertidores analógicos a digital y digital a analógicos, y posiblemente otras unidades funcionales.

En algunos ejemplos, un controlador de solidificación lineal (que no se muestra) activa y desactiva selectivamente el dispositivo de solidificación lineal 88, al menos en parte, en función de la posición del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección de la longitud (eje x). La posición puede detectarse directamente o puede determinarse indirectamente mediante otras variables (por ejemplo, un número de etapas de motor). En una implementación descrita más adelante, se utiliza un sensor de fin de recorrido 346 (Figuras 16(b) y (c)) junto con un parámetro de movimiento del motor para determinar indirectamente la posición del eje x.

En una implementación, el controlador de solidificación lineal es un microcontrolador o controlador de fuente de energía de solidificación (que no se muestra) que está conectado operativamente a la fuente de energía de solidificación 90 para cambiar el estado de activación de la fuente de energía de solidificación 90 activándolo y desactivándolo selectivamente. En ejemplos adicionales, el controlador activa selectivamente la fuente de energía de solidificación, al menos en parte, basándose en la información de forma sobre el objeto tridimensional que se está construyendo. En ejemplos adicionales, el controlador activa selectivamente la fuente de energía de solidificación basándose en la posición del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección de longitud (eje x) (o en base a otra variable que se correlaciona con la posición como por ejemplo un número de fases de motor para el motor 76) y se basa en información de forma sobre el objeto que se está construyendo, que varía con la posición del eje x. En una superficie expuesta determinada de material solidificable, las ubicaciones x, y específicas que recibirán la energía de solidificación dependerán del perfil del eje y del objeto que se está construyendo en la ubicación determinada del eje x de la fuente de energía de solidificación 90 y el deflector de energía giratorio 92. En ejemplos adicionales, el controlador de solidificación lineal activa selectivamente los elementos de formación de imágenes sobre una máscara de película plana para solidificar de forma selectiva las ubicaciones deseadas en el material solidificable. En otros ejemplos, un microespejo de escaneado láser desvía selectivamente la energía de solidificación en un patrón lineal para realizar una operación de escaneo lineal.

En algunos ejemplos, la información sobre la forma del objeto que se está construyendo se proporciona como información tridimensional de la forma del objeto que matemáticamente define la forma del objeto en el espacio tridimensional. Los datos de objeto tridimensionales se laminan o subdividen en datos de capa de objeto preferiblemente a lo largo de una dimensión que corresponde a un eje de construcción. El eje de construcción se refiere a un eje a lo largo del cual se construye progresivamente un objeto y en los ejemplos

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descritos en este documento se hace referencia habitualmente como el "eje z". Los datos de capa de objeto pueden comprender información que define matemáticamente la forma del objeto en un plano ortogonal al eje de construcción. Por lo tanto, en un ejemplo en que el eje de construcción se denomina eje z, cada conjunto de capa de datos de objeto puede comprender coordenadas x e y que definen la forma de la sección transversal del objeto en una posición determinada del eje z. Los métodos a modo de ejemplo para proporcionar y utilizar datos de objetos para llevar a cabo el proceso de solidificación se describen a continuación.

Tal como se ha mencionado previamente, el motor 76 está provisto para trasladar la carcasa 96 a través de la superficie del material solidificable en la dirección del eje x. Un aparato ejemplar para proporcionar la traslación se representa en las FIG. 3 y 4. De acuerdo con las figuras, la carcasa 96 está conectada a dos conjuntos de seguidor de leva 104a y 104b separados a lo largo del ancho (dirección del eje y) del conjunto de sustrato de solidificación 62. El motor 76 hace girar el eje 78, que está conectado en sus extremos 80a y 80b a las respectivas correas de distribución 86a y 86b. Cada correa de distribución 86a y 86b está conectada a una polea correspondiente, 82a y 82b, que está montada de forma giratoria en un soporte correspondiente 83a y 83b montado en el marco estacionario 64 del conjunto de sustrato de solidificación 62.

Los conjuntos de seguidor de leva 104a y 104b están conectados cada uno a una correspondiente de las correas dentadas 86a y 86b a través de los conectores de correa correspondientes 114a y 114b. Los conjuntos de seguidor de leva 104a y 104b también están conectados a los correspondientes cojinetes lineales 110a y 110b que se acoplan de forma deslizante a los deslizadores lineales o carriles 112a y 112b correspondientes. Los deslizadores lineales 112a y 112b están unidos al marco estacionario 64 y están separados entre sí en la dirección del ancho (eje y) del conjunto de sustrato de solidificación 62. Cuando el motor 76 recibe potencia, el eje 78 gira alrededor de su eje longitudinal, haciendo que las correas de distribución 86a y 86b circulen en un bucle sin fin. La circulación de las correas dentadas 86a y 86b hace que los conjuntos seguidores de leva 104a y 104b se trasladen en la dirección de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62, que a su vez mueve la carcasa 96 del dispositivo de solidificación lineal en la dirección de la longitud (eje x). Por lo tanto, la activación concurrente del motor 76, el deflector de energía giratorio 92 y la fuente de energía de solidificación 90, permite escanear la energía de solidificación en la dirección del ancho (eje y) a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable al mismo tiempo que la traslación de la fuente de energía de solidificación 90 y el deflector de energía giratorio 92 en la dirección de la longitud (eje x).

Una vista más detallada del dispositivo de solidificación lineal 88 se proporciona en las FIG. 5A y 5B, que muestran lados opuestos del dispositivo 88. La carcasa 96 es una estructura generalmente poligonal. Tal como se representa en las figuras, la carcasa 96 tiene una cara abierta, pero la cara puede estar cerrada. El deflector de energía giratorio 92 está separado de la fuente de energía de solidificación 90 tanto en la dirección de altura (eje z) como de anchura (eje y), y puede estar también ligeramente desplazado de la fuente de energía de solidificación 90 en la dirección de longitud (eje x). El deflector de energía giratorio 92 está montado de manera giratoria en la carcasa 96 para girar sustancialmente dentro de un plano que puede orientarse preferiblemente de manera sustancialmente perpendicular a la dirección de la longitud (eje x) (es decir, el plano y-z). El puerto de fuente de energía de solidificación 116 se proporciona para montar una fuente de energía de solidificación (por ejemplo, un diodo láser) de manera que esté en comunicación óptica con al menos una faceta 94a-94f del deflector de energía giratorio 92 a la vez. Tal como se ha indicado anteriormente, la lente 98 está separada y debajo del deflector de energía giratorio 92 en la dirección de altura (eje z) y está situada encima de la abertura de luz 100 de la carcasa.

El motor 118 está montado en una superficie trasera de la carcasa 96 y está conectado operativamente al deflector de energía giratorio 92. El motor 118 está conectado a una fuente de potencia (que no se muestra). Cuando el motor 118 recibe potencia, el deflector de energía giratorio 92 gira en el plano y-z, colocando las diversas facetas 94a-94f secuencialmente en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 90. También se puede proporcionar una unidad de control (que no se muestra) para suministrar potencia selectivamente al motor 118, la fuente de energía de solidificación 90 y/o el motor 76. Uno o ambos motores 76 y 118 pueden ser motores paso a paso o servomotores. En algunos ejemplos, uno o ambos motores 76 y 118 son accionados por impulsos de energía continuos. En el caso del motor 118, en ciertas formas de realización preferentes, es accionado por impulsos de energía continuos de manera que la temporización de cada impulso corresponde a una posición de rotación fija de una faceta 94(a)-(f) del deflector de energía giratorio 92. Cuando el motor recibe impulsos, cada una de las facetas 94(a)-(f) entrará secuencialmente en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 90, y la faceta particular que está en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 90 tendrá una posición de rotación fija que corresponde al tiempo del impulso.

En ciertas implementaciones, la posición rotacional del deflector de energía giratorio 92 puede corresponder repetidamente a la temporización de cada impulso de energía del motor sin que el operador lo sepa. La asociación fija del pulso de energía del motor y la posición rotacional de las facetas 92a-92f permite utilizar la temporización del pulso del motor para sincronizar la transmisión de una señal de energía de solidificación de sincronización de la fuente de energía de solidificación 90 de manera que se emite una señal de energía

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de solidificación de sincronización para cada faceta 94(a)-(f) en una posición de rotación definida mientras está en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 90.

En ciertas implementaciones, es deseable proporcionar una velocidad de escaneo del eje y (es decir, una velocidad a la cual la energía de solidificación se mueve a lo largo de la superficie expuesta del material solidificable) que es significativamente mayor que la velocidad del eje x a la cual el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve. Proporcionar esta disparidad en las velocidades del eje yx del eje x ayuda a garantizar mejor que el patrón de energía escaneada sea lineal y ortogonal a la dirección del eje x, reduciendo así la probabilidad de distorsión del objeto. En algunos ejemplos, la velocidad de escaneo en la dirección del eje y es al menos aproximadamente 1000 veces, preferiblemente al menos aproximadamente 1500 veces, más preferiblemente al menos aproximadamente 2000 veces, y aún más preferiblemente al menos aproximadamente 2200 veces la velocidad de movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x. En un ejemplo, el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve a una velocidad de aproximadamente 1 pulgada / segundo en la dirección del eje x y la velocidad de escaneo del eje y es de aproximadamente 2400 pulgadas / segundo. Aumentar la velocidad de escaneo con relación a la velocidad de movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x aumenta la resolución del proceso de escaneo al aumentar el número de líneas de escaneo por unidad de longitud en la dirección del eje x.

La velocidad de escaneo (en número de escaneos por unidad de tiempo) a la que se aplica progresivamente energía de solidificación a áreas seleccionadas de una resina solidificable en la dirección del ancho (eje y) del conjunto de sustrato de solidificación 62 corresponde a la velocidad de rotación del deflector de energía giratorio 92 multiplicado por el número de facetas 94a-f. En algunos ejemplos, la velocidad de rotación es de aproximadamente 1000 a aproximadamente 10000 rpm, preferiblemente de aproximadamente 2000 a aproximadamente 8000 rpm, y más preferiblemente de aproximadamente 3000 a aproximadamente 5000 rpm.

Con referencia a la FIG. 5C, se representa una forma de realización alternativa del dispositivo de solidificación lineal 88 de las FIG. 5A y B. En la FIG. 5C, se retira la carcasa 96. Tal como se muestra en la figura, la fuente de energía de solidificación 90 está en comunicación óptica con una faceta 94(a)-(f) del deflector de energía giratorio 92 en cualquier momento mientras el deflector de energía giratorio 92 gira en el plano yz (es decir, el plano ortogonal a la dirección del movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88). En esta forma de realización, se proporcionan uno o más dispositivos de enfoque de energía de solidificación entre la fuente de energía de solidificación 90 y el deflector de energía giratorio 92. En el ejemplo de la FIG. 5C, el uno o más dispositivos de enfoque comprenden un colimador 320 y una lente cilíndrica 322.

El colimador 320 está provisto entre la fuente de energía de solidificación 90 y la lente cilíndrica 322. La lente cilíndrica 322 se proporciona entre el colimador 320 y el deflector de energía giratorio 92. El colimador 320 también es una lente de enfoque y crea un haz de forma redonda. La lente cilíndrica 322 estira el haz de forma redonda en una forma más lineal para permitir que el haz disminuya el área de impacto contra el deflector de energía giratorio 92 y ajuste con mayor precisión el haz dentro de las dimensiones de una faceta particular 94(a)-(f). Por lo tanto, la energía de solidificación transmitida desde la fuente de energía de solidificación 90 pasa a través del colimador 320 primero y la lente cilíndrica 322 segundos antes de alcanzar una faceta particular 94(a)-(f) del deflector de energía giratorio 92.

En algunos ejemplos preferentes, el colimador 320 y/o la lente cilíndrica 322 transmiten al menos un 90%, preferiblemente al menos un 92%, y más preferiblemente al menos un 95% de la luz incidente que tiene una longitud de onda que varía de aproximadamente 380 nm a aproximadamente 420 nm. En un ejemplo, el colimador 320 y la lente cilíndrica 322 transmiten al menos aproximadamente el 95% de la luz incidente que tiene una longitud de onda de aproximadamente 405 nm. En el mismo u otros ejemplos, la fuente de energía de solidificación 90 comprende un diodo láser que tiene una divergencia del haz de al menos aproximadamente cinco (5) miliradianes, más preferiblemente al menos aproximadamente seis (6) miliradianes, y más preferiblemente al menos aproximadamente 6.5 miliradianes. Al mismo tiempo o en otros ejemplos, la divergencia del haz no es más de aproximadamente nueve (9) miliradianes, preferiblemente no más de aproximadamente ocho (8) miliradianes, y aún más preferiblemente no más de aproximadamente 7.5 miliradianes. En un ejemplo, la divergencia es de aproximadamente 7 miliradianes. El colimador 320 está configurado preferiblemente con una longitud focal suficiente para colimar la luz que tiene los valores de divergencia del haz anteriores. El colimador 320 está configurado preferiblemente para recibir luz láser incidente que tiene una forma de "mariposa" y la convierte en un haz redondo para la transmisión a la lente cilíndrica 322.

En algunos ejemplos, el colimador 320 tiene una longitud focal efectiva que varía de aproximadamente 4.0 mm a aproximadamente 4.1 mm, preferiblemente de aproximadamente 4.0 mm a aproximadamente 4.5 mm, y más preferiblemente de aproximadamente 4.01 mm a aproximadamente 4.03 mm. En un ejemplo, el colimador 320 es una lente colimadora asférica de vidrio moldeado que tiene una longitud focal efectiva de aproximadamente 4.02 mm. Uno de tales colimadores 320 es una lente de colimador asférico de vidrio moldeado recubierta con antireflectivo Geltech™ suministrada como pieza número 671TME-405 por

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Thorlabs, Inc. de Newton, New Jersey. Este colimador está formado de vidrio ECO-550, tiene una distancia focal efectiva de 4.02 mm y tiene una apertura numérica de 0.60.

En algunos ejemplos, el colimador 320 y/o la lente cilíndrica 322 se optimizan basándose en las características de longitud de onda y divergencia del haz de la fuente de energía de solidificación 90 específicas. En un ejemplo, el colimador 320 y/o la lente cilíndrica 322 están formados a partir de un vidrio de borosilicato como por ejemplo vidrio óptico BK-7. En algunos ejemplos preferentes, el colimador 320 y/o la lente cilíndrica 322 están recubiertos con un recubrimiento antirreflectante de manera que el colimador revestido 320 y la lente cilíndrica revestida 322 transmiten al menos el 90%, preferiblemente al menos el 92% y más preferiblemente al menos el 95 % de la luz incidente que tiene una longitud de onda que varía de aproximadamente 380 nm a aproximadamente 420 nm. Los revestimientos antirreflectantes adecuados incluyen revestimientos de difluoruro de magnesio (MgF2) como por ejemplo el revestimiento de MgF2 ARSL0001 suministrado por Siltint Industries del Reino Unido.

En algunos ejemplos de un dispositivo de solidificación lineal 88, la energía de solidificación define un punto (que puede ser circular o no) en el punto de impacto sobre el material solidificable. El ángulo de incidencia entre la energía de solidificación y el material solidificable variará con la posición rotacional de una faceta determinada 94 (a)-(f) con relación a la fuente de energía de solidificación 90. Las dimensiones y la forma del punto también tenderán a variar según el ángulo de incidencia. En algunos casos, esta variación en el tamaño del punto y/o las dimensiones puntuales puede producir patrones de solidificación desiguales y degradar la precisión del proceso de construcción del objeto. Por tanto, en algunos ejemplos, se proporcionan una o más lentes entre el deflector de energía giratorio 92 y el material solidificable para aumentar la uniformidad del tamaño y/o dimensiones del punto a medida que cambia la posición rotacional del deflector de energía giratorio 92. En algunos ejemplos, la una o más lentes es una lente de campo plano 98 (FIG. 5A y 5B). En otros ejemplos (FIG. 5C), la una o más lentes es una lente F-Theta (328 o 330). En otros ejemplos, y como también se muestra en la FIG. 5C, la una o más lentes son un par de lentes F-Theta 328 y 330. Las lentes F-Theta 328 y 330 están separadas una de otra y del deflector de energía giratorio 92 a lo largo de la dirección del eje z (es decir, el eje que es perpendicular a la dirección de escaneo y la dirección de movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88) La primera lente F-Theta 328 está posicionada entre la segunda lente F-Theta 330 y el deflector de energía giratorio 92. La segunda lente F- Theta 330 está posicionada entre la primera lente F-Theta 328 y el material solidificable (así como entre la primera lente F-Theta 328 y la abertura de luz 100, que no se muestra en las FIG. 5C-D).

La primera lente F-Theta 328 incluye una cara incidente 334 y una cara transmisora 336. La cara incidente 334 recibe energía de solidificación desviada del deflector de energía giratorio 92. La cara transmisora 336 transmite energía de solidificación desde la primera lente F-Theta 328 a la segunda lente F-Theta 330. De forma similar, la segunda lente F-Theta 330 incluye la cara incidente 338 y la cara transmisora 340. La cara incidente 338 recibe energía de solidificación transmitida desde la cara transmisora 336 de la primera lente F-Theta 338, y la cara transmisora 340 transmite energía de solidificación desde la segunda lente F-Theta 330 a la abertura de luz de la carcasa 100 (que no se muestra en la FIG. 5C) y al material solidificable.

En ciertas implementaciones del dispositivo de solidificación lineal de la FIG. 5C, la primera lente F-Theta 328 tiene un índice de refracción que es menor que el de la segunda lente F-Theta 330. La diferencia relativa en los índices de refracción ayuda a reducir las pérdidas por dispersión del rayo láser. Al mismo tiempo o en otras implementaciones, el radio de curvatura de la primera cara transmisora de lente F-Theta 336 es menor que el radio de curvatura de la segunda cara transmisora de lente F-Theta 340. Los pares adecuados de lentes F-Theta están disponibles comercialmente e incluyen lentes F-Theta suministradas por Konica Minolta y HP. En ciertas formas de realización, las lentes F-Theta 328 y 330 están preferiblemente revestidas con un recubrimiento antirreflectante. El recubrimiento antirreflejante se utiliza para maximizar la cantidad de longitudes de onda de energía de solidificación seleccionadas que se transmiten a través de las lentes F-Theta 328 y 330. En un ejemplo, el revestimiento antirreflectante permite que las lentes F-Theta recubiertas 328 y 330 transmitan más del 90 por ciento de la energía de solidificación incidente que tiene una longitud de onda entre aproximadamente 325 nm y 420 nm, en que preferiblemente más del 90 por ciento de la energía de solidificación incidente tiene una longitud de onda entre aproximadamente 380 nm y aproximadamente 420 nm, más preferiblemente mayor que aproximadamente 92 por ciento de la energía de solidificación incidente que tiene una longitud de onda entre aproximadamente 380 nm y aproximadamente 420 nm, y aún más preferiblemente más de 95 por ciento de la energía de solidificación incidente que tiene una longitud de onda entre aproximadamente 380 nm y aproximadamente 420 nm. En un ejemplo específico, las lentes F-theta recubiertas transmiten al menos aproximadamente el 95% de la luz incidente que tiene una longitud de onda de aproximadamente 405 nm (es decir, luz láser azul). En otras formas de realización preferentes, el colimador 320 y la lente cilíndrica 322 también están recubiertos con el mismo recubrimiento antirreflectante. Los recubrimientos antirreflectantes adecuados incluyen revestimientos de difluoruro de magnesio (MgF2) como por ejemplo el revestimiento ARSL001 suministrado por Siltint Industries del Reino Unido.

En algunos ejemplos, el dispositivo de solidificación lineal 88 puede comprender múltiples fuentes de energía de solidificación. En algunas implementaciones, el dispositivo de solidificación lineal 88 puede incluir múltiples fuentes de energía de solidificación que proporcionan energía de solidificación de la misma

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longitud de onda, y el dispositivo 88 puede transmitir un solo haz de energía de solidificación al material solidificable. En otras implementaciones, el dispositivo 88 puede incluir fuentes de energía de solidificación de diferentes longitudes de onda y transmitir selectivamente la energía de solidificación de solo una de las longitudes de onda a un material solidificable. Esta implementación puede ser particularmente útil cuando se construye un objeto tridimensional utilizando materiales solidificables múltiples cada uno de los cuales se solidifica en respuesta a la energía de solidificación de diferentes longitudes de onda (por ejemplo, porque sus fotoiniciadores se activan por diferentes longitudes de onda de energía de solidificación).

Con referencia a la FIG. 5D, una versión alternativa del dispositivo de solidificación lineal 88 (con la carcasa retirada) se representa en forma esquemática. El dispositivo de solidificación lineal 88 es el mismo que el representado en la FIG. 5C con dos excepciones. Primero, el dispositivo de solidificación lineal 88 de la FIG. 5D incluye dos fuentes de energía de solidificación 90a y 90b. En la forma de realización específica de la FIG. 5D, las fuentes de energía de solidificación 90a y 90b transmiten energía de solidificación de sustancialmente la misma longitud de onda. En algunos casos, la utilización de dichas fuentes múltiples de energía de solidificación 90a, 90b es deseable para aumentar la potencia de la energía de solidificación transmitida al material solidificable. La potencia de la energía de solidificación puede afectar la velocidad de solidificación, que a su vez puede limitar la velocidad máxima de desplazamiento del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x. Para solidificar, por ejemplo, un volumen determinado de una resina solidificable, el volumen debe recibir suficiente energía de solidificación (por ejemplo, en julios). La energía de solidificación recibida por un volumen determinado de material solidificable es una función de la potencia (por ejemplo, en vatios) de la energía de solidificación y el tiempo de exposición del volumen de material solidificable. Como resultado, a medida que se reduce la potencia, la velocidad de desplazamiento del dispositivo de energía de solidificación 88 debe reducirse para asegurar que se reciba suficiente energía de solidificación en cada ubicación a lo largo de la dirección de desplazamiento (es decir, eje x) del dispositivo de energía de solidificación 88. Dicho de otro modo, a una profundidad de solidificación deseada en la dirección del eje de construcción (eje z), aumentar la potencia de la energía de solidificación aumenta la velocidad a la que se puede atravesar el dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x, y por lo tanto, la velocidad de un proceso de construcción de objetos

La segunda diferencia entre los dispositivos de energía de solidificación 88 de las FIG. 5C y 5D es la inclusión de los prismas 321 a y 321 b en la FIG. 5D. El dispositivo de energía de solidificación 88 de la FIG. 5D está destinado a combinar la energía de solidificación de ambas fuentes 90a y 90b en un solo haz para su administración al material solidificable. El haz individual preferiblemente tiene una potencia que es al menos 1.5 veces, preferiblemente al menos 1.7 veces, y más preferiblemente al menos 1.95 veces la potencia promedio de las fuentes de energía de solidificación individuales 90a y 90b. Cada fuente de energía de solidificación 90a y 90b transmite su energía de solidificación respectiva a un prisma 321a y 321b respectivo. Los prismas 321a y 321b reciben energía de solidificación incidente en un primer ángulo y desvían la energía para producir haces de energía de solidificación transmitidos en un segundo ángulo (diferente) que permite que los haces individuales se combinen en un único haz. Se cree que los haces individuales se combinan por delante de la lente cilíndrica 322, después de lo cual la energía de solidificación es recibida por el deflector de energía giratorio 92 y finalmente se transmite al material solidificable de la misma manera descrita previamente con respecto a la FIG. 5C.

Tal como se ha mencionado anteriormente, el dispositivo de solidificación lineal 88 de las FIG. 5C y 5D también incluye un sensor de energía de solidificación 324, que puede ser un sensor óptico. Los sensores ópticos adecuados incluyen fotodiodos. Un ejemplo de fotodiodo que se puede utilizar es un fotodiodo de 404 nm y 500 mW suministrado por Opnext con el número de pieza HL40023MG.

El sensor de energía de solidificación 324 genera una señal al recibir la energía de solidificación. El espejo 332 está provisto y está en comunicación óptica con el deflector de energía giratorio 92 de modo que cuando cada faceta del deflector de energía giratorio 92 recibe energía de solidificación de la fuente de energía de solidificación 90 mientras está en una posición rotacional particular (o intervalo de posiciones) en el plano yz, y la energía se definirá hacia el espejo 332 (tal como se muestra en las líneas punteadas). De forma similar, cuando el dispositivo de escaneo utilizado en el dispositivo de solidificación lineal 88 es un microespejo de escaneado lineal, un ángulo de inclinación o intervalo de ángulos de inclinación particulares provocará que la energía de solidificación recibida se desvíe hacia el espejo 332. La energía de solidificación se refleja entonces fuera del espejo 332 a lo largo de una trayectoria que es sustancialmente paralela al eje de escaneo (eje y) entre la primera lente F-Theta 328 y la segunda lente F-Theta 330 al sensor 324. El sensor 324 puede estar conectado operativamente a un ordenador al cual transmitirá la señal generada al recibir la energía de solidificación. La señal puede almacenarse como datos y/o utilizarse en programas asociados con un controlador de fuente de energía de solidificación (que no se muestra). Un ejemplo de un método de sincronización de escaneo de línea que utiliza la señal del sensor generado se describe a continuación.

