ES2834385T3 - Dispositivo de impresión tridimensional - Google Patents

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An-Hsiu Lee
Ching-Yuan Chou
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Abstract

Un dispositivo de impresión tridimensional (100), que comprende: un cuerpo (110); un tanque (130, 330), montado de forma giratoria en el cuerpo (110), estando el tanque (130, 330) configurado para ser llenado con un material de formación de líquido (200); un objetivo de origen (150), dispuesto en el tanque (130, 330) y que gira junto con el tanque (130, 330); un sensor (140), dispuesto en el cuerpo (110) y situado arriba del material de formación de líquido (200) para detectar una altura de nivel (210) del material de formación de líquido (200) en el tanque (130, 330); y un módulo de control (160), que conecta eléctricamente el tanque (130, 330) y el sensor (140) y hace que el tanque (130, 330) gire, estando el sensor (140) situado por encima de una trayectoria de rotación del objetivo de origen (150), y detectando el módulo de control (160) el objetivo de origen (150) a través del sensor (140) y posicionando un origen de rotación del tanque (130, 330) cuando el objetivo de origen (150) pasa por un lugar debajo del sensor (140).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de impresión tridimensional
Antecedentes
1. Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un dispositivo de impresión tridimensional.
2. Descripción de la técnica relacionada
Con el creciente progreso técnico, se han propuesto diferentes procedimientos para construir un modelo físico tridimensional (3D) utilizando una tecnología de fabricación aditiva tal como el modelado capa por capa. En términos generales, la tecnología de fabricación aditiva se refiere a: convertir los datos de diseño de un modelo tridimensional construido mediante software tal como diseño asistido por ordenador (CAD) en una pluralidad de capas de sección transversal delgada (casi bidimensional) apiladas sucesivamente.
Actualmente se han desarrollado múltiples modos capaces de formar una pluralidad de capas de sección transversal delgada. Por ejemplo, el fotopolímero sirve como material de formación de líquido utilizado para la mayoría de los dispositivos de impresión tridimensional, una plataforma móvil se coloca en el material de formación de líquido, y una coordenada X-Y-Z, construida de acuerdo con los datos de diseño de un modelo 3D, impulsa una fuente de luz para irradiar de forma móvil el material de formación de líquido a lo largo de las coordenadas X-Y, para solidificar el material de formación de líquido en una forma de capa de sección transversal correcta. Luego, a medida que la plataforma móvil se mueve a lo largo de un eje Z, el material de formación de líquido puede formar un objeto tridimensional en la plataforma móvil bajo el estado de solidificación y apilamiento capa por capa.
Sin embargo, es necesario monitorear respectivamente las reservas de los materiales líquidos de conformado almacenados en un tanque y el estado de rotación del tanque en un proceso de impresión tridimensional, el primero puede evitar la escasez de materiales líquidos de conformado en el proceso de impresión tridimensional, y el segundo permite que el objeto tridimensional formado se desenganche suavemente del tanque ajustando la posición del tanque mediante un movimiento de rotación, o evita una situación en la que la pérdida de concentrado es fácilmente causada por la impresión tridimensional del tanque en áreas repetidas. Una solución de la técnica anterior se describe en US 2017/129169 A1.
Sumario
La presente divulgación está dirigida a un dispositivo de impresión tridimensional, que no sólo detecta la altura de nivel de un material de formación de líquido en un tanque con un sensor, sino que también puede identificar y posicionar un origen del tanque con el sensor.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, un dispositivo de impresión tridimensional incluye un cuerpo, un tanque, un objetivo de origen, un sensor y un módulo de control. El tanque está montado de forma rotativa en el cuerpo, y el tanque está lleno de un material de formación de líquido, y una altura de nivel del material de formación de líquido en el tanque está dentro de un intervalo variable. El objetivo de origen se coloca en el tanque y gira junto con el tanque, y una altura del objetivo de origen relativa al tanque está fuera del intervalo variable de la altura de nivel del material de formación de líquido. El sensor se coloca en el cuerpo y se ubica arriba del material de formación de líquido para detectar la altura de nivel del material de formación de líquido. El módulo de control conecta eléctricamente el tanque y el sensor y hace que el tanque gire. El sensor está ubicado sobre una trayectoria de rotación del objetivo de origen, y el módulo de control detecta el objetivo de origen a través del sensor y posiciona un origen de rotación del tanque.
