ES2704676T3 - Retirada automatizada de piezas de impresora tridimensional - Google Patents

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Abstract

Un sistema de impresión tridimensional que comprende: una superficie (12) de impresión en la que se hace una pieza (22); un dispositivo de impresión soportado para un movimiento controlado con respecto a la superficie (12) de impresión para imprimir la pieza (22) en la superficie (12) de impresión; y una cuchilla (20) soportada para un movimiento a través de la superficie (12) de impresión para liberar la pieza (22) de la superficie (12) de impresión, en el que la cuchilla (20) está en voladizo desde un soporte en un lado de la superficie (12) de impresión o en el que la cuchilla (20) está soportada en ambos lados de la superficie (12) de impresión.

Description

DESCRIPCIÓN
Retirada automatizada de piezas de impresora tridimensional
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere a impresoras 3D y más particularmente a la eliminación automatizada de piezas en una impresora 3D.
La impresión tridimensional, una forma de fabricación aditiva, es un proceso de fabricación laborioso en su estado existente. Una impresora 10 de técnica anterior genérica mostrada en la figura 1 incluye una superficie 12 de impresión y un carro móvil 14 que transporta un dispositivo 16 de impresión. El sistema de técnica anterior mostrado en la figura 1 incluye típicamente un ordenador 18 de captura conectada.
Como se muestra en la figura 2, las impresoras de técnica anterior requieren típicamente seis o más pasos de usuario, como se muestra en la figura. En primer lugar, un usuario diseña un modelo 3D en software CAD. Entonces el usuario carga un modelo 3D de la pieza que se debe realizar en un programa de laminado. Después de que el usuario calibre manualmente la configuración 150-250, el programa de corte genera un código de máquina para la impresora 3-D 10. El cuarto paso de un proceso es cargar el código de máquina a un hospedador de impresión en forma de programa en un ordenador o una tarjeta SD. A partir de ahí, el código de máquina se transmite a un microprocesador en la impresora 10, controlando la actuación. Después de que la impresora haya terminado de imprimir, la pieza se retira manualmente. Después de inspeccionar la calidad de la pieza, el usuario decide si la pieza necesita volver a imprimirse.
Un sistema de impresora 3D completamente automatizado requiere la retirada automatizada de piezas como para eliminar la necesidad de un operador local para retirar una pieza con el fin de comenzar un trabajo siguiente. Existen sistemas automatizados actuales de retirada de piezas de tres formas: cintas transportadoras, accesorios de cabezal extrusor y calentamiento/enfriamiento de la cama de impresión. En general, las desventajas de estos sistemas son perjudiciales para el proceso de impresión y/o el proceso de retirada. Los sistemas de cinta transportadora no han tenido éxito generalmente porque la plataforma es flexible, lo que conduce a piezas deformadas. Una cinta transportadora con orugas rígidas puede proporcionar una solución bastante costosa. También se conoce unir un bloque o paleta de retirada a un cabezal extrusor. Tales disposiciones típicamente causan esfuerzo excesivo en el tren accionadory pueden causar desalineación en la boquilla de impresión que conduce a problemas de nivelación. Finalmente, se conoce el uso de calentamiento/enfriamiento para liberar una pieza de la superficie de impresión. En tales sistemas, la superficie de impresión se calienta durante la impresión. Tras la compleción de imprimir la pieza, se permite que la placa se enfríe pasivamente. La contracción hace que la pieza se "salte". El documento US2012/046779 A1 divulga un proceso de estructura 3D automatizado. El documento US2007/0126157 A1 divulga los métodos y un aparato para retirar un artículo terminado de un sistema rápido de prototipado con base de polvo.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de impresión tridimensional como se define en la reivindicación adjunta 1. En una realización preferida de la invención, se utiliza un pistón neumático controlado por solenoide para mover la cuchilla. Para una cuchilla en voladizo, se prefiere que el soporte forme una junta adaptable. También se prefiere que la cuchilla tenga una porción de acero endurecido que se aplica a la pieza.
En realizaciones preferidas, se puede proporcionar un tornillo de guía para mover la cuchilla. Alternativamente, una polea accionadora que conduce una cinta puede ser usada para mover la cuchilla. También se puede emplear una disposición de cremallera y piñón para mover la cuchilla. En una realización, se hace que la cuchilla vibre para facilitar la retirada de la pieza.
Muchas de las realizaciones divulgadas aquí incluyen adicionalmente un dispositivo auxiliar para retirar una pieza liberada. Los auxiliares incluyen un chorro de aire comprimido, una barrera fija para restringir una pieza liberada y una barrera de giro unida a una cuchilla.
Breve descripción del dibujo
La figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato de impresión tridimensional de técnica anterior.
La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra los pasos del usuario con respecto a dispositivos de impresión tridimensional de técnica anterior.
La figura 3 es una vista en despiece ordenado, en perspectiva, de una impresora de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra los pasos del usuario en combinación con la impresora tridimensional descrita en este documento.