En algunos ejemplos, el sensor 324 se utiliza para determinar el comienzo de una operación de escaneo de línea a lo largo de la dirección del eje de escaneo (eje y). Sin embargo, en ciertos casos que utilizan las fuentes de energía de solidificación descritas en el presente documento, la intensidad de la energía de solidificación transmitida por la fuente de energía de solidificación 90 puede ser mayor que la deseada,

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reduciendo así la sensibilidad del sensor 324 debido, al menos en parte, a la presencia de luz dispersa y luz ambiental. Como resultado, en algunas implementaciones se proporciona un filtro 326 entre el sensor 324 y el espejo 332 a lo largo de la trayectoria de desplazamiento de la energía de solidificación desde el espejo 332 al sensor 324. El filtro 326 preferiblemente reduce la intensidad de la radiación electromagnética recibida por el sensor 324 sin alterar apreciablemente su longitud o longitudes de onda. Por lo tanto, en un ejemplo, el filtro 326 es un filtro de densidad neutra. Uno de dichos filtros de densidad neutra adecuados es un filtro de densidad neutra 16x suministrado por Samy's Camera de Los Angeles, California, con el número de pieza HDVND58. En algunas implementaciones, el sensor 324 se utiliza para sincronizar un temporizador que sirve como referencia para operaciones de escaneo lineal. En tales casos, la exposición del sensor 324 a luz dispersa o ambiental puede causar errores de sincronización. Por lo tanto, el filtro 326 está configurado preferiblemente para asegurar que el sensor 324 solo reciba energía de solidificación directa de la fuente de energía de solidificación 90.

Con referencia de nuevo a la FIG. 16(b), en ciertas implementaciones, el dispositivo de solidificación lineal 88 está posicionado dentro de la envolvente de construcción 342 de manera que el espejo 332 está situado inmediatamente próximo al límite de envolvente de construcción del eje de escaneo 344. En tales implementaciones, la recepción de energía de solidificación por el sensor 324 (FIG. 5C) indica que una operación de escaneo de línea puede comenzar inmediatamente después porque si la fuente de energía de solidificación 90 permanece activada y si el deflector de energía rotacional 92 continúa girando, la energía de solidificación será transmitida al material solidificable en el límite 344 de envolvente de construcción del eje de escaneo inmediatamente después de que se transmita al espejo 332. Por lo tanto, el sensor 324 puede utilizarse para indicar el comienzo de una operación de escaneo de línea para cada faceta 94(a)-94(f). Tal como se ha mencionado anteriormente, cuando la fuente de energía de solidificación 90 permanece activada mientras el deflector de energía giratorio 92 completa una sola revolución, se completarán varias operaciones de escaneo lineal en la dirección del eje de escaneo que es igual al número de las facetas 94(a)-(f) del deflector de energía giratorio 92.

En aquellos casos en los que el sensor 324 se utiliza para indicar el comienzo de una operación de escaneo de línea, resulta útil activar brevemente la fuente de energía de solidificación 90 en un momento específico en que la energía de solidificación transmitida será recibida por el espejo 332. La breve activación de la fuente de energía de solidificación puede coordinarse o sincronizarse con una señal de activación enviada al dispositivo de escaneo utilizado en el dispositivo de solidificación lineal 88. Por ejemplo, y tal como se ha mencionado anteriormente, en ciertos casos, el motor 118 recibe energía de un impulso de frecuencia constante, cuyo tiempo corresponde a una posición de rotación fija para la faceta particular 94 (a) - (f) que está en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 90. Por lo tanto, a través de un proceso de prueba y error, se puede determinar un tiempo de retardo entre el borde anterior o posterior de los impulsos del motor y la recepción de energía de solidificación por parte del sensor 324. Más específicamente, la fuente de energía de solidificación 90 se puede activar selectivamente varias veces con relación al borde delantero o posterior del impulso para determinar qué tiempo de retardo resulta en la generación de una señal de sensor de energía de solidificación por el sensor 324. En una forma de realización preferente, la fuente de energía de solidificación 90 se activa en o dentro de un tiempo específico siguiendo el borde posterior del impulso de energía utilizado para activar el motor 118.

En algunos ejemplos, es preferible ajustar o calibrar dinámicamente el tiempo de los impulsos de energía de sincronización. De acuerdo con tales ejemplos, los impulsos de energía de sincronización se activan en un tiempo dinámicamente calibrado con respecto a un reloj de microprocesador interno (es decir, en el microcontrolador) sin vincular los impulsos de energía de sincronización a los impulsos de accionamiento enviados al motor 118 para girar el deflector de energía giratorio 92. Una implementación de la calibración dinámica de la temporización de pulsos de energía de sincronización es la siguiente: cuando el motor del deflector de energía giratorio 118 se activa por primera vez durante un proceso de construcción de piezas, uno o más impulsos de sincronización de prueba son realizados por un residente del programa en el microcontrolador que activa la fuente de energía de solidificación 90 en uno o más tiempos de prueba con respecto al reloj del microprocesador. El tiempo de prueba inicial se seleccionará basándose en un tiempo de retardo relativo a los impulsos de accionamiento enviados al motor 118 que se cree que hace que la energía de solidificación transmitida golpee el sensor 324. Los tiempos de prueba se ajustan progresivamente hasta que se completa la calibración dinámica de los impulsos de energía de sincronización. El programa residente en el microcontrolador compara el tiempo que el microcontrolador envía una señal de salida para activar la fuente de energía de solidificación 90 hasta el momento en que el sensor 324 indica que se ha recibido energía de solidificación. El programa ajusta la temporización de la señal de salida (relativa al reloj de la CPU) enviada a la fuente de energía de solidificación 90 tan pronto como resulta posible, lo que da como resultado la transmisión de una señal desde el sensor de sincronización 324, ya que este tiempo indica que la energía de solidificación ha sido transmitida lo más cerca posible del tiempo en que la energía de solidificación entra en contacto con el sensor 324. A continuación, el tiempo final de los impulsos de energía de sincronización determinados por este proceso de ajuste se guarda y se utiliza en las operaciones de sincronización posteriores. Tal como se ha indicado previamente, el tiempo de los impulsos se define con relación a los ciclos de un reloj de CPU en el microprocesador para garantizar que sean repetibles. En algunos casos, la utilización de este proceso de ajuste dinámico para llegar a la sincronización del impulso de energía de sincronización es más precisa que

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sincronizar los impulsos de energía de sincronización basados en un tiempo fijo relativo a los impulsos del motor 118, incluyendo porque en ciertos casos la relación entre los impulsos del motor 118 y la posición rotacional del deflector de energía giratorio 92 pueden fluctuar o variar a pesar del hecho de que el deflector de energía giratorio 92 gira a una frecuencia sustancialmente constante.

La activación de la fuente de energía de solidificación 90 con relación a los impulsos enviados al motor 118 de acuerdo con un ejemplo se representa en la FIG. 24. La forma de onda 1100 representa la señal de salida del microcontrolador enviada al motor 118 para girar el espejo 92. La forma de onda 1102 representa la señal de salida del microcontrolador enviada a la fuente de energía de solidificación 90 para alternar la fuente de energía de solidificación del estado de activación. Los bordes ascendentes de cada ciclo indican que la fuente de energía de solidificación está activada. Los bordes que caen indican que está desactivado. El diferencial de tiempo entre cada borde descendente de la forma de onda de impulso del motor 1100 y el borde ascendente de la forma de onda de la señal de activación de la fuente de energía de solidificación 1102 se representa como A1. En formas de realización preferentes, A1 se mantiene a un valor sustancialmente constante de pulso a pulso del motor 118 para asegurar mejor que la relación entre la posición rotacional de cada faceta 94a-f (FIG. 5B) y la activación de un impulso de sincronización de la energía de solidificación de la fuente de energía de solidificación 90 es sustancialmente constante. Sin embargo, en otros ejemplos, A1 es un tiempo de prueba inicial que solo se utiliza como punto de partida para calibrar dinámicamente la temporización de los impulsos de energía de sincronización enviados por la fuente 90 con respecto a un reloj de la CPU del microcontrolador. En dichos ejemplos, una vez que se determina el tiempo dinámicamente calibrado, se utiliza para impulsos de energía de sincronización posteriores en cuyo punto el sistema ya no utiliza la temporización de los impulsos de accionamiento del motor 118 para determinar cuándo enviar los impulsos de sincronización de la energía de solidificación.

En algunos casos, el sensor 324 puede ser innecesario porque un tiempo de retardo especificado con respecto a los impulsos de activación que el motor de accionamiento 118 indicará de manera fiable cuando está a punto de comenzar una operación de escaneo de línea (suponiendo que la fuente de energía de solidificación 90 permanezca activada). Sin embargo, en algunos ejemplos, los impulsos no se pueden utilizar para indicar de manera fiable cuándo está a punto de comenzar una operación de escaneo de línea dentro del grado de precisión deseado. Por ejemplo, las facetas 94(a) a 94(f) del deflector de energía giratorio 92 pueden no ser perfecta o consistentemente planas. En ese caso, la posición del eje de escaneo (y) de la energía de solidificación puede no correlacionarse bien con la posición rotacional del deflector de energía giratorio 92 o la forma de onda de impulso 1100 (FIG. 24) del motor giratorio 118. Además, el calor generado por la fuente de energía de solidificación 90 puede provocar ligeras variaciones en la trayectoria de la energía de solidificación hacia el material solidificable y el ángulo de incidencia al que golpea el material solidificable. Por lo tanto, el sensor 324 ayuda a determinar mejor el momento en que puede comenzar una operación de escaneo de línea (o está a punto de comenzar si la fuente de energía de solidificación 90 permanece activada). Esto es particularmente útil cuando los datos de objeto se almacenan como valores de tiempo porque los valores de tiempo pueden correlacionarse de forma fiable con posiciones específicas a lo largo de la dirección del eje de escaneo con respecto al límite del eje de escaneo 344 de la envolvente de construcción 342 (FIG. 16(b)). En algunos ejemplos, un temporizador se pone a cero cuando el sensor 324 genera una señal de sincronización, y los datos del objeto se especifican como valores de tiempo en los que el estado de activación de la fuente de energía de solidificación 90 se cambia con respecto al valor de tiempo cero.

Con referencia de nuevo a la FIG. 24, en algunos ejemplos, el temporizador se pone a cero (inicializado) cuando el sensor 324 primero indica que ha recibido energía de solidificación. La forma de onda 1104 representa señales generadas por el sensor 324 y transmitidas al microcontrolador. En algunos ejemplos, el temporizador se inicializa a cero en el borde ascendente de la señal del sensor recibida por el microcontrolador. Para el primer impulso de señal del sensor en la FIG. 24, el borde ascendente se identifica como 1104a. El filtro 326 (FIG. 3) está destinado a eliminar la luz ambiental u otras fuentes de luz distintas de la energía de solidificación reflejada por el deflector de energía giratorio 92. De lo contrario, el microcontrolador puede inicializar prematuramente la CPU, haciendo que el microcontrolador comience prematuramente a aplicar energía de solidificación para solidificar el material solidificable. En algunos ejemplos, el filtro 326 se selecciona y/o se ajusta para asegurar que el sensor 324 genere una señal de salida durante un período de tiempo que no sea mayor que el tiempo requerido para que la luz reflejada del deflector de energía giratorio 92 atraviese la longitud de detección del sensor 324 cuando el deflector de energía giratorio 92 está girando a su frecuencia de rotación operativa. Por ejemplo, si la longitud de detección del sensor 324 es 2 mm, la distancia de envolvente de construcción en la dirección del eje de escaneo (y) es de nueve (9) pulgadas (228,6 mm) y la frecuencia de rotación y el número de facetas del deflector de energía giratorio 92 produce una velocidad de escaneo de 2000 líneas/segundo, el tiempo requerido para que la energía de solidificación atraviese la longitud de detección del sensor será de 2 mm /((2000 líneas/segundo) (228.6 mm)) o 4.4 microsegundos. Por lo tanto, antes de realizar un proceso de creación de objeto, el sensor 324 puede estar expuesto a la energía de solidificación de la fuente de energía de solidificación 90 y el deflector de energía giratorio 92. Las señales de salida generadas por el sensor 324 se pueden observar en un osciloscopio para determinar si el tiempo requerido para que la energía de solidificación atraviese el sensor 324 es de 4.4 microsegundos. Si no es así, el filtro 326 puede ajustarse o reemplazarse hasta que se observe el tiempo de detección correcto.

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Tal como se ha indicado previamente, se proporciona material solidificable como por ejemplo una resina fotoendurecible bajo un sustrato 68 sustancialmente rígido o semirrígido para recibir la energía de solidificación transmitida a través del sustrato 68. El sustrato de solidificación 68 es generalmente rígido o semirrígido y sustancialmente permeable a la energía suministrada por el dispositivo de solidificación lineal 88. En algunos ejemplos, se prefiere que la energía del dispositivo de solidificación lineal 88 pase a través del sustrato de solidificación 68 sin una disminución significativa en la energía transmitida ni una alteración significativa del espectro de energía transmitida al material de solidificación en relación con el espectro que incide en la superficie de la parte superior del sustrato de solidificación 68. En el caso en que la energía de la fuente de energía de solidificación 90 es ligera (incluyendo luz no visible tal como luz UV), el sustrato de solidificación 68 es preferiblemente sustancialmente translúcido a la(s) longitud(es) de onda de luz suministrada por la fuente de energía de solidificación (90).

Un ejemplo de un sustrato de solidificación 68 rígido o semirrígido es un vidrio flotante translúcido. Otro ejemplo es un plástico translúcido. Se puede utilizar una variedad de diferentes vidrios flotantes y plásticos. Ejemplos de plásticos que se pueden utilizar incluyen plásticos acrílicos transparentes suministrados por Evonik con el nombre de Acrylite®. El término "translúcido" pretende indicar que el sustrato 68 es capaz de transmitir las longitudes de onda de luz (incluida la luz no visible tal como luz UV) necesaria para solidificar el material solidificable y que la intensidad de tales longitudes de onda no se altera significativamente cuando la luz pasa a través del sustrato 68. En el caso de los fotopolímeros, habitualmente se proporciona un fotoiniciador para iniciar el proceso de polimerización/reticulación. Los fotoiniciadores tendrán un espectro de absorción basado en su concentración en el fotopolímero. Dicho espectro corresponde a las longitudes de onda que deben atravesar el sustrato de solidificación 68 y que deben ser absorbidas por el fotoiniciador para iniciar la solidificación. En un ejemplo en que la fuente de energía de solidificación 90 es un diodo de luz láser azul, se pueden utilizar preferiblemente los fotoiniciadores Irgacure 819 e Irgacure 714.

A medida que se le suministra energía de solidificación, la superficie expuesta del material solidificable se solidificará de acuerdo con un patrón generalmente y preferiblemente sustancialmente lineal en la dirección del ancho (eje y), creando una región delgada lineal de material que se adhiere al sustrato de solidificación 68. Tal como se ha indicado anteriormente, el movimiento descendente de la plataforma de construcción 43 (FIG. 1 y 2) puede provocar que el objeto se rompa o se distorsione si permanece adherido al sustrato de solidificación 68. En algunos ejemplos, la superficie del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 que contacta con el material solidificable se recubre con un material utilizado para reducir la adhesión del material solidificado al sustrato 68. Los agentes reductores de la adhesión adecuados incluyen recubrimientos de Teflon®. También se pueden utilizar revestimientos antiadherentes como por ejemplo nanorecubrimientos.

Para minimizar la probabilidad de distorsión de la pieza debida al material solidificado adherido, en algunos ejemplos, el material solidificado se desprende periódicamente del conjunto de sustrato de solidificación 62. De acuerdo con dichos ejemplos, cuando la fuente de energía de solidificación (que puede estar configurada como cualquier dispositivo de solidificación lineal, como por ejemplo una matriz de LED 308 (FIG. 17) o dispositivo de solidificación lineal 88 (FIG. 3-5C)) se mueve en la dirección del eje x, se activa selectivamente para solidificar una sección sustancialmente lineal del material solidificable que se extiende a lo largo de la dirección del eje de escaneo (y). Además, a medida que la fuente de energía de solidificación 90 se mueve en la dirección del eje x, el conjunto de sustrato de solidificación 62 se despega de una sección solidificada de material solidificable. La sección solidificada desprendida de material solidificable incluye la sección sustancialmente lineal del material solidificable que se solidifica mediante la fuente de energía de solidificación. En algunos ejemplos, el material solidificado se desprende del sustrato de solidificación 68. En otros casos, el material solidificado se desprende de una película situada entre el sustrato de solidificación 68 y el material solidificable.

En algunos ejemplos, esta operación de pelado comprende balancear el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 con respecto al objeto tridimensional parcialmente construido. En la forma de realización de las FIG. 3-4 el sustrato de solidificación 68 está curvado a lo largo de su longitud (es decir, cuando se visualiza a lo largo de la dirección del eje y, el sustrato de solidificación 68 tiene una ligera curvatura en la dirección del eje x). En algunos ejemplos, la longitud del sustrato de solidificación 68 es sustancialmente paralela a la dirección de desplazamiento del dispositivo de solidificación lineal 88. Un perfil curvado a modo de ejemplo del sustrato de solidificación 68 se representa en la FIG. 6, que representa el conjunto de sustrato de solidificación 62 en una posición mecida. En la forma de realización de las FIG. 3-4, el sustrato de solidificación 68 está dispuesto en un marco oscilante 66. El marco oscilante 66 incluye un primer y un segundo lado del marco oscilante 70a y 70b que están separados a lo largo de la dirección del ancho (eje y) del conjunto de sustrato de solidificación 62. Los lados primero y segundo 70a y 70b del marco oscilante tienen cada uno superficies de enganche de marco estacionarios 72a y 72b que preferiblemente también están curvadas a lo largo de sus longitudes (dirección del eje x).

Tal como se muestra en las FIG. 3 y 4, el marco estacionario 64 incluye una primera y una segunda superficies de acoplamiento de marco oscilante 74a y 74b que se acoplan a las superficies de acoplamiento del marco estacionario 72a y 72b del marco oscilante 66. En una forma de realización ejemplar, el radio de

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curvatura del sustrato de solidificación 68 y el radio de curvatura de cada superficie de acoplamiento de marco estacionario 72a y 72b son sustancialmente iguales. En otro ejemplo, las superficies orientadas hacia arriba de los lados primero y segundo 70a y 70b del marco oscilante son curvas y pueden tener un radio de curvatura sustancialmente igual que el del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. El acoplamiento de las superficies de acoplamiento del marco estacionario 72a/72b con las superficies de acoplamiento del marco oscilante 74a y 74b permite que el marco oscilante 66 se balancee con respecto al marco estacionario 64 a medida que los seguidores de leva 106a y 106b atraviesan la longitud del primer y segundo lados de marco oscilante 70a y 70b.

Tal como se ha mencionado anteriormente, los conjuntos de seguidor de leva 104a y 104b convierten el movimiento de las correas de sincronización 86a y 86b en el movimiento lineal del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62. Con referencia a las FIG. 3 y 4, los conjuntos de seguidor de leva 104a y 104b incluyen unos seguidores de leva 106a y 106b, cada uno de los cuales se representa como un par de rodillos. Los seguidores de leva 106a y 106b se acoplan a las superficies superiores de los lados del marco oscilante 70a y 70b a medida que el dispositivo de solidificación lineal 88 se traslada en la dirección del eje x. El acoplamiento de los seguidores de leva 106a y 106b con las superficies superiores de los lados del marco oscilante 70a y 70b aplica una fuerza hacia abajo a los lados 70a y 70b, haciendo que se balanceen. Esto, a su vez, hace que el sustrato de solidificación 68 se balancee, lo que lo despega del material solidificado adherido a él, tal como se aprecia mejor en la FIG. 6 (que también representa el contenedor de material solidificable 48 que no se muestra en las FIG. 3-4). Debe observarse que en los sistemas de fabricación de objetos tridimensionales que utilizan generadores de patrones que proyectan simultáneamente energía de solidificación en ambas direcciones de envolvente de construcción (x e y), generalmente no es deseable tener ninguna curvatura en un sustrato de solidificación, ya que dicha curvatura puede dar como resultado una distorsión de imagen. Sin embargo, en algunos de los procesos de solidificación lineal descritos en el presente documento, dicha distorsión de la imagen se minimiza o se elimina porque la energía de solidificación incide a lo largo de una trayectoria lineal sustancialmente plana de pequeño espesor. Por ejemplo, mientras el sustrato de solidificación 68 se atraviesa en la dirección del ancho (eje y) en una ubicación particular a lo largo de su longitud (eje x), es sustancialmente plano.

Con referencia a las FIG. 7 a 13, se representa una forma de realización alternativa de un aparato para fabricar un dispositivo de solidificación lineal tridimensional. Los números similares se refieren a partes similares en la forma de realización anterior. El aparato incluye un conjunto de sustrato de solidificación 62 y un dispositivo de solidificación lineal 88. El dispositivo de solidificación lineal 88 es un dispositivo de escaneo lineal que incluye los mismos componentes y funciona de la misma manera que la descrita anteriormente con respecto a las FIG. 3-6. Sin embargo, el conjunto de sustrato de solidificación 62 está configurado de manera diferente. En esta forma de realización, el sustrato de solidificación 68 se proporciona como parte de un conjunto de sustrato móvil 212 que se mueve a través del material solidificable en la dirección de longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62 a medida que el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve en la misma dirección. Por el contrario, el sustrato de solidificación 68 permanece estacionario en la forma de realización de las FIG. 3-6. Además, la forma de realización de las FIG. 7-13 incluye un conjunto de película 205. El conjunto de película 205 permanece estacionario a medida que se mueve el sustrato de solidificación 68. El conjunto de película 205 incluye una película 224 (no visible en las FIG. 7 y 8) que se coloca debajo del sustrato de solidificación 68 en la dirección de altura (eje z). El material solidificable está situado debajo de la película 224 y se solidifica en contacto con éste, en lugar de solidificarse directamente en contacto con el sustrato de solidificación 68, como en las FIG. 3-6.

Igual que en la forma de realización de las FIG. 1-6, en la forma de realización de las FIG. 7-13 puede proporcionarse una máscara de película flexible con una matriz de elementos de formación de imagen transparentes (por ejemplo, LCD o OLED transparente) que puede hacerse transparente u opaca selectivamente en lugar de un dispositivo de escaneo lineal, permitiendo así que la energía de solidificación sea proporcionada selectivamente al material solidificable en la dirección del eje y mientras se suministra continuamente energía de solidificación desde la fuente de energía de solidificación 90 al deflector de energía giratorio 92. En un ejemplo, la película flexible se proporciona en la parte superior del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 y se mueve con éste a medida que el sustrato 68 se mueve a lo largo de la dirección de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62.

Tal como se aprecia mejor en las FIG. 9A-C, el conjunto de película 205 comprende uno o más marcos, que en la forma de realización de las FIG. 9A-9C incluye un marco interior 206 y un marco exterior 220. Tal como se muestra en la FIG. 10 (en la que se retira el soporte 238b), la película 224 tiene una parte central (FIG. 9C) que está dispuesta en el interior del marco interior 206. La película 224 también tiene una parte periférica interior dispuesta entre el borde inferior 238 del marco interior 206 y el borde inferior 236 del marco exterior 220. Una parte periférica exterior de la película 224 está intercalada entre un labio que sobresale hacia afuera 230 formado en el marco interior 206 y una superficie superior 234 formada en el marco exterior 220. La película 224 preferiblemente se estira tensamente y su parte central se coloca debajo del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. Cuando se utiliza durante una operación de construcción de objetos, el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 aplica una fuerza hacia abajo

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sobre la película 224 a medida que el sustrato 68 se mueve en la dirección de longitud (eje x), ayudando a planarizar la superficie expuesta del material solidificable.

La película 224 es preferiblemente un homopolímero o copolímero formado a partir de monómeros halogenados etilénicamente insaturados. Los fluoropolímeros son preferentes. Los ejemplos de materiales adecuados para la película protectora 224 incluyen fluoruro de polivinilideno (PVDF), etilenclorotrifl uoroetileno (ECTFE), etilenotetrafluoroetileno (ETFE), politetrafluoroetileno (PTFE), perfluoroalcoxi (PFA) y fluoroalcoxi modificado (un copolímero de tetrafluoroetileno y perfluorometilviniléter, también conocido como MFA). Los ejemplos de materiales de película 224 adecuados incluyen películas de PVDF comercializadas bajo el nombre Kynar® por Arkema, películas ECTFE comercializadas bajo el nombre Halar® por SolvaySolexis, películas ETFE comercializadas bajo el nombre Tefzel por DuPont, películas PFA comercializadas bajo el nombre Teflon® ®> -PFA por DuPont y películas MFA comercializadas bajo el nombre Nowofol. Se prefieren las películas MFA y Teflon®.

