ES2862709T3 - Sistema de fabricación de objetos tridimensionales - Google Patents

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Abstract

Un sistema de sinterización para la fabricación de un objeto tridimensional a partir de polvo sinterizable, comprendiendo el sistema: una cámara de construcción (14) que comprende un piso móvil (16) y cuatro paredes laterales; un conjunto de energía (10, 12) dispuesto sobre la cámara de construcción (14), que comprende al menos una fuente de energía (12) adaptada para emitir un haz de energía; un conjunto de alimentación (18) conectado a la cámara de construcción (14) para proporcionar polvo sinterizable a la cámara de construcción (14); un dispositivo de distribución de polvo (20) conectado al conjunto de alimentación (18) para distribuir polvo sinterizable en la cámara de construcción (14); caracterizado por que la cámara de construcción (14) comprende además: aberturas opuestas (22) en dos paredes laterales, por debajo de las cuales se puede bajar el piso móvil (16); y una cubierta dispuesta a un nivel predeterminado por encima de las aberturas opuestas (22), que se puede cerrar después de que el piso móvil (16) se haya bajado por debajo del nivel predeterminado, cuya cubierta, cuando está cerrada, está configurada para sellar una parte de la cámara de construcción entre la cubierta cerrada y el piso móvil (16) cuando el piso móvil se baja por debajo de las aberturas (22); y un conjunto neumático (24, 26) conectado a la parte de la cámara de construcción sellada para transportar el polvo fuera de la parte de la cámara de construcción sellada a través de al menos una de las aberturas (22), en el que el conjunto neumático (24, 26) comprende una primera unidad combinada de succión/ventilador en una abertura lateral (22), y una segunda unidad combinada de succión/ventilador en la abertura del lado opuesto (22), las unidades combinadas de succión/ventilador adaptadas para proporcionar alternativamente succión y soplado a la parte sellada de la cámara de construcción a través de sus respectivas aberturas laterales.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de fabricación de objetos tridimensionales
Campo técnico
La presente solución se refiere a un sistema para fabricar objetos tridimensionales.
Antecedentes de la técnica
La fabricación de objetos tridimensionales es algo bien conocido en la técnica. Una forma de esta fabricación es la sinterización, que utiliza alta temperatura y, opcionalmente, alta presión para conformar el polvo sinterizable como un objeto. El polvo está compuesto típicamente por un polímero o un metal, y se usa un haz de energía, como un láser, para hacer que las partículas de polvo se fusionen entre ellas. El proceso generalmente se basa en dividir un modelo en capas y luego fabricar una capa a la vez del objeto.
Un problema con los sistemas de sinterización es que no se usa todo el polvo durante el proceso de sinterización. Normalmente, el polvo está hecho de materiales que son dañinos para las personas. En la mayoría de los sistemas de sinterización, queda polvo no utilizado en la cámara de construcción después de que se ha realizado un proceso de fabricación, lo cual no es óptimo.
Además, la mayoría de los sistemas de sinterización que se utilizan hoy en día son para uso industrial. Sin embargo, a medida que la tecnología se desarrolla, se vuelve cada vez más interesante adaptarla también para uso personal. Sin embargo, tal adaptación debe tener en cuenta que el usuario medio en un entorno personal probablemente no esté tan informado sobre el sistema como una persona que utiliza un sistema de sinterización adaptado para uso industrial. Por tanto, sería deseable realizar adaptaciones relevantes a la tecnología que la haga más adecuada para uso personal.
El documento EP 1316408 A1 describe una disposición para producir y/o trabajar componentes hechos de partículas de polvo. La disposición comprende una plataforma para piezas de trabajo en una cámara de montaje, sobre la que se colocan las partículas y/o los componentes. Un elemento óptico se encuentra sobre la plataforma. Una cámara de dosificación contiene las partículas de polvo. El elemento óptico se usa para enfocar, por ejemplo, un láser sobre una capa de partículas de polvo o los componentes terminados. El polvo se transporta y dosifica mediante una unidad de dosificación. Una unidad de extracción de polvo se encuentra en la cámara de montaje. La unidad de extracción de polvo tiene al menos una abertura de extracción de polvo, que conecta el conjunto a la cámara de dosificación. Las superficies de la cámara de montaje se limpian mediante una unidad de oscilación mecánica. La unidad de extracción de polvo tiene una línea que contiene un miembro de avance, por ejemplo un soplador. Un embudo de recolección se encuentra después de la abertura de extracción de polvo.
El documento US 2002/090410 A1 describe un aparato de extracción para extraer el material en polvo no adherido que queda alrededor de un modelo tridimensional que es una estructura adherida del material en polvo. El aparato de extracción comprende una cámara de procesamiento en la que se realiza el procesamiento para extraer el material en polvo no adherido del modelo tridimensional, y un soplador de aire para generar dentro de la cámara de procesamiento una pluralidad de corrientes de aire dirigidas al modelo tridimensional. Se proporcionan aberturas de succión opuestas a las aberturas del ventilador en la cámara de procesamiento, lo que permite un flujo unidireccional desde las aberturas del soplador a las aberturas de succión opuestas para extraer el material en polvo no adherido del modelo tridimensional.