La figura 5 es una vista en perspectiva de una cuchilla/pala de la realización para retirar una pieza impresa.
La Figura 6 es una vista en corte transversal de un aparato que usa pasadores para impulsar una pieza lejos de la superficie de impresión.
La Figura 7 es una ilustración esquemática de un aparato que usa presión de aire distribuida desde debajo de la superficie de impresión para liberar una pieza impresa.
La figura 8 constituye vistas de una cuchilla en voladizo en una realización de la invención.
La figura 9 es una vista en perspectiva de un soporte de aluminio para la recepción de una hoja de acero endurecido para servir como una cuchilla para uso en la invención.
La figura 10 es una vista en perspectiva de una realización de la invención que usa un vástago roscado o un tornillo de guía para mover la cuchilla para la retirada de piezas.
La figura 11 es una ilustración esquemática que muestra una cuchilla soportada en ambos lados de la superficie de impresión.
La Figura 12 es una ilustración esquemática de un electroimán usado para hacer vibrar la superficie de impresión para la retirada de piezas.
La Figura 13 es una ilustración esquemática de la estructura para hacer vibrar una cuchilla para facilitar la retirada de piezas.
La figura 14 es una ilustración esquemática del uso de aire comprimido para retirar una pieza liberada.
La figura 15 es una ilustración esquemática de un cepillo de barrera usado para recibir una pieza liberada.
La Figura 16 constituye una vista de un pivote de muelle montado en una cuchilla para retirar una pieza.
La Figura 17 es otra realización de una barrera flexible que se utiliza para retirar una pieza.
La figura 18 muestra una barrera de giro con un cepillo fijo.
La figura 19 es una vista en perspectiva de una barrera de giro para su uso en conjunción con la invención descrita aquí.
La figura 20 es una vista en corte transversal de la parte inferior de la placa de impresión con hendiduras para acoplarse cinemáticamente a una estructura de soporte.
Descripción de la realización preferida
Haciendo referencia ahora a la figura 3, una realización de la invención incluye una cuchilla 20 de retirada de piezas que se puede mover para liberar una pieza impresa 22. Se proporciona una cámara 24 para evaluar una pieza durante y después de que se haya impreso. La presente invención también incluye un hospedador 26 de impresora a bordo que está conectado a una red Wi-Fi. El software para reparar y laminar modelos 3D se almacena en la nube en lugar de un ordenador atado a una impresora como en sistemas de técnica anterior. Se proporciona una cola automatizada para dictar la siguiente pieza que imprimirá la impresora.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, el sistema divulgado aquí requiere apenas tres pasos de usuario en lugar de los seis pasos discutidos anteriormente con respecto a impresoras 3D de técnica anterior. En el presente sistema, después de la creación de contenido, se carga un modelo 3D en el sistema. Después de una aprobación de administrador (opcional), la pieza es reparada y laminada automáticamente (un código de máquina se genera a partir del modelo 3D) con los ajustes de laminado seleccionados automáticamente (basados en dos entradas de usuario para velocidad versus calidad y velocidad versus resistencia) en la nube, entonces se carga automáticamente en una cola automatizada para una impresora particular. Cuando la impresora ha alcanzado esa pieza en la cola, el código g (código de máquina) se carga automáticamente en el programa de hospedador local de la impresora (típicamente en un microordenador local), y se transmite al microprocesador de la impresora. A medida que avanza el proceso de impresión, la cámara 24 monitoriza cada capa 2D utilizando la visión automatizada del ordenador para asegurarse de que la pieza está imprimiendo correctamente. Si la pieza falla en cualquier capa, la pieza es retirada automáticamente y se vuelve a imprimir (el re-laminado con diferente ajuste se produce antes de volver a imprimir si el software de inteligencia artificial lo considera necesario). La pieza terminada (calidad inspeccionada de nuevo por el subsistema de visión del ordenador) se retira y está lista para su recogida. Entonces la impresora sigue adelante hasta la siguiente pieza en la cola. En total, hay estrictamente tres pasos de usuario: creación de contenido, carga de modelo 3D y recogida de pieza terminada.
Haciendo referencia ahora a la figura 5, se ¡lustra una realización del sistema de retirada de pieza. Una cuchilla 20 está dispuesta para el movimiento a través de la placa 12 de impresión usando un pistón neumático 22 para mover la placa bajo la fuerza motriz de aire comprimido controlada por una válvula 24 de solenoide. Se entenderá que la fuerza motriz que mueve la cuchilla 20 está ajustada para retirar una pieza sin dañar la pieza.
En la figura 8 se ¡lustra otra realización de la invención. En esta realización, la cuchilla 20 está en voladizo en una junta adaptable 34 en un lado de la unidad. La cuchilla 20 está nivelada en la superficie de impresión y se mueve a través de la superficie de impresión para liberar una pieza. Como se muestra en la figura 9, se prefiere que la cuchilla 20 tenga un sustrato tal como el aluminio al que está unida una hoja 36 de acero endurecido para proporcionar la capacidad de elevación de la pieza.