En base a lo anterior, de acuerdo con el dispositivo de impresión tridimensional, el objetivo de origen se coloca en el tanque y, por consiguiente, gira junto con el tanque, y la posición de altura del objetivo de origen en el tanque está más allá del intervalo variable de la altura de nivel del material de formación de líquido. Mientras tanto, el sensor también se coloca arriba del material de formación de líquido y se ubica arriba de la trayectoria de rotación del objetivo de origen. De esta manera, no sólo el sensor detecta la altura de nivel del material de formación de líquido en el tanque, sino que también el objetivo de origen puede ser detectado cuando pasa por un lugar debajo del sensor. Por lo tanto, el módulo de control puede identificar la posición de origen del tanque, que se toma así como referencia para un mayor control de la rotación sobre el tanque. El dispositivo de impresión tridimensional puede así cumplir los requisitos para detectar la altura de nivel de un material de formación de líquido y posicionar un tanque utilizando el mismo sensor.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos se incluyen para proporcionar una mayor comprensión de la presente invención, y los dibujos adjuntos están comprendidos dentro de la presente especificación y constituyen una parte de la presente especificación. Los dibujos adjuntos describen las realizaciones de la presente invención, y se utilizan para explicar el principio de la presente invención junto con las descripciones.
La Fig. 1 es una vista esquemática de un dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Fig. 2 es una vista esquemática del dispositivo de impresión tridimensional de la Fig. 1 en otro estado.
La Fig. 3 muestra una relación de accionamiento de los componentes parciales del dispositivo de impresión tridimensional en la Fig. 1.
La Fig. 4 es una vista en sección transversal parcial de un dispositivo de impresión tridimensional.
La Fig. 5 es una vista esquemática parcial de un tanque de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
La Fig. 6 es una vista en sección transversal parcial del tanque en la Fig. 5.
Descripción de las realizaciones
Los ejemplos de realizaciones ilustrativas de la presente invención se describirán en los dibujos adjuntos, haciendo referencia a las realizaciones ilustrativas de la presente invención en detalle. Se utilizan los mismos símbolos de elementos para indicar las mismas partes o partes similares en los dibujos adjuntos y en las descripciones siempre que sea posible.
La Fig. 1 es una vista esquemática de un dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La Fig. 2 es una vista esquemática del dispositivo de impresión tridimensional de la Fig. 1 en otro estado. La Fig. 3 muestra una vista de la relación de accionamiento de los componentes parciales del dispositivo de impresión tridimensional de la Fig. 1. La Fig. 4 es una vista en sección transversal parcial de un dispositivo de impresión tridimensional. Haciendo referencia a las Fig. 1 a Fig. 4, en la presente realización, un dispositivo de impresión tridimensional 100 puede ser, por ejemplo, un aparato de estereolitografía (SLA), que incluye un cuerpo 110, una plataforma de conformado 120, un tanque 130, un sensor 140, un objetivo de origen 150 y un módulo de control 160. Mientras tanto, el dispositivo de impresión tridimensional 100 permite al módulo de control 160 accionar una fuente de luz de curado (no mostrada) situada en el fondo del tanque 130 para proporcionar luz de curado, y las luces de curado pueden penetrar a través del fondo transparente del tanque 130 para irradiar y solidificar un material de formación de líquido 200 en el tanque 130.
En particular, el cuerpo 110 incluye una base 112 y un soporte 114 dispuestos sobre la base 112, y el tanque 130 es controlado por el módulo de control 160 a través de una unidad de accionamiento (no mostrada) del mismo, de modo que el tanque 130 está ubicado de manera giratoria sobre la base 112. Además, la plataforma de conformado 120 está dispuesta en el bastidor del soporte 114 de manera móvil de arriba a abajo, de modo que la plataforma de conformado 120 es controlada mediante el módulo de control 160 a través de una unidad de accionamiento (no mostrada) de éste, y la plataforma de conformado 120 puede entrar o salir del tanque 130.
En un proceso de impresión tridimensional, el módulo de control 160 controla y acciona la plataforma de conformado 120 para que entre al tanque 130 para contactar (o sumergirse en) el material de formación de líquido 200 en el mismo. A continuación, el módulo de control 160 acciona, de acuerdo con la información digital pertinente sobre el contorno de un objeto tridimensional que se ha de formar, la fuente de luz de curado para proporcionar luz de curado para realizar la irradiación de exploración y la solidificación en el material de formación de líquido 200 en una posición específica, a fin de formar una capa solidificada entre la plataforma de conformado 120 y el fondo del tanque 130, y posteriormente, cuando la plataforma de conformado 120 se encuentra en un estado fijo, el tanque 130 es impulsado a girar, a fin de separar la capa solidificada del fondo del tanque 130. Repitiendo las acciones anteriores, tal como la solidificación y la separación, se puede apilar gradualmente una pluralidad de capas solidificadas sobre la plataforma de conformado 120 hasta completar el objeto tridimensional. En este caso, debe tenerse en cuenta que la descripción anterior es sólo una breve descripción de las acciones de impresión tridimensional pertinentes, y los demás contenidos no mencionados pueden conocerse a partir de la técnica anterior, por lo que las descripciones de los mismos se omiten en la presente memoria.
