ES2881633T3

ES2881633T3 - Sistema de nivelación de lecho de impresión y método para fabricación aditiva

Info

Publication number: ES2881633T3
Application number: ES16185347T
Authority: ES
Inventors: Der Zalm Erik Van
Original assignee: Ultimaker BV
Current assignee: Ultimaker BV
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: EP3135460B1; US10486410B2; NL2015361B1; CN106476271A; CN106476271B; US20170057173A1; EP3135460A1

Abstract

Sistema de nivelación de lecho de impresión para un sistema de fabricación aditiva, que comprende un ensamblaje de cabezal de boquilla (2) dispuesto de forma móvil con respecto a un elemento de lecho de impresión (4) sustancialmente plano, donde el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) comprende dos o más cuerpos de boquilla (6, 7), donde cada uno tiene un extremo de boquilla (8, 9), y un elemento de sensor sin contacto (10) dispuesto en un extremo de acoplamiento de lecho de impresión (12) del ensamblaje de cabezal de boquilla (2), donde el elemento de sensor sin contacto (10) comprende una superficie de detección (14) en acoplamiento de detección con el elemento de lecho de impresión (4) en un rango de distancia de detección relativo entre una posición de detección distal y una posición de detección proximal, y donde al menos uno de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) es móvil con respecto a la superficie de detección (14) del elemento de sensor sin contacto (10) entre una posición retraída y una posición extendida con respecto a este, y donde el sistema de nivelación de lecho de impresión (1) está configurado de tal manera que el movimiento entre el elemento de lecho de impresión (4) y el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) se detiene cuando una diferencia entre un cambio medido en el desplazamiento y un cambio esperado en el desplazamiento es detectada por el elemento de sensor sin contacto (10).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de nivelación de lecho de impresión y método para fabricación aditiva

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere a un sistema de nivelación de lecho de impresión, en particular a un sistema de nivelación de lecho de impresión para su uso en la fabricación aditiva. En otro aspecto, la presente invención se refiere a un método de nivelación de lecho de impresión para un sistema de nivelación de lecho de impresión.

Estado de la técnica

[0002] La solicitud de patente de EE. UU. 2013/0242317 A1 (Leavitt et al.) divulga un método para calibrar un cabezal de impresión para su uso en un sistema de fabricación aditiva. El método comprende colocar el cabezal de impresión sobre un objetivo de calibración, donde el objetivo de calibración tiene una superficie superior con una pluralidad de bordes. El método comprende, además, mover una punta del cabezal de impresión para identificar las ubicaciones de las coordenadas de los bordes y establecer un parámetro de calibración para el cabezal de impresión. En una forma de realización, se puede utilizar un codificador lineal para controlar los cambios de elevación del cabezal de impresión con respecto a un carro del cabezal cuando el cabezal de impresión cae de la superficie superior del objetivo de calibración 2. El vídeo de Youtube "The Xack: Bed auto leveling (capacitive) E3D Hotend (RepRapPro mendel)", URL:https:/ / www.youtube.com/watch?v=MjDHaBO7zic divulga un sistema de nivelación de lecho de impresión para un sistema de fabricación aditiva, que comprende un ensamblaje de cabezal de boquilla dispuesto de forma móvil con respecto a un elemento de lecho de impresión sustancialmente plano, donde el ensamblaje de cabezal de boquilla comprende un cuerpo de boquilla que tiene un extremo de boquilla y un elemento de sensor sin contacto dispuesto en un extremo de acoplamiento de lecho de impresión del ensamblaje de cabezal de boquilla, donde el elemento de sensor sin contacto comprende una superficie de detección en un acoplamiento de detección con el elemento de lecho de impresión en un rango de distancia de detección relativo entre una posición de detección distal y una posición de detección proximal, y donde la boquilla del cuerpo de boquilla es inmóvil con respecto a la superficie de detección.

Resumen de la invención

[0003] La presente invención busca proporcionar un sistema de nivelación de lecho de impresión mejorado para su uso en la fabricación aditiva, donde el sistema de nivelación de lecho de impresión permite calibrar la posición precisa de uno o más cuerpos de boquilla con respecto a un lecho o una platina de impresión sobre el/la que se puede colocar el material durante un proceso de fabricación aditiva. El sistema de nivelación de lecho de impresión es resistente a varios factores externos, tales como los cambios de temperatura, los niveles de humedad y la acumulación de suciedad y material de desecho en los componentes del sistema de nivelación de lecho de impresión.

[0004] De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sistema de nivelación de lecho de impresión del tipo definido en el preámbulo, donde el sistema de nivelación de lecho de impresión comprende un ensamblaje de cabezal de boquilla dispuesto de forma móvil con respecto a un elemento de lecho de impresión sustancialmente plano, donde el ensamblaje de cabezal de boquilla comprende uno o más cuerpos de boquilla, donde cada uno tiene un extremo de boquilla, y un elemento de sensor sin contacto dispuesto en un extremo de acoplamiento de lecho de impresión del ensamblaje de cabezal de boquilla, donde

el elemento de sensor sin contacto comprende una superficie de detección en un acoplamiento de detección con el elemento de lecho de impresión en un rango de distancia de detección relativo entre una posición de detección distal y una posición de detección proximal, y donde

una boquilla primaria del uno o más cuerpos de boquilla es inmóvil con respecto a la superficie de detección y una o más boquillas secundarias del uno o más cuerpos de boquilla son móviles con respecto a la boquilla primaria.