Compendio
Un objeto de la solución es abordar al menos algunos de los problemas y cuestiones descritos anteriormente. Es posible lograr estos y otros objetos mediante el uso de sistemas como se define en la reivindicación independiente adjunta.
Según un aspecto, se proporciona un sistema de sinterización para fabricar un objeto tridimensional a partir de polvo sinterizable. El sistema comprende una cámara de construcción con piso móvil y cuatro paredes laterales, un conjunto de energía dispuesto sobre la cámara de construcción y que comprende al menos una fuente de energía adaptada para emitir un haz de energía. El sistema comprende además un conjunto de alimentación conectado a la cámara de construcción para proporcionar polvo sinterizable a la cámara de construcción y un dispositivo de distribución de polvo conectado al conjunto de alimentación para distribuir polvo sinterizable en la cámara de construcción. La cámara de construcción comprende además aberturas opuestas en dos paredes laterales, debajo de las cuales se puede bajar el piso móvil, y una cubierta dispuesta a un nivel predeterminado por encima de las aberturas opuestas. La cubierta se puede cerrar después de que el piso móvil se haya bajado por debajo del nivel predeterminado, estando la cubierta, cuando está cerrada, configurada para sellar una parte de la cámara de construcción entre la cubierta cerrada y el piso móvil, cuando el piso móvil se baja por debajo de las aberturas. Un conjunto neumático está conectado a la parte sellada de la cámara de construcción para transportar el polvo fuera de la parte sellada de la cámara de construcción a través de al menos una de las aberturas, en donde el conjunto neumático comprende una primera unidad combinada de succión/ventilador en una abertura lateral, y una segunda unidad combinada unidad de succión/ventilador en la abertura del lado opuesto. Las unidades combinadas de succión/ventilador están adaptadas para proporcionar alternativamente succión y soplado a la parte sellada de la cámara de construcción a través de sus respectivas aberturas laterales.
Implementando el sistema como se describió anteriormente, se puede lograr un sistema mejorado para fabricar objetos tridimensionales, que comprende un mecanismo seguro y efectivo para extraer cualquier polvo no utilizado en la cámara de construcción que quede después de que se haya completado un proceso de fabricación.
Al tener una cubierta de este tipo, como se describió anteriormente, es posible sellar de una mejor manera el área que está siendo limpiada por el conjunto neumático.
En realizaciones opcionales, el conjunto neumático puede comprender una unidad de ventilador y/o puede comprender una unidad de succión. El conjunto neumático también puede comprender una unidad de ventilador y una unidad de succión, colocadas en aberturas opuestas en dos paredes laterales en la cámara de construcción. Aquí, el conjunto neumático comprende una o más unidades que pueden soplar y succionar, es decir, una unidad de ventilador y una unidad de succión combinadas.
Como el conjunto neumático comprende al menos una unidad combinada de succión/soplado en un extremo y al menos una unidad de succión/soplado en el otro extremo, el conjunto neumático puede adaptarse para aplicar alternativamente succión desde un lado y presión desde el otro, y viceversa. Esto puede ser beneficioso para extraer el polvo y posiblemente otros residuos de la cámara de construcción. Al alternar entre succionar y soplar de un lado al otro, se puede lograr una mejor limpieza de la cámara de construcción. Esto puede mejorar aún más la eficiencia y la seguridad de la extracción del polvo de la cámara de construcción.
En una realización opcional, el sistema puede comprender además un receptor de polvo conectado a la cámara de construcción, para recoger el polvo sobrante proporcionado por el dispositivo de distribución de polvo a la cámara de construcción. También se proporciona una realización opcional que comprende un separador de aire/polvo dispuesto encima del conjunto de alimentación, para separar el polvo del aire. Estas realizaciones opcionales pueden mejorar aún más el manejo del polvo dentro del sistema de sinterización, lo que aumenta la seguridad y la eficiencia del sistema.
Otra realización opcional comprende un dispositivo de retorno de polvo conectado al conjunto neumático que comprende al menos un ventilador, para transportar el polvo no utilizado fuera de la cámara de construcción. Puede comprender además un dispositivo de suministro de polvo para proporcionar polvo virgen y un dispositivo de mezcla de polvo conectado al dispositivo de retorno de polvo y al dispositivo de suministro de polvo para mezclar el polvo de retorno con polvo virgen y suministrar la mezcla al conjunto de alimentación, en el que se transporta el polvo desde la cámara de construcción al dispositivo de mezcla de polvo mediante el dispositivo de retorno de polvo.
En una realización opcional, uno o más del conjunto de alimentación, el piso móvil, el dispositivo de retorno de polvo y el dispositivo de mezcla de polvo están adaptados además para calentar el polvo.