Haciendo referencia nuevamente a la Fig. 4, es una vista en sección transversal parcial generada por el dispositivo de impresión tridimensional 100 de la Fig. 1 o la Fig. 2 en una sección transversal C1. Como ya se ha mencionado, para lograr el monitoreo de las reservas de los materiales líquidos de conformado 200 almacenados en el tanque 130 para que sean útiles como criterio para evaluar si los materiales líquidos de conformado 200 deben ser rellenados, el objetivo de origen 150 se coloca en el tanque 130 para que gire junto con el tanque 130 en la presente realización. Mientras tanto, el sensor 140 se monta sobre la base 112 del cuerpo 110 a través de una estructura de soporte, se extiende en el tanque 130 y se ubica arriba del material de formación de líquido 200, para proporcionar, en consecuencia, una función de posicionamiento para el tanque 130, haciendo que el módulo de control 160 evalúe la información de posición de la impresión 3D para determinar una zona y una posición de impresión adecuadas, y además evitar daños de blanqueamiento causados por el hecho de que el tanque 130 ejecute acciones de impresión 3D en una posición fija.
En este caso, el sensor 140 es, por ejemplo, un medidor de nivel de líquido por ultrasonidos o un medidor de nivel de líquido por láser para detectar la altura del nivel 210 (o su variación) del material de formación de líquido 200 en el tanque 130, a fin de permitir que el módulo de control 160 monitoree las reservas de materiales líquidos de conformado 200 almacenadas en el tanque 130. Además, el objetivo de origen 150 es una pieza de blindaje dispuesta en el tanque 130, que se extiende desde la pared del tanque 130 hasta un lugar situado por encima del material de formación de líquido 200. De esta manera, cuando el objetivo de origen 150 gira junto con el tanque 130, el sensor 140 se encuentra sustancialmente por encima de una trayectoria de rotación del objetivo de origen 150.
Más importante aún, sobre la base del tanque 130, la altura del nivel 210 del material de formación de líquido 200 en el tanque 130 está limitada por la profundidad del volumen del tanque 130. Es decir, existe un intervalo variable entre una altura A1 y una altura A2 entre un fondo interno 132 (punto más bajo) y una parte superior 131 (punto más alto) del tanque 130 (el fondo interno 132 tiene la altura A1, la parte superior 131 tiene la altura A2, y la altura del nivel 210 es igual o menor que la altura A2 y es igual o mayor que la altura A1). Mientras tanto, la altura del objetivo de origen 150 con relación al tanque 130 está fuera del intervalo variable. En la presente realización, la altura del objetivo de origen 150 es una altura A3 que se muestra en la Fig. 4, es decir, la altura A3 del objetivo de origen 150 con relación al tanque 130 en la presente realización es mayor que un punto más alto del tanque 130, siendo el punto más alto la anterior altura A2 de la parte superior 131.
Por lo tanto, mientras que el objetivo de origen 150 se rota a un lugar por debajo del sensor 140, el objetivo de origen 150 es detectado debido a que la altura del objetivo de origen 150 es diferente de la altura del nivel 210 del material de formación de líquido 200, y no está dentro del intervalo variable de la altura del nivel 210, obviamente, por lo que el módulo de control 160 identifica y posiciona un origen de rotación del tanque 130, es decir, el objetivo de origen 150 se considera un origen del tanque 130 en un proceso de rotación. Por lo tanto, el módulo de control 160 puede proporcionar una función de posicionamiento para el tanque 130 sobre la base del objetivo de origen 150 a fin de evaluar la información de posición sobre la impresión 3D, el tanque 130 se controla para que gire para evitar que ocurra el problema anterior, mejorando así la calidad de la impresión 3D y prolongando la vida útil del tanque 130.
En base a lo anterior, el dispositivo de impresión tridimensional 100 de la presente divulgación detecta la altura del nivel 210 del material de formación de líquido 200 en el tanque 130 a través de un solo sensor 140, y posiciona un origen del tanque 130 identificando el objetivo de origen 150.
La figura 5 es una vista esquemática parcial de un tanque de acuerdo con otra realización de la presente divulgación. La Fig. 6 es una vista en sección transversal parcial del tanque de la Fig. 5, que se genera en una sección transversal C2. Haciendo referencia a las Fig. 5 y Fig. 6, en la presente realización, el tanque 330 tiene un rebaje 333, y el sensor 140 en la realización anterior está dispuesto sobre una trayectoria de rotación del rebaje 333 en la presente realización. Además, el tanque 330 también tiene una base externa 350 ubicada debajo del rebaje 333. En la Fig. 6 se puede ver obviamente que la altura del nivel 210 del material de formación de líquido 200 en el tanque 330 también tiene un intervalo variable entre la altura A1 (fondo interno 332) y la altura A2 (parte superior 331). A diferencia de la realización anterior, el objetivo de origen en la presente realización es la base externa 350 anterior situada debajo del rebaje 333, tiene una altura A4, y la altura A4 es menor que la altura A1. Es decir, la altura A4 del sustrato externo 350 en el tanque 330 es menor que el punto más bajo del tanque 330, siendo el punto más bajo el fondo interno 332 del tanque 330.