Tal como se aprecia mejor en la FIG. 7, el motor 76 está provisto de nuevo y está conectado operativamente al dispositivo de solidificación lineal 88. Sin embargo, el motor 76 también está conectado operativamente al sustrato de solidificación 68 de manera que cuando el motor 76 recibe potencia, el eje 78 gira provocando que el dispositivo de solidificación lineal 88 y el sustrato de solidificación 68 se trasladen en la dirección de longitud (eje x).

La FIG. 11 es una vista en perspectiva del conjunto de sustrato móvil 212. Tal como se muestra en las FIG. 7, 8 y 11, un par de soportes 238a y 238b conectan el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 a las correas de distribución 86a y 86b. Los soportes 238a y 238b están separados entre sí a través del ancho (eje y) o la dirección del eje de escaneo del sustrato de solidificación 68. Cada soporte 238a y 238b incluye un panel vertical respectivo, 250a y 250b, y un panel horizontal respectivo 214a y 214b (FIG. 11). Los paneles verticales 250a y 250b están conectados cada uno a un extremo respectivo del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 y a un panel horizontal respectivo 214a y 214b. Los paneles verticales 250a y 250b pueden formarse por separado y a continuación conectarse a sus respectivos paneles horizontales 214a y 214b o pueden formarse integralmente con los mismos. El sustrato de solidificación 68 rígido o semirrígido está construido preferiblemente de vidrio o plástico duro. En un ejemplo, el sustrato 68 está construido de un polímero acrílico transparente rígido o semirrígido. El sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 incluye una primera superficie superior 268 que se encuentra frente al dispositivo de solidificación lineal 88 y una segunda superficie inferior 272 que se encuentra frente a la película 224 y al material solidificable.

Las correas dentadas 86a y 86b se utilizan para mover el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 desde una primera posición a una segunda posición en la dirección de longitud (eje x) con respecto al marco estacionario 64, el conjunto de película 205 y la envolvente de construcción (área total de exposición) del material solidificable que se encuentra debajo del conjunto de película 205. Las correas dentadas 86a y 86b están conectadas a las respectivas poleas 82a y 82b en un extremo y a los extremos respectivos 80a y 80b del eje de accionamiento del motor 78 en otro extremo (FIG. 7).

Tal como se aprecia mejor en las FIG. 7 y 8, los soportes del conjunto de sustrato móvil 238a y 238b están conectados a sus respectivas cintas de distribución 86a y 86b en una superficie superior de los paneles horizontales 214a y 214b y a los respectivos cojinetes lineales 110a y 110b (mostrados en la FIG. 8) en una superficie inferior de paneles horizontales 214a y 214b. Los cojinetes lineales 110a y 110b se acoplan de forma deslizante con los carriles lineales 112a y 112b correspondientes para facilitar el movimiento deslizante del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 a lo largo de la longitud (dirección del eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62. Así, cuando el motor 76 funciona, cada soporte 238a y 238b se desliza a lo largo de su carril lineal respectivo 112a y 112b haciendo que el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 se mueva a lo largo de la longitud L (dirección del eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62.

Tal como se aprecia mejor en las FIG. 9A-C, en un ejemplo, el marco exterior 220 del conjunto de película 205 es una estructura generalmente rígida y rectangular conformada para cooperar con el marco interior 206. El marco interior 206 es una estructura generalmente rígida y rectangular que incluye un labio superior 230 (FIG. 10 y 13) que se proyecta hacia fuera alrededor del perímetro del marco interior 206. El marco exterior 220 se ajusta debajo del labio superior 230. En algunos ejemplos, el borde exterior del labio 230 y el perímetro exterior del marco externo 220 están sustancialmente alineados entre sí y definen una superficie exterior sustancialmente continua, tal como se ilustra en la FIG. 10.

Con referencia a la FIG. 10, el marco exterior 220 y el marco interior 206 están preferiblemente fijados para minimizar la probabilidad de fugas de resina a través del espacio entre los marcos G2 y el área entre el labio 230 del marco interior 206 y la superficie más superior 234 del marco exterior 220. Se pueden proporcionar numerosos métodos para minimizar o eliminar dicha fuga. En un ejemplo, tal como se muestra en la FIG. 10, la película 224 se estira entre los marcos interiores y exteriores 206 y 220, de modo que una parte periférica interior de la película 224 está situada en el espacio G2, y de modo que una parte periférica exterior de la película 224 está intercalada entre el borde interno 230 y la parte superior la mayoría de la

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superficie del marco exterior 220. Además, los orificios pasantes 216 (FIG. 9A) formados en la superficie superior del labio superior 230 son alineables con los orificios complementarios 222 (FIG. 9A) formados en la superficie superior del marco exterior 220, permitiendo elementos de fijación como por ejemplo tornillos, pernos, etc. para asegurar el marco exterior 220 al marco interior 206. Por lo tanto, en algunos ejemplos, los elementos de sujeción se seleccionan para minimizar la cantidad de fugas en el área entre el labio de marco interior 230 y la superficie más superior del marco externo 220. En otros ejemplos, algunas partes del espacio G2 pueden llenarse con un agente de bloqueo de resina adecuado como por ejemplo una resina curada. Las resinas curadas adecuadas incluyen siliconas y epoxis.

Conjuntamente, la película 224, el marco exterior 220 y el marco interior 206 definen un conjunto de película 205 que se puede fijar al marco estacionario 64. En algunas formas de realización, se contempla que el conjunto de película 205 se reemplazará periódicamente debido a la tensión sobre la película 224. De este modo, el conjunto de película 205 se fija preferiblemente de forma liberable al marco estacionario 64 para facilitar la sustitución del conjunto de película 205.

En ciertas formas de realización, la película 224 está configurada para proporcionar un área de alivio que reduce o minimiza la probabilidad de formación de vacío entre la película 224 y el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. En dichas formas de realización, una parte de la película 224 incluye un área en relieve (que no se muestra) definida por pequeñas superficies o ranuras en su superficie superior (que se encuentra frente al sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68). El área en relieve se encuentra debajo del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 mientras que también se extiende más allá del perímetro del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68, preferiblemente en la dirección del ancho (eje y). En algunos ejemplos, el conjunto de película 205 tiene un ancho en la dirección del eje y (FIG. 7) que es más largo que el ancho (en la dirección del eje y) del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. Tal como se muestra en la FIG. 10, la variación en anchura crea un espacio G1 entre el borde del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 y la superficie interior del marco interior 206, creando una trayectoria de fuga 232 desde la atmósfera a la parte del área en relieve de la película 224 que se encuentra por debajo y frente al sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68, minimizando así la probabilidad de formación de vacío entre la película 224 y el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. En la forma de realización de la FIG. 10, el espacio G1 crea una trayectoria de fuga desde la atmósfera al área liberada de la película que generalmente está en la dirección z (es decir, sustancialmente paralela a la dirección del movimiento de la plataforma de construcción 43 y al área superficial de la película 224). Sin embargo, son posibles otras orientaciones de la trayectoria de fuga, como una que generalmente está en el plano x-y. El conjunto de película 205 está unido al lado inferior del marco estacionario 64 mediante elementos de sujeción conectados al marco 64 y al labio que sobresale hacia fuera 230 del marco interior 206 (véase la FIG. 10).

Con referencia a las FIG. 7, 8, 12 y 13, el conjunto de sustrato de solidificación 62 incluye un conjunto de elemento de desprendimiento 208 (FIG. 8, 12) que tiene al menos un elemento de desprendimiento de película, que en la forma de realización representada son dos elementos de desprendimiento de película 204a y 204b. Los elementos de desprendimiento de película 204a y 204b son generalmente miembros rígidos alargados que están separados el uno del otro a lo largo de la dirección de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62 y en lados opuestos del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68.

En una forma de realización preferente, los elementos de desprendimiento de película 204a y 204b están conectados operativamente al sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 para moverse de forma coordinada con el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. Un ejemplo de aparato para facilitar este movimiento se representa en las FIG. 8 y 12. Cada elemento de desprendimiento de película 204a y 204b está conectado a un lado opuesto de dos soportes 210a y 210b. Los soportes 210a y 210b están separados a lo largo de la dirección de ancho (eje y) del conjunto de sustrato de solidificación 62 mientras que los elementos de desprendimiento 204a y 204b están separados a lo largo de la dirección de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62.

El soporte 210a tiene una superficie superior con conectores 252a y 254a (FIG. 12) que están configurados para conexión a conectores complementarios 240a y 248a (FIG. 11) formados en el panel horizontal 214a del soporte del conjunto de sustrato de solidificación 238a. Correspondientemente, el soporte 210b tiene una superficie superior con conectores 252b y 254b (FIG. 12) que están configurados para la conexión a conectores complementarios 240b y 248b (FIG. 11) formados en el panel horizontal 214b del soporte del conjunto de sustrato de solidificación 210b. Los conectores 252 a/b y 254 a/b pueden ser macho o hembra, roscados o sin rosca. De forma similar, los conectores complementarios 240a/248a y 240b/248b pueden ser macho o hembra, roscados o sin rosca. En la FIG. 12, los conectores 252 a/b y 254 a/b son conectores macho adecuados para su inserción en conectores hembra correspondientes (por ejemplo, agujeros roscados o sin rosca) 240 a/b y 248 a/b.

Las conexiones entre soportes 210a/b y 238 a/b permiten que los elementos de desprendimiento de película 204a y 204b se muevan en coordinación con el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 a medida que avanza en la dirección a lo largo de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62. Los elementos de desprendimiento 204a y 204b se mantienen preferiblemente a una distancia fija con respecto

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al sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. Tal como se aprecia mejor en la FIG. 13, el conjunto de sustrato de solidificación rígido o semirrígido 62 está configurado preferiblemente para mantener la superficie superior 268 del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 debajo del marco interior 206 y el marco exterior 220 del conjunto de película 205. La superficie inferior 272 del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 está en contacto de tope con la película 224, lo que facilita la creación de una superficie sustancialmente plana de material solidificable a la que se suministra energía de solidificación. Tal como se muestra en la FIG. 13, una parte periférica interna de la película 224 está conectada al conjunto de película 205 a una altura que está por encima de la altura de la superficie más inferior 272 del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. Por lo tanto, la parte de película 224 que se acopla con la superficie más inferior 272 del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 permanece debajo del conjunto de marco de película 205 definido por el marco de película interior 206 y el marco de película exterior 220. Tal como se aprecia mejor en las FIG. 13, el conjunto de película 205 está unido al lado inferior del marco estacionario 64 a través de elementos de sujeción 280 (solo uno de los cuales es visible en la FIG. 13) conectado al marco estacionario 64 y al labio saliente hacia afuera 230 del marco interior 206.

Con referencia de nuevo a la FIG. 13, el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 también tiene preferiblemente un borde biselado 266. La superficie superior del sustrato 268 está posicionada cerca de los marcos de película interior y exterior 206 y 220 y está dispuesta entre la superficie inferior del sustrato 272 y los marcos de película interior y exterior 206 y 220. Tal como se ilustra en la figura, en algunos ejemplos, la superficie superior del sustrato 268 tiene un área superficial mayor que el área superficial de la superficie inferior del sustrato 272. La utilización de un borde biselado 266 y una superficie superior 268 con un área superficial mayor que la de la superficie inferior 272 mejora la capacidad del sustrato 68 para deslizarse a lo largo de la película 224 a medida que el sustrato 68 se mueve con respecto a la película 224 y los marcos 206 y 220. Tal como se muestra en la FIG. 13, cuando se ve en sección transversal, la superficie inferior 272 tiene una región sustancialmente plana 264 dispuesta hacia dentro del borde biselado 266.

En ciertas formas de realización que incluyen un borde biselado como por ejemplo el borde 266, se toman medidas para reducir la probabilidad de distorsión de la imagen que pueden provocar las geometrías curvadas del sustrato. En la forma de realización de la FIG. 13, el dispositivo de solidificación lineal está preferiblemente posicionado hacia dentro del borde biselado 266 para evitar dicha distorsión. Por lo tanto, en el ejemplo de la FIG. 13, la energía de solidificación es recibida por una superficie sustancialmente plana 270 y se transmite desde una superficie inferior sustancialmente plana 272. En algunos ejemplos preferentes, no se transmite energía de solidificación desde el borde biselado 266 al material solidificable debajo de la película 224.

En las FIG. 1 -4, el objeto tridimensional se construye progresivamente en una dirección verticalmente hacia arriba (eje z) moviendo la plataforma de construcción 43 progresivamente hacia abajo dentro del contenedor de resina 48 (FIG. 2). Sin embargo, se pueden utilizar otras orientaciones y direcciones de construcción. Las FIG. 19-20 representan otro sistema 350 para hacer un objeto tridimensional 316 a partir de un material solidificable 302. La FIG. 2 representa el sistema 350 con la plataforma de construcción 354 en una posición relativa al sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. En la FIG. 19, el material recientemente solidificado se adhiere al sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. El material solidificable 352 es del tipo descrito previamente para la forma de realización de las FIG. 1 - 4. En el sistema 350, la plataforma de construcción 354 está suspendida sobre un soporte 356 que está unido a un elevador 358. El elevador 358 mueve progresivamente la plataforma de construcción 354 en una dirección verticalmente hacia arriba durante una operación de construcción de objetos.

El dispositivo de solidificación lineal 88 se coloca debajo del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 y se mueve en la dirección de la longitud (eje x) para solidificar el material solidificable 352. Tal como se aprecia mejor en la FIG. 20A, el dispositivo de solidificación lineal 88 está construido sustancialmente de la misma manera que en las formas de realización previas. Sin embargo, está orientado en una dirección opuesta verticalmente (eje z) con respecto a las formas de realización anteriores y también puede estar configurado como una matriz de LED o un diodo láser con un microespejo de escaneo láser. Por lo tanto, la lente 98 está situada verticalmente (eje z) encima del deflector de energía giratorio 92 y verticalmente (eje z) debajo de la abertura de luz 100 (FIG. 5a y 5b). En la FIG. 20A, la fuente de energía de solidificación 90, que es preferiblemente un diodo láser, no es visible. Sin embargo, está posicionado para dirigir la energía de solidificación en el plano y-z hacia el deflector de energía 92 a medida que gira el deflector de energía 92. Por lo tanto, a medida que el dispositivo de solidificación lineal 88 se traslada en la dirección x, la energía de solidificación se escanea progresivamente en la dirección del eje y para solidificar selectivamente ciertas ubicaciones a lo largo de una trayectoria de escaneo generalmente -y preferiblemente- sustancialmente lineal (tal como lo dicta la forma del objeto tridimensional en una posición determinada del eje x). Si una ubicación determinada del eje y en el material solidificable recibirá energía de solidificación depende de si la fuente de energía de solidificación 90 está suministrando energía de solidificación cuando la faceta 94a-94f que está en comunicación óptica con la fuente de luz de energía de solidificación alcanza la posición rotacional correspondiente a esa ubicación del eje y.

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El aparato para mover el dispositivo de solidificación lineal 88 es similar al descrito en las formas de realización previas. En un ejemplo, un par de deslizadores lineales está suspendido desde la cara inferior de la superficie horizontal superior de la carcasa 360. Los conectores a cada lado de la abertura de luz 100 en el dispositivo de solidificación lineal 88 conectan el dispositivo de solidificación lineal 88 a los cojinetes lineales que se deslizan sobre los raíles. Se proporciona un motor como por ejemplo el motor 76 con un eje, correa de distribución y conjunto de polea para deslizar el dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección de la longitud (eje x).

A diferencia de la forma de realización de las FIG. 1-4, no hay un contenedor de material solidificable en que se sumerja la plataforma de construcción 356 durante un proceso de construcción de objeto. En cambio, el material solidificable se dispensa periódicamente en una bandeja de construcción que está definida por el conjunto de película 205 descrito anteriormente. En la FIG. 20A, la película 224 (que no se muestra) está situada encima del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 y debajo de la plataforma de construcción 356. La película 224, el marco interior 206 y el marco exterior 220 definen colectivamente un recipiente poco profundo que contiene material solidificable. El sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68 soporta y se coloca debajo de la película 224 de manera que una parte periférica de sustrato de solidificación rígido o semirrígido se apoya en la carcasa 360 (FIG. 19). Una abertura 362 en la superficie superior de la carcasa 360 proporciona una trayectoria óptica entre el dispositivo de solidificación lineal 88 y el material solidificable 352. A medida que se construye un objeto, el material solidificable 352 se solidifica y se adhiere al objeto 366 (FIG. 19), reduciendo de este modo la cantidad de material solidificable 352 en el depósito. El detector de nivel 361 proyecta la luz y detecta la luz retornada para determinar el nivel de líquido en el recipiente. Cuando el nivel cae por debajo de un umbral seleccionado, se dispensa material solidificable adicional en el depósito (utilizando un aparato que no se muestra).

Con referencia a las FIG. 20B-20D, se representa una parte de una versión alternativa del sistema 350 para hacer un objeto tridimensional. Las FIG. 20B y 20C representan un conjunto de mesa de trabajo 369 que se puede utilizar en el sistema 350 de la FIG. 20A. El sistema 350 también incluye un dispositivo de solidificación lineal 88 que puede estar configurado tal como se ha descrito anteriormente. También se puede proporcionar una cubierta 400 para que contenga las fuentes ópticas y de energía de solidificación en el dispositivo de solidificación lineal 88.

De acuerdo con el ejemplo representado, el sistema 350 comprende un dispositivo de energía de solidificación lineal 88 que se desplaza en una primera dirección (eje x) a medida que se transmite energía de solidificación en una segunda dirección (eje y). Además, un sustrato de solidificación 388 se desplaza en la primera dirección (eje x) a medida que el dispositivo de solidificación lineal 88 se desplaza en la primera dirección (eje x). El objeto tridimensional se construye progresivamente boca abajo en la dirección vertical (eje z) durante el proceso de creación de objetos.

El conjunto de mesa de trabajo 369 de la FIG. 20B comprende la mesa de trabajo 370 y un conjunto de sustrato de solidificación 371 que comprende el conjunto de película 205, y el sustrato de solidificación 388. El sistema 350 también incluye un carro 372 y miembros de pelado 374a y 374b. El carro 372 se utiliza para soportar y trasladar el dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x. Los elementos de desprendimiento 374a y 374b se utilizan para separar la película 224 del conjunto de película 205 del objeto tridimensional solidificado. El conjunto de película 205 actúa como un recipiente o depósito para contener material solidificable. El sensor de nivel 361 se proporciona para detectar el nivel de material solidificable contenido en el conjunto de película 205, de modo que se puede agregar material solidificable según sea necesario para mantener el nivel deseado.

La mesa de trabajo 370 incluye una abertura 376 en la que está dispuesto el conjunto de película 205. El conjunto de película 205 también puede incluir asas 378a y 378b que están separadas entre sí en la dirección del eje x para facilitar la extracción y/o la sustitución del conjunto de película 205 del conjunto de la mesa de trabajo. Los pestillos de leva 386a y 386b están separados uno del otro en la dirección del eje y para bloquear de forma extraíble el conjunto de película 205 en su lugar en la abertura de la mesa de trabajo 376.

El sustrato de solidificación 388 de las FIG. 20B-20D es rígido o semirrígido y está formado preferiblemente como un cilindro parcial (medio cilindro de la circunferencia de un cilindro completo o menos) que tiene su eje longitudinal orientado en la dirección del eje de escaneo de energía de solidificación (eje y). En algunos ejemplos preferentes, la energía de solidificación atraviesa la longitud del sustrato de solidificación 388 en una ubicación circunferencial sustancialmente fija a lo largo del sustrato 388. Se muestra una vista en sección transversal en primer plano de una parte del conjunto de película 205, el dispositivo de solidificación lineal 88 y el sustrato 388 se muestra en la FIG. 20D. Tal como se muestra en la figura, el sustrato de solidificación 388 está dispuesto en una abertura dentro del carro 372 de manera que el sustrato 388 es cóncavo con respecto al dispositivo de solidificación lineal 88. El sustrato 388 tiene una superficie interna que define un radio interno y una superficie externa que define el radio exterior, donde el radio exterior es mayor que el radio interno. El dispositivo de solidificación lineal 88 está posicionado de manera que la superficie interna del sustrato 388 está entre el dispositivo de solidificación lineal 88 y la superficie exterior del sustrato 388.

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El sustrato de solidificación 388 está posicionado de modo que al menos una parte del mismo se aleje en la dirección vertical (eje z) desde una superficie superior del carro 372. El sustrato de solidificación 388 tiene un vértice 389 que es la ubicación circunferencial del sustrato 388 que está separado del carro 372 por la distancia más lejana (en comparación con las otras ubicaciones circunferenciales). En algunos ejemplos preferentes, el dispositivo de solidificación lineal 88 está posicionado de manera que la energía de solidificación se proyecta selectivamente a lo largo de la longitud del sustrato 388 sustancialmente en el vértice 389. En algunos ejemplos, la abertura de carcasa 100 (FIG. 5B) está orientada paralelamente a la longitud del sustrato de solidificación 388 y en una posición del eje x que es sustancialmente la misma que la posición del eje x del ápice 389.

El sustrato de solidificación 388 está formado preferiblemente a partir de un vidrio o plástico translúcido y / o transparente. En algunos ejemplos preferentes, el sustrato 388 tiene un radio de curvatura que varía de aproximadamente 0.2 pulgadas (5.1 mm) a aproximadamente 0.8 pulgadas (20.3 mm), preferiblemente de aproximadamente 0.4 pulgadas (10.2 mm) a aproximadamente 0.6 pulgadas (15.2 mm), y incluso más preferiblemente aproximadamente 0.5 pulgadas (12.7 mm). En el mismo u otros ejemplos preferentes, el sustrato de solidificación 388 tiene un espesor que varía de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 3.5 mm, preferiblemente de aproximadamente 0.6 mm a 3.0 mm, y más preferiblemente de aproximadamente 1.5 mm a aproximadamente 2.5 mm. En un ejemplo, el espesor es de aproximadamente 2.0 mm.

Con referencia de nuevo a la FIG. 20D, el conjunto de película 205 (que está configurado tal como se ha descrito anteriormente) se sienta encima del carro 372 y del sustrato de solidificación 388 en la dirección vertical (eje z). La utilización de un sustrato de solidificación curvado 388 reduce el área superficial de contacto entre el sustrato 388 y la película 224, reduciendo así la fricción entre el sustrato 388 y la película 224 mientras el sustrato 388 se desplaza en la dirección del eje x con respecto a la película 224.

En algunos ejemplos, durante una operación de construcción de objetos, la plataforma de construcción 356 (FIG. 20A) o la superficie de solidificación más reciente orientada hacia abajo del objeto se sumerge en un volumen de material solidificable contenido en el conjunto de película 205 (que actúa como un depósito de material solidificable) hasta que se obtiene una separación deseada entre la superficie orientada hacia abajo solidificada más recientemente del objeto y un sustrato de solidificación. Durante la inmersión, las fuerzas de presión se acumulan y fuerzan o expulsan una cierta cantidad de material solidificable lateralmente lejos del objeto. En el caso de un sustrato de solidificación plano, las fuerzas de presión pueden ser indeseablemente altas y podrían distorsionar el objeto tridimensional. El sustrato de solidificación curvo 388 reduce dichas fuerzas de presión.

El dispositivo de solidificación lineal 88 funciona de manera similar a las formas de realización anteriores. Un motor 382a y un motor opcional 382b están conectados operativamente al dispositivo de solidificación lineal 88 para trasladar el dispositivo 88 en la dirección del eje x. En algunos ejemplos, los motores 382a y 382b son motores paso a paso que se accionan en unidades de "fases" del motor que pueden correlacionarse con una distancia lineal en la dirección del eje x y utilizarse para definir datos de la tira del objeto, tal como se describe a continuación.

El carro 372 está conectado operativamente a dos ejes roscados externamente 380a y 380b que están separados entre sí en la dirección de escaneo (eje y). Los ejes 380a y 380b están soportados y unidos a la mesa de trabajo 370 por los soportes 396a y 397a (eje 380a) y los soportes 396b y 397b (eje 380b). El carro 372 está conectado a los ejes roscados 380a y 380b por las correspondientes tuercas 384a y 384b roscadas internamente. La activación del motor 382a (y opcionalmente, el motor 382b) hace que los ejes giren alrededor de sus ejes longitudinales (que están orientados en la dirección del eje x). A medida que los ejes 380a y 380b giran, el acoplamiento de las roscas externas del eje con los hilos de la tuerca interna hace que el carro 372 se traslade en la dirección del eje x. El sistema 350 también puede incluir un sensor de fin de carrera como por ejemplo el sensor de fin de carrera 346 mostrado en la FIG. 16(b) para permitir que la posición del eje x del dispositivo de solidificación lineal 88 se inicialice de forma fiable.

El carro 372 está soportado en la dirección vertical (eje z) por tuercas roscadas internamente 384a, 384b y ejes 380a y 380b. Los cojinetes lineales 402a y 402b se acoplan a la superficie del carro 372 orientada verticalmente hacia arriba (eje z) y se acoplan deslizablemente a los carriles 404a y 404b formados en el lado inferior (superficie orientada hacia abajo en la dirección del eje z) de la mesa de trabajo 370.