La figura 10 ¡lustra una realización en la que un vástago roscado o un tornillo 38 de guía hace que la cuchilla 20 atraviese la superficie 12 de impresión para aplicar y luego retirar una pieza impresa. Como se muestra en la Figura 11, se contempla que la cuchilla 20 puede estar soportada en ambos lados por unas guías 40 y 42.
En otra realización, como se muestra en la figura 13, se hace vibrar la propia cuchilla 20. Se puede proporcionar un motor 46 con un peso no concéntrico para hacer vibrar la cuchilla 20.
Después de que las piezas hayan sido liberadas como se discutió anteriormente, se puede utilizar aire comprimido para retirar una pieza de la superficie 12 de impresión como se muestra en la figura 14.
La figura 15 ¡lustra un cepillo fijo 48 que impide el movimiento de una pieza. Las figuras 16 y 17 muestran realizaciones adicionales de las disposiciones para retirar una pieza que ya ha sido liberada de la superficie. La figura 18 es una vista en perspectiva que muestra la barrera fija. La figura 19 muestra una barrera de giro.
La figura 20 es una vista en corte transversal de la parte inferior de la superficie 12 de impresión en una realización. Unas hendiduras 40 están adaptadas para formar pareja con protrusiones que se extienden desde el soporte de la impresora de modo que la placa 12 estará nivelada con respecto a la estructura de soporte. La disposición forma un acoplamiento cinemático como es bien conocido por los expertos ordinarios en la técnica. La disposición de las hendiduras 40 mostrada en la figura 20 permite que la placa 12 esté posicionada en una orientación rotacional seleccionada. Se prefiere que una vez en posición, la placa 12 sea precargada mediante, por ejemplo, un imán o un muelle para asegurar la placa 12 en la posición acoplada.
La presente invención proporciona soluciones de retirada automatizada de piezas que solucionan las desventajas de impresión y retirada discutidas anteriormente en combinación con la técnica anterior. La presente invención divulga estructuras y métodos que proporcionan una retirada automatizada de piezas a un coste mucho más bajo.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de impresión tridimensional que comprende:
una superficie (12) de impresión en la que se hace una pieza (22);
un dispositivo de impresión soportado para un movimiento controlado con respecto a la superficie (12) de impresión para imprimir la pieza (22) en la superficie (12) de impresión; y
una cuchilla (20) soportada para un movimiento a través de la superficie (12) de impresión para liberar la pieza (22) de la superficie (12) de impresión,
en el que la cuchilla (20) está en voladizo desde un soporte en un lado de la superficie (12) de impresión o en el que la cuchilla (20) está soportada en ambos lados de la superficie (12) de impresión.
2. El sistema de impresión de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente un pistón neumático (22) controlado por solenoide para mover la cuchilla (20).
3. El sistema de impresión de la reivindicación 1, en el que la cuchilla (20) está en voladizo desde un soporte en un lado de la superficie (12) de impresión.
4. El sistema de impresión de la reivindicación 1, en el que en el caso de que la cuchilla (20) esté en voladizo desde un soporte en un lado de la superficie (12) de impresión, el soporte forma una junta adaptable (34).
5. El sistema de impresión de la reivindicación 1, en el que la cuchilla (20) tiene una porción (36) de acero endurecido que se aplica a la pieza (22).
6. El sistema de impresión de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente:
a) un tornillo (38) de guía para mover la cuchilla (20); o
b) una polea de accionamiento que acciona una cinta para mover la cuchilla (20) para retirar la pieza impresa (22); o c) una disposición de cremallera y piñón para mover la cuchilla (20); o
d) medios para hacer vibrar la cuchilla (20).
7. El sistema de impresión de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente un dispositivo auxiliar para retirar la pieza liberada (22), en el que el dispositivo auxiliar es preferiblemente un chorro de aire comprimido.
8. El sistema de impresión de las reivindicaciones 1, que incluye adicionalmente una barrera fija para restringir una pieza liberada (22).
9. El sistema de impresión de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente una barrera de giro bajo partorsor unida a la cuchilla (20).
10. El sistema de impresión de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente una banda elástica montada en la cuchilla (20) para retirar una pieza liberada (22).
11. El sistema de impresión de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente un sistema de visión de ordenador que incluye al menos una cámara (24) para detectar la retirada con éxito de la pieza (22).
12. El sistema de impresión de la reivindicación 1, en el que la superficie (12) de impresión se acopla cinemáticamente a una estructura de soporte para una nivelación precisa y rápida de la superficie (12) de impresión.
13. El sistema de impresión de la reivindicación 12, que incluye adicionalmente una estructura para precargar la superficie (12) de impresión con respecto a la estructura de soporte.
14. El sistema de impresión de la reivindicación 13, en el que la estructura de precarga incluye un imán.
15. El sistema de impresión de la reivindicación 14, en el que la estructura de soporte incluye una pluralidad de protrusiones que se extienden desde la estructura de soporte permitiendo que la superficie (12) de impresión asuma una posición de nivel aproximadamente en una orientación de rotación seleccionada.
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