Según una realización opcional, todo el sistema de sinterización puede estar comprendido dentro de un sistema cerrado, de tal manera que el sistema de sinterización puede cerrarse durante un proceso de fabricación. Esto aumenta aún más la seguridad del sistema al disminuir el riesgo de lesiones de un usuario que interactúa con el sistema.
En una realización opcional, el sistema comprende además un servidor conectado operativamente al sistema de sinterización que comprende una base de datos, en el que los datos de diseño son proporcionados por el servidor al sistema de sinterización y en el que el servidor está adaptado para determinar y proporcionar un patrón de movimiento del conjunto de energía al sistema de sinterización. Esto permite el control remoto del sistema y hace posible que la mayor parte del procesamiento se realice fuera del sistema de sinterización, lo que reduce los requisitos de potencia computacional en el sistema.
Implementando una solución como se describe en la presente memoria, se logra un sistema más seguro y eficiente para fabricar objetos tridimensionales, que está adaptado para un uso personal en lugar de un uso industrial. El presente sistema es adecuado para producir en tamaños que sean apropiados para su uso en la oficina en lugar de en grandes instalaciones industriales. Esto permite compartir el sistema dentro de, por ejemplo, un entorno de oficina y también es adecuado para sistemas que se pueden arrendar o alquilar.
El sistema anterior puede configurarse e implementarse según otras realizaciones opcionales diferentes. Otras posibles características y beneficios de esta solución resultarán evidentes a partir de la descripción detallada a continuación.
Breve descripción de los dibujos
La solución se describirá ahora brevemente, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una vista general del sistema de sinterización según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 muestra una representación en sección transversal de una cámara de construcción según una realización de la presente divulgación.
La figura 3 ilustra una realización del sistema de sinterización con ciertas partes dispuestas en un sistema cerrado.
La figura 4 muestra una arquitectura típica para un sistema según la presente divulgación.
Descripción de realizaciones
A continuación, se describe una descripción detallada de las diferentes realizaciones de la solución con referencia a los dibujos adjuntos. Todos los ejemplos de la presente memoria deben verse como parte de la descripción general y, por lo tanto, es posible combinarlos de cualquier manera en términos generales. Las características individuales de las diversas realizaciones y métodos pueden combinarse o intercambiarse a menos que tal combinación o intercambio sea claramente contradictorio con la función general de la implementación.
Descrita brevemente, la presente divulgación se refiere a un sistema de sinterización para la fabricación de objetos tridimensionales, que está adaptado para uso personal en lugar de uso industrial y que tiene como objetivo resolver el problema de tener restos de polvo en la cámara de construcción después de que se haya realizado un proceso de fabricación. La adaptación al uso personal en lugar del uso industrial requiere que el sistema sea más seguro que los sistemas industriales, en parte porque las personas que utilizan sistemas de sinterización en la industria están más educadas en la tecnología que otros consumidores. En un sistema adaptado para uso industrial, se utiliza personal dedicado, mientras que en un entorno personal es más probable que el sistema sea utilizado por desarrolladores que no necesariamente utilizan el sistema todos los días. La solución se describirá ahora con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra un sistema de sinterización para fabricar objetos tridimensionales. El sistema comprende un conjunto de energía 10, 12 que comprende al menos una fuente de energía 12, adaptada para emitir un haz de energía. Comprende además una cámara de construcción 14 que comprende un piso móvil 16 y al menos cuatro paredes. Un conjunto de alimentación 18 está conectado a la cámara de construcción 14 para proporcionar en ella polvo sinterizable, y un dispositivo de distribución de polvo 20, tal como un raspador, está conectado al conjunto de alimentación 18 para distribuir polvo sinterizable en la cámara de construcción 14. Opcionalmente, un receptor de polvo 36 puede estar dispuesto adyacente y conectado a la cámara de construcción 14, para capturar el polvo sobrante proporcionado por el conjunto de alimentación 18. Un conjunto neumático 24, 26 está conectado a la cámara de construcción en una abertura 22 en al menos una pared lateral, el conjunto neumático para transportar el polvo fuera de la cámara de construcción, generalmente después de que se ha completado el proceso de fabricación, pero también es posible hacerlo durante la fabricación, si es necesario. El conjunto neumático 24 puede conectarse además a un dispositivo de retorno de polvo 28 para transportar el polvo desde la cámara de construcción 14 de vuelta al conjunto de alimentación 18. El dispositivo de retorno de polvo 28 también puede conectarse a un dispositivo de mezcla de polvo 30 para mezclar el polvo de retorno con polvo nuevo, que puede ser suministrado desde un dispositivo de suministro de polvo 32. Los dispositivos de polvo pueden estar interconectados por tubos 34 para transportar el polvo, los cuales también conectan el dispositivo de mezcla de polvo 32 con el conjunto de alimentación 18. Generalmente, el polvo se transporta en el sistema mediante el uso de aire. Por encima del conjunto de alimentación 20, puede disponerse opcionalmente un separador de aire/polvo 38 conectado al dispositivo de mezcla de polvo 32, para separar el polvo del aire. Un separador de aire/polvo de este tipo puede ser, por ejemplo, un ciclón. En otras realizaciones, puede ser un filtro simple o por ejemplo un filtro electrostático. En algunas realizaciones, también puede haber un separador de aire/polvo conectado o dispuesto en el dispositivo de retorno de polvo 28, también para separar el polvo del aire.
