ES2911696T3 - Método para el tratamiento de la superficie de una pieza moldeada - Google Patents

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Abstract

Método para tratar una superficie de al menos una pieza moldeada (10) producida mediante un método de impresión 3D, en particular un método de fabricación o impresión a base de polvo, con un agente de tratamiento de la superficie para alisar la superficie de la pieza moldeada, en donde - al menos un elemento de retención (15) que sobresale de la superficie (12) de la pieza moldeada (10) se dispone en la superficie, - la pieza moldeada con al menos un elemento de retención (15) se introduce en una cámara de tratamiento, que tiene una pared interior formada por un fondo y unas paredes laterales, de un dispositivo de tratamiento con agente cáustico de manera que la superficie (12) de la pieza moldeada (10) no entre en contacto con la pared interior, - la superficie (12) de la pieza moldeada (10) se expone al agente de tratamiento de la superficie durante un período de tiempo predeterminado después de haberse introducido en la cámara de tratamiento, y - después de que la superficie (12) de la pieza moldeada se ha expuesto al agente de tratamiento de la superficie, la pieza moldeada (10) se retira de la cámara de tratamiento y los elementos de retención (15) se separan de la superficie de la pieza moldeada, en donde - los elementos de retención (15) comprenden al menos una espiga de fijación (15b) que tiene al menos dos extremos, en donde al menos un extremo de la espiga de fijación está fijado a la superficie (12) de la pieza moldeada (10), - la espiga de fijación (15b) se configura de tal manera que la pieza moldeada (10) puede ser suspendida con ella en la cámara de tratamiento del dispositivo de tratamiento con agente cáustico sin que la pieza moldeada (10) entre en contacto con la pared interior de la cámara de tratamiento, y - el agente de tratamiento de la superficie comprende un agente cáustico y/o un disolvente.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para el tratamiento de la superficie de una pieza moldeada
Campo de la invención
La invención se refiere a un método para la fabricación y para el tratamiento de la superficie de una pieza moldeada fabricada mediante un método de impresión 3D, en particular un método de fabricación o impresión a base de polvo.
Estado de la técnica
Se conoce la fabricación de piezas moldeadas mediante un método de impresión 3D. Por métodos de impresión 3D se entienden los métodos de fabricación puramente aditivos. En la técnica anterior, las superficies de las piezas moldeadas producidas por un método de impresión 3D se tratan o reciben acabado preferentemente de forma manual para conseguir una superficie lisa. Esto se debe a que las piezas moldeadas producidas en un método de impresión 3D, especialmente cuando se utilizan métodos de impresión a base de polvo, suelen tener una superficie rugosa debido al método de fabricación, lo que en muchos casos influye negativamente en la sensación táctil del usuario de la pieza moldeada.
Para que el tratamiento de la superficie, en particular el alisado de la superficie de la pieza moldeada, sea más eficaz, se conoce que las piezas moldeadas a procesar se colocan en un recipiente en donde también se coloca un agente cáustico. Al poner en contacto la superficie de la pieza moldeada con el agente cáustico, se consigue un alisamiento de la superficie. En este método, también se pueden colocaren el recipiente varias piezas moldeadas a ser tratadas.
Sin embargo, el proceso de tratamiento con agente cáustico conocido en el arte anterior tiene la desventaja de que las partes moldeadas a tratar descansan al menos parcialmente en el fondo del recipiente o descansan al menos parcialmente en la pared lateral del recipiente o que varias partes moldeadas a tratar se tocan entre sí.
En los puntos en los que las piezas moldeadas se apoyan en el fondo o en la pared lateral, o en los que las piezas moldeadas se tocan entre sí, no llega ningún agente cáustico o solo una cantidad de agente cáustico insuficiente a la superficie de la pieza moldeada, lo que da lugar a que una o más secciones de la superficie de la pieza moldeada no se alisen o se alisen solo insuficientemente. Por lo tanto, la superficie de las piezas moldeadas tratadas sigue teniendo secciones rugosas después del proceso de tratamiento con agente cáustico, que son claramente diferentes, tanto visual como táctilmente, de las secciones alisadas. Esto hace que sea necesario repasar manualmente la superficie de las piezas moldeadas.
Otra desventaja es que la superficie de las piezas moldeadas se ablanda o suaviza durante el proceso de tratamiento con agente cáustico. Esto puede hacer que las piezas moldeadas se aplanen o incluso cambien de forma en los puntos en los que tocan el fondo y/o la pared lateral del recipiente, lo que no es deseable. La Figura 8 muestra una pieza moldeada antes 41 y después 42 de un proceso de tratamiento con agente cáustico realizado de acuerdo con un método conocido en la técnica anterior, en donde la pieza moldeada se apoya en el fondo 40 de un recipiente. En este caso se puede ver que la parte inferior de la pieza moldeada 42 está aplanada después del proceso de tratamiento con agente cáustico. Las zonas aplanadas tienen que ser repasadas manualmente. Además, las piezas moldeadas que están en contacto entre sí pueden pegarse y normalmente hay que separarlas manualmente y también repasarlas después del proceso de tratamiento con agente cáustico.
Sin embargo, este acabado manual de las piezas moldeadas no es adecuado para la producción en serie. Además, el acabado manual de las secciones de la superficie todavía rugosas y posiblemente aplanadas no puede garantizar que toda la superficie sea uniformemente lisa o tenga una estructura superficial uniforme.
La patente de los Estados Unidos núm. US 2012/0018115 A1 se conoce un método para fabricar un componente, en donde el componente se forma sobre una plataforma mediante la fusión sucesiva de capas de polvo metálico para formar una secuencia de capas superpuestas. El método se simplifica considerablemente y se hace más flexible al proporcionar una capa de separación entre el componente y la plataforma para facilitar la separación del componente terminado de la plataforma, lo que permite separar el componente terminado de la plataforma sin dañar el componente terminado.
Objetivo de la invención
El objeto de la presente invención es, por lo tanto, proporcionar soluciones que permitan que las superficies de las piezas moldeadas, en particular de las piezas moldeadas producidas en un método de impresión 3D, sean tratadas de manera más eficiente, en particular que sean alisadas de manera más eficiente, estando las soluciones también destinadas a permitir una producción en serie eficiente.
Solución de acuerdo con la invención
Esta tarea se resuelve de acuerdo con la invención mediante un método para tratar una superficie de al menos una pieza moldeada producida en un método de impresión 3D, en particular de una pieza moldeada producida en un método de fabricación o impresión a base de polvo, con un agente cáustico, de acuerdo con la reivindicación 1. Las modalidades ventajosas y otras mejoras de la invención resultan de las correspondientes reivindicaciones dependientes. Por métodos de impresión 3D se entienden los métodos de fabricación puramente aditivos.
En consecuencia, se proporciona un método para tratar una superficie de al menos una pieza moldeada producida en un método de impresión 3D (método de fabricación aditiva), en particular de una pieza moldeada producida en un método de fabricación o impresión a base de polvo, con un agente de tratamiento de la superficie, en donde - al menos un elemento de retención que sobresale de la superficie de la pieza moldeada está dispuesto en la superficie de la pieza moldeada
- la pieza moldeada con al menos un elemento de retención se introduce en una cámara de tratamiento, que tiene una pared interior formada por una base y unas paredes laterales, de un dispositivo de tratamiento de manera