Tal como se ha indicado previamente, el motor 382b es opcional. En ciertos casos, solo se requiere un solo motor 382a. Las poleas 390a y 390b están provistas en los extremos distales de los ejes roscados externamente 380a y 380b. Una correa de sincronización 394 se aplica a las poleas 390a y 390b de manera que cuando el eje roscado externamente 380a gira alrededor de su eje longitudinal, la polea 390a gira alrededor de su eje central, haciendo que la correa de sincronización 394 comience a circular. La circulación de la correa de sincronización 394 a su vez hace que la polea 390b gire alrededor de su eje central, lo que a su vez hace que el eje roscado externamente 380b gire alrededor de su eje longitudinal. La rotación del eje roscado externamente 380b hace que el lado correspondiente del carro 372 se traslade en la dirección del eje x debido al acoplamiento del eje roscado externamente 380b y la tuerca 384b roscada internamente.

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El tensor 393 también puede proporcionarse para mantener una tensión deseada de la correa de sincronización 394. En aquellos casos en los que se proporciona el motor opcional 324b, la correa de sincronización 394 puede eliminarse.

Tal como se aprecia mejor en la FIG. 20D, la posición del sustrato de solidificación 388 impulsa una parte de la película 224 del conjunto de película 205 en una dirección vertical (en el eje z) hacia arriba alejándose de la superficie superior del carro 372 y del dispositivo de solidificación lineal 88. Los elementos de desprendimiento 374a y 374b están conectados operativamente al carro 372 y separados uno de otro a lo largo de la dirección del eje x en los lados respectivos del sustrato de solidificación 388. La película 224 está posicionada entre los elementos de desprendimiento 374a, 374b y la superficie superior del carro 372. A medida que el material solidificable se solidifica en la ubicación del ápice del sustrato 389, tenderá a solidificarse en contacto con la película 224 y se adherirá a ella. A medida que el carro 372 se mueve en la dirección del eje x, los elementos de desprendimiento de película 374a y 374b se mueven en la misma dirección y tiran de la película 224 en dirección vertical hacia abajo (eje z) alejándose del objeto solidificado. Los soportes 399a (que no se muestra) y 399b están conectados a los elementos de desprendimiento 374a y 374b y están posicionados dentro del conjunto de película 205. Los soportes 399a y 399b también están conectados al carro 372 para trasladarse con el carro 372 cuando el carro 372 se traslada en la dirección del eje x. De este modo, el sistema 350 solidifica selectivamente el material en la dirección de escaneo (eje y) mientras se traslada un dispositivo de solidificación lineal 88 y los elementos de peladura de película 374a y 374b en la dirección del eje x.

En lugar de utilizar el conjunto de película 205, el sistema 350 para hacer un objeto tridimensional de las FIG. 19 y 20A-D pueden utilizar un recipiente formado a partir de materiales poliméricos. En un ejemplo, se utiliza un depósito que comprende un fondo elástico transparente y paredes laterales elásticas. En ciertas implementaciones, tanto el fondo flexible transparente como las paredes laterales no elásticas se forman a partir de los mismos o diferentes polímeros de silicona. En otra implementación, se utiliza una cubeta que comprende paredes laterales acrílicas no resilientes y un fondo de silicona elástica. En otro ejemplo, el fondo del recipiente está definido por un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 68 que está conectado a paredes laterales formadas por un material polimérico elástico o deformable plásticamente. En un ejemplo adicional, el sustrato 68 puede estar recubierto con un material transparente elástico, como por ejemplo una silicona, que se extiende solo una parte de la trayectoria hacia las paredes laterales, dejando un espacio periférico alrededor del revestimiento y entre el revestimiento y las paredes laterales. En otro ejemplo más, el sustrato 68 puede estar recubierto con un material transparente elástico que se extiende hasta las paredes laterales. En algunos ejemplos, se puede proporcionar un mecanismo de inclinación que inclina la cubeta con respecto a la plataforma de construcción 356 para despegar el material solidificable solidificado del fondo de la cubeta. También se puede proporcionar un material no elástico como por ejemplo una película transparente no elástica como una capa en la parte superior del fondo elástico entre el fondo elástico y la plataforma de construcción 356.

Al igual que en las formas de realización anteriores, durante un proceso de construcción del objeto, el material solidificable 352 se solidifica en contacto con la película 224, haciendo que la película 224 se estire cuando el objeto 366 es estirado hacia arriba (dirección del eje z) y lejos de la carcasa 360. De este modo, el movimiento de la plataforma de construcción 354 se controla preferentemente para evitar dañar la película 224 y/o el objeto 366.

En las formas de realización de las FIG. 19 y 20A-D, se puede proporcionar una máscara de película flexible con una matriz de elementos de formación de imágenes variablemente transparentes (por ejemplo, LCD o OLED transparente) que se pueden hacer transparentes u opacos selectivamente, permitiendo así que la energía de solidificación se proporcione selectivamente en la dirección del eje y mientras que suministra continuamente energía de solidificación desde la fuente de energía de solidificación 90 al deflector de energía giratorio 92. En un ejemplo, la máscara de película flexible se proporciona en la parte superior del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. El dispositivo de energía de solidificación 88 puede estar realizado tal como se muestra en las FIG. 5A-C. Además, el deflector de energía giratorio 92 puede reemplazarse por un microespejo de escaneo láser.

De acuerdo con ciertas implementaciones de los procesos y aparatos de fabricación de objetos tridimensionales descritos en la presente memoria, se ilustra un método para representar datos de objetos para su utilización en el control de la acción del dispositivo de solidificación lineal 88 en las FIG. 14 - 16 (g). Los tipos de archivos habituales utilizados para generar datos de objeto incluyen archivos STL (litografía estéreo) u otros archivos CAD (diseño asistido por ordenador) se trasladan habitualmente a sistemas de creación de prototipos rápidos en formatos como SLC, archivos de datos de sectores CLI o archivos de datos voxelizados que pueden incluir formatos de datos como por ejemplo BMP, PNG, etc. Sin embargo, puede utilizarse cualquier tipo de entrada de datos y convertirse internamente para crear los datos de imagen utilizados por el dispositivo de solidificación lineal 88. Los datos del objeto corresponden al patrón de energía suministrado por el dispositivo de solidificación lineal 88 y pueden ser generados por una unidad de control o por una fuente o dispositivo externo (por ejemplo, una red o dispositivo de almacenamiento).

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Como un objeto tridimensional a modo de ejemplo, se muestra un cilindro simple 300 en la FIG. 14. Las ubicaciones en o dentro del cilindro pueden caracterizarse por ejes x, y, y z tal como se muestra. En ciertas implementaciones de dispositivos de solidificación lineal, la intensidad y la duración de la energía de solidificación suministrada en una ubicación x, y particular no se pueden variar. Como resultado, aquellas ubicaciones en el plano x, y que reciben energía de solidificación se solidificarán sustancialmente a la misma profundidad. En dichas implementaciones, puede ser útil realizar una operación de "corte" de datos en la que se corta una representación en ordenador del objeto tridimensional para crear una pluralidad de secciones en la dirección del eje de construcción (eje z), cada una de las cuales representa una profundidad uniforme a través de todos los puntos a través del plano xy. Cada una de dichas secciones puede corresponder matemáticamente o estar representada por un conjunto de datos de capa de objeto. Una ilustración ejemplar de dichas láminas se representa gráficamente en la FIG. 15. Tal como se muestra en la FIG. 15, una representación de datos del objeto 300 puede representarse adicionalmente como una pluralidad de cortes de eje de construcción (eje z) 302i, en donde el número total de cortes n es sustancialmente igual a la altura del objeto tal como está construido dividido por la profundidad de solidificación proporcionada por el dispositivo de solidificación lineal 88. Las láminas 302; pueden representarse matemáticamente como conjuntos de datos de capa de objeto en los que cada capa está definida por coordenadas x, y que representan sus contornos y un valor de eje z que representa su ubicación a lo largo del eje de construcción, con valores Az entre segmentos adyacentes que representan el grosor de la capa.

Cada conjunto de datos de capa de objeto puede representarse gráficamente como una pluralidad de tiras que tienen una longitud a lo largo de la dirección del eje de escaneo (eje y) y una anchura a lo largo de la dirección del eje x, con las tiras dispuestas a lo ancho a lo largo de la dirección del eje x. Con referencia a la FIG. 16(a), se proporciona una vista tomada a lo largo de la dirección vertical (eje z) de una representación gráfica de un segmento de datos de objeto individual 302. La parte individual 302 se puede representar como una pluralidad de tiras adyacentes 304j, que se representa como m tiras. La línea punteada no es parte de la representación de datos, pero se proporciona para mostrar la forma generalmente circular definida por las tiras 304j. En el ejemplo de la FIG. 16, las tiras tienen un ancho correspondiente a la dirección de movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 (eje x) y la longitud correspondiente a una dirección distinta de la dirección del movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 (eje y). En el ejemplo específico de la FIG. 16(a), la dirección de la longitud de la cadena es sustancialmente perpendicular a la dirección del eje x.

Cada tira 304j representa gráficamente una representación de datos (preferiblemente proporcionada en una forma legible por un procesador de ordenador) de aquellas ubicaciones de material solidificable que se solidificarán en la dirección del eje y para una ubicación de eje x determinada. Las ubicaciones también se pueden definir con relación a los límites de la envolvente de la construcción, como por ejemplo el límite del eje de escaneo 344 y los límites del eje x 343 y 345 de la FIG. 16(b). La unidad de control (que no se muestra) recibe datos que indican la ubicación de la energía de solidificación en la dirección del eje x, por ejemplo, como se indica mediante la posición del dispositivo de solidificación lineal 88 en la dirección del eje x. La unidad de control también recibe la representación de datos (tiras 304j) y asocia directa o indirectamente cada cadena 304j con una posición del eje x en la envolvente de construcción 342 definida dentro de la superficie expuesta del material solidificable. Por lo tanto, una posición dentro de una cadena en la representación de datos corresponde a una posición en la superficie expuesta del material solidificable.

En la FIG. 16(a) x0 corresponde a la posición del dispositivo de solidificación lineal 88 en que comenzará la solidificación. El incremento x1-xo representa el ancho de solidificación en la dirección del eje x proporcionado por el dispositivo de solidificación lineal 88. Así, cuando el dispositivo de solidificación lineal está en la posición x0, la fuente de energía de solidificación 90 suministrará energía de solidificación cuando una faceta 94a-f con la que está en comunicación óptica tenga una posición rotacional correspondiente a las ubicaciones del eje y en la envolvente de construcción 342, en que la tira definida entre x0 y x1 está presente. En las formas de realización ilustradas de las FIG. 5A-C, la longitud de una faceta 94(a)-(f) del deflector de energía giratorio 92 corresponde a la dimensión máxima escaneable del eje y de la envolvente de construcción 342, es decir, la longitud máxima de solidificación en la dirección del eje y. Sin embargo, cualquier cadena individual 304j puede corresponder a una longitud de solidificación del eje y menor que la dimensión máxima de envolvente de construcción del eje y explorable.

Dado que el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve a lo largo de la dirección de la longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62, solidificará regiones de material solidificable correspondientes a cada tira 304j. Cada ubicación del eje x corresponde a una tira particular 304j. En ciertas formas de realización, un codificador lineal está conectado operativamente al motor 76 y/o eje del motor 78 para determinar la posición del eje x del dispositivo de solidificación lineal 88.

Los datos de la capa de objeto que se ilustra gráficamente en la FIG. 16(a) pueden mapearse sobre una envolvente de construcción 342 tal como se muestra en la FIG. 16(c). Cada tira 304j puede definirse por una coordenada x (o pares de coordenadas x) y una o más coordenadas y que definen las regiones de solidificación en la ubicación particular del eje x.

En algunos ejemplos, cada cadena 304j puede estar representada por un conjunto correspondiente de datos de cadena. En una forma de realización preferente, el conjunto de datos de cadena comprende un conjunto de valores de tiempo. En otra realización preferente, el conjunto de datos de cadena comprende un número de cadena n y un conjunto de valores de tiempo. En ciertos casos, el número de cadena n 5 corresponde a un número de escaneo lineal. Por ejemplo, utilizando la fórmula (1) descrita anteriormente, se puede calcular un número máximo de escaneos lineales (Nmax) para una longitud de envolvente de construcción L y cada escaneo lineal tendrá un número de índice de cadena correspondiente asociado. Para cualquier capa de objeto particular, las regiones de la envolvente de construcción 342 a lo largo de la dirección del eje x pueden no solidificarse y pueden no escanearse. Sin embargo, a todas las regiones en 10 las que puede producirse un escaneo lineal único en la dirección del eje x se les puede asignar un número de cadena. Así, para una velocidad determinada del motor 76, un número dado de facetas F de un deflector de energía giratorio 92 y una velocidad rotacional determinada del deflector de energía giratorio 92, habrá un número máximo de escaneos lineales Nmax dentro de la envolvente de construcción 342 y un número correspondiente de conjuntos de cadenas de datos, cada uno de los cuales puede tener o no datos de 15 escaneo reales (datos de objeto), dependiendo de si se va a realizar algún escaneo en su ubicación de eje x correspondiente. En el ejemplo de la FIG. 16(c), se utilizan trece escaneos lineales para formar la capa de objeto representada por las tiras 304j y cada escaneo lineal corresponde a un índice de escaneo lineal que va de n a n+12 y un conjunto único de datos de cadena que tienen un índice de cadena que va desde n a n+12.

20 Los sistemas de control habituales, incluidos los microcontroladores, tendrán un tiempo de retardo incorporado entre el momento en que se leen los datos de solidificación y cuando la fuente de energía de solidificación 90 se conmuta a una condición activada o desactivada. El tiempo de retardo puede ser variable y puede causar errores en las dimensiones del objeto tridimensional que se está construyendo. En un ejemplo, se proporciona un microcontrolador con los sistemas para hacer un objeto tridimensional descrito 25 en la presente memoria que tiene un tiempo de retardo de no más de aproximadamente 80 nanosegundos, preferiblemente no más de aproximadamente 60 nanosegundos, e incluso más preferiblemente no más de aproximadamente 50 nanosegundos. El error de parte se puede relacionar con el tiempo de retardo de alternancia de la siguiente manera:

(3a) Error = (LBE)(RPM)(F)(ttoggie iag)/(60seg./min.)(0.001 mm/micra)

30 donde, Error es la variación máxima en las dimensiones de la pieza (micras) debido al tiempo de

retraso de alternancia;

LBE es la distancia de la envolvente de construcción en la dirección del eje de escaneo (y) (mm);

RPM es la frecuencia de rotación del deflector de energía giratorio 92 (revoluciones/minuto);

F es el número de facetas en el deflector de energía giratorio 92; y

35 ttoggie lag es el tiempo requerido para que el microprocesador alterne el estado de la fuente de

energía de solidificación.

En algunas implementaciones preferentes, el Error es preferiblemente no más de 90 micras, más preferiblemente no más de aproximadamente 90 micras, todavía más preferiblemente de no más de aproximadamente 70 micras, y aún más preferiblemente no más de aproximadamente 50 micras.

40 La FIG. 16(d) proporciona una tabla que ilustra conjuntos ejemplares de datos de cadena que corresponden a las bandas de objeto mostradas en las FIG. 16(c). Los índices de cadena comienzan con n=0 en el borde izquierdo (xü) de la envolvente de construcción 342 y terminan en un número de cadena máximo Nmax en el borde derecho de la envolvente de construcción 342. Por lo tanto, algunos conjuntos de datos de cadena no tendrán ningún dato de objeto asociado a ellos, ya que no corresponden a las ubicaciones del eje x 45 donde ocurre la solidificación. En la FIG. 16(d) no ocurre ninguna solidificación antes del índice de cadena n=20 y no ocurre ninguna solidificación después del índice de cadena n+12. Por lo tanto, no hay entradas en la tabla de la FIG. 16(d) para las ubicaciones del eje x en las que no se produce solidificación dentro de la envolvente de construcción 342.

Cada conjunto de datos de cadena representado en la FIG. 16(d) tiene un código de inicio que se representa 50 en notación hexadecimal mediante una serie de ocho Fs. Yendo de izquierda a derecha, el índice de cadena n para el conjunto de datos de cadena es el siguiente. Siguiendo el índice de cadena, se proporciona una serie de valores de tiempo. Cada valor de tiempo representa un evento de estado de activación de la fuente de solidificación. En un ejemplo, los estados de activación están activados o desactivados. Los valores de tiempo pueden tomar una variedad de formas. Sin embargo, en una implementación se definen como los 55 tiempos transcurridos de un reloj de CPU en la unidad de microcontrolador utilizada para operar el sistema para hacer un objeto tridimensional. En un ejemplo, la CPU tiene una velocidad de reloj de 66MHz y las unidades de tiempo son marcas de CPU. En un ejemplo en que la velocidad de escaneo de la línea es de 1000 líneas por segundo, la longitud máxima de escaneo de cada línea en el eje de escaneo (dirección del eje y) corresponde a 66,000 marcas. Por lo tanto, el conjunto de datos de cadena en n=20 indica que la

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fuente de energía de solidificación 90 se activará a 22000 marcas y se desactivará a 44000 marcas. El conjunto de datos de cadena en n=21 indica que la fuente de energía de solidificación 90 se activará a 20000 marcas y se desactivará a 46000 marcas. En una forma de realización preferente, se proporciona un temporizador (como por ejemplo un temporizador de software programado en la unidad de microcontrolador) que se reinicia al comienzo de cada escaneo lineal, y el comienzo de cada escaneo lineal se sincroniza con el límite del eje de escaneo de envolvente de construcción 344 utilizando un sensor 324 de la FIG. 5C de la manera descrita anteriormente. Por lo tanto, las marcas se definen con relación a un tiempo de inicio cero cuando se reinicia el temporizador, en cuyo punto la operación de escaneo de línea se encuentra en el límite del eje de escaneo 344 (FIG. 16(b)).

En algunos ejemplos, un ordenador principal transmite conjuntos de datos de cadena a una unidad de microcontrolador que opera el sistema para producir un objeto tridimensional para cada posible escaneo lineal (es decir, para cada cadena que va de 0 a Nmax-1) aunque algunos de los conjuntos de datos de cadena pueden no tener datos de objeto (por ejemplo, ningún valor de marca de CPU) asociados a ellos porque la solidificación no se produce en la ubicación del eje x a la que corresponden. Si bien esta técnica puede ser utilizada, consume un exceso de capacidad del procesador de la unidad microcontroladora involucrada en la lectura de datos de cadena para conjuntos de datos de cadena correspondientes a las ubicaciones del eje x en las que no ocurre la solidificación. Por consiguiente, en algunos ejemplos, solo los conjuntos de datos de cadena que contienen datos de solidificación de objeto (por ejemplo, valores de marcas de CPU) se transmiten a la unidad de microcontrolador. En tales casos, es conveniente definir un índice de memoria de ordenador m que tenga valores que varíen de 0 a uno menos que el número máximo de conjuntos transmitidos de cadenas de datos Mmax, donde m identifica únicamente cada conjunto de datos de cadena transmitidos a la unidad de microcontrolador. En el ejemplo de las FIG. 16(d), hay un total de conjuntos Nmax de datos de cadena definidos para toda la envolvente de construcción 342 por el ordenador principal. Sin embargo, solo 13 conjuntos de datos de cadena incluyen datos de solidificación de objetos. Por lo tanto, suponiendo que el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve de izquierda a derecha en la FIG. 16(c), el primer conjunto de datos de cadena transmitidos por el ordenador principal a la unidad del microcontrolador tendrá un índice de memoria de ordenador de m=0 y un índice de cadena n de 20. El valor del índice de cadena n corresponderá a una ubicación específica a lo largo del eje x dentro de la envolvente de construcción 342. Sin embargo, el índice de memoria del ordenador m no necesariamente se corresponderá. Por lo tanto, la unidad del microcontrolador solo necesita leer 13 conjuntos de series de datos en lugar de Nmax-1 conjuntos de cadenas de datos.

En algunos casos, los dispositivos de solidificación lineal 88 que utilizan un deflector de energía giratorio 92 pueden estar sujetos a la variabilidad en la velocidad de escaneo lineal en la dirección de escaneo (eje y). Cada faceta 94a-f tendrá una posición de rotación correspondiente a una ubicación a lo largo del eje de escaneo (es decir, un "punto central") en que la energía de solidificación se desviará perpendicularmente al material solidificable y a la abertura 100 en la carcasa del dispositivo de solidificación lineal 88. En el punto central, la distancia recorrida por la energía de solidificación desde el deflector de energía giratorio 92 hasta el material solidificable estará en un mínimo con respecto a las ubicaciones alejadas del punto central. En posiciones de rotación ubicadas lejos del punto central en la dirección de escaneo (eje y), la velocidad de escaneo en la dirección del eje y será más rápida que la proximidad del punto central. Además, la velocidad aumentará a medida que la distancia desde el punto central aumente. A una frecuencia de rotación constante para el deflector de energía giratorio 92, el aumento de velocidad es directamente proporcional a la distancia desde el punto central. Esta velocidad de escaneo variable en función de la posición del eje de escaneo (eje y) puede producir imprecisiones en el objeto tridimensional.

En algunos ejemplos, los datos de cadena utilizados para determinar cuándo alternar el estado de activación entre ON y OFF de la fuente de energía de solidificación 90 se ajustan para tener en cuenta las variaciones de velocidad del eje de barrido. En una forma de realización, los valores de datos de cadena que representan cambios en el estado de activación (por ejemplo, el número de marcas de CPU tal como se ejemplifica en las FIG. 16(d), (f) y (g)) se ajustan en función de su distancia correspondiente al punto central). En una implementación, los datos de cadena en cualquier valor de índice de cadena n se ajustan de la siguiente manera:

3(b) Nuevas marcas de CPU = Marcas antiguas de CPU + Marcas ACPU*C

donde, las marcas ACPU se calculan restando las marcas antiguas de la CPU de las marcas de la CPU del punto central, y C es una constante adimensional. La variable "marcas de CPU del punto central" se refiere a la cantidad de marcas de la CPU en los que la energía de solidificación golpeará el punto central. En general, corresponderá al punto medio de una línea de escaneo completa a lo largo de la dirección del eje de escaneo.

La ecuación 3(b) también se puede modificar para su utilización con distancias lineales antes de que se conviertan en marcas de la CPU. Por ejemplo, refiriéndose a la FIG. 15, un objeto tridimensional puede laminarse en una pluralidad de cortes como por ejemplo 302i donde i varía desde 1 hasta el número máximo de láminas n. Un segmento dado se puede proyectar sobre el área de construcción tal como se muestra en la FIG. 16(c). Cada línea de escaneo 304j tendrá ubicaciones que definen una distancia con respecto a una

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ubicación de referencia a lo largo de la dirección del eje de escaneo (por ejemplo, el borde 344 donde y=yo) donde el estado de activación de la fuente de energía de solidificación 90 cambia. El punto central también se puede definir con relación a la misma ubicación de referencia. Para cada ubicación a lo largo del eje x, habrá una pluralidad de valores de eje y (en relación con el borde y0 344) en los que cambia el estado de activación. Para cada cadena mostrada en la FIG. 16(c), el estado de activación cambiará dos veces. Así, para una posición determinada a lo largo del eje x, cada valor del eje de escaneo (y) al que cambia el estado de energización de energía de solidificación puede corregirse para tener en cuenta la variación del eje de escaneo (y) en la velocidad de escaneo de energía de solidificación tal como sigue:

3(c) ynew = yold + (y center point - yold)*C

donde yold es una posición del eje y con respecto a la ubicación de referencia del eje y (por ejemplo, el borde 344 en la FIG. 16(c)) en que el estado de activación cambia según se determina colocando (matemática o gráficamente) una lámina 302i del objeto tridimensional en una envolvente de construcción;

y central point es la ubicación del punto central con respecto a la ubicación de referencia del eje y (por ejemplo, el borde 344 en la FIG. 16(c));

y new es el nuevo valor corregido del eje y en que cambia el estado de activación; y C es una constante sin dimensiones.

Los valores de ynew se pueden convertir a marcas de CPU para definir los datos de cadena para la solidificación.