El conjunto de energía 10, 12 comprende preferiblemente al menos una fuente de energía 12 para emitir un haz de energía, y al menos un dispositivo 10 para escanear la cámara de construcción 14 y posicionar el haz. La fuente de energía 12 puede ser, por ejemplo, un láser o un haz de electrones. El dispositivo 10 para posicionar el haz puede ser, por ejemplo, un galvanómetro, pero también es posible utilizar, por ejemplo, un sistema de pórtico. En una realización típica, el conjunto de energía 10, 12 se coloca encima de la cámara de construcción 14. El posicionamiento exacto puede variar, pero generalmente el conjunto de energía 10, 12 se coloca más o menos directamente encima de la cámara de construcción 14.
La cámara de construcción 14 comprende un piso móvil 16 y cuatro paredes, y también puede comprender una parte de techo desmontable. La parte del techo es extraíble para suministrar polvo a la cámara de construcción, y es posible cerrarla para contrarrestar una sobrepresión que surge durante el proceso de sinterización. La cámara de construcción 14 comprende unas aberturas opuestas (22) en dos paredes laterales, para transportar el polvo no utilizado fuera de la cámara de construcción 14 después de que se haya completado un proceso de fabricación. Las aberturas 22 están por debajo de un cierto nivel predeterminado y durante el proceso de fabricación el piso móvil 16 está constantemente por encima de este nivel predeterminado. Durante el proceso de fabricación, el polvo se suministra a la cámara de construcción en forma de capas. Para cada capa del objeto que se ha de producir, se abre la cámara de construcción 14, se suministra polvo, luego se cierra la cámara de construcción, se activa el conjunto de energía 10, 12 y se sinteriza el polvo, después de lo cual se vuelve a abrir la cámara de construcción 14 y se suministra más polvo para una capa subsiguiente del objeto. Una vez que se ha completado la fabricación de un objeto, el piso móvil 16 está por encima de las aberturas 22. Al bajar el piso móvil 16 por debajo del nivel predeterminado, cualquier polvo que quede en la cámara de construcción puede ser transportado fuera de la cámara de construcción a través de al menos una de las aberturas 22. Esto permite una manera segura, rápida y fácil de extraer el polvo no utilizado, lo cual es una ventaja con la presente descripción. El polvo no utilizado puede ser dañino para los seres humanos, por lo que es muy deseable extraer el polvo de forma segura, especialmente en sistemas adaptados para uso personal en lugar de uso industrial. Tener un mecanismo para extraer el polvo no utilizado de esta manera también permite reutilizar el polvo no utilizado para la fabricación de objetos subsiguientes. En algunas realizaciones, el sistema también puede comprender una cubierta en el nivel predeterminado, la cual se puede cerrar después de que el piso 16 se haya bajado por debajo del nivel predeterminado. Al cerrar la cubierta al nivel predeterminado, se sella el área que se está limpiando, lo que puede resultar en una mejor extracción del polvo y otros residuos.
Conectado y dispuesto adyacente a la cámara de construcción 14, hay un conjunto de alimentación 18. Conectado a las aberturas 22 hay un conjunto neumático 24, 26 adaptado para transportar polvo fuera de la cámara de construcción 14. El conjunto neumático puede comprender una unidad 24 adaptada para transportar el polvo fuera de la cámara de construcción por succión. En algunas realizaciones, el conjunto también puede comprender un ventilador 26, para empujar el polvo fuera de la cámara de construcción. En una realización, el ventilador 26 está dispuesto en el lado opuesto de la unidad de succión 24. En otras realizaciones, un ventilador 26 está dispuesto en el lado opuesto de la al menos una abertura 22 y solo hay un pasadizo 24 conectado a la abertura 22 para transportar el polvo fuera de la cámara de construcción, mediante el uso del ventilador 26. El principio del conjunto neumático 24, 26 es transportar el polvo fuera de la cámara de construcción 14 de una manera segura y eficaz. Esto se puede hacer con una unidad de succión 24 en un lado y una unidad de ventilador 26 en el otro lado, o se puede hacer solo con una unidad de succión 24, o solo con una unidad de ventilador 26. En algunas realizaciones, también hay ventiladores dispuestos en la parte superior de la cámara de construcción 14 para empujar el polvo hacia abajo.
En algunas realizaciones, el conjunto neumático puede comprender una o varias unidades que son unidades combinadas de ventilador y de succión, de modo que pueden alternar entre succión y soplado. Según la invención, el sistema comprende una primera unidad combinada de succión/ventilador en un lado de la abertura 22 y una segunda unidad combinada de succión/ventilador en el lado opuesto de la abertura 22, y en donde las dos unidades de succión/ventilador están adaptadas para alternar entre soplar y succionar en un sentido y luego al revés. Por ejemplo, con una unidad combinada de succión/ventilador en cada lado de la abertura 22, la primera unidad de succión/ventilador en un lado de la abertura comenzará a soplar y la segunda unidad de succión/ventilador en el lado opuesto comenzará a succionar, y después de un período de tiempo, la primera unidad invertirá la operación y comenzará a succionar en su lugar, mientras que la segunda unidad revierte de succión a soplado. Alternando la succión y el soplado como se describió anteriormente, se puede lograr una mejor limpieza de la cámara de construcción 14.
Se necesita al menos una abertura 22 fuera de la cámara de construcción, y al menos un medio para transportar el polvo, preferiblemente un conjunto neumático 24, 26 como se describe. Sin embargo, en algunas realizaciones se puede utilizar un conjunto mecánico en lugar de un conjunto neumático que, por ejemplo, comprende un miembro para empujar mecánicamente el polvo fuera de la cámara de construcción 14 a través de al menos una de las aberturas 22.
En algunas realizaciones, la presente solución incorpora un receptor de polvo 36 para recoger el polvo sobrante que es proporcionado por el dispositivo de distribución de polvo 20 a la cámara de construcción 14. Normalmente, cuando se proporciona polvo desde el conjunto de alimentación 18 a la cámara de construcción mediante el uso del dispositivo de distribución de polvo 20, hay polvo en el conjunto de alimentación 18, y el conjunto de alimentación también comprende un piso móvil. El piso se eleva de modo que se proporciona una cantidad de polvo por encima del conjunto de alimentación 18 y se puede transportar al interior de la cámara de construcción 14. En algunas realizaciones, el sistema está adaptado para proporcionar una cantidad sobrante de polvo, y luego se puede colocar un receptor de polvo 36 utilizado para recoger tal excedente de polvo. El receptor de polvo 36 está conectado y colocado adyacente a la cámara de construcción, y usa el efecto Venturi para reducir la presión del aire entrante de modo que el polvo no se envíe volando por el sistema. Normalmente, el receptor de polvo 36 es relativamente ancho en una parte superior y se estrecha gradualmente hacia una parte inferior, que es estrecha en comparación con la parte superior. El receptor de polvo 36 separa el polvo del aire. En algunas realizaciones, el receptor de polvo 36 puede estar conectado además al cubo de basura o al dispositivo de retorno de polvo 28, y puede estar adaptado para transportar allí el polvo.
En algunas realizaciones, el conjunto neumático 24, 26 puede simplemente transportar el polvo a un cubo de basura 28. Sin embargo, en algunas realizaciones, el conjunto neumático 24, 26 está conectado a un dispositivo de retorno de polvo 28, que además está conectado al conjunto de alimentación. 18, para reciclar el polvo no utilizado de vuelta al conjunto de alimentación 18. Sin embargo, en los sistemas en los que el reciclado no es posible u óptimo, se puede usar en su lugar una solución con un cubo de basura 28.
Para las realizaciones que incorporan un dispositivo de retorno de polvo 28, para mantener una alta calidad de los objetos que son producidos por el sistema, el polvo reutilizado debe mezclarse con polvo virgen. La mezcla de polvo comprende polvo virgen y polvo reutilizado en determinadas proporciones dependiendo de los materiales utilizados, en una realización debería haber al menos un 30% de polvo virgen. Para lograr esta mezcla de polvo usado y polvo virgen, la unidad de suministro 30 y el dispositivo de retorno de polvo 28 están interconectados con un dispositivo de mezcla de polvo 32 mediante unos tubos 34, y el dispositivo de mezcla de polvo 32 está, a su vez, conectado con el conjunto de alimentación 18, también mediante el uso de tubos 34. Un proceso típico de extracción de polvo sería el siguiente: el polvo se transporta fuera de la cámara de construcción 14 a través de la al menos una abertura 22 por medio del conjunto neumático 24, 26 hasta el dispositivo de retorno de polvo 28. Luego, el polvo se transporta desde el dispositivo de retorno de polvo 28 al dispositivo de mezcla de polvo 32, y el polvo virgen se transporta desde la unidad de suministro de polvo 30 al dispositivo de mezcla de polvo 32 a través de los tubos 34. El polvo virgen y el polvo usado se mezclan juntos en el dispositivo de mezcla de polvo 32, y luego son transportados al conjunto de alimentación 18 a través de los tubos 34. La unidad de suministro de polvo 30 y el dispositivo de retorno de polvo 28 están generalmente separados e interconectados por los tubos 34 y el polvo dispositivo de mezcla 32, pero la unidad de suministro de polvo 30 también puede estar conectada directamente al dispositivo de retorno de polvo 28.
En algunas realizaciones, puede haber un separador de aire/polvo 38 conectado al dispositivo de mezcla de polvo 32, dispuesto sobre el conjunto de alimentación 18, para separar el polvo del aire y proporcionar polvo al conjunto de alimentación 18. En algunas realizaciones, el separador de aire/polvo puede estar conectado al dispositivo de suministro de polvo 30 o al dispositivo de retorno de polvo 28 en lugar del dispositivo de mezcla de polvo 32. Además, el dispositivo de retorno de polvo 28 puede incorporar en algunas realizaciones un separador de aire/polvo para separar el polvo del aire antes de transportarlo más lejos. El uso de un separador de aire/polvo 38 es especialmente aplicable cuando se usa aire para transportar polvo en el sistema.
El sistema presentado en la figura 1 muestra una realización del sistema de sinterización de la presente divulgación. Uno de los problemas que resuelve el sistema actual es cómo realizar un sistema de sinterización adaptado para uso personal. La seguridad es algo que se vuelve cada vez más importante a medida que disminuye el conocimiento del sistema por parte del usuario previsto. Al tener un piso móvil 16 y al menos una abertura 22 en la cámara de construcción 14 como se describió anteriormente, el polvo puede ser transportado fuera de la cámara de construcción 14 después de que se haya completado un proceso de fabricación, de una manera segura y eficaz. Se pueden realizar adaptaciones adicionales al sistema para aumentar la seguridad sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, algunas de las cuales se describirán a continuación, mientras que otras son evidentes para una persona con experiencia en la técnica.
Por ejemplo, el presente sistema puede incorporar un mecanismo para hacer imposible la apertura de la cámara de construcción durante un proceso de fabricación, con el fin de que un usuario no la abra inadvertidamente y libere al aire polvo del sistema. Tal adaptación puede realizarse a través de un mecanismo de bloqueo para la cámara de construcción 14, por ejemplo, ubicada en la parte de techo desmontable. El mecanismo de bloqueo puede ser controlado por un ordenador que está conectado al sistema de sinterización, o puede ser controlado manualmente por un usuario del sistema de sinterización. En algunas realizaciones, toda el área de construcción 200 como se muestra en la figura 3, puede ser la parte que se cierra durante un proceso de fabricación en lugar de solo la cámara de construcción 14.
También se puede hacer una adaptación adicional para no sea posible encender la fuente de energía 12 cuando cualquier parte de la cámara de construcción 14 o área de construcción 200 está abierta en el sentido de que el polvo puede extenderse desde allí hacia el exterior del sistema de sinterización.
Otra adaptación para aumentar la seguridad es encerrar la fuente de energía 12, o todo el conjunto de energía 10, 12, para disminuir el riesgo de que el haz de energía golpee áreas sensibles de un usuario, particularmente los ojos.
La cámara de construcción se describirá ahora con referencia a la figura 2, que muestra una versión ampliada de la cámara de construcción 14 en comparación con la figura 1. La cámara de construcción comprende un piso móvil 16 como se describió anteriormente. Este piso móvil 16 puede moverse teniendo unos medios de ajuste de altura 52 dispuestos en un lado inferior del piso móvil 16 a través de una abertura 50 en la parte inferior de la cámara de construcción 14, y los medios de ajuste de altura 52 pueden ser extensibles para mover el piso móvil 16 entre una primera posición y una segunda posición. En la primera posición, el piso móvil 16 está por encima de las aberturas 22, y en la segunda posición, el piso móvil 16 está debajo de las aberturas 22. En tal realización, el piso móvil 16 normalmente se movería a la segunda posición sólo después de que se haya completado el proceso de fabricación, y cuando el piso móvil 16 está en la segunda posición, el polvo no utilizado puede ser transportado fuera de la cámara de construcción 14. En una realización, el piso móvil 16 está adaptado para ser sellado herméticamente en cuanto a evitar que el polvo se escape de la cámara de construcción. Además, las aberturas 22 pueden adaptarse para cerrarse cuando el piso móvil 16 está por encima de las aberturas 22, como un mecanismo de seguridad adicional.
El conjunto neumático 24 como se muestra en la figura 2 comprende una primera unidad combinada de succión/ventilador en una abertura lateral 22, y una segunda unidad combinada de succión/ventilador en la abertura lateral opuesta 22, las unidades combinadas de succión/ventilador están adaptadas para proporcionar succión alternativamente y soplar a la parte sellada de la cámara de construcción a través de sus respectivas aberturas laterales. Realizaciones adicionales pueden comprender un ventilador en una parte superior de la cámara de construcción 14 dirigido hacia abajo, para ayudar más a dirigir el polvo hacia las aberturas 22.
El sistema de sinterización también puede adaptarse de manera que aumente la eficiencia y la eficacia del sistema, lo que puede ser aplicable tanto para uso industrial como personal.
Una de tales adaptaciones es precalentar la cámara de construcción 14 antes de que comience el proceso de sinterización. El precalentamiento de la cámara de construcción 14 puede hacer que las condiciones sean más favorables para el polvo y, por tanto, aumentar la calidad del producto fabricado. Una forma de lograr tal precalentamiento es tener unidades de calefacción, por ejemplo, lámparas halógenas o pequeños radiadores, instaladas en la cámara de construcción 14, que pueden, por ejemplo, estar dispuestas en las paredes, la parte del techo y/o en el piso móvil 22. Otra implementación es tener ventiladores que proporcionen aire caliente al interior de la cámara 14. El concepto de precalentamiento de la cámara de construcción 14 también es aplicable a otras partes del sistema de sinterización, especialmente los tubos 34 para transportar el polvo, el dispositivo de retorno de polvo 28 y el conjunto de alimentación 18. Otra forma de implementar el mismo concepto es utilizar aire caliente al transportar el polvo, en lugar de precalentar las vías.
Otra adaptación es incorporar filtros en el sistema, para mejorar aún más el transporte de polvo al romper porciones de polvo que se han agrupado. Tales filtros pueden, por ejemplo, incorporarse en el dispositivo de retorno de polvo 28 y/o en los tubos 34.
La figura 3 ilustra una realización en la que toda el área de construcción 200 está en una parte del sistema que puede cerrarse durante la fabricación. En una realización, es posible interactuar con las partes fuera del área de construcción 200 durante el proceso de sinterización, mientras que las partes dentro del área de construcción 200 se cierran por motivos de seguridad. Sin embargo, en otras realizaciones, todo el sistema de sinterización está comprendido dentro de un sistema cerrado, con el fin de hacer imposible que un usuario interactúe inadvertidamente con el sistema de una manera que pudiera dar como resultado daños o lesiones. El sistema puede adaptarse además para apagarse automáticamente cuando se detecta la interacción física de un usuario, tal como tocar el sistema, con el fin de aumentar la seguridad.
La arquitectura del sistema actual se explicará ahora con referencia a la figura 4. El presente sistema de sinterización 100 generalmente comprende un controlador/microprocesador 110 conectado operativamente al sistema de sinterización 100 para operar y controlar el sistema, y el sistema 100 está típicamente conectado a al menos un servidor 120, que comprende una base de datos, desde la cual un usuario puede controlar el sistema de sinterización 100. El usuario puede estar conectado al servidor a través de un equipo cliente 130. En una realización típica, el sistema de sinterización 100 está adaptado para poder comunicarse con al menos un servidor 120. En algunas realizaciones, es posible comunicarse con el servidor o servidores 120 a través de una nube informática.
Un usuario del sistema de sinterización puede introducir comandos en el servidor 120, o en un equipo cliente 130 conectado al servidor, para controlar el sistema de sinterización 100. Cualquier objeto que se va a fabricar se proporciona generalmente como datos de diseño desde el servidor 120 a el sistema de sinterización 100. Tales datos de diseño se preparan generalmente en un software de ordenador adaptado para la fabricación tridimensional de objetos. Cuando el servidor 120 proporciona datos de diseño al sistema de sinterización 100, el sistema puede iniciar el proceso de fabricación. Un proceso típico para fabricar un objeto tridimensional según la presente descripción se describirá ahora con referencia a las figuras 1-4.
Un usuario puede cargar un archivo en el servidor 130, que comprende datos de diseño para un objeto tridimensional. Esta interacción con el servidor 130 puede ser, por ejemplo, a través de un sitio web, un equipo cliente 130 o una nube informática. Una vez que se ha cargado el archivo en el servidor 130, el servidor 130 puede determinar los patrones de movimiento y la velocidad de la fuente de energía 12 en el sistema de sinterización. En algunas realizaciones, esta determinación de patrones de movimiento también se puede realizar en el sistema de sinterización 100, por ejemplo, mediante un controlador 110 conectado operativamente al sistema. También puede describir un orden de secuencias en las que se debe realizar el proceso de sinterización. Después de que se hayan calculado el/los patrón/patrones de movimiento para la fuente de energía, los datos de diseño pueden enviarse al sistema de sinterización 100.
Una vez que el sistema de sinterización 100 ha recibido las instrucciones del servidor 120, se puede iniciar el proceso de sinterización. Normalmente, el sistema está adaptado con características de seguridad como se describió anteriormente, y comenzará asegurando que se cumplan los criterios predeterminados, tales como que la parte del techo de la cámara de construcción 14 esté cerrada y el piso móvil 16 esté por encima de la abertura 22, o que toda el área de construcción 200 esté cerrada. Luego, el piso móvil 22 se baja una distancia predeterminada, distancia que es el espesor de la capa a sinterizar. El polvo se alimenta a la cámara de construcción 14 desde el conjunto de alimentación 18, mediante el dispositivo de distribución de polvo 20, después de lo cual se puede encender la fuente de energía 12 y se puede iniciar el proceso de sinterización. En una realización típica, el conjunto de alimentación 18 también comprende un piso móvil, que comienza en una posición inferior cuando el conjunto de alimentación 18 está lleno de polvo, y luego se mueve hacia arriba para cada capa de polvo que se va a distribuir en la cámara de construcción 14.
Este proceso se repite luego para cada capa del objeto tridimensional que se ha de producir. Una vez que se han sinterizado todas las capas, el objeto está terminado y puede comenzar el proceso de extracción del polvo no utilizado. Este proceso se realiza bajando el piso móvil 16 por debajo de la abertura 22, permitiendo así que cualquier polvo no utilizado sea transportado fuera de la cámara de construcción 14 a través de la abertura 22. Este transporte se realiza generalmente mediante el uso de un conjunto neumático 24, 26, como se describió anteriormente. Con el fin de garantizar que se elimine todo el polvo de la cámara de construcción, se puede usar un sensor para detectar el polvo, por ejemplo, dispuesto dentro de la cámara de construcción 14, o se puede usar un intervalo de tiempo preestablecido para el proceso de extracción de polvo de la cámara de construcción 14.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de sinterización para la fabricación de un objeto tridimensional a partir de polvo sinterizable, comprendiendo el sistema:
una cámara de construcción (14) que comprende un piso móvil (16) y cuatro paredes laterales;
un conjunto de energía (10, 12) dispuesto sobre la cámara de construcción (14), que comprende al menos una fuente de energía (12) adaptada para emitir un haz de energía;
un conjunto de alimentación (18) conectado a la cámara de construcción (14) para proporcionar polvo sinterizable a la cámara de construcción (14);
un dispositivo de distribución de polvo (20) conectado al conjunto de alimentación (18) para distribuir polvo sinterizable en la cámara de construcción (14);
caracterizado por que la cámara de construcción (14) comprende además:
aberturas opuestas (22) en dos paredes laterales, por debajo de las cuales se puede bajar el piso móvil (16); y
una cubierta dispuesta a un nivel predeterminado por encima de las aberturas opuestas (22), que se puede cerrar después de que el piso móvil (16) se haya bajado por debajo del nivel predeterminado, cuya cubierta, cuando está cerrada, está configurada para sellar una parte de la cámara de construcción entre la cubierta cerrada y el piso móvil (16) cuando el piso móvil se baja por debajo de las aberturas (22); y
un conjunto neumático (24, 26) conectado a la parte de la cámara de construcción sellada para transportar el polvo fuera de la parte de la cámara de construcción sellada a través de al menos una de las aberturas (22), en el que el conjunto neumático (24, 26) comprende una primera unidad combinada de succión/ventilador en una abertura lateral (22), y una segunda unidad combinada de succión/ventilador en la abertura del lado opuesto (22), las unidades combinadas de succión/ventilador adaptadas para proporcionar alternativamente succión y soplado a la parte sellada de la cámara de construcción a través de sus respectivas aberturas laterales.
2. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema comprende además un receptor de polvo (36) conectado a la cámara de construcción (14) para recoger el polvo sobrante proporcionado por el dispositivo de distribución de polvo (20) a la cámara de construcción (14).
3. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende además un separador de aire/polvo (38) dispuesto encima del conjunto de alimentación (18).
4. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además:
un dispositivo de retorno de polvo (28) conectado al conjunto neumático (24, 26) que comprende al menos un ventilador, para transportar el polvo no utilizado fuera de la cámara de construcción (14).
5. El sistema según la reivindicación 4, que comprende además:
un dispositivo de suministro de polvo (30) para proporcionar polvo virgen;
un dispositivo de mezcla de polvo (32) conectado al dispositivo de retorno de polvo (28) y al dispositivo de suministro de polvo (30) para mezclar polvo de retorno con polvo virgen y
suministrar la mezcla al conjunto de alimentación (18);
en el que el polvo se transporta desde la cámara de construcción (14) al dispositivo de mezcla de polvo (32) mediante el dispositivo de retorno de polvo (28).
6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que uno o más del conjunto de alimentación (18), el piso móvil (16), el dispositivo de retorno de polvo (28) y el dispositivo de mezcla de polvo (32) están además adaptados para calentar el polvo.
7. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que todo el sistema de sinterización está comprendido dentro de un sistema cerrado.
8. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el sistema de sinterización comprende además:
un servidor conectado operativamente al sistema de sinterización que comprende una base de datos;
en el que los datos de diseño son proporcionados por el servidor al sistema de sinterización, y
en el que el servidor está adaptado para determinar y proporcionar un patrón de movimiento del conjunto de energía (10, 12) al sistema de sinterización.
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