[0005] El dispositivo de nivelación de lecho de impresión de la presente invención permite una calibración de posición rentable, pero precisa y fiable, de uno o más cuerpos de boquilla con respecto a un elemento de lecho de impresión. Varios factores perturbadores y perturbaciones, tales como cambios de temperatura, niveles de humedad, contaminación del lecho de impresión y similares se minimizan a través del elemento de sensor sin contacto.

[0006] En una forma de realización, la superficie de detección del elemento de sensor sin contacto está unida fijamente al extremo de acoplamiento de lecho de impresión del ensamblaje de cabezal de boquilla, de modo que se obtiene un desplazamiento sincrónico del elemento de sensor sin contacto y el ensamblaje de cabezal de boquilla. El movimiento del elemento de sensor sin contacto se corresponde inmediatamente con un mismo movimiento del ensamblaje de cabezal de boquilla para facilitar la calibración de la posición del uno o más cuerpos de boquilla con respecto al elemento de lecho de impresión.

[0007] En otra forma de realización, la superficie de detección del elemento de sensor sin contacto está dispuesta de manera adyacente al uno o más extremos de boquilla del uno o más cuerpos de boquilla, de modo que se mejora la precisión de medición del elemento de sensor sin contacto.

[0008] En otra forma de realización, la superficie de detección del elemento de sensor sin contacto es una superficie sustancialmente plana paralela al elemento de lecho de impresión, lo que permite una gran área de detección que puede estar muy próxima al elemento de lecho de impresión para mejorar también la precisión de medición. Además, para asegurar que la superficie de detección no entre en contacto con el elemento de lecho de impresión, se proporciona una forma de realización en la que el primer o más cuerpos de boquilla, en particular cada extremo de boquilla del mismo, se colocan más cerca del elemento de lecho de impresión que la superficie de detección.

[0009] En una forma de realización, el uno o más cuerpos de boquilla son relativamente móviles entre sí, de modo que cada cuerpo de boquilla puede convertirse (pero no es necesario) en un cuerpo de boquilla activo durante un proceso de fabricación aditiva colocándolo en consecuencia. Los cuerpos de boquilla restantes se pueden colocar en una posición inactiva para evitar la interferencia con la boquilla activa a medida que deposita material durante un proceso de fabricación aditiva.

[0010] En una forma de realización típica, la boquilla primaria está unida fijamente al ensamblaje de cabezal de boquilla y los cuerpos de boquilla secundarios están unidos de manera móvil al ensamblaje de cabezal de boquilla.

[0011] El elemento de sensor sin contacto permite una variedad de diferentes tecnologías de detección para una nivelación de lecho de impresión precisa. Por ejemplo, en una forma de realización, el elemento de lecho de impresión comprende material eléctricamente conductor y el elemento de sensor sin contacto comprende un sensor de desplazamiento capacitivo en un acoplamiento de detección capacitiva con el elemento de lecho de impresión. Esta forma de realización permite no solo una medición precisa, sino también muy fiable, ya que cualquier elemento de lecho de impresión conductor puede detectarse fácilmente. La detección capacitiva es muy robusta para la contaminación del lecho de impresión y las compensaciones dimensionales, inexactitudes etc., pero las condiciones atmosféricas cambiantes tampoco tienen un impacto significativo en la precisión y fiabilidad de la medición. Otras ventajas del sensor de desplazamiento capacitivo son la estabilidad y la velocidad de medición, la alta resolución de medición y el bajo consumo de energía.

[0012] En otra forma de realización, el elemento de lecho de impresión comprende material eléctricamente conductor y el elemento de sensor sin contacto comprende un sensor de desplazamiento inductivo en un acoplamiento de detección inductiva con el elemento de lecho de impresión. El sensor de desplazamiento inductivo también proporciona alta precisión y fiabilidad cuando está sujeto a condiciones cambiantes, como los niveles de temperatura y humedad. Otra ventaja del sensor de desplazamiento inductivo es que no es necesario disponer un circuito de procesamiento delicado cerca del sensor de desplazamiento inductivo dentro del ensamblaje de cabezal de boquilla, sino que se puede ubicar convenientemente en otra parte del sistema de nivelación de lecho de impresión. Los sensores de desplazamiento inductivos también pueden considerarse libres de mantenimiento.

[0013] En otra forma de realización más, el elemento de sensor sin contacto puede comprender un sensor de desplazamiento por ecosonar o un sensor de desplazamiento ultrasónico en un acoplamiento de detección acústica con el elemento de lecho de impresión. Una ventaja del sensor de desplazamiento por ecosonar es su resistencia a perturbaciones externas, tales como vibración, radiación infrarroja y EM, así como ruido ambiental y similares.

[0014] Según un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método del tipo definido que comprende los pasos de a) mover un elemento de lecho de impresión y un ensamblaje de cabezal de boquilla uno hacia el otro desde una distancia de detección distal hasta una distancia de detección proximal entre una superficie de detección de un elemento de sensor sin contacto y el elemento de lecho de impresión; donde uno de los extremos de boquilla de uno o más cuerpos de boquilla está más cerca del elemento de lecho de impresión; b) medir continuamente un cambio en el desplazamiento de la superficie de detección mediante el elemento de sensor sin contacto entre la distancia de detección distal y proximal; c) comparar el cambio medido en el desplazamiento con un cambio esperado en el desplazamiento de la superficie de detección; y d) detener el movimiento entre el elemento de lecho de impresión y el ensamblaje de cabezal de boquilla al detectar una diferencia entre el cambio medido en el desplazamiento y el cambio esperado en el desplazamiento, y luego asignar una distancia de nivel cero entre uno de los extremos de boquilla y el elemento de lecho de impresión.

[0015] Una ventaja importante del método de la presente invención es que solo se determina un cambio relativo en el desplazamiento entre el elemento de lecho de impresión y el ensamblaje de cabezal de boquilla mientras se realiza el método. Como resultado, el paso del método de mover el elemento de lecho de impresión y el ensamblaje de cabezal de boquilla uno hacia el otro puede comprender mover el elemento de lecho de impresión hacia el ensamblaje de cabezal de boquilla mientras se mantiene fijo el ensamblaje de cabezal de boquilla, o mover el ensamblaje de cabezal de boquilla hacia el elemento de lecho de impresión mientras se mantiene fijo el elemento de lecho de impresión. Con cualquiera de estas formas de realización se puede obtener una nivelación precisa del lecho de impresión.

Breve descripción de los dibujos

[0016] La presente invención se explicará con más detalle a continuación en base a varias formas de realización ejemplares con referencia a los dibujos, en los que

La figura 1 muestra una vista tridimensional de un sistema de nivelación de lecho de impresión según la presente invención;

La figura 2 muestra una vista lateral de una forma de realización de un ensamblaje de cabezal de boquilla en una posición distal a un elemento de lecho de impresión según la presente invención;

La figura 3 muestra una vista lateral de una forma de realización de un extremo de boquilla de un cuerpo de boquilla en acoplamiento de contacto con un elemento de lecho de impresión según la presente invención; Las figuras 4 y 5 muestran cada una una vista lateral de una forma de realización de dos cuerpos de boquilla, de los cuales un extremo de boquilla está en acoplamiento de contacto con un elemento de lecho de impresión según la presente invención.

Descripción detallada de formas de realización ejemplares

[0017] Las figuras 1 y 2 muestran una vista tridimensional y una vista lateral, respectivamente, de un sistema de nivelación de lecho de impresión según la presente invención. En las formas de realización mostradas, el sistema de nivelación de lecho de impresión 1 comprende un ensamblaje de cabezal de boquilla 2 dispuesto de forma móvil con respecto a un elemento de lecho de impresión 4 sustancialmente plano. El ensamblaje de cabezal de boquilla 2 comprende uno o más cuerpos de boquilla 6, 7, donde cada uno tiene un extremo de boquilla 8, 9. El extremo de boquilla 8, 9 de cada cuerpo de boquilla 6, 7 está dispuesto para depositar material para, por ejemplo, construir aditivamente un objeto tridimensional, donde este objeto se deposita y construye sobre el elemento de lecho de impresión 4 y una superficie superior 4a del mismo. En una forma de realización típica, el sistema de nivelación de lecho de impresión utiliza un material extruible para construir un objeto, mientras que, en otras formas de realización, la tinta imprimible pueden ser depositada por cada uno de los cuerpos de boquilla 6, 7. Por lo tanto, la presente invención no está limitada a qué material se está depositando.

[0018] El ensamblaje de cabezal de boquilla 2 está provisto, además, de un elemento de sensor sin contacto 10 dispuesto en un extremo de acoplamiento de lecho de impresión 12 del ensamblaje de cabezal de boquilla 2. El elemento de sensor sin contacto 10 comprende una superficie de detección 14 que está en un acoplamiento de detección con el elemento de lecho de impresión 4 en un rango de distancia de detección relativo entre una posición de detección distal y una posición de detección proximal.

[0019] En la posición de detección distal, el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 está posicionado más lejos del elemento de lecho de impresión 4 y su superficie superior 4a que en la posición de detección proximal en la que el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 está posicionado más cerca del elemento de lecho de impresión 4 y su superficie superior 4a. En la figura 2, el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 está representado en la posición de detección distal Sd con respecto a la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4.

[0020] En una forma de realización, el elemento de lecho de impresión 4 está dispuesto de forma móvil en la dirección horizontal y/o vertical con respecto al ensamblaje de cabezal de boquilla 2 , como se indica mediante flechas en la figura 2. Además, en otra forma de realización, el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 puede estar dispuesto de forma móvil en direcciones horizontales y/o verticales con respecto al elemento de lecho de impresión 4, como se indica mediante flechas en la figura 2.

[0021] En una forma de realización, la superficie de detección 14 del elemento de sensor sin contacto 10 está fijamente unida al extremo de acoplamiento de lecho de impresión 12 del ensamblaje de cabezal de boquilla 2 , lo que permite el desplazamiento sincrónico del elemento de sensor sin contacto 10 y el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 , que, a su vez, permite la determinación precisa de cambios de posición del ensamblaje de cabezal de boquilla 2 con respecto al elemento de lecho de impresión 4 en base a las medidas tomadas por el elemento de sensor sin contacto 10.

[0022] El desplazamiento relativo del ensamblaje de cabezal de boquilla 2 con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a, o viceversa, por lo tanto, equivale a un desplazamiento relativo del elemento de sensor sin contacto 10 y la superficie de detección 14 con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a. Este también es válido para un extremo de boquilla 8, 9 de uno del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 cuando se mantienen fijos con respecto al ensamblaje de cabezal de boquilla 2. Es decir, un desplazamiento del ensamblaje de cabezal de boquilla 2 con respecto al elemento de lecho de impresión 4 da como resultado un mismo desplazamiento del extremo de boquilla 8, 9 con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y superficie superior 4a del mismo, que, a su vez, es igual a un desplazamiento relativo del elemento de sensor sin contacto 10.

[0023] En otra forma de realización, la superficie de detección 14 del elemento de sensor sin contacto 10 está dispuesta adyacente al uno o más extremos de boquilla 8 ,9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7. Esto permite que el elemento de sensor sin contacto 10 y la superficie de detección 14 tomen mediciones precisas, ya que la superficie de detección 14 se puede colocar lo más cerca posible del elemento de lecho de impresión 4 y su superficie superior 4a, lo que minimiza las posibles influencias de las perturbaciones de medición y los factores perturbadores entre la superficie de detección 14 y la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4.

[0024] En una forma de realización, como se muestra en la figura 1, la superficie 14 de detección del elemento de sensor sin contacto 10 es una superficie sustancialmente plana paralela al elemento de lecho de impresión 4 y a la superficie superior 4a del mismo. Tener una superficie de detección 14 sustancialmente plana permite una superficie de detección 14 mayor que aumenta la resolución y precisión de la medición. En una forma de realización ejemplar, la superficie de detección 14 plana comprende un área de superficie de al menos 0,5 cm2, por ejemplo 1 cm2, lo que permite una resolución de medición del elemento de sensor sin contacto 10 inferior a 5 l_im, es decir, las medidas son precisas dentro de los 5 |_im.

[0025] Como se representa en la figura 2, en una forma de realización, el uno o más extremos de boquilla 8, 9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 están posicionados más cerca del elemento de lecho de impresión 4 que la superficie de detección 14. En esta forma de realización, el extremo de boquilla 8, 9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 se extiende más allá de la superficie de detección 14 en dirección proximal al elemento de lecho de impresión 4 y su superficie superior 4a. Esto permite que el elemento de sensor sin contacto 10 permanezca sin contacto o que no contacte en el caso de que un extremo de boquilla 8, 9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 contacte con el elemento de lecho de impresión 4. Además, también se evita que la superficie de detección 14 se dañe si un extremo de boquilla 8, 9 entra en contacto con el elemento de lecho de impresión 4.

[0026] En una forma de realización, el uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 son relativamente móviles entre sí, de modo que, por ejemplo, una boquilla activa del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 se puede colocar para depositar material, mientras que las boquillas inactivas, si hay, se pueden colocar en una posición adecuada más alejada del elemento de lecho de impresión 4 con respecto a la boquilla activa para evitar interferencias con la misma. Alternativamente, cada uno del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 se puede mover con respecto a la superficie de detección 14 del elemento de sensor sin contacto 10 entre una posición retraída y una posición extendida con respecto al mismo. La posición retraída es una posición distal al elemento de lecho de impresión 4, o hacia la superficie de detección 14. La posición extendida es una posición proximal al elemento de lecho de impresión 4, o hacia afuera de la superficie de detección 14. Esta forma de realización es ventajosa porque un objeto se puede fabricar usando dos o más cuerpos de boquilla 6, 7 sin tener cuerpos de boquilla inactivos que interfieran con un cuerpo de boquilla activo. Es decir, un cuerpo de boquilla activo puede estar en la posición extendida con respecto a la superficie de detección 14, mientras que se deposita material, mientras que uno o más cuerpos de boquilla no puede(n) estar activos en la posición retraída con respecto a la superficie de detección 14. Otra ventaja es que una posición de un extremo de boquilla 8, 9 de uno del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 se puede calibrar con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo en la posición extendida, mientras que los cuerpos de boquilla restantes están en la posición retraída. Debido a la posición extendida del un cuerpo de boquilla y extremo de boquilla del mismo, se permite que las mediciones de distancia y la calibración por parte del elemento de sensor sin contacto 10 se asocien de manera única con el cuerpo de boquilla y el extremo de boquilla actualmente extendidos. En una forma de realización adicional, una boquilla primaria del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 puede estar dispuesta de manera fija con respecto a la superficie de detección 14 del elemento de sensor sin contacto 10, y una o más boquillas secundarias del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 puede(n) ser móvil(es) con respecto a la boquilla primaria. Esta forma de realización puede ser ventajosa para la calibración de la posición de una o más boquillas secundarias con respecto a la boquilla primaria, lo que garantiza, por ejemplo, un posicionamiento preciso de cada extremo de boquilla de una o más boquillas secundarias con respecto al extremo de boquilla de la boquilla primaria.

[0027] La figura 3 muestra una vista lateral de una forma de realización de un extremo de boquilla de un cuerpo de boquilla en acoplamiento de contacto con un elemento de lecho de impresión según la presente invención. En esta forma de realización particular, el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 está próximo al elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo, donde un cuerpo de boquilla 6 y un extremo de boquilla 8 están en una configuración de nivelación o una configuración de calibración. En la configuración de nivelación, el extremo de boquilla 8 del cuerpo de boquilla 6 está en acoplamiento de contacto con el elemento de lecho de impresión 4 y, por lo tanto, el extremo de boquilla 8 no se puede posicionar más cerca del elemento de lecho de impresión 4. En la configuración de nivelación, el elemento de sensor sin contacto 10, en particular la superficie de detección 14, está en la distancia de detección proximal Sp, que puede contemplarse como una distancia corta entre la superficie de detección 14 y la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4. En una forma de realización típica, la distancia de detección proximal Sp es mayor que cero, lo que deja un espacio entre la superficie de detección 14 y la superficie superior 4 en la configuración de nivelación.

[0028] La configuración de nivelación corresponde a una configuración de referencia en la que una distancia medida en la distancia de detección proximal Sp por parte del elemento de sensor sin contacto 10 se puede asociar con una configuración de posición real del sistema de nivelación de lecho de impresión 1. Es decir, la configuración de nivelación se puede asociar con un punto de referencia desde el cual el sistema de nivelación de lecho de impresión 1 puede derivar con precisión una posición del extremo de boquilla 8 del cuerpo de boquilla 6 que se mueve hacia arriba y hacia abajo con respecto a la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4 durante un proceso de fabricación aditiva.

[0029] Ventajosamente, se pueden utilizar una pluralidad de configuraciones de nivelación para una pluralidad de cuerpos de boquilla 6, 7, como se ejemplifica en la figura 4 y la figura 5, donde cada figura muestra una vista lateral de una forma de realización de dos cuerpos de boquilla 6, 7 de los cuales solo un extremo de boquilla 8, 9 está en acoplamiento de contacto con un elemento de lecho de impresión 4 según la presente invención.

[0030] En la forma de realización mostrada en la figura 4, en una primera configuración de nivelación del sistema de nivelación de lecho de impresión 1, un primer extremo de boquilla 8 y un segundo extremo de boquilla 9 de dos cuerpos de boquilla 6, 7 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 están en la posición retraída y la posición extendida, respectivamente. En la primera configuración de nivelación, la distancia de detección proximal Sp entre la superficie de detección 14 y la superficie superior 4a está asociada al segundo extremo de boquilla 9.

[0031] Por otro lado, en la forma de realización mostrada en la figura 5, en una segunda configuración de nivelación del sistema de nivelación de lecho de impresión 1, el primer extremo de boquilla 8 y el segundo extremo de boquilla 9 de dos cuerpos de boquilla 6, 7 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 están en la posición extendida y la posición retraída, respectivamente. En la segunda configuración de nivelación, la distancia de detección proximal Sp entre la superficie de detección 14 y la superficie superior 4a está asociada con el primer extremo de boquilla 8.

[0032] En una forma de realización ventajosa, el elemento de lecho de impresión 4 comprende material eléctricamente conductor y el elemento de sensor sin contacto 10 comprende un sensor de desplazamiento capacitivo en un acoplamiento de detección capacitiva con el elemento de lecho de impresión 4. El sensor de desplazamiento capacitivo es rentable, pero muy preciso, para determinar cambios en la distancia entre la superficie de detección 14 y la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4, como medir el rango de distancia de detección relativo entre la posición de detección distal Sd y la distancia de detección proximal Sp de la superficie de detección 14 con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a. El sensor de desplazamiento capacitivo también es muy resistente a diversas perturbaciones externas, tales como cambios de temperatura, niveles de humedad, películas finas de material de desecho depositado en la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4, etc.

[0033] En otra forma de realización, el elemento de lecho de impresión 4 comprende material eléctricamente conductor y el elemento de sensor sin contacto 10 comprende un sensor de desplazamiento inductivo en un acoplamiento de detección inductiva con el elemento de lecho de impresión 4. La detección inductiva, también es rentable, precisa y resistente a perturbaciones externas, como ocurre con la detección capacitiva.

[0034] En otra forma de realización más, el elemento de sensor sin contacto 10 comprende un sensor de desplazamiento óptico en un acoplamiento de detección óptica con el elemento de lecho de impresión 4. Esta forma de realización particular también permite una medición de distancia precisa mediante el elemento de sensor sin contacto 10, donde el elemento de lecho de impresión 4 no necesita comprender un material eléctricamente conductor y puede estar hecho de cualquier material deseado adecuado para la detección óptica.

[0035] En otra forma de realización más, el elemento de sensor sin contacto 10 comprende un sensor de desplazamiento por ecosonar o sensor de desplazamiento ultrasónico en un acoplamiento de detección acústica con el elemento de lecho de impresión 4. Al igual que con las formas de realización anteriormente mencionadas del elemento de sensor sin contacto 10, esta forma de realización permite la detección de desplazamiento de un área de superficie superior relativamente pequeña, similar a un punto, del elemento de lecho de impresión 4. Sin embargo, un sensor de desplazamiento por ecosonar también se puede adaptar fácilmente para permitir la detección de desplazamiento de áreas de superficies mayores del elemento de lecho de impresión 4 a la vez, por ejemplo, toda una superficie superior 4a utilizable del elemento de lecho de impresión 4.

[0036] El sensor de desplazamiento por ecosonar utiliza ondas acústicas que se reflejan en la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4. Una ventaja del sensor de desplazamiento por ecosonar es que no necesita un material o color del lecho de impresión en particular para medir con precisión los desplazamientos. Además, el sensor de desplazamiento por ecosonar muestra una alta resistencia a las perturbaciones externas, tales como vibración, radiación infrarroja y EM y el ruido ambiental.

[0037] En otro aspecto, la presente invención se refiere a un método de nivelación de lecho de impresión para un sistema de nivelación de lecho de impresión. Se hace referencia a todas las figuras 1 a 5.

[0038] El sistema de nivelación de lecho de impresión 1, como se describe anteriormente, permite una nivelación rentable, pero precisa del elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo con respecto al uno o más cuerpos de boquilla 6, 7, en particular extremos de boquilla 8, 9 de los mismos. Aquí, la nivelación del lecho de impresión se puede interpretar como la determinación de una orientación y posición reales del elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a con respecto a cada extremo de boquilla 8, 9 de uno o más cuerpos de boquilla 6, 7, donde el propio sistema de nivelación de lecho de impresión 1 puede estar sujeto a tolerancias de fabricación, desviaciones dimensionales debido a cambios de temperatura, niveles de humedad y/o contaminación de varios componentes.

[0039] El método de la presente invención permite el posicionamiento preciso de cada extremo de boquilla 8, 9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 con respecto a la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión (4), donde el método comprende los pasos de

a) mover el elemento de lecho de impresión 4 y el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 uno hacia el otro desde la distancia de detección distal Sd hasta la distancia de detección proximal Sp entre la superficie de detección 14 del elemento de sensor sin contacto 10 y el elemento de lecho de impresión 4, por ejemplo, la superficie superior 4a del mismo. En este paso del método, uno de los extremos de boquilla 8, 9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 está más cerca del elemento de lecho de impresión 4, es decir, en la posición extendida con respecto a la superficie de detección 14. Por lo tanto, el sistema de nivelación de lecho de impresión 1 y el elemento de lecho de impresión 1 se están nivelando para ese extremo de boquilla en cuestión.

La figura 2 puede verse como una posición inicial del ensamblaje de cabezal de boquilla 2 con respecto al elemento de lecho de impresión 4 desde el cual puede comenzar el presente método.

El método comprende entonces el paso de

b) medir continuamente un cambio en el desplazamiento de la superficie de detección 14 mediante el elemento de sensor sin contacto 10 entre la distancia de detección distal y proximal Sd, Sp. En este paso, el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 y el elemento de lecho de impresión 4 se aproximan constantemente, mientras que, al mismo tiempo, el elemento de sensor sin contacto 10 mide continuamente un cambio relativo en el desplazamiento entre la superficie de detección 14 y el elemento de lecho de impresión 4.

Durante la medición continua mediante el elemento de sensor sin contacto 10, el método prosigue con el paso de

c) comparar el cambio medido en el desplazamiento con un cambio esperado en el desplazamiento de la superficie de detección 14. Por lo tanto, mientras se mide el cambio en el desplazamiento, se determina un cambio esperado en el desplazamiento y se compara con el cambio medido en el desplazamiento mediante el elemento de sensor sin contacto 10.

Cuando se compara el cambio medido y esperado en el desplazamiento, el método comprende un paso condicional de

d) detener el movimiento entre el elemento de lecho de impresión 4 y el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) al detectar una diferencia entre el cambio medido en el desplazamiento y el cambio esperado en el desplazamiento, y asignar una distancia de nivel cero entre el uno de los extremos de boquilla 8, 9 y el elemento de lecho de impresión 4.

[0040] El método anterior permite una medición precisa de cuándo un extremo de boquilla de un cuerpo de boquilla está en acoplamiento de contacto con la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4, por lo que se puede asignar una distancia de nivel cero a esa extremo de boquilla con respecto a la superficie superior 4a. La distancia de detección proximal medida Sp entre la superficie de detección 14 y la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4 se asocia entonces con la distancia de nivel cero de este extremo de boquilla.

[0041] Cuando el método es realizado por el sistema de nivelación de lecho de impresión 1 de la presente invención, se determina una ubicación real de un extremo de boquilla con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y a la superficie superior 4a. Se tienen en cuenta las tolerancias de fabricación, las perturbaciones dimensionales y la desalineación de los componentes, como resultado de, por ejemplo, cambios de temperatura, niveles húmedos y/o contaminación del elemento de lecho de impresión 4.

[0042] Una ventaja importante del método es que solo se mide un rango de distancia de detección relativo entre la distancia de detección distal Sd y la distancia de detección proximal Sp para nivelar o calibrar automáticamente una posición del elemento de lecho de impresión 4 con respecto a uno o más extremos de boquilla 8, 9. Un punto en el que un extremo de boquilla particular está en acoplamiento de contacto con la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4 es suficiente para derivar, además, otras posiciones de ese extremo de boquilla con respecto al elemento de lecho de impresión 4 a medida que se mueve con relación al mismo durante un proceso de fabricación aditiva.

[0043] En una forma de realización, el paso del método de d) puede comprender, además, determinar una distancia de nivel cero del uno de los extremos de boquilla 8, 9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7 para dos o más posiciones a través de la superficie superior 4a del elemento de lecho de impresión 4. Esta forma de realización permite el "mapeo de la superficie" del elemento de lecho de impresión 4 con respecto al uno de los extremos de boquilla 8, 9. Por ejemplo, una superficie superior 4a sustancialmente plana del elemento de lecho de impresión 4 puede, de hecho, estar ligeramente sesgada en un ángulo o, generalmente, estar desalineada con respecto al sistema de nivelación de lecho de impresión 1, debido a, por ejemplo, tolerancias de fabricación, errores de ensamblaje, pero también debido al desgaste del sistema de nivelación de lecho de impresión 1 a lo largo del tiempo. Para tener en cuenta tales desalineaciones posicionales, determinar una distancia de nivel cero del uno de los extremos de boquilla 8, 9 con dos o más ubicaciones a través del elemento de lecho de impresión 4 permite un posicionamiento preciso de dichos extremos de boquilla con respecto a la superficie superior 4a. Por ejemplo, usando tres distancias de nivel cero a través del elemento de lecho de impresión 4, se permite determinar con precisión un plano. Además, en una forma de realización del método, incluso puede ser posible mapear completamente el 50 % o más de la superficie superior 4a. Por ejemplo, al determinar muchas distancias de nivel cero en forma de rejilla, se puede obtener un mapa de superficie densa de un gran número de puntos, cada uno de los cuales está asociado a una distancia de nivel cero medida.

[0044] En una forma de realización ventajosa, los pasos del método de a) a d) se realizan una o más veces para cada extremo de boquilla 8, 9 del uno o más cuerpos de boquilla 6, 7. Esta forma de realización asegura que a todos los cuerpos de boquilla 6, 7 y a cada extremo de boquilla 8, 9 se le asigne una distancia de nivel cero en una o más posiciones a través del elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo.

[0045] Una ventaja importante del método de la presente invención es que no depende de si el elemento de lecho de impresión 4 y el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 se están moviendo juntos o simplemente uno de los dos se está moviendo. Solo se determina un cambio relativo en el desplazamiento entre el elemento de lecho de impresión 4 y el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 se necesita mientras se realiza el método. Por lo tanto, es posible tener una forma de realización en la que el paso del método de a) mover el elemento de lecho de impresión 4 y el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 uno hacia el otro comprende el paso de mover el elemento de lecho de impresión 4 hacia el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 mientras se mantiene fijo el ensamblaje de cabezal de boquilla 2. Por el contrario, hay una forma de realización en la que el paso del método de a) mover el elemento de lecho de impresión 4 y el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 uno hacia el otro comprende el paso de mover el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 hacia el elemento de lecho de impresión 4 mientras se mantiene fijo el elemento de lecho de impresión 4.

[0046] Para aclarar más el método de la invención, la figura 4 y 5 representan configuraciones de nivelación diferentes para determinar una distancia de nivel cero entre cada uno de los dos extremos de extrusión 8, 9 y el elemento de lecho de impresión 4. Por ejemplo, la figura 4 representa una forma de realización en la que un primer extremo de boquilla 8 está en una posición retraída con respecto a la superficie de detección 14 y en la que un segundo extremo de boquilla 9 está en una posición extendida con respecto a la superficie de detección 14. El segundo extremo de boquilla 9 está en acoplamiento de contacto con el elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo. La superficie de detección 14 está en la distancia de detección proximal Sp con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo. En esta configuración de nivelación y según el método como descrito anteriormente, el movimiento entre el elemento de lecho de impresión 4 y el ensamblaje de cabezal de boquilla 2 se detiene, ya que una diferencia entre un cambio medido en el desplazamiento y un cambio esperado en el desplazamiento será detectada por el elemento de sensor sin contacto 10. En ese momento, según la invención, ahora es posible asignar una distancia de nivel cero al segundo extremo de boquilla 9 y determinar la posición del elemento de lecho de impresión 4 con respecto al segundo extremo de boquilla 9.

[0047] La figura 5 representa una configuración de nivelación adicional, donde un primer extremo de boquilla 8 está en la posición extendida con respecto a la superficie de detección 14 y donde, en cambio, el segundo extremo de boquilla 9 está en la posición retraída. En este caso, el primer extremo de boquilla 8 está en acoplamiento de contacto con el elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo. Esta vez, la superficie de detección 14 está en la distancia de detección proximal Sp con respecto al elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo y ahora estará asociada a una distancia de nivel cero para el primer extremo de boquilla 8. El paso del método d) mencionado anteriormente se realiza ahora deteniendo el movimiento, ya que se detectará una diferencia entre el cambio medido en el desplazamiento y el esperado en el desplazamiento, donde una distancia de nivel cero se puede asignar entre el primer extremo de boquilla 8 y el elemento de lecho de impresión 4 y la superficie superior 4a del mismo.

[0048] Las formas de realización de la presente invención se han descrito anteriormente con referencia a varias formas de realización ejemplares, como se muestra y describe con referencia a los dibujos. Son posibles las modificaciones y las implementaciones alternativas de algunas partes o algunos elementos, y se incluyen en el alcance de protección, tal y como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de nivelación de lecho de impresión para un sistema de fabricación aditiva, que comprende un ensamblaje de cabezal de boquilla (2) dispuesto de forma móvil con respecto a un elemento de lecho de impresión (4) sustancialmente plano, donde el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) comprende dos o más cuerpos de boquilla (6, 7), donde cada uno tiene un extremo de boquilla (8, 9), y un elemento de sensor sin contacto (10) dispuesto en un extremo de acoplamiento de lecho de impresión (12) del ensamblaje de cabezal de boquilla (2), donde

el elemento de sensor sin contacto (10) comprende una superficie de detección (14) en acoplamiento de detección con el elemento de lecho de impresión (4) en un rango de distancia de detección relativo entre una posición de detección distal y una posición de detección proximal, y donde

al menos uno de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) es móvil con respecto a la superficie de detección (14) del elemento de sensor sin contacto (10) entre una posición retraída y una posición extendida con respecto a este, y donde

el sistema de nivelación de lecho de impresión (1 ) está configurado de tal manera que el movimiento entre el elemento de lecho de impresión (4) y el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) se detiene cuando una diferencia entre un cambio medido en el desplazamiento y un cambio esperado en el desplazamiento es detectada por el elemento de sensor sin contacto (10).

2. Sistema de nivelación de lecho de impresión según la reivindicación 1, donde la superficie de detección (14) del elemento de sensor sin contacto (10) está unida de manera fija al extremo de acoplamiento de lecho de impresión (12) del ensamblaje de cabezal de boquilla (2).

3. Sistema de nivelación de lecho de impresión según la reivindicación 1 o 2, donde la superficie de detección (14) del elemento de sensor sin contacto (10) está dispuesta de manera adyacente a los dos o más extremos de boquilla (8, 9) de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7).

4. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde los dos o más extremos de boquilla (8, 9) de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) están colocados más cerca del elemento de lecho de impresión (4) que la superficie de detección (14).

5. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) son relativamente móviles entre sí.

6. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde una boquilla primaria de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) es inmóvil con respecto a la superficie de detección (14) y una o más boquillas secundarias de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) son móviles con respecto a la boquilla primaria.

7. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde un primer extremo de boquilla (8) y un segundo extremo de boquilla (9) de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) están en una posición retraída y una posición extendida, respectivamente, en una primera configuración de nivelación del sistema de nivelación de lecho de impresión (1 ); y donde

el primer extremo de boquilla (8) y el segundo extremo de boquilla (9) de los dos cuerpos de boquilla (6, 7) están en la posición extendida y la posición retraída, respectivamente, en una segunda configuración de nivelación del sistema de nivelación de lecho de impresión (1 ).

8. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde el elemento de lecho de impresión (4) comprende material eléctricamente conductor y el elemento de sensor sin contacto (10) comprende un sensor de desplazamiento capacitivo en un acoplamiento de detección capacitiva con el elemento de lecho de impresión (4).

9. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el elemento de lecho de impresión (4) comprende material eléctricamente conductor y el elemento de sensor sin contacto (10) comprende un sensor de desplazamiento inductivo en un acoplamiento de detección inductiva con el elemento de lecho de impresión (4).

10. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el elemento de sensor sin contacto (10) comprende un sensor de desplazamiento óptico en un acoplamiento de detección óptica con el elemento de lecho de impresión (4).

11. Sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde el elemento de sensor sin contacto (10) comprende un sensor de desplazamiento por ecosonar en un acoplamiento de detección acústica con el elemento de lecho de impresión (4).

12. Método de nivelación de lecho de impresión de un sistema de nivelación de lecho de impresión según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende los pasos de

a) mover el elemento de lecho de impresión (4) y el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) uno hacia el otro desde la distancia de detección distal (Sd) hasta la distancia de detección proximal (Sp) entre la superficie de detección (14) del elemento de sensor sin contacto (10) y el elemento de lecho de impresión (4); donde uno de los extremos de boquilla (8, 9) de los dos o más cuerpos de boquilla (6, 7) está más cerca del elemento de lecho de impresión (4);

b) medir continuamente un cambio en el desplazamiento de la superficie de detección (14) mediante el elemento de sensor sin contacto (10) entre la distancia de detección distal y proximal (Sd, Sp);

c) comparar el cambio medido en el desplazamiento con un cambio esperado en el desplazamiento de la superficie de detección (14); y

d) detener el movimiento entre el elemento de lecho de impresión (4) y el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) al detectar una diferencia entre el cambio medido en el desplazamiento y el cambio esperado en el desplazamiento, y luego asignar una distancia de nivel cero entre el uno de los extremos de boquilla (8, 9) y el elemento de lecho de impresión (4).

13. Método según la reivindicación 12, donde el método comprende, además, el paso de determinar una distancia de nivel cero del uno de los extremos de boquilla (8, 9) de los dos o más cuerpos de boquilla (6 ,7) para dos o más posiciones a través de una superficie superior (4a) del elemento de lecho de impresión (4).

14. Método según la reivindicación 12, donde los pasos del método de a) a d) se realizan una o más veces para cada extremo de boquilla (8 ,9) de dos o más cuerpos de boquilla (6, 7).

15. Método según la reivindicación 12, donde el paso del método de a) mover el elemento de lecho de impresión (4) y el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) uno hacia el otro comprende el paso de mover el elemento de lecho de impresión (4) hacia el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) mientras se mantiene fijo el ensamblaje de cabezal de boquilla (2), o mover el ensamblaje de cabezal de boquilla (2) hacia el elemento de lecho de impresión (4) mientras se mantiene fijo el elemento de lecho de impresión (4).