El valor de la constante adimensional C puede determinarse por prueba y error. En un ejemplo, una pluralidad de secciones lineales se solidifican a lo largo de una dirección que es sustancialmente perpendicular a la dirección del eje de escaneo (y), por ejemplo, a lo largo de la dirección del eje x. Los datos de cadena en los que se basan las secciones lineales son tales que cada línea está igualmente separada de sus vecinos. En el caso de una cadena de datos que dice String (n)=(FFFFFF, n, 10000, 10500, 11500, 12000, 22000, 22500, 32500, 33000, 43000, 43500), se esperaría que cada sección lineal tuviera un grosor del eje de escaneo correspondiente a 1000 marcas de la CPU e iguales separaciones entre secciones lineales equivalentes a 10000 marcas de la CPU. Si la velocidad de escaneo varía a lo largo de la dirección del eje de escaneo (y), las secciones lineales solidificadas reales no estarán separadas en cantidades iguales. Por ejemplo, cuando la velocidad de escaneo es más rápida en los extremos de la línea de escaneo en relación con el punto central, las separaciones entre secciones lineales adyacentes aumentarán a medida que se mueva a lo largo del eje y desde el punto central (ya sea dirección positiva o negativa del eje y). C puede calcularse relacionando las distancias entre dos cadenas adyacentes (y/o promediando las relaciones de vecinos adyacentes) o haciendo ajustes a C y repitiendo el proceso de solidificación hasta que las separaciones entre secciones lineales sean sustancialmente iguales.

Por lo tanto, en un método para fabricar un objeto tridimensional, se corta un objeto tridimensional en láminas adyacentes a lo largo de un eje de construcción (por ejemplo, tal como se muestra en la FIG. 15). Cada lámina se subdivide a continuación en un conjunto de bandas lineales, cada una de las cuales se extiende a lo largo de la dirección de escaneo (por ejemplo, el eje y). Un punto central se determina determinando la posición a lo largo de la dirección del eje de escaneo en la que la distancia entre la energía de solidificación desviada por el deflector de energía giratorio 92 y el material solidificable es mínima. En una variación, cada cadena se convierte en un conjunto de valores de eje de escaneo (que pueden ser, por ejemplo, distancias lineales con respecto a un límite de envolvente de construcción o valores de marcas de CPU) en los que cambia el estado de activación de fuente de energía de solidificación 90. Cada valor del eje de escaneo se corrige para tener en cuenta la variación en la velocidad de escaneo a lo largo del eje de escaneo, preferiblemente en una cantidad que varía con la distancia entre la ubicación del valor del eje de escaneo a lo largo del eje de escaneo y el punto central, como por ejemplo utilizando la ecuación 3(b). Los valores del eje de escaneo corregidos son utilizados posteriormente por el microcontrolador para realizar el proceso de solidificación. En otra variación, el conjunto de tiras lineales se convierte en marcas de CPU y a continuación se corrige, por ejemplo utilizando la ecuación 3(b).

En muchos procesos de creación de objetos tridimensionales, habrá varias capas adyacentes que son idénticas y que, por lo tanto, pueden representarse mediante datos de capa de objeto idénticos. Con referencia a la FIG. 16(e), los datos de la capa de objeto se representan en forma gráfica que se pueden utilizar para formar varias capas. En algunos casos, es preferible realizar operaciones de escaneo de líneas cuando el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve de izquierda a derecha y de derecha a izquierda a lo largo del eje x. Esto no presenta ningún problema cuando el objeto es simétrico con respecto a la línea media de la dirección del eje x. Sin embargo, cuando se forman múltiples capas asimétricas idénticas, la unidad de microcontrolador debe leer los conjuntos de datos de cadena en el orden opuesto cuando el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve en direcciones opuestas. Por ejemplo, la tabla de la FIG. 16(f) representa múltiples conjuntos de datos de cadena que corresponden a los datos de capa de objeto de la FIG. 16(e). Cuando se mueve el dispositivo de solidificación lineal 88 de izquierda a derecha, el primer

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conjunto de datos de cadena en que se produce la solidificación tiene un índice de cadena de n=20 y un valor de índice de memoria del ordenador m de cero. El último conjunto de datos de cadena en que se produce la solidificación tiene un índice de cadena de n=60. Cuando el dispositivo de solidificación lineal 88 invierte la dirección para ir de derecha a izquierda, no puede realizar la solidificación comenzando con el índice de memoria del ordenador m=0 y el índice de cadena de datos n=20 porque esos datos se definieron para el lado izquierdo de la FIG. 16(e), no el lado derecho. Por lo tanto, realizar operaciones de escaneo de línea basadas en dichos datos solidificaría un patrón que es el inverso del patrón deseado. La unidad del microcontrolador o el ordenador principal pueden calcular y almacenar conjuntos completos de cadenas de datos para la dirección de derecha a izquierda en función de los datos generados para la operación de izquierda a derecha. Sin embargo, esta operación consumiría una memoria excesiva y la capacidad del procesador.

En un método de funcionamiento, el ordenador principal invierte los datos para las capas idénticas adyacentes y los transmite a la unidad del microcontrolador. De acuerdo con el método, se proporcionan datos de capa de objetos tridimensionales idénticos correspondientes a las capas adyacentes primera (pares) y segunda (impares) de material solidificable utilizado para formar el objeto tridimensional. Los datos de capa de objeto se subdividen en primera y segunda pluralidades respectivas de tiras de sección transversal de objeto, donde cada cadena de sección transversal de objeto en la primera pluralidad de tiras de sección transversal de objeto tiene un conjunto de datos de tira y un valor n de índice de tira (par) que van desde 0 hasta el valor de índice máximo de Nmax-1 en la primera pluralidad de tiras de sección transversal de objeto. Cada tira en la segunda pluralidad de tiras de sección transversal de objeto tiene un conjunto de datos de tira y un valor de índice de cadena correspondiente n (impar), y los datos de cadena correspondientes a cada valor respectivo de n (impar) para la segunda pluralidad de objetos cruzados - las tiras de sección equivalen a los datos de cadena para la primera pluralidad de tiras de sección transversal de objeto que corresponden al valor de índice de cadena n (par) igual a Nmax-1 menos el valor respectivo de n (impar). A medida que se solidifica cada capa impar, el ordenador principal puede simplemente identificar la cadena de datos de capa par que corresponde a cada cadena de datos de capa impar y transmitir la cadena de datos de capa par al microcontrolador, evitando la necesidad de almacenar un conjunto de datos de cadena de capa impar. El uso de esta técnica de inversión permite que los datos de múltiples capas que se solidifican en direcciones opuestas se determinen creando datos de capa de objeto para una sola capa y ya sea invirtiendo (para capas solidificadas en la dirección opuesta del eje x) o usándolo (para capas solidificadas en la misma dirección del eje x) para todas las capas posteriores que tienen la misma forma de sección transversal.

Una inversión ejemplar utilizada para reducir la capacidad de almacenamiento de un medio legible por ordenador requerido para almacenar datos de objeto tridimensionales correspondientes a una pluralidad de capas de objeto puede describirse de la siguiente manera: un primer conjunto de datos de capa de objeto se almacena en un medio legible por ordenador. El primer conjunto de datos de capa de objeto comprende un primer conjunto de cadenas de datos como por ejemplo las representadas en las FIG. 16(d), (f) y (g). Cada cadena de datos en el primer conjunto se puede representar como d (0, m), donde 0 indica que la cadena pertenece al primer conjunto, y m es un valor de índice de memoria de ordenador exclusivo de la cadena. Los valores de índice m van de 0 para la primera cadena de datos a Mmax (o Mtotal). El valor de índice más alto será Mmax-1 (porque el primer valor es cero).

Un programa está almacenado en el medio legible por ordenador (que puede ser el mismo o diferente al que está almacenado el primer conjunto de datos de capa de objeto) con instrucciones para calcular un segundo conjunto de cadenas de datos para un segundo conjunto de datos de capa de objeto. Las capas a las que corresponden los conjuntos primero y segundo de datos de objeto son preferiblemente adyacentes entre sí y definen una secuencia de capas alternas (primer conjunto, segundo conjunto, primer conjunto, segundo conjunto, etc.). Los datos de cadena para el segundo conjunto de datos de capa de objeto pueden calcularse utilizando la siguiente ecuación o utilizando cualquier conjunto de ecuaciones de manera que los datos de cadena para el segundo conjunto de datos de capa de objeto correspondan a la de la primera capa de datos de objeto de acuerdo con la siguiente ecuación:

(4) d(1,m) = d(0,Mmax-1-m)

donde, d (1, m) son los datos de cadena para la capa 1 a un valor dado del índice de memoria

de ordenador, m.

Utilizando la ecuación (4), el ordenador principal puede simplemente identificar la cadena de datos para la capa 0-ésima que corresponde a cada cadena de datos para la 1a capa y transmitirla al microcontrolador. Ni el ordenador principal ni el microcontrolador necesitan almacenar las cadenas d (1, m) en la memoria. Tal como se ha mencionado anteriormente, cada ubicación a lo largo de la dirección del eje x de la envolvente de construcción 342 puede corresponder únicamente (directa o indirectamente) a un índice de cadena n. El índice de memoria del ordenador se utiliza para evitar almacenar cadenas de datos que están vacías porque corresponden a ubicaciones en las que no tendrá lugar la solidificación. Sin embargo, las cadenas de datos para toda la envolvente de construcción pueden relacionarse entre sí utilizando una

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ecuación similar a la ecuación 3a reemplazando m con el índice de cadena n y reemplazando Mmax con el número máximo de cadenas de datos para la envolvente de construcción Ntotal.

La técnica anterior de inversión de datos se ilustra en las FIG. 16(f) y (g). En el ejemplo, Nmax (como puede calcularse mediante la ecuación (1)) es 101 y los índices de cadena van de 0 a Nmax-1 (es decir, de 0 a 100). Por lo tanto, al solidificar de derecha a izquierda (FIG. 16(g)) a lo largo del eje x, el conjunto de datos de cadena para la capa impar tiene un índice de cadena de 40 (comenzando desde n=0 en el límite derecho de la envolvente de construcción 345 en la FIG. 16(b)) es el mismo que el conjunto de datos de cadena utilizado para la cadena de capas pares que tiene el índice de cadena n=100-40=60. Por lo tanto, los índices de cadena siempre se inician en cero en los límites de la mano izquierda y derecha, pero la inversión de los conjuntos de datos de cadena por parte del ordenador principal tal como se refleja en las FIGS. 16(f) y 16(g) evita la necesidad de volver a calcular nuevos datos de cadena para la capa impar a partir de los datos del objeto. En cambio, los datos de capa par pueden simplemente invertirse y suministrarse a la unidad del microcontrolador. En otro ejemplo, el proceso de inversión puede manejarse en función del valor m del índice de memoria del ordenador en lugar del valor n del índice de cadena utilizando la ecuación (4). Así, por ejemplo, al solidificar la capa impar (yendo de derecha a izquierda) los datos de cadena para m=l pueden calcularse tomando los datos de capa pares en m= Mmax-1-m (impar)=39 (Mmax es el total de valores de índice de ordenador, que es 41, no el valor de índice máximo que es 40). Esta última técnica evita la necesidad de leer datos de cadena para cadenas en las que no se produce solidificación y en su lugar requiere leer solo aquellas cadenas en las que hay solidificación, que por definición son aquellas a las que se les asignó un valor m de índice de memoria del ordenador.

Tal como se ha mencionado anteriormente, en algunas implementaciones de los sistemas descritos en el presente documento se utiliza un parámetro de movimiento del motor como por ejemplo un número de etapas del motor para indicar indirectamente cuándo el dispositivo de solidificación lineal 88 está en una ubicación del eje x correspondiente a un escaneo lineal particular o datos de cadena índice, n. Para un valor de índice deseado, n, el número de pasos desde el límite del eje x de envolvente de construcción relevante, 343 o 345, puede calcularse utilizando la siguiente fórmula:

(5) Fases = W(S)(n)(RPM)(F)/60

en donde, Fases es el número de fases del motor desde el límite del eje X de la envolvente de construcción hasta la ubicación en la que se realiza el escaneo de línea que tiene el valor de índice n;

W es una relación de fases de motor para el motor 76 por unidad de longitud en la dirección del eje x en fases/mm;

S es la velocidad del motor 76 en mm/segundo;

RPM es la frecuencia de rotación del deflector de energía giratorio en revoluciones por minuto; y

F es la cantidad de facetas en el deflector de energía giratorio.

La variable W se puede considerar como un "parámetro de movimiento del motor" ya que depende de un número de fases del motor. Tal como se ha indicado anteriormente, W puede estimarse a partir de relaciones mecánicas conocidas entre la velocidad de rotación y la relación de transmisión del motor 76 y los diámetros de polea 82a y 82b. Un método para estimar W es determinar el número de fases estimadas requeridas para atravesar la longitud L del eje x de la envolvente de construcción 342 en base a dichas relaciones mecánicas conocidas. Sin embargo, debido a los efectos térmicos y otras no idealidades, el valor estimado de W puede no ser exacto. En los casos en que la solidificación se realiza bidireccionalmente con respecto al eje x (comenzando desde los límites de la envolvente de construcción 343 y 345), el error en W puede causar una desalineación entre las capas par e impar porque el número calculado de pasos no corresponderá a la ubicación deseada del eje x que cree que corresponde al valor de n utilizado en la ecuación (5). Por ejemplo, si un proceso de construcción se inicia desde la dirección de izquierda a derecha a lo largo de la dirección del eje x, y W es demasiado alto, un valor dado de n provocará que la solidificación ocurra más a la derecha de lo deseado. Como resultado, el límite más a la derecha de la parte estará más a la derecha de lo deseado. Si la solidificación se invierte (de derecha a izquierda), el número de pasos correspondientes a un valor dado de n se desplazará más hacia la izquierda que lo deseado. Por lo tanto, cuando la parte resultante se ve desde la misma orientación que aquella en la que se construyó (es decir, con el lado que era el lado izquierdo durante la formación posicionado a la izquierda del lado que era el lado derecho durante la formación), las partes de la pieza que se solidificaron en la dirección de izquierda a derecha tendrán un borde de la mano derecha que se desplaza hacia la derecha en relación con las partes de la pieza que se solidificaron en la dirección de izquierda a derecha. El borde de la mano izquierda de las partes de la parte solidificada en la dirección de derecha a izquierda se desplazará hacia la izquierda en relación con las partes solidificadas en la dirección de izquierda a derecha. Por el contrario, si la solidificación comienza de izquierda a derecha y W es demasiado baja, al ver la pieza resultante en la misma orientación que aquella en la que se construyó, el borde derecho de las partes solidificadas en la dirección de izquierda a derecha será desplazado hacia la izquierda en relación con las partes solidificadas

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en la dirección de derecha a izquierda, y el borde izquierdo de la parte solidificada en la dirección de izquierda a derecha se desplazará desde la derecha cuando se solidifique.

Como resultado, en ciertas implementaciones, es deseable ajustar el parámetro de movimiento del motor (por ejemplo, W) en base a los datos de medición de la pieza de prueba. Los datos de medición de la pieza de prueba pueden comprender la longitud de una dimensión o espacio de compensación entre dos o más secciones de la pieza de prueba. En ciertos casos en los que se utiliza el método de inversión de datos ilustrado en las FIG. 16(f) y (g), se crea un desplazamiento entre las secciones de capas idénticas que se solidifican en direcciones opuestas a lo largo del eje x. El desplazamiento se utiliza a continuación para ajustar el valor de W.

Un método para preparar una pieza de prueba para utilizar en la determinación del ajuste del movimiento del motor comprende formar una primera serie de capas de la pieza de prueba moviendo el dispositivo de solidificación lineal 88 en una primera dirección a lo largo del eje x (por ejemplo, de izquierda a derecha) y realizar operaciones de escaneo lineal en la dirección del eje de escaneo (eje y). A continuación se forma una segunda serie de capas moviendo el dispositivo de solidificación lineal 88 en una dirección del eje x opuesta a la utilizada para formar el primer conjunto de capas (por ejemplo, de derecha a izquierda) y realizando operaciones de escaneo lineal en el eje de escaneo (dirección del eje y). La pieza de prueba puede tener una variedad de formas, pero en algunos ejemplos se utiliza una forma de bloque rectangular simple. En otros ejemplos, y como se ilustra en las FIG. 25(a) y 25(b), se utiliza una forma de pieza de prueba semiesférica. En la formación de la pieza de prueba, se especifica un valor inicial del parámetro de movimiento del motor que se cree que produce la longitud correcta de la envolvente de construcción 342 en la dirección del eje x. En un ejemplo preferente, el parámetro de movimiento del motor es un número de etapas del motor para el motor 76 que se estima que corresponde a la longitud conocida L de la envolvente de construcción 342. A partir de estos datos, se puede calcular un valor predicho de W.

Tal como se indica en la ecuación (5), si el parámetro de movimiento del motor es erróneo, el valor predicho de W también será erróneo, lo que a su vez provocará que el número de fases del motor (Fases) calculadas a partir de la ecuación (5) sea erróneo. Los efectos de dicho error en W se pueden ejemplificar haciendo referencia nuevamente a los datos de la FIG. 16(f). Si se construye una pieza de prueba utilizando esos datos, la primera serie de capas utilizará todos los datos de la FIG. 16(f) y se formará en la dirección de izquierda a derecha a lo largo del eje x. La segunda serie de capas se formará en la dirección de derecha a izquierda a lo largo del eje x. Tal como indican los datos, para las capas de izquierda a derecha, el primer escaneo lineal que va de izquierda a derecha se realizará con el valor de índice de cadena n de 20. Si el valor predicho de W es mayor que el valor real, el primer escaneo lineal se desplazará más hacia la derecha desde el límite de la envolvente de construcción de la parte izquierda 343 de lo deseado, como lo harán todos los escaneos lineales posteriores. Como resultado, todas las capas de izquierda a derecha (pares) se desplazarán hacia la derecha en relación con la posición deseada. Cuando se invierte la dirección de solidificación y se utilizan los datos de la FIG. 16(g), la primera cadena en m=0, n=40 se desplazará más hacia la izquierda desde el límite de la envolvente de construcción de la derecha 345 de lo deseado. Por lo tanto, cuando la pieza de prueba se completa y se ve desde la misma orientación que su orientación de construcción, el primer conjunto de capas formadas en la dirección de izquierda a derecha se desplazará hacia la derecha en relación con el segundo conjunto de capas formado en una dirección de derecha a izquierda. El cambio producirá una dimensión de desplazamiento medible.

La dimensión de desplazamiento medida de la pieza de prueba se puede utilizar para corregir el valor de W utilizado por el microcontrolador de acuerdo con las ecuaciones (6)-(8):

(6) Desplazamiento por pasos = A L * W

(7) Longitud de envolvente de construcción corregida en Fases = Fases (Previstas) + Fase compensada

(8) W corrected = Longitud de Envolvente de Construcción Corregida en Fases/L

donde, A L es la dimensión de desplazamiento medida (mm) entre el primer y segundo conjuntos de capas de piezas de prueba, y un valor positivo de A L indica que las capas de izquierda a derecha están desplazadas a la izquierda con respecto a las capas de derecha a izquierda, mientras que un valor negativo de A L indica que las capas de derecha a izquierda están desplazadas a la derecha en relación con las capas de derecha a izquierda;

W es el valor original, predicho de W (pasos/mm);

L es la longitud de la envolvente de construcción (mm);

Fases (Previstas) es el número original de pasos predichos para corresponder con la longitud de envolvente L basándose en la frecuencia de rotación del motor, la relación de transmisión y el diámetro de la polea, lo que equivale a W*L, donde L es la longitud de envolvente de construcción en mm; y

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W corrected es el valor corregido de W

El valor de W corrected se puede utilizar con la ecuación (6) en los posteriores procesos de creación de piezas. Las relaciones anteriores pueden generalizarse con respecto a las instrucciones de construcción de la siguiente manera: si se produce solidificación en una primera serie de capas en una primera dirección y una segunda serie de capas en una segunda dirección (en oposición a la primera dirección), cuando se visualiza la pieza en una orientación (la orientación de visión) que es la misma en la que se construyó (la orientación de la formación) un valor de W demasiado bajo hará que el primer conjunto de capas se desplace en la segunda dirección en relación con el primer conjunto de capas, y el valor de A L utilizado en la ecuación (7) será positivo. Por el contrario, si el valor de W es demasiado alto, el primer conjunto de capas se compensará en la primera dirección con respecto al segundo conjunto de capas, y el valor de A L en la ecuación (7) será negativo.

La relación entre la "orientación de visión" y la "orientación de formación" se puede entender mejor con un ejemplo. Cada capa se solidificará formando una serie de secciones curadas linealmente comenzando desde un origen de envolvente de construcción y terminando en un punto terminal de envolvente de construcción. Se puede seleccionar una orientación de formación seleccionando un sistema de coordenadas arbitrario que definirá una dirección desde el origen hasta el punto terminal, como la "dirección positiva del eje x" o "izquierda a derecha". "La" orientación de visión "utilizada para medir el desplazamiento A debería ser la misma que la orientación de la formación, de modo que cuando se visualiza el objeto, la parte del objeto solidificado en que comenzó la solidificación (el origen) tiene la misma relación direccional con la parte del objeto solidificado con el que terminó la solidificación (el punto terminal).

En algunos ejemplos, A L se mide utilizando un calibrador con una capacidad de medición mínima de 50 micras. En tales casos, los valores de compensación A L de menos de 50 micras no pueden medirse, y las capas formadas en una dirección pueden estar compensadas con las formadas en la otra dirección hasta en 50 micras. En algunos casos, puede ser deseable aumentar la precisión del proceso de construcción de piezas midiendo valores de compensación A L más pequeños y ajustando un parámetro de movimiento del motor (por ejemplo, W) en consecuencia. Un método adecuado para este fin se describirá a continuación con referencia a las FIG. 25(a) y 25(b). De acuerdo con la técnica, se construye una pieza de prueba generalmente semiesférica. Un primer conjunto de capas 504 se forma solidificando la resina solo cuando el dispositivo de energía de solidificación 88 se mueve en una primera dirección (positiva) a lo largo del eje x (FIG. 16 (b)). A continuación se forma un segundo conjunto de capas 502 solidificando la resina solo cuando el dispositivo de energía de solidificación 88 se mueve en una segunda dirección (negativa) opuesta a la utilizada para formar el primer conjunto de capas 504. En la FIG. 25(a), las capas 502 y 504 se ven mirando en una dirección perpendicular al plano x-z (es decir, a lo largo del eje de escaneo o del eje y).

De acuerdo con el método, la pieza de prueba completada se coloca bajo un microscopio y se ve a lo largo del eje z (altura) de manera que los puntos de origen de las capas estén en las mismas posiciones relativas a lo largo del eje x que durante el proceso de formación (es decir, los puntos de origen de la sección 502 están más alejados en la dirección positiva del eje x que en los puntos de origen de la sección 504). Dos secciones circulares 502 y 504 serán visibles. Si el parámetro de movimiento del motor W es erróneo, el círculo interno 502 no será concéntrico con el círculo exterior 504, aunque sus diámetros paralelos al eje x deberían ser sustancialmente colineales. En tales casos, se pueden medir dos desplazamientos, An y Ar2, entre los extremos del eje x de cada sección circular 502 y 504. Tal como se muestra en la FIG. 25(b), la ubicación del eje x de la sección 502 más alejada del eje de escaneo (y) puede sustraerse de la ubicación del eje x de la sección 504 que está más alejada del eje de escaneo (y) para producir Ar 1. La ubicación del eje x de la sección 504 que está más cerca del eje y se puede restar de la ubicación del eje x de la sección 502 que está más cerca del eje y para obtener Ar2. Si el parámetro de movimiento del motor está configurado correctamente, el valor de An-Ar2 será cero (o sustancialmente cero). Sin embargo, si el parámetro del movimiento del motor está incorrectamente configurado, An-Ar2 no será cero. Tal como se menciona anteriormente, en el ejemplo de las FIG. 25(a) y 25(b) la sección 504 se forma solo mientras el dispositivo de energía de solidificación 88 se mueve en la dirección positiva del eje x, y la sección 502 se forma solo mientras el dispositivo de energía de solidificación 88 se mueve en la dirección negativa del eje x. El valor negativo de An-Ar2 indica que el parámetro de movimiento del motor (por ejemplo, W) se estableció demasiado bajo. Por lo tanto, construyendo piezas de prueba adicionales con valores incrementados de W, se puede determinar el valor correcto (el que produce Ar1= Ar2) y se introduce en el microcontrolador para construcciones de piezas reales (no de prueba). Las ecuaciones (6)-(8) se pueden utilizar para calcular un valor corregido del parámetro de movimiento del motor (Wcorrected) sustituyendo An-Ar2 para AL.

Con referencia de nuevo a la FIG. 5C, se describirán ahora las formas de realización de un método para sincronizar un temporizador con la posición de una línea de escaneo dentro de la envolvente de construcción 342. El método comprende activar una fuente de energía de solidificación, como por ejemplo la fuente 90, que está en comunicación óptica con un dispositivo de escaneo, como por ejemplo un deflector de energía giratorio 92 o un microespejo de escaneo lineal. El dispositivo de escaneo desvía la energía de solidificación recibida de la fuente de energía de solidificación 90, y la energía de solidificación desviada es recibida por un sensor de energía de solidificación, como por ejemplo el sensor 324. En algunos ejemplos,

se proporciona un espejo tal como el espejo 332 para facilitar la transmisión de energía de solidificación desviada desde el dispositivo de escaneo al sensor 324.

De acuerdo con el método, el sensor de energía de solidificación detecta la recepción de energía de solidificación y genera una señal de detección que se transmite a un microcontrolador del sistema. La 5 recepción del sensor de la energía de solidificación corresponde al comienzo de una operación de escaneo de línea. A continuación, se inicializa un temporizador a un valor especificado (por ejemplo, cero) en función de la recepción de energía de solidificación por parte del sensor.

Se describirá un ejemplo del método de sincronización anterior con referencia a la FIG. 5C. Tal como se ilustra en la figura, en algunos ejemplos, se puede utilizar un sensor de energía de solidificación 324, como 10 por ejemplo un sensor de luz, para determinar la ubicación del eje y de la energía de solidificación suministrada por el dispositivo de energía de solidificación lineal 88. En un ejemplo, un sensor de energía de solidificación 324 está en comunicación óptica con el deflector de energía giratorio 92 para recibir energía de solidificación desviada de la misma. En otro ejemplo, el sensor de energía de solidificación 324 está ubicado en un extremo de la carcasa 96 para indicar cuándo la energía de solidificación proyectada en la 15 dirección del eje y ha alcanzado el fin o el inicio del desplazamiento en la dirección del eje y. De acuerdo con el ejemplo, el sensor de energía de solidificación 324 está posicionado en una ubicación que corresponde a una posición máxima de energía de solidificación en la segunda dirección (es decir, en una ubicación correspondiente al final del recorrido en la dirección del eje y). Sin embargo, el sensor 324 puede estar ubicado en otras posiciones, pero preferiblemente está en un lugar en que se conoce la longitud de la 20 energía de solidificación que se desplaza entre los eventos detectados. En la FIG. 5C, la ubicación del espejo 332 y el sensor 324 junto con la dirección de rotación representada en el sentido de las agujas del reloj del deflector de energía giratorio 92 hacen que la detección de energía de solidificación por parte del sensor 324 corresponda al comienzo de una operación de escaneo lineal.

De acuerdo con dichos ejemplos, un procesador conectado operativamente a un reloj (es decir, un reloj de 25 CPU) recibe las señales del sensor de energía de solidificación del sensor 324 y un temporizador que opera en las unidades de reloj se sincroniza con ellas, permitiendo calcular un tiempo transcurrido entre los impulsos energía de solidificación detectada. Se determina la longitud de escaneo máxima del eje y (por ejemplo, la longitud de la apertura 100 o una longitud medida de la energía de solidificación en la dirección del eje y) y se calcula la velocidad del recorrido del haz de energía de solidificación en la dirección del eje 30 y dividiendo la longitud máxima de desplazamiento del eje y por el tiempo transcurrido entre impulsos:

(9) s = 1 / At

en donde, s = velocidad de desplazamiento del haz de energía de solidificación en del eje y (por ejemplo, cm/seg);

1 = longitud máxima de viaje (p. ej., cm); y

35 At max = tiempo transcurrido entre las señales de energía de solidificación

secuencialmente generadas por el sensor de energía de solidificación (por ejemplo,

Al sincronizar el reloj con la recepción de la energía de solidificación del sensor y utilizando el de velocidad (o un valor promediado adecuado), se puede calcular la posición del haz de solidificación en la dirección del eje y:

40 (10) y = sAt

en donde, la posición del eje y = y del haz de energía de solidificación a lo largo del material solidificable con relación al punto de inicio del eje y (por ejemplo, cm);

s = velocidad del recorrido del haz de energía de solidificación de la fórmula (1); y

At = tiempo transcurrido desde la última señal de energía de solidificación del sensor.

45 Un controlador de solidificación lineal (por ejemplo, tal como se implementa en una unidad de microcontrolador) conectado operativamente a la fuente de energía de solidificación 90 puede activar y desactivar selectivamente la fuente de energía de solidificación 90 para hacer que se suministre energía de solidificación solo cuando el dispositivo de solidificación lineal 88 esté en una ubicación x, y en el material solidificable que corresponde a un punto en una de las tiras 304j que se muestra en la FIG. 16. Utilizando 50 las fórmulas (9) y (10), el controlador de solidificación lineal puede recibir datos indicativos de la posición del eje y de la energía de solidificación. Un codificador lineal puede proporcionar al controlador de solidificación lineal la información de ubicación del eje x (para el dispositivo de energía de solidificación lineal 88), permitiendo que el controlador determine el perfil del eje y deseado en la ubicación determinada del eje x a partir de datos de objetos como el de la FIG. 16(a). Tal como se ha mencionado anteriormente, 55 los datos de capa de objeto también se pueden convertir en una pluralidad de conjuntos de cadenas de datos de manera que cada pluralidad corresponde a una capa y posición determinadas a lo largo del eje de construcción (eje z). De acuerdo con dichos ejemplos, cada conjunto de cadenas de datos incluye una

la dirección

detectadas

seg).

último valor energía de

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pluralidad de valores de tiempo, cada uno de los cuales define un tiempo en que cambia el estado de activación de la fuente de energía de solidificación 90. Preferiblemente, los valores de tiempo se definen con relación a un tiempo cero que se reinicia tras la recepción de una energía de solidificación de sincronización generada cuando el sensor 324 recibe energía de solidificación, tal como también se ha descrito previamente. Tal como se ha mencionado anteriormente, en algunos ejemplos, el tiempo cero de un contador de CPU se establece en el borde delantero 1104a de la señal del sensor de sincronización recibida por el sensor 324 (FIG. 24).

Con referencia de nuevo a la FIG. 16(a), cada tira 304j corresponde a una región continua de solidificación en la dirección del eje y. Sin embargo, dependiendo del objeto que se está creando, este puede no ser el caso. Algunas de las tiras 304j pueden ser discontinuas, definiendo de ese modo secciones no conectadas a lo largo del eje y para una ubicación determinada del eje x. En algunos ejemplos, se proporciona un modulador de energía de solidificación (como por ejemplo un modulador de diodo láser en el caso de una fuente de energía de solidificación de diodo láser 90) para activar selectivamente la fuente de energía de solidificación 90. En otros ejemplos, la fuente de energía de solidificación 90 permanece constantemente activada y la transparencia de las ubicaciones seleccionadas en una máscara flexible se manipula para permitir que la energía de solidificación pase a través de ubicaciones en el material solidificable donde se desea la solidificación.

Con referencia a la FIG. 21, a continuación se describirá un método para formar un objeto tridimensional utilizando un dispositivo de solidificación lineal como por ejemplo el dispositivo de solidificación lineal 88. En una forma de realización preferente, el método se materializa en un conjunto de instrucciones legibles por ordenador en un medio legible por ordenador que puede ejecutarse mediante un procesador de ordenador.

De acuerdo con la forma de realización, al inicio de un proceso de creación de objetos, las posiciones x, y, z se inicializan en sus posiciones iniciales con sus índices i, j y k establecidos en 0, es decir, x0, y0 y z0 (paso 1002). En el paso 1004, el índice del eje z (k) se incrementa en uno y se leen los datos del objeto para el primer segmento del objeto en z (1) (paso 1006). El índice del eje x (i) se incrementa en uno en el paso 1008 y el índice del eje y (j) se incrementa en 1 (pasos 1008 y 1010). En el paso 1012, se determina si la ubicación x (i), y (j) en la superficie expuesta del material solidificable corresponde a una región del objeto (es decir, una ubicación donde se desea la solidificación en base a los datos del objeto). Si lo hace, se proporciona energía de solidificación a la ubicación en el paso 1014. Tal como se ha explicado previamente, en algunas implementaciones, el paso 1014 implica activar o desactivar selectivamente la fuente de energía de solidificación 90. En otras implementaciones, el paso 1014 implica la activación selectiva de la ubicación x (i), y (j) en una máscara flexible para permitir o evitar que la energía de solidificación pase a través de la misma cuando la fuente de energía de solidificación 90 permanece continuamente activada.

Si la determinación hecha en el paso 1012 indica que no debe producirse ninguna solidificación en la ubicación x (i), y (j) en la superficie del material solidificable, el control pasa al paso 1016 donde se determina si se ha alcanzado la posición máxima del eje y (es decir, el límite de la envolvente de construcción en la dirección del eje y). Si no se ha alcanzado, el índice de posición del eje y (j) se incrementa en uno, y el control vuelve al paso 1010. Si se ha alcanzado la posición máxima del eje y, el control se transfiere al paso 1017 en que el índice del eje y (j) se restablece a 0. En el paso 1018, se determina si se ha alcanzado la posición máxima del eje x (es decir, el límite de la envolvente de construcción en la dirección del eje x). En caso contrario, el control se transfiere al paso 1008, donde el índice del eje x se incrementa en uno. Si se ha alcanzado la posición máxima del eje x, el control se transfiere al paso 1019, donde el índice de posición del eje x (i) se restablece a 0. En algunos ejemplos, una vez que se alcanza la posición máxima del eje x, el dispositivo de solidificación lineal 88 viajará en la dirección opuesta a lo largo del eje x para solidificar otra lámina del objeto (solidificación bidireccional), mientras que en otros ejemplos, el dispositivo de solidificación lineal 88 se desplazará en la dirección opuesta sin realizar ninguna solidificación y a continuación solidificará la siguiente lámina (solidificación unidireccional).

En el paso 1020, se determina si se ha alcanzado el segmento final de datos del objeto (zmax). Si lo ha hecho, el método finaliza. Si no se ha alcanzado la lámina final, el control vuelve al paso 1004, y el índice del eje z (k) se incrementa en uno para que se puedan procesar los datos del objeto para otro corte. El proceso se repite hasta que la última lámina se haya solidificado.

Con referencia a las FIG. 22 y 23, se describe otro método para fabricar un objeto tridimensional utilizando un dispositivo de solidificación lineal como por ejemplo el dispositivo de solidificación lineal 88 (o las variantes descritas previamente del dispositivo 88). De acuerdo con el método, se proporcionan datos de objetos tridimensionales en el paso 1042. Los datos pueden tomar una variedad de formas como por ejemplo datos CAD/CAM, datos STL u otros datos que definen la forma del objeto en el espacio tridimensional. En el paso 1044, los datos se laminan en varios conjuntos de datos de capa de objeto Zmax, donde cada conjunto de datos de capa de objeto corresponde a una capa particular identificada por un valor del índice z de capa que varía en valor de 0 a Zmax-1. Una representación gráfica de dicho laminado se ejemplifica en las FIGS. 14 y 15. Sin embargo, el método de laminado real comprende subdividir los datos de objetos tridimensionales a lo largo de un eje especificado. En ejemplos preferentes, el eje a lo largo del

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cual se realiza la subdivisión corresponde al eje de construcción utilizado en el proceso de solidificación. Dichas técnicas de segmentación de datos son conocidas por los expertos en la materia y generalmente implican identificar la intersección de datos de objetos tridimensionales (como por ejemplo el definido por los archivos STL) con un plano de corte definido por una coordenada de eje de construcción. La intersección definirá los contornos del objeto para la lámina.

En el paso 1046, se crean conjuntos Mmax de datos de escaneo lineal para cada conjunto de datos de capa de objeto. Cada capa tiene su propio valor de Mmax, que se refiere a la cantidad total de escaneos lineales necesarios para crear una pieza. Mmax también será el valor máximo del valor m del índice de memoria del ordenador para la capa porque representa el número de ubicaciones de almacenamiento de datos requeridas para almacenar la cantidad de conjuntos de cadenas de datos que incluyen datos de solidificación de objetos en la capa particular. Por el contrario, toda la envolvente de construcción 342 (FIG. 16(b)) puede tener un número máximo diferente de cadenas de datos (Nmax) asociadas al mismo que representa el número máximo posible de escaneos lineales que podrían realizarse en la envolvente de construcción 342.

En el paso 1048, el dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve a una posición inicial dentro del plano x, y que puede definirse por la posición de un sensor 346 de fin de recorrido (EOT) (FIG. 16(b)). La posición inicial se desplaza preferiblemente desde el límite izquierdo 343 de la envolvente de construcción 342 en una distancia de compensación especificada 5l. En algunos ejemplos, el límite izquierdo 343 define un punto x0 de origen del eje x. La distancia de desplazamiento 5l puede especificarse como un parámetro de movimiento del motor, como por ejemplo un número de etapas del motor, en cuyo caso las etapas del motor pueden utilizarse para determinar cuándo ha llegado el dispositivo de solidificación lineal al límite izquierdo 343.

En el paso 1050, el motor 118 (FIG. 5A y 5C) se activa para comenzar la rotación del deflector de energía giratorio 92. El índice de capa (z) se establece en cero para indicar que el proceso de creación de objetos está a punto de comenzar.

En el paso 1054, los datos de escaneo lineal para la capa correspondiente al valor actual del índice de capa (z) se cargan en la unidad de microcontrolador que se utiliza para operar el motor 118 y el motor 76 y que también se utiliza para cambiar el estado de potenciación de la fuente energía de solidificación 90. El dispositivo de solidificación lineal 88 se mueve a través de la distancia de desplazamiento 5 (que será 5l o 5r dependiendo de la dirección del movimiento del eje x) para alcanzar el límite 343 o 345 de la envolvente de construcción. Durante el movimiento del dispositivo de solidificación lineal 88 a través de la distancia de desviación 5, la velocidad del dispositivo de solidificación lineal 88 alcanzará preferiblemente un valor sustancialmente constante. En ciertas implementaciones, los datos de escaneo lineal se corrigen para tener en cuenta las variaciones en la velocidad de escaneo a lo largo del eje de escaneo, por ejemplo, utilizando la ecuación 3(b) o 3(c) que se ha descrito anteriormente.

En el paso 1058, el valor del índice de memoria del ordenador m se establece en cero. Tal como se ha explicado anteriormente, el índice de memoria del ordenador m es un índice utilizado para almacenar aquellos conjuntos de datos de cadena que tienen datos de solidificación de objetos en los mismos. En el paso 1060, el índice de cadena n también se establece en cero.

En el paso 1061, el microcontrolador lee el conjunto de datos de cadena almacenados en el valor actual del índice de memoria del ordenador m. El conjunto de datos de cadena incluye preferentemente un valor de índice de cadena (n) (véanse las FIG. 16(d), (f) y (g)), y en el paso 1062 el valor de índice de cadena proporcionado en el conjunto de datos de cadena para el valor actual de m se compara con el valor actual de n. Cuando los valores son los mismos, indica que la solidificación ocurrirá en la posición del eje x correspondiente al valor de índice de cadena actual (n). Cuando los valores no son los mismos, indica que no se producirá ninguna solidificación en la posición del eje x correspondiente al valor del índice de cadena actual (n), por lo que no es necesario leer datos para esa cadena.

Cuando n=m en el paso 1062, el control pasa al paso 1064. En el paso 1064, se realiza una operación de sincronización del eje de escaneo antes del comienzo de una operación de escaneo de línea. En un ejemplo, la fuente de energía de solidificación 90 se impulsa brevemente para provocar que el sensor 324 (FIG. 5C) genere una señal de sensor de energía de solidificación de sincronización, que indica que la posición rotacional del deflector de energía giratorio 92 corresponde al límite del eje de escaneo del envolvente de construcción. A continuación se inicializa un temporizador (como por ejemplo uno programado en software) (por ejemplo, se restablece a cero) y se inicia (paso 1066). La unidad de microcontrolador compara el valor de temporizador con los valores de tiempo almacenados en el conjunto actual de datos de cadena (definidos por el valor actual del índice de memoria del ordenador m) para determinar cuándo cambiar el estado de activación de la fuente de energía de solidificación 90 (paso 1068). Tal como se ha descrito previamente, en el ejemplo de la FIG. 24 la fuente de energía de solidificación 90 se impulsa en un tiempo de retardo fijo (A1) con relación a los impulsos del motor 118 utilizados para impulsar la deflexión de energía giratoria 92 para realizar la sincronización. Este impulso de sincronización puede ocurrir en cada ubicación de índice de cadena (n) independientemente de si se trata de una ubicación en la que se producirá la solidificación.

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Alternativamente, puede realizarse solo para aquellas ubicaciones en las que se producirá la solidificación. Tal como también se ha descrito anteriormente, la fuente de energía de solidificación 90 puede impulsarse a un tiempo fijo con relación a un ciclo de reloj de la CPU en lugar de impulsar con respecto a los impulsos del motor 118 para realizar la sincronización. En un ejemplo, se utiliza un proceso de calibración dinámica del tipo descrito previamente en que el tiempo fijo se determina ajustando dinámicamente la temporización del impulso de energía de sincronización con relación al reloj de la CPU hasta que el sensor 324 indique que se ha recibido el impulso de energía. En tales casos, se puede utilizar un tiempo de retardo A1 relativo a los impulsos del motor 118 como punto de partida para el proceso de ajuste dinámico.

La sincronización del temporizador a una posición de rotación del deflector de energía giratorio 92 se describirá adicionalmente con referencia a la FIG. 24. Una vez que se ha inicializado el temporizador, la fuente de energía de solidificación 90 se apaga hasta que la cadena actual de datos del objeto indique que debe activarse. Debido al retraso del sistema, como el que implica recibir y procesar las señales del sensor de sincronización 324 y generar señales de salida de fuente de energía de solidificación, puede haber un retraso entre la recepción del microcontrolador de un borde ascendente 1104a de una señal del sensor de sincronización 324 y el apagado de la fuente de energía de solidificación 90.

El sensor 324 (FIG. 5C) tiene una longitud de detección que puede atravesarse si la fuente de energía de solidificación se deja encendida durante el período en que está en comunicación óptica con el espejo 332. A medida que un haz de energía de solidificación atraviesa el espejo 332 de arriba hacia abajo, atravesará el sensor 324 de abajo hacia arriba. Sin embargo, una vez que la energía de solidificación alcanza la parte inferior del espejo 332, comenzará a hacer contacto con el material solidificable y a solidificarlo. Preferiblemente, la fuente de energía de solidificación 90 se desactiva antes de que abandone el área de detección del sensor 324 o el área del espejo 332 durante una operación de sincronización. De lo contrario, la energía de solidificación haría contacto con y solidificaría la resina solidificable antes de lo indicado por los datos de la cadena. En algunos ejemplos, el retraso entre la recepción del borde ascendente de la señal de entrada del sensor de solidificación 324 y la desactivación de la fuente de energía de solidificación 90 ocurre dentro de un tiempo de retardo A2 que no es más de aproximadamente 400 nanosegundos, preferiblemente no más de aproximadamente 300 nanosegundos, más preferiblemente no más de aproximadamente 250 nanosegundos, y aún más preferiblemente no más de aproximadamente 200 nanosegundos.

En ejemplos preferentes, el tiempo de retardo A2 es menor que el tiempo requerido para que la energía de solidificación atraviese toda la longitud de detección del sensor 324. El tiempo requerido para que la energía de solidificación atraviese toda la longitud del sensor 324 puede calcularse de la siguiente manera:

(11) tiempo = (60seg/min)(LS/(LBExRPMxF))

donde, Ls = distancia lineal del área de detección del sensor;

Lbe = longitud de la envolvente de construcción en la dirección del eje de escaneo (y) (es decir,

la longitud lineal de un escaneo completo);

RPM = velocidad de rotación del deflector de energía giratorio 92 (revoluciones/minuto); y

F = número de facetas en el deflector de energía giratorio 92.

Con referencia de nuevo a la FIG. 22, cuando se completa la operación de escaneo de línea, el valor actual del índice de memoria del ordenador m se compara con el valor de índice máximo (Mmax-1) para la capa actual (paso 1070). Si m es menor que Mmax-1, la capa no está completa. En ese caso, el control pasa al paso 1072 y el valor del índice de memoria del ordenador m se incrementa en uno. El conjunto de datos de cadena para el nuevo valor de m se lee en el paso 1076. En el paso 1078, el valor del índice de cadena n se incrementa en uno y a continuación el deflector de energía giratorio 92 gira a la siguiente faceta 94(a)- (f). El control vuelve al paso 1062.

Durante el paso 1062 si el valor de índice de cadena n que se almacena en el conjunto de datos de cadena para el valor actual de m no es igual al valor actual del valor de índice de cadena n, entonces no se producirá solidificación en la posición del eje x correspondiente al valor actual del índice de cadena n. En ese caso, el control se transfiere al paso 1074 para determinar si se ha alcanzado la última cadena Nmax-1. Si se ha alcanzado, el control se transfiere al paso 1080 (FIG. 23). De lo contrario, el control se transfiere al paso 1078 en que el valor del índice de cadena n se incrementa de nuevo en uno. En el paso 1070 si el valor actual del índice de memoria m ha alcanzado el valor máximo de capa Mmax-1, no se producirá ninguna solidificación más en la capa actual y el control pasa al paso 1074.

Tal como se ha mencionado anteriormente, en algunos ejemplos se utiliza un microcontrolador para controlar el funcionamiento de la fuente de energía de solidificación 90 sobre la base de los datos de la forma del objeto y también puede regular el movimiento de la plataforma de construcción (por ejemplo, plataforma de construcción 43 en las FIG. 1-2 o la plataforma de construcción 354 en la FIG. 19). Muchos microcontroladores disponibles en el mercado usan lo que se conoce como "interrupciones" para realizar

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tareas como por ejemplo comunicaciones USB, actualización de memoria y lectura de dispositivos periféricos. Durante una interrupción, la tarea ejecutada actualmente se detiene para que se pueda realizar una de estas otras tareas. Sin embargo, en aquellos ejemplos que utilizan datos de cadena que comprenden valores de tiempo para representar un objeto tridimensional, una interrupción alterará la sincronización del temporizador de CPU con la posición del deflector de energía giratorio (o el ángulo de inclinación de un microespejo de escaneo láser) y potencialmente distorsionar el objeto tridimensional. En dichos ejemplos, es preferible cancelar interrupciones de software y / o hardware durante una operación de escaneo de línea. En un ejemplo, se almacena un programa en el microcontrolador que hace que las interrupciones se deshabiliten cuando el método de las FIG. 22-23 está entre los pasos 1062 y 1082. Las interrupciones pueden habilitarse cuando el método alcanza el paso 1084.

En el paso 1074, cuando el valor de índice de cadena n alcanza el máximo valor de índice de cadena Nmax- 1, se completa el procesamiento de la capa actual. El control pasa entonces al paso 1080 para mover el dispositivo de solidificación lineal 88 a través de la distancia de desplazamiento 5. Si el dispositivo de solidificación lineal 88 procesa la capa actual moviéndose de izquierda a derecha (cuando la envolvente de construcción 342 se ve desde arriba), la distancia 5 en el paso 1080 será 5r. De lo contrario, será 5l.

En el paso 1082, el valor actual del índice de capa (Z) se compara con el valor de índice de capa máximo (Zmax-1). Si se ha completado la última capa, la construcción finaliza. De lo contrario, el índice de capa se incrementa en uno (paso 1084). En el paso 1086, se proporciona una nueva cantidad de material solidificable no solidificado entre la capa previamente solidificada y el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 68. En el caso de los sistemas mostrados en las FIG. 1-4 y 6-8, esto podría hacerse, por ejemplo, moviendo la plataforma de construcción 43 hacia abajo en un suministro de material solidificable, lo que produciría un espacio entre la última capa solidificada y el sustrato 68 en que puede fluir material fresco no solidificado. En el caso de sistemas como por ejemplo los mostrados en las FIG. 19 y 20, la plataforma de construcción 356 se puede mover hacia arriba y se puede añadir material solidificable nuevo no solidificado al conjunto de película de recipiente 205 o a una de las otras estructuras de recipiente descritas anteriormente.

En el paso 1088, los datos de escaneo lineal (es decir, conjuntos de datos de cadena) correspondientes al nuevo valor de índice de capa z se cargan en la unidad de microcontrolador. En el paso 1090, se invierte la dirección de desplazamiento del dispositivo de solidificación lineal 88 a lo largo de la dirección del eje x. El dispositivo de solidificación lineal se mueve a través de la distancia de desplazamiento aplicable 5l o 5r hasta que se alcanza el límite de envolvente de construcción aplicable 343 o 345. El control vuelve a continuación al paso 1058 en la FIG. 22 para comenzar el proceso de solidificación de la nueva capa.

Con referencia a las FIG. 17-18, se representa una forma de realización alternativa de un sistema para hacer un objeto tridimensional. El sistema comprende un conjunto de sustrato de solidificación 62 que es sustancialmente similar al conjunto de sustrato de solidificación 62 de las FIG. 7-13. En esta forma de realización, sin embargo, el dispositivo de solidificación lineal 88 se ha reemplazado por el dispositivo de solidificación lineal 308. Aunque las FIG. 17-18 representan el dispositivo de solidificación lineal 308 con el conjunto de sustrato de solidificación 62 de las FIG. 7-13, también se puede utilizar con la forma de realización del conjunto de sustrato de solidificación 62 mostrado y descrito con respecto a las FIG. 3 y 7 que utiliza un sustrato de solidificación 68 curvado, estacionario, rígido o semirrígido. En las FIG. 17-18, se proporciona de nuevo el conjunto de película 205 (la película 224 no es visible en las FIG. 17 y 18).

En el ejemplo de las FIG. 17-18, el dispositivo de solidificación lineal 308 comprende una matriz de elementos de proyección de luz como por ejemplo una disposición de elementos de láser o elementos de diodo emisor de luz 310ü-310max. En una forma de realización preferente, cada uno de estos elementos es "escalable en gris", de modo que la duración de la activación de cada elemento en una ubicación determinada en el plano x, y es la misma mientras que cada elemento proyecta una intensidad de luz controlable individualmente. El dispositivo de solidificación lineal 308 puede comprender una única fila de elementos de proyección de luz 310ü-310max y también puede incluir varias filas de elementos de proyección de luz dispuestos en la dirección de longitud (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62. En algunos ejemplos, se proporcionan al menos dos filas de elementos de proyección de luz con las filas dispuestas en la dirección de longitud (eje x) y sus respectivos elementos de proyección de luz escalonados en la dirección del ancho (eje y) para crear un patrón en zigzag .

A diferencia del dispositivo de solidificación lineal 88, en una posición determinada a lo largo de la dirección longitudinal (eje x) del conjunto de sustrato de solidificación 62, el dispositivo de solidificación lineal 308 puede solidificar selectivamente y simultáneamente ubicaciones a lo largo de toda la dirección de envolvente del eje y. Cada elemento de los elementos emisores de luz 3100-310max proyecta un píxel correspondiente de energía de solidificación sobre una ubicación y correspondiente del material solidificable (la ubicación del eje x depende de la posición del dispositivo de solidificación lineal 308 que es variable). Por lo tanto, la energía no se "escanea" en la dirección del eje y como ocurre con el dispositivo de solidificación lineal 88. Además, los datos de objeto pueden proporcionarse como píxeles volumétricos ("voxels") teniendo cada uno su propia ubicación x e y, y la profundidad de solidificación asociada en la dirección del eje z porque la característica de escala de grises permite intensidades controlables

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individualmente, que a su vez pueden proporcionar profundidades de curado controlables individualmente. El valor de escala de grises representa una exposición total para el píxel (en que la exposición total para el píxel se expresa de la siguiente manera:

(12) Exposición Total = I I dt

en donde, I es la intensidad de la energía de solidificación suministrada (por ejemplo, Watts/pixel)

y la integración se realiza durante el período de tiempo de exposición, At.

En algunos ejemplos, el valor de salida de escala de grises puede utilizarse para controlar el resultado del dispositivo de solidificación lineal para proporcionar intensidad completa, sin resultado, o variaciones intermedias. En procesos que usan un tiempo de exposición fijo por píxel, el dispositivo de solidificación lineal puede reducir la cantidad de radiación electromagnética (por ejemplo, intensidad, I) a la que se expone el material solidificable para cada píxel durante el tiempo de exposición especificado.

En una forma de realización preferente, el dispositivo de solidificación lineal 308 se mueve continuamente en la dirección del eje x ya que el patrón de energía de solidificación se proporciona de forma general, o preferiblemente, sustancialmente lineal en la dirección del eje y. Dependiendo del perfil del objeto que se está construyendo, el patrón de energía de solidificación definido por el dispositivo de solidificación lineal 308 puede cambiar a medida que se alcanzan diferentes ubicaciones en la dirección de la longitud (eje x).

La utilización de elementos emisores de luz escalables grises 3100-310max permite la utilización de datos de objetos voxelizados para representar el objeto tridimensional que se está construyendo. Los datos de vóxel se pueden considerar una colección o conjunto de datos que representa píxeles volumétricos. Los datos de vóxel se pueden organizar en un patrón de mapa de bits vóxel que incluye un valor de escala de grises para cada píxel y/o un tiempo de exposición. El mapa de bits vóxelizado puede considerarse una colección organizada de vóxeles individuales, cada vóxel tiene su propia profundidad que es independiente de los otros vóxeles. Aunque los vóxeles se pueden organizar en un mapa de bits, cada vóxel se trata de forma individual y tiene su propia profundidad de curado (que puede determinarse por el tiempo de exposición y / o el valor de intensidad asignado a cada vóxel) para determinar la geometría de cada vóxel independientemente de cualquier otro dato de vóxel. El objeto puede formarse utilizando los datos de voxel donde cada vóxel puede crearse en el material solidificable exponiendo la superficie expuesta del material solidificable para obtener una profundidad particular de curado (habitualmente determinada por el valor de escala de grises y/o el tiempo de exposición) y por lo tanto crea el vóxel tridimensional en el material solidificable. Cada vóxel se puede generar individualmente, en un grupo o subconjunto (por ejemplo, más de un vóxel), o como un conjunto de datos de vóxeles (por ejemplo, todos los vóxeles a la vez).

Cuando se utiliza un proceso de construcción voxelizada, cada vóxel puede tener su propio espesor (por ejemplo, profundidad de solidificación) que se controla mediante el valor de escala de grises. Sin embargo, pueden utilizarse los datos del objeto en láminas tal como el descrito con respecto a la FIG. 15 para llevar a cabo la operación de matrices de dispositivos de emisión de luz lineal que comprenden el dispositivo de solidificación lineal 308. Una unidad de control (que no se muestra) recibe datos de objeto en el formato deseado y dirige la activación de cada elemento de proyección de luz 3100-310max.

Mientras que la intensidad de escala de grises puede expresarse como un número entero en una escala de referencia (por ejemplo, 0 ... 255), el valor de intensidad también puede ser compensado o ajustado antes de ser enviado al dispositivo de solidificación lineal 308, o puede ser compensado o ajustado en el dispositivo de solidificación lineal 308, o ambos. Por ejemplo, cuando el material solidificable tiene un umbral de intensidad mínimo que se requiere para la polimerización o polimerización parcial, la intensidad del valor "off o cero (0) (por ejemplo, Brillo y/o tiempo" on ") puede determinarse en función del umbral de intensidad mínima específico para el material de solidificación particular. Un valor cero para la intensidad no implica necesariamente que la energía suministrada por el dispositivo de solidificación lineal 308 sea realmente cero. En un caso habitual, un bajo nivel de brillo puede corresponder a una intensidad cero (0).

Los intervalos de intensidad de 0 a 255 son convenientes para los ejemplos cuando se utiliza un sistema de 8 bits para determinar la intensidad. Sin embargo, pueden utilizarse sistemas que tengan más o menos resolución para la intensidad. Los ejemplos pueden incluir un sistema de 4 bits o un sistema de 16 bits. Además, el tiempo de exposición de la radiación electromagnética puede tener un intervalo amplio, por ejemplo, de 1 milisegundo a 100 segundos. Debe tenerse en cuenta que el intervalo de tiempo es simplemente un ejemplo y no es limitante ya que el "tiempo de encendido" para la radiación electromagnética puede depender de otras variables como el tiempo mínimo de conmutación del generador de patrones, la intensidad de la radiación electromagnética, el tiempo efectivo mínimo del material solidificable y la intensidad de radiación para la solidificación, la velocidad de movimiento de la plataforma de construcción 43 y otros factores.

El proceso de solidificación del material solidificable con el dispositivo de solidificación lineal 308 o el dispositivo de solidificación lineal 88 puede producirse en etapas discretas con la formación de capas de objetos discretas o sin la utilización de un proceso de formación estratificado. En particular, se puede utilizar un proceso de construcción continuo en que la plataforma de construcción 43 se mueve durante todo el

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proceso de construcción. Incluso con procesos de construcción continua, debido a posibles interrupciones de la radiación electromagnética, aún podría producirse una ligera formación de la capa de interfaz. Sin embargo, dicha formación de interfaz se puede minimizar o incluso eliminar por completo.

Cuando se utilizan procesos de construcción continua, se pueden minimizar los "pasos" estructurales que a veces aparecen en los contornos exteriores de los objetos construidos con procesos de capa. En los procesos de construcción continua, el objeto tridimensional puede solidificarse o crecer en la dirección principal de construcción (habitualmente en la dirección Z) sin interrumpir el suministro de radiación electromagnética durante una fase de irradiación y, opcionalmente, durante todo el proceso de construcción. El correspondiente crecimiento continuo de material solidificable en la dirección de construcción principal (Z) durante una fase de irradiación puede proceder así en un grado que excede una profundidad de endurecimiento habitual de la solidificación convencional por capas y que está predeterminado por el suministro utilizado de radiación electromagnética y/o por un material polimerizable usado.

Mediante el funcionamiento continuo independiente de la capa, incluso es posible influir específicamente y controlar una profundidad de endurecimiento actual del material solidificable. Un ajuste de la velocidad de la placa de soporte que soporta el objeto que se genera alejándose de la superficie de construcción y un ajuste de la intensidad de irradiación de los píxeles (valor gris o color), respectivamente solos o en combinación, son medios particulares para controlar la profundidad de endurecimiento

La presente invención se ha descrito con referencia a ciertas formas de realización ejemplares de la misma. Las formas de realización ejemplares son meramente ilustrativas y no deben considerarse restrictivas de ninguna manera. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes, más que por la descripción precedente. Otras formas de realización que no forman parte de la invención que se reivindica, se proporcionan en los párrafos siguientes:

1. Un aparato para fabricar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable, que comprende: una fuente de energía de solidificación móvil en una primera dirección, en que la fuente de energía de solidificación proyecta selectivamente energía de solidificación en una segunda dirección a medida que se mueve en la primera dirección; un deflector giratorio de energía movible en la primera dirección y giratorio en un plano de rotación que es sustancialmente perpendicular a la primera dirección, en que el deflector giratorio de energía está en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación y cuando la fuente de energía de solidificación proyecta energía de solidificación en la segunda dirección, el deflector de energía giratorio desvía la energía de solidificación hacia el material solidificable, y la energía de solidificación desviada solidifica el material solidificable.

2. El aparato de la forma de realización 1, en que cuando la fuente de energía de solidificación proyecta energía de solidificación en la segunda dirección, la luz desviada escanea el material solidificable en una dirección de escaneo.

3. El aparato de la forma de realización 1, en que la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección a una primera velocidad, la energía de solidificación desviada escanea el material solidificable en la dirección de escaneo a una velocidad de escaneo, y la velocidad de escaneo es al menos 1000 veces la primera velocidad.

4. El aparato de la forma de realización 1, en que el deflector de energía giratorio es un espejo que tiene una o más facetas, y cada faceta tiene una posición de rotación en la que está en comunicación óptica con el diodo láser.

5. El aparato de la forma de realización 1, que comprende además al menos una lente entre el deflector de energía giratorio y una fuente del material solidificable, en que la lente está revestida con un recubrimiento antirreflectante de manera que la lente transmite al menos un 95% de luz incidente que tiene una longitud de onda que varía desde aproximadamente 380 nm hasta aproximadamente 420 nm.

6. El aparato de la forma de realización 5, en que el revestimiento antirreflectante es un revestimiento de MgF2.

7. El aparato de la forma de realización 5, en que la al menos una lente es primera y segunda lentes F-Theta, la primera lente F-Theta está entre el deflector de luz giratoria y la segunda lente F-Theta, la primera lente F-Theta tiene una cara incidente y una cara transmisora, la segunda lente F-Theta tiene una cara incidente y una cara transmisora, y el radio de curvatura de la primera cara transmisora de la lente F-Theta es menor que el radio de curvatura de la cara transmisora de la segunda lente F-Theta.

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8. El aparato de la forma de realización 1, que comprende además una lente de colimación entre la fuente de energía de solidificación y el deflector de energía giratorio.

9. El aparato de la forma de realización 8, en que la lente de colimación está formada de vidrio óptico BK-7.

10. El aparato de la forma de realización 8, en que la lente de colimación tiene una longitud focal efectiva de aproximadamente 4.0 mm a aproximadamente 4.1 mm.

11. El aparato de la forma de realización 1, que comprende además un sensor de energía de solidificación en comunicación óptica con el deflector de energía giratorio.

12. El aparato de la forma de realización 11, que comprende además un espejo en comunicación óptica con el deflector de energía giratorio y el sensor de energía de solidificación, en que cuando la fuente de energía de solidificación proyecta energía de solidificación en la segunda dirección durante una operación de sincronización, la luz desviada se refleja fuera del espejo y se transmite desde el espejo al sensor.

13. El aparato de la forma de realización 11, que comprende además un filtro de densidad neutro que está posicionado para recibir y filtrar la luz transmitida al sensor de energía de solidificación.

14. El aparato de la forma de realización 11, en que el aparato incluye una envolvente de construcción, la envolvente de construcción es una parte del material solidificable en que la energía de solidificación proyectada puede desviarse del deflector de energía giratorio, la posición de rotación del deflector de luz giratoria en el plano de rotación define una posición de energía de solidificación desviada dentro de la envolvente de construcción a lo largo del eje de dirección de escaneo, y cuando el sensor de energía de solidificación recibe energía de solidificación desviada, la posición de rotación del deflector de energía rotacional corresponde a un límite de la envolvente de construcción.

15. El aparato de la forma de realización 11, en que la energía de solidificación proyectada se desvía desde el deflector de energía giratorio para crear líneas de escaneo de energía de solidificación en el material solidificable a lo largo de un eje de dirección de escaneo, y la recepción de energía del sensor desviada por el sensor de energía de solidificación corresponde a una posición límite a lo largo de la dirección del eje de escaneo.

16. El aparato de la forma de realización 1, que comprende además un controlador de fuente de energía de solidificación que activa selectivamente la fuente de energía de solidificación basándose en la información de forma sobre el objeto tridimensional.

17. El aparato de la forma de realización 16, en que la información de forma comprende datos de objeto correspondientes a una pluralidad de tiras de sección transversal de objeto, cada cadena de sección transversal de objeto tiene una longitud que define una dirección longitudinal y una anchura que define una dirección de anchura y la pluralidad de tiras están dispuestos en ancho a lo largo de la dirección del ancho.

18. El aparato de la forma de realización 17, en que la fuente de energía de solidificación tiene un estado de activación, el controlador de fuente de energía de solidificación cambia selectivamente el estado de activación de la fuente de energía de solidificación de acuerdo con una pluralidad de conjuntos de cadenas de datos, cada pluralidad de conjuntos de cadenas de datos corresponde a una capa del objeto tridimensional, y cada conjunto de cadenas de datos dentro de cada conjunto de cadenas de datos corresponde a una tira de sección transversal del objeto e incluye una pluralidad de números que definen un tiempo en que cambia el estado de activación de la fuente de energía de solidificación.

19. El aparato de la forma de realización 1, en que la fuente de energía de solidificación es un diodo láser que proyecta luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 380 nm a 420 nm.

20. El aparato de la forma de realización 19, en que el diodo láser tiene una potencia de salida de al menos aproximadamente 300 mW.

21. El aparato de la reivindicación 19, en que el diodo láser tiene una divergencia del haz de al menos aproximadamente 5 miliradianes.

22. El aparato de la forma de realización 1, en que la fuente de energía de solidificación es una primera fuente de energía de solidificación, y el aparato comprende además una segunda fuente

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de energía de solidificación móvil en la primera dirección, en que la segunda fuente de energía de solidificación proyecta selectivamente energía de solidificación en la segunda dirección mientras se mueve en la primera dirección.

23. El aparato de la forma de realización 22, que comprende además unos prismas primero y segundo, donde cuando el primer prisma recibe energía de solidificación transmitida desde la primera fuente de energía de solidificación y el segundo prisma recibe energía de solidificación transmitida desde la segunda fuente de energía de solidificación, el primer prisma se encuentra entre la primera fuente de energía de solidificación y el deflector de energía giratorio, y el segundo prisma está ubicado entre la segunda fuente de energía de solidificación y el deflector de energía giratorio.

24. El aparato de la forma de realización 23, que comprende además un primer colimador ubicado entre la primera fuente de energía de solidificación y el primer prisma y un segundo colimador ubicado entre la segunda fuente de energía de solidificación y el segundo prisma.

25. El aparato de la forma de realización 1, en que el deflector de energía giratorio gira a una velocidad de rotación de aproximadamente 1.000 RPM a aproximadamente 10.000 RPM.

26. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además una fuente del material solidificable que define una envolvente de construcción, una primera región de desplazamiento y una segunda región de desplazamiento, en que durante una operación de construcción de objeto tridimensional, el objeto tridimensional se construye en la envolvente de construcción pero no en la primera región de desplazamiento ni en la segunda región de desplazamiento; un sensor de fin de trayectoria en la primera región de desplazamiento para detectar una posición de fin de recorrido de la fuente de energía de solidificación en una dirección alejada de la envolvente de construcción.

27. El aparato de la forma de realización 26, en que la fuente de energía de solidificación proyecta selectivamente energía de solidificación de acuerdo con conjuntos de datos de escaneo lineal, en donde cada conjunto de datos de escaneo lineal corresponde a una capa del objeto tridimensional y comprende una pluralidad de conjuntos de cadenas de datos , cada conjunto de cadenas de datos tiene un índice de cadena que va de un valor mínimo a un valor máximo y una pluralidad de valores de tiempo, cada valor de tiempo corresponde a un evento de cambio de estado de activación de fuente de solidificación, y cada valor de índice de cadena mínimo corresponde a un límite entre la primera región de desplazamiento y la envolvente de construcción.

28. El aparato de la forma de realización 27, en que cada conjunto de datos de escaneo lineal tiene un valor de índice máximo de cadena que corresponde a un borde entre la segunda región de desplazamiento y la envolvente de construcción.

29. El aparato de la forma de realización 27, que comprende además un ordenador anfitriona y un microordenador, en que el ordenador principal transmite los conjuntos de datos de cadena correspondientes a cada conjunto de datos de escaneo lineal al microordenador, y el microordenador incluye una unidad de procesamiento central programada para proyectar energía en la segunda dirección de forma selectiva de acuerdo con los conjuntos de datos de cadena y mover la fuente de energía de solidificación en la primera dirección.

30. El aparato de la forma de realización 29, en que el microordenador está programado para prohibir las interrupciones durante las operaciones de solidificación de la capa.

31. Un método para hacer un objeto tridimensional a partir de un material solidificable, que comprende: mover una fuente de energía de solidificación en una primera dirección; Exponer progresivamente partes de material solidificable a energía de solidificación en una segunda dirección a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable a medida que la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección.

32. El método de la forma de realización 31, en que la primera dirección es sustancialmente perpendicular a la segunda dirección.

33. El método de la forma de realización 31, en que el paso de exponer progresivamente porciones de material solidificable a energía de solidificación en una segunda dirección a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección comprende realizar una serie de operaciones de escaneo de línea, y el método comprende además sincronizar un temporizador al comienzo de cada operación de escaneo de línea.

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34. El método de la forma de realización 33, que comprende además proporcionar un sensor de energía de solidificación en comunicación óptica con una fuente de la energía de solidificación, en que el paso de sincronizar un temporizador al comienzo de una operación de escaneo comprende configurar el temporizador a un valor de tiempo especificado en respuesta a la detección de energía de solidificación por parte del sensor de energía de solidificación.

35. El método de la forma de realización 33, en que el paso de exponer progresivamente una parte del material solidificable a energía de solidificación a lo largo de la segunda dirección comprende exponer selectivamente una parte del material solidificable a energía de solidificación a lo largo de la segunda dirección de acuerdo con datos de objeto que comprenden una pluralidad de conjuntos de datos de cadena, en donde cada conjunto de datos de cadena comprende una pluralidad de valores de tiempo que definen un evento de conmutación de estado de activación de fuente de solidificación, y cada valor de tiempo es igual a un tiempo transcurrido después del comienzo de una operación de escaneo de línea.

36. El método de la forma de realización 35, en que cada conjunto de datos de cadena comprende además un número de cadena, y cada número de cadena corresponde a una ubicación dentro de una parte de envolvente de construcción de una fuente de material solidificable.

37. El método de la forma de realización 33, en que el paso de sincronizar un temporizador al comienzo de una operación de escaneo de línea comprende proyectar energía de solidificación hacia un deflector de energía giratorio accionado por un motor energizado por pulsos de energía de frecuencia constante en un tiempo específico relativo a que se produzca cada impulso.

38. El método de la forma de realización 37, en que el paso de sincronizar un temporizador al comienzo de una operación de escaneo de línea comprende proyectar energía de solidificación hacia un deflector de energía giratorio para un pulso de detección de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 milisegundos.

39. El método de la forma de realización 38, en que el paso de sincronizar un temporizador al comienzo de una operación de escaneo de línea comprende dejar de proyectar energía de solidificación hacia el detector de energía giratoria dentro de un tiempo de retardo después de que un sensor de sincronización detecta energía de solidificación.

40. El método de la forma de realización 39, en que el tiempo de retardo no es más de aproximadamente 400 nanosegundos.

41. El método de la forma de realización 33, en que el paso de sincronizar un temporizador al comienzo de una operación de escaneo de línea comprende además calibrar dinámicamente un impulso de energía de sincronización a un reloj de procesador.

42. El método de la forma de realización 41, en que el paso de calibrar dinámicamente un pulso de energía de sincronización comprende un pulso de energía de transmisión en una pluralidad de tiempos de prueba relativos al reloj del procesador y determinar un tiempo de reloj del procesador en que un impulso de energía transmitida produce una señal del sensor de energía de solidificación.

43. El método de la forma de realización 31, que comprende además:

proporcionar datos de capa de objeto tridimensional idénticos primero y segundo correspondientes a capas adyacentes de material solidificable usado para formar el objeto tridimensional;

subdividir los datos de capa de objeto tridimensional idénticos primero y segundo en respectivas primera y segunda pluralidades de tiras de sección transversal de objeto, en que cada tira de sección transversal de objeto en la primera pluralidad de tiras de sección transversal de objeto tiene un conjunto de datos de tira y un valor de índice de memoria de ordenador correspondiente n(0) que varía de 0 a uno menos que el número total de tiras en la primera pluralidad de tiras de sección transversal de objeto (Ntotal), cada tira en la segunda pluralidad de tiras de sección transversal de objeto tiene un conjunto de datos de cadena y un valor n(1) de índice de memoria de ordenador correspondiente, y los datos de tira correspondientes a cada valor respectivo de n (1) para la segunda pluralidad de tiras de sección transversal de objeto igual a los datos de cadena para la primera pluralidad de tiras de sección transversal del objeto que corresponden al valor de índice de memoria de la ordenador n (0) igual a uno menor que Ntotal menos el valor respectivo de n (1).

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44. El método de la forma de realización 31, que comprende además:

proporcionar datos de objetos tridimensionales representativos del objeto tridimensional; laminar los datos de objeto tridimensionales para definir una pluralidad de conjuntos de datos de capa de objetos tridimensionales; proporcionar una distancia de envolvente de construcción en la primera dirección, en que la distancia de envolvente de construcción en la primera dirección corresponde a un valor de un parámetro de movimiento de motor de un motor que se activa para mover la fuente de fuente de energía de solidificación en la primera dirección; ajustar el valor del parámetro de movimiento del motor al que corresponde la distancia de la envolvente de la construcción en función de los datos de medición de la pieza de prueba.

45. El método de la forma de realización 44, que comprende además: formar una primera serie de capas de la pieza de prueba, donde cada capa en la primera serie de capas se forma moviendo la fuente de energía de solidificación en la primera dirección de prueba y exponiendo progresivamente partes del material solidificable a la energía de solidificación en la segunda dirección a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable a medida que la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección; formar una segunda serie de capas de una pieza de prueba, donde cada capa en la segunda serie de capas se forma moviendo la fuente de energía de solidificación en una tercera dirección opuesta a la primera dirección de prueba y exponiendo progresivamente partes de material solidificable a energía de solidificación en la segunda dirección a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable a medida que la fuente de energía de solidificación se mueve en la tercera dirección; medir una distancia de desplazamiento entre la primera serie de capas y la segunda serie de capas; y ajustar el valor del parámetro de movimiento del motor al que corresponde la distancia de la envolvente de construcción en función de la distancia de desplazamiento medida entre la primera serie de capas y la segunda serie de capas.

46. El método de la forma de realización 31, en que: el paso de exponer progresivamente porciones de material solidificable a energía de solidificación en la segunda dirección a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección comprende desviar energía de solidificación de un deflector de energía giratorio que tiene un número de facetas F hacia el material solidificable, el objeto tridimensional tiene una longitud L deseada a lo largo de la primera dirección en una posición especificada del eje de construcción, el paso de exponer progresivamente partes del material solidificable a la energía de solidificación en una segunda dirección a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección comprende realizar varias operaciones de escaneo de línea correspondientes a la posición de eje de construcción especificada, y cada operación de escaneo de línea corresponde a una ubicación a lo largo de la primera dirección y el número de operaciones de escaneo de línea se representa por la siguiente fórmula: n=(L/S)*(RPM/60)*F, donde n=número de operaciones de escaneo de línea; L = longitud deseada del objeto en la posición especificada del eje de construcción (mm); S = velocidad de movimiento de la fuente de energía de solidificación en la primera dirección (mm/seg); RPM = frecuencia de rotación del deflector de energía giratorio (revoluciones/minuto); y F = número de facetas en el deflector de energía giratorio.

47. El método de la forma de realización 46, en que cada operación de escaneo de línea comprende cambiar selectivamente el estado de activación de la fuente de energía de solidificación de acuerdo con un conjunto de datos de cadena que comprende uno o más valores de tiempo, cada valor de tiempo define un evento de conmutación de estado de activación de fuente de solidificación , y cada valor de tiempo es igual a un tiempo transcurrido después de la recepción de una señal de sincronización por un sensor de energía de solidificación.

48. El método de la forma de realización 31, en que el paso de exponer progresivamente porciones de material solidificable a energía de solidificación en una segunda dirección a lo largo de una superficie expuesta del material solidificable cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en una primera dirección es controlado por un microcontrolador que tiene una función de interrupción, y la función de interrupción se desactiva durante el paso de exposición progresiva.

49. Un método para calibrar la longitud de una envolvente de construcción a lo largo de una primera dirección, que comprende: especificar un valor de un parámetro de movimiento del motor correspondiente a la longitud; construir una pieza de prueba solidificando un material solidificable en una primera serie de capas de la pieza de prueba a lo largo de una primera dirección de longitud y solidificando el material solidificable en una segunda serie de capas de la pieza de

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prueba a lo largo de una segunda dirección de longitud opuesta a la primera dirección de longitud, en que la pieza de prueba tiene al menos una dimensión de desplazamiento a lo largo de la primera dirección de longitud definida por la primera serie de capas y la segunda serie de capas; medir una longitud de al menos una dimensión de desplazamiento; y ajustar el valor del parámetro de movimiento del motor basado en al menos una longitud de cota de compensación.

50. El método de la forma de realización 49, en que la pieza de prueba es una semiesfera, la primera serie de capas define una primera sección que tiene un primer diámetro cuando la pieza de prueba se ve desde arriba, la segunda serie de capas define una segunda sección que tiene un segundo diámetro cuando la pieza de prueba se ve desde arriba, el segundo diámetro es más grande que el primer diámetro, y la al menos una dimensión de compensación es dos dimensiones de desplazamiento entre la primera y la segunda sección.

51. El método de la forma de realización 50, en que el paso de medir las dos dimensiones de desplazamiento comprende visualizar la pieza de prueba desde arriba con un microscopio.

52. El método de la forma de realización 49, en que el paso de solidificar un material solidificable en una primera serie de capas a lo largo de la primera dirección de longitud comprende solidificar progresivamente el material solidificable a lo largo de una tercera dirección mientras mueve una fuente de la energía de solidificación a lo largo de la primera dirección de longitud.

53. El método de la forma de realización 49, en que el paso de solidificación del material solidificable en una segunda serie de capas de la pieza de prueba a lo largo de una segunda dirección opuesta a la primera dirección comprende solidificar progresivamente el material solidificable a lo largo de la tercera dirección mientras se mueve la fuente de la energía de solidificación a lo largo de la segunda dirección de longitud.

54. Un aparato para fabricar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable, que comprende: una fuente de energía de solidificación móvil en una primera dirección, en que la fuente de energía de solidificación se puede activar selectivamente mientras se mueve en la primera dirección para solidificar una sección sustancialmente lineal del material solidificable que se extiende a lo largo de una segunda dirección; un conjunto de sustrato de solidificación que comprende un sustrato de solidificación transparente, rígido o semirrígido, en que cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección, el conjunto de sustrato de solidificación se desprende de una sección solidificada de material solidificable.

55. El aparato de la forma de realización 54, en que la sección solidificada de material solidificable incluye la sección sustancialmente lineal del material solidificable.

56. El aparato de la forma de realización 54, en que cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección, el sustrato de solidificación oscila para despegar el sustrato de solidificación de la sección sustancialmente lineal del material solidificable.

57. El aparato de la forma de realización 54, en que cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección, el sustrato de solidificación se mueve en la primera dirección.

58. El aparato de la forma de realización 57, en que el sustrato de solidificación incluye un conjunto de película que comprende una película, y cuando el sustrato de solidificación se mueve en la primera dirección, la película se desprende del material solidificable solidificado.

59. El aparato de la forma de realización 57, en que la película está dispuesta en un marco, el marco es estacionario, y cuando el sustrato de solidificación se mueve en la primera dirección, el sustrato de solidificación se mueve con relación a la película en la primera dirección.

60. El aparato de la forma de realización 57, en que la película está dispuesta en un marco, el marco es estacionario con respecto al aparato, y cuando el sustrato de solidificación se mueve en la primera dirección, el sustrato de solidificación se mueve con relación a la película en la primera dirección.

61. El aparato de la forma de realización 54, en que la fuente de energía de solidificación comprende una matriz de diodos emisores de luz que comprende una pluralidad de diodos emisores de luz que se extienden a lo largo de la segunda dirección.

62. El aparato de la forma de realización 54, que comprende un dispositivo de solidificación lineal, en que el dispositivo de solidificación lineal comprende la fuente de energía de solidificación y un deflector de energía giratorio, el dispositivo de solidificación lineal es móvil en la primera dirección, el deflector de energía giratorio gira en un plano que es sustancialmente perpendicular

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a la primera dirección, y cuando la fuente de energía de solidificación proyecta energía de solidificación al deflector de energía giratorio, el deflector de energía giratorio desvía la energía de solidificación hacia el material solidificable para solidificar la sección sustancialmente lineal del material solidificable que se extiende a lo largo de una segunda dirección.

63. El aparato de la forma de realización 54, que comprende un dispositivo de solidificación lineal, en que el dispositivo de solidificación lineal comprende la fuente de energía de solidificación y un microespejo de escaneo láser, el dispositivo de solidificación lineal es móvil en la primera dirección y cuando la fuente de energía de solidificación proyecta energía de solidificación sobre el microespejo de escaneo láser, el microespejo de escaneo láser escanea la energía de solidificación a lo largo del material solidificable para solidificar la sección sustancialmente lineal del material solidificable que se extiende a lo largo de la segunda dirección.

64. El aparato de la forma de realización 54, en que el sustrato de solidificación es parcialmente cilíndrico y tiene un eje longitudinal que se extiende a lo largo de la segunda dirección.

65. El aparato de la forma de realización 64, en que el conjunto de sustrato de solidificación comprende además una película estacionaria, y el sustrato de solidificación está dispuesto en la película estacionaria y la fuente de energía de solidificación.

66. El aparato de la forma de realización 65, que comprende además un conjunto de película que incluye la película estacionaria y al menos un marco, en que el conjunto de película define un depósito para contener material solidificable.

67. El aparato de la forma de realización 66, que comprende además al menos un elemento de pelado de película, donde cuando la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección, el elemento de desprendimiento de película se mueve en la primera dirección, y una parte de la película estacionaria se dispone debajo del al menos un miembro de pelado de película.

68. El aparato de la forma de realización 66, que comprende además una plataforma de construcción, en que la plataforma de construcción puede moverse verticalmente hacia arriba desde una posición próxima a la película estacionaria a una posición verticalmente más elevada separada de la película estacionaria, y la película estacionaria está ubicada entre la plataforma de construcción y la fuente de energía de solidificación.

69. Un aparato para formar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable, que comprende: un dispositivo de solidificación lineal que se puede mover en una primera dirección y que comprende una fuente de energía de solidificación en comunicación óptica con un dispositivo de escaneo; en que la fuente de energía de solidificación proyecta energía de solidificación en una segunda dirección mientras se mueve en la primera dirección, cuando el dispositivo de solidificación lineal proyecta energía de solidificación al dispositivo de escaneo, el dispositivo de escaneo escanea la energía de solidificación en una dirección de escaneo.

70. El aparato de la forma de realización 69, en que el dispositivo de escaneo es un microespejo de escaneo láser.

71. El aparato de la forma de realización 69, en que el dispositivo de escaneo es un deflector de energía giratorio.

72. El aparato de la forma de realización 71, en que el deflector de energía giratorio es un espejo poligonal.

73. El aparato de la forma de realización 69, en que la primera dirección es sustancialmente perpendicular a la dirección de escaneo.

74. El aparato de la forma de realización 69, en que la fuente de energía de solidificación se mueve en la primera dirección a una primera velocidad, la energía de solidificación escanea el material solidificable en la dirección de escaneo a una velocidad de escaneo, y la velocidad de escaneo es al menos 1000 veces la primera velocidad.

75. El aparato de la forma de realización 69, que comprende además al menos una lente entre el dispositivo de escaneo y una fuente del material solidificable, en que la lente está recubierta con un recubrimiento antirreflectante tal que la lente transmite al menos 95% de luz incidente que tiene una longitud de onda que van desde aproximadamente 380 nm hasta aproximadamente 420 nm.

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76. El aparato de la forma de realización 75, en que el recubrimiento antirreflectante es un revestimiento de MgF2.

77. El aparato de la forma de realización 75, en que la al menos una lente es una primera y una segunda lentes F-Theta, la primera lente F-Theta está entre el microespejo de escaneo láser y la segunda lente F-Theta, la primera lente F-Theta tiene un incidente cara y una cara transmisora, la segunda lente F-Theta tiene una cara incidente y una cara transmisora, y el radio de curvatura de la cara transmisora de la primera lente F-Theta es mayor que el radio de curvatura de la cara transmisora de la segunda lente F-Theta.

78. El aparato de la forma de realización 69, que comprende además una lente de colimación entre la fuente de energía de solidificación y el dispositivo de escaneo.

79. El aparato de la forma de realización 78, en que la lente de colimación está formada de vidrio óptico BK-7.

80. El aparato de la forma de realización 78, en que la lente de colimación tiene una longitud focal efectiva de aproximadamente 4.0 mm a aproximadamente 4.1 mm.

81. El aparato de la forma de realización 69, que comprende además un sensor de energía de solidificación en comunicación óptica con el microespejo de escaneo láser.

82. El aparato de la forma de realización 81, que comprende además un espejo en comunicación óptica con el dispositivo de escaneo y el sensor de energía de solidificación, en que cuando la fuente de energía de solidificación proyecta energía de solidificación en la segunda dirección durante una operación de sincronización, la energía de solidificación se desvía del dispositivo de escaneo hacia el espejo, y la energía de solidificación desviada se refleja fuera del espejo y se transmite desde el espejo al sensor.

83. El aparato de la forma de realización 81, que comprende además un filtro de densidad neutro que está posicionado para recibir y filtrar la luz transmitida al sensor de energía de solidificación.

84. El aparato de la forma de realización 70, en que el aparato incluye una envolvente de construcción, la envolvente de construcción es una parte del material solidificable en que la energía de solidificación proyectada puede desviarse del dispositivo de escaneo, el ángulo de inclinación del microespejo de escaneo láser define una posición energía de solidificación desviada dentro de la envolvente de construcción a lo largo del eje de dirección de escaneo, y cuando el sensor de energía de solidificación recibe energía de solidificación desviada, el ángulo de inclinación del dispositivo de escaneo lineal corresponde a un límite de la envolvente de construcción.

85. El aparato de la forma de realización 71, en que el aparato incluye una envolvente de construcción, la envolvente de construcción es una parte del material solidificable en que la energía de solidificación proyectada puede desviarse del dispositivo de escaneo, la posición de rotación del deflector de energía giratorio en el plano de rotación define una posición de energía de solidificación desviada dentro de la envolvente de construcción a lo largo del eje de dirección de escaneo, y cuando el sensor de energía de solidificación recibe energía de solidificación desviada, la posición de rotación del deflector de energía rotacional corresponde a un límite de la envolvente de construcción.

86. El aparato de la forma de realización 69, que comprende además un controlador de fuente de energía de solidificación que activa selectivamente la fuente de energía de solidificación en base a la información de forma sobre el objeto tridimensional.

87. El aparato de la forma de realización 86, en que la información de forma comprende datos de objeto correspondientes a una pluralidad de tiras de sección transversal de objeto, cada cadena de sección transversal de objeto tiene una longitud que define una dirección de longitud y una anchura que definen una dirección de anchura, y la pluralidad de tiras están dispuestas en anchura a lo largo de la dirección del ancho.

88. El aparato de la forma de realización 87, en que la fuente de energía de solidificación tiene un estado de activación, el controlador de fuente de energía de solidificación cambia selectivamente el estado de activación de la fuente de energía de solidificación de acuerdo con una pluralidad de conjuntos de cadenas de datos, cada pluralidad de conjuntos de cadenas de datos corresponde a una capa del objeto tridimensional, y cada conjunto de cadenas de datos dentro de cada conjunto de cadenas de datos corresponde a una cadena de sección transversal

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del objeto e incluye una pluralidad de números que definen un tiempo en que cambia el estado de activación de la fuente de energía de solidificación.

89. El aparato de la forma de realización 69, en que la fuente de energía de solidificación es un diodo láser que proyecta luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 380 nm a 420 nm.

90. El aparato de la forma de realización 89, en que el diodo láser tiene una potencia de salida de al menos aproximadamente 300 mW.

91. El aparato de la reivindicación 89, en que el diodo láser tiene una divergencia del haz de al menos aproximadamente 5 miliradianes.

92. El aparato de la forma de realización 69, que comprende además: una fuente del material solidificable que define una envolvente de construcción, una primera región de desplazamiento y una segunda región de desplazamiento, en la que durante una operación de construcción de objeto tridimensional, el objeto tridimensional está construido en la envolvente de construcción pero no en la primera región de desplazamiento o la segunda región de desplazamiento; un sensor de fin de trayectoria en la primera región de desplazamiento para detectar una posición de fin de recorrido de la fuente de energía de solidificación en una dirección alejada de la envolvente de construcción.

93. Un método para sincronizar un temporizador con una posición de línea de escaneo de energía de solidificación a lo largo de un material solidificable, que comprende: activar una fuente de energía de solidificación, en que la fuente de energía de solidificación está en comunicación óptica con un dispositivo de escaneo y el dispositivo de escaneo desvía la energía de solidificación recibida de la fuente de energía de solidificación, y la energía de solidificación desviada es recibida por un sensor de energía de solidificación; detectar la recepción de energía de solidificación por el sensor de energía de solidificación, en que la recepción de energía de solidificación por el sensor de energía de solidificación corresponde al comienzo de una operación de escaneo de línea; inicializando el temporizador a un valor especificado basado en la detección de la recepción de energía de solidificación por el sensor de energía de solidificación.

94. El método de la forma de realización 93, en que la energía de solidificación desviada del dispositivo de energía de solidificación se filtra mediante un filtro de densidad neutra antes de ser recibida por el sensor de energía de solidificación.

95. El método de la forma de realización 93, que comprende además desactivar la fuente de energía de solidificación dentro de un tiempo de desactivación después de la recepción de una señal de detección del sensor de energía de solidificación.

96. El método de la forma de realización 95, en que el tiempo de desactivación es inferior a aproximadamente 400 nanosegundos.

97. El método de la forma de realización 95, en que el sensor de energía de solidificación tiene un pulso de detección correspondiente al tiempo requerido para que la energía de solidificación desviada atraviese una longitud de detección del sensor de energía de solidificación, y el tiempo de desactivación es menor que el pulso de detección.

98. El método de la forma de realización 97, en que la longitud de detección varía de aproximadamente 1.0 mm a aproximadamente 4 mm.

99. El método de la forma de realización 93, en que el dispositivo de escaneo es un deflector de energía giratorio.

100. El método de la forma de realización 93, en que el dispositivo de escaneo es un microespejo de escaneo láser.

101. El método de la forma de realización 93, en que el paso de activar una fuente de energía de solidificación comprende activar una fuente de energía de solidificación en un tiempo específico con respecto a la señal de actuación del dispositivo de escaneo.

102. El método de la forma de realización 101, en que la señal de activación del dispositivo de escaneo es una señal de activación suministrada a un microespejo de escaneo láser.

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103. El método de la forma de realización 101, en que la señal de activación del dispositivo de escaneo es una señal de activación suministrada a un motor giratorio conectado operativamente a un deflector de energía giratorio.

104. Un método para reducir la capacidad de almacenamiento de un medio legible por ordenador requerido para almacenar datos de objetos tridimensionales correspondientes a una pluralidad de capas de objeto idénticas, comprendiendo el método: almacenar un primer conjunto de datos de capa de objeto en un medio legible por ordenador, en que los datos de capa de objeto comprenden un primer conjunto de cadenas de datos, cada cadena de datos se representa como d (0, m), m es un valor de índice de memoria de ordenador que va de 0 a uno menos que el número total de cadenas de datos Mmax en el primer conjunto de cadenas de datos; ejecutar en un procesador instrucciones almacenadas en un medio legible por ordenador para calcular un segundo conjunto de datos de capa de objeto del primer conjunto de datos de capa de objeto, en que el segundo conjunto de datos de capa de objeto comprende un segundo conjunto de cadenas de datos, cada cadena de datos de los cuales su representado como d (1, m), m es el valor de índice de memoria de ordenador que va de 0 a uno menos que el número total de cadenas de datos Mmax en el primer conjunto de cadenas de datos, donde cada valor de d (1, m) es representado por la siguiente ecuación: d (1, m) = d(0, Mmax-1 m).

105. El método de la forma de realización 104, en que cada cadena de datos d (0, m) y d(1, m) comprende una pluralidad de valores de tiempo, y cada valor de tiempo corresponde a un evento de activación de la fuente de energía de solidificación.

106. El método de la forma de realización 104, en que cada cadena de datos d(0, m) y d(1, m) incluye además un valor de índice de cadena, y cada valor de cadena de índice corresponde a una ubicación a lo largo de una dirección en una envolvente de construcción de objeto.

107. El método de la forma de realización 104, en que el primer conjunto de datos de capa de objeto y el segundo conjunto de capa de datos de objeto corresponden a capas adyacentes del objeto tridimensional.

108. El método de la forma de realización 104, en que el primer conjunto de datos de capa de objeto corresponde a un primer conjunto de capas de objeto formadas solidificando un material solidificable en una primera dirección, y el segundo conjunto de datos de capa de objeto corresponde a un segundo conjunto de capas de objeto formadas solidificando un material solidificable en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.

109. Un método para hacer un objeto tridimensional, que comprende: proporcionar un conjunto de datos de cadena, en que cada cadena define una región de una capa de objeto a lo largo de una dirección del eje de escaneo; proporcionar un dispositivo de solidificación lineal, en que el dispositivo de solidificación lineal suministra energía de solidificación a lo largo de la dirección del eje de escaneo a una velocidad de escaneo que varía con la posición a lo largo del eje de escaneo; corrigiendo los datos de cadena en función de la variación de la velocidad de escaneo con la posición a lo largo del eje de escaneo.

110. El método de la forma de realización 109, en que los datos de cadena comprenden una pluralidad de valores de datos de cadena originales correspondientes a estados de potenciación de fuente de energía de solidificación, y el paso de corregir los datos de cadena basados en la variación de la velocidad de escaneo con la posición a lo largo del eje de escaneo valores de cadena de datos para cada valor de datos de cadena original correspondiente en la pluralidad de valores de datos de cadena originales, en donde cada nuevo valor de cadena de datos se calcula en base a una distancia entre el valor de datos de cadena original correspondiente y un punto central a lo largo del eje de escaneo.

111. El método de la forma de realización 110, en que la pluralidad de valores de datos de cadena originales comprende una pluralidad de marcas de CPU.

112. El método de la forma de realización 110, en que la pluralidad de valores de datos de cadena originales comprende una pluralidad de distancias de eje de escaneo con respecto a una ubicación de referencia de eje de escaneo.

113. El método de la forma de realización 110, en que cada nuevo valor de datos de cadena se relaciona con el valor de datos original correspondiente de la siguiente manera: Nuevas marcas de CPU = marcas originales de CPU + marcas ACPU * C donde, Nuevas marcas de CPU es el nuevo valor de marcas de CPU correspondiente al valor de marca de CPU original para una cadena de datos determinada; y las marcas de ACPU se determinan restando el valor de marcas

de la CPU correspondiente a un punto central del valor de marcas de la CPU original; y C es una constante sin dimensiones.

114. El método de la forma de realización 110, que comprende además construir una pieza de prueba que comprende una pluralidad de secciones lineales, cada una con una longitud a lo largo de un eje perpendicular al eje de escaneo, y cada nuevo valor de cadena de datos se calcula en al menos una distancia entre secciones lineales adyacentes en la pieza de prueba.

115. El método de la forma de realización 114, en que el paso de construir una pieza de prueba comprende proporcionar datos de cadena correspondientes a una pluralidad de secciones lineales igualmente separadas, y solidificar un material solidificable de acuerdo con los datos de cadena.

Claims

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Reivindicaciones

1. Un aparato para formar un objeto tridimensional a partir de un material solidificable, que comprende:

una fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b); y

un dispositivo de escaneo lineal (92) en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b); caracterizado porque

la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) es móvil en una primera dirección y operable para proyectar energía solidificable de forma selectiva en una segunda dirección sobre el dispositivo de escaneo lineal (92) mientras se mueve en la primera dirección; un sensor de energía de solidificación (324) en comunicación óptica con el dispositivo de escaneo lineal (92); que está posicionado de manera que el sensor de energía de solidificación (324) puede recibir energía desviada desde el dispositivo de escaneo lineal (92); y

un microcontrolador de solidificación lineal conectado con el sensor de energía de solidificación (90; 90a; 90b) y programado para inicializar un temporizador al recibir una señal del sensor de energía de solidificación (324); en que

el dispositivo de escaneo lineal (92) está separado de la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) y el dispositivo de energía de solidificación (92) está separado del sensor de energía de solidificación (324), en que el dispositivo de escaneado lineal (92) es operable para escanear energía de solidificación recibida de la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) en una pluralidad de patrones lineales a lo largo de una fuente del material solidificable, mientras el dispositivo de escaneo lineal (92) se mueve en una primera dirección, cada patrón lineal tiene una longitud a lo largo de la segunda dirección y

el sensor de energía de solidificación (324) es operable para recibir energía de solidificación de la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) cada vez que el dispositivo de escaneo lineal (92) escanea un patrón lineal de energía de solidificación a lo largo de la fuente del material solidificable.
2. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un controlador de solidificación lineal, en que el controlador de solidificación lineal está programado para activar la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) para transmitir energía de solidificación al sensor de energía de solidificación (324) cada vez que el dispositivo de escaneo lineal (92) escanea un patrón lineal de energía de solidificación a lo largo de la fuente del material solidificable.
3. El aparato de la reivindicación 1, en que durante una operación de solidificación, el controlador de solidificación lineal activa y desactiva selectivamente la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) en correspondencia con la pluralidad de patrones lineales.
4. El aparato de la reivindicación 1, en que la fuente de energía de solidificación es un diodo láser (90; 90a; 90b).
5. El aparato de la reivindicación 1, en que el sensor de energía de solidificación (324) es un fotodiodo.
6. El aparato de la reivindicación 1, en que el dispositivo de escaneo lineal comprende un espejo poligonal giratorio (92) que tiene una pluralidad de facetas (94a-94f), y cada faceta (94a-94f) tiene una posición de rotación en la que la faceta (94a-94f) está en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) y el sensor de energía de solidificación (324).
7. El aparato de la reivindicación 6, en que la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) incluye un límite de envolvente de construcción (344), el aparato comprende además un espejo (332) inmediatamente próximo al límite de envolvente de construcción (344), el espejo (332) está en comunicación óptica con el sensor de energía de solidificación (324) y cada faceta (94a - 94f) tiene una posición rotacional en la cual la faceta (94a-94f) está en comunicación óptica con el espejo (332).
8. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un filtro de densidad neutra (326) posicionado para filtrar la luz recibida por el sensor de energía de solidificación (324).
9. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un espejo (332) en comunicación óptica con el dispositivo de escaneo lineal (92) y el sensor de energía de solidificación (324).

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10. El aparato de la reivindicación 9, en el que el sensor de energía de solidificación (324) y el espejo (332) están separados del dispositivo de escaneo lineal (92).
11. El aparato de la reivindicación 1, en que la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) está separada del dispositivo de escaneo lineal (92) a lo largo de la segunda dirección.
12. El aparato de la reivindicación 1, en que el dispositivo de escaneo lineal (92) tiene una posición máxima de energía de solidificación a lo largo de la segunda dirección, y el sensor de energía de solidificación (324) está localizado en una posición que corresponde a la posición máxima de energía de solidificación a lo largo de la segunda dirección.
13. El aparato de la reivindicación 1, en que el sensor de energía de solidificación (324) está situado para indicar cuándo la energía de solidificación proyectada a lo largo de la segunda dirección ha alcanzado uno seleccionado entre el principio de la trayectoria y el final de la trayectoria.
14. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además una carcasa (96) con una abertura lineal (100), en que la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b), el sensor de energía de solidificación (324) y el dispositivo de escaneo lineal (92) están dispuestos en la carcasa (96) de manera que cuando la carcasa (96) se mueve en la primera dirección, el dispositivo de escaneo lineal (92), la fuente de energía de solidificación (90; 90a; 90b) y el sensor de energía de solidificación (324) se mueven en la primera dirección, y el sensor de energía de solidificación (324) está situado entre la abertura lineal (100) y el dispositivo de escaneo lineal (92).