Además, el tanque 330 comprende una parte adyacente al rebaje 333, siendo la parte superior 331 que se muestra en la Fig. 5. Por lo tanto, durante la rotación, independientemente de que el tanque 330 pase a través del sensor 140 en una secuencia desde la parte superior 331 hasta el rebaje 333 o pase a través del sensor 140 en una secuencia desde el rebaje 333 hasta la parte superior 331, la diferencia de altura detectada por el sensor 140 se obtiene restando la altura A4 de la altura A2, que es obviamente mayor que el intervalo variable (altura A2 menos altura A1) de la altura del líquido 210 en presencia del sustrato externo 350 en el rebaje 333. Por lo tanto, al detectar un gran cambio repentino (o caída) de la diferencia de altura, el módulo de control 160 posiciona el origen del tanque 330, es decir, la base externa 350 (se debe considerar como el objetivo de origen) se encuentra debajo del rebaje 333.
En base a lo anterior, en la realización anterior de la presente divulgación, de acuerdo al dispositivo de impresión tridimensional, el mismo sensor se coloca sobre el material de formación de líquido, de modo que durante la rotación del tanque, el material de formación de líquido y el objetivo de origen pueden ser detectados por el sensor a su vez. Por consiguiente, el módulo de control del dispositivo de impresión tridimensional puede monitorear la altura de nivel del material de formación de líquido en consecuencia, y puede posicionar el origen de rotación del tanque de acuerdo con una situación en la que la altura del objetivo de origen sea diferente del intervalo variable de la altura de nivel o la diferencia de altura entre el objetivo de origen y la parte adyacente al tanque sea mayor que el intervalo variable cuando se detecta el objetivo de origen, sirviendo así de referencia para que el módulo de control controle aún más el estado de rotación del tanque.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de impresión tridimensional (100), que comprende:
un cuerpo (110);
un tanque (130, 330), montado de forma giratoria en el cuerpo (110), estando el tanque (130, 330) configurado para ser llenado con un material de formación de líquido (200);
un objetivo de origen (150), dispuesto en el tanque (130, 330) y que gira junto con el tanque (130, 330); un sensor (140), dispuesto en el cuerpo (110) y situado arriba del material de formación de líquido (200) para detectar una altura de nivel (210) del material de formación de líquido (200) en el tanque (130, 330); y un módulo de control (160), que conecta eléctricamente el tanque (130, 330) y el sensor (140) y hace que el tanque (130, 330) gire, estando el sensor (140) situado por encima de una trayectoria de rotación del objetivo de origen (150), y detectando el módulo de control (160) el objetivo de origen (150) a través del sensor (140) y posicionando un origen de rotación del tanque (130, 330) cuando el objetivo de origen (150) pasa por un lugar debajo del sensor (140).
2. El dispositivo de impresión tridimensional (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una altura (A3) del objetivo de origen (150) con relación al tanque (130) es mayor que un punto más alto del tanque (130), o una altura (A4) del objetivo de origen con relación al tanque (330) es menor que un punto más bajo del tanque.
3. El dispositivo de impresión tridimensional (100) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el punto más bajo del tanque (130, 330) es un fondo interno (132, 332) del tanque (130, 330).
4. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el objetivo de origen es una base externa (350) del tanque (330).
5. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el tanque (330) comprende un rebaje (333), y la base externa (350) está ubicada debajo del rebaje (333).
6. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la altura del nivel (210) del material de formación de líquido (200) en el tanque (130, 330) está dentro de un intervalo variable, y la altura (A3) del objetivo de origen (150) con relación al tanque (130, 330) está más allá del intervalo variable de la altura del nivel (210) del material de formación de líquido (200).
7. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el tanque (130, 330) comprende, al menos, una parte adyacente al objetivo de origen (150) en la trayectoria de rotación del objetivo de origen (150).
8. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 7, en el que al menos una parte es una parte superior (331) del tanque (330).
9. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el intervalo variable es mayor o igual que la altura de un fondo interno del tanque (130, 330), y es menor o igual que la altura de la parte superior del tanque (130, 330).
10. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el objetivo de origen (150) es una pieza de blindaje dispuesta en el tanque (130), que se extiende desde una pared del tanque (130) hasta un lugar situado por encima del material de formación de líquido (200).
11. El dispositivo de impresión tridimensional de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sensor (140) es un medidor de nivel de líquido por ultrasonido o un medidor de nivel de líquido por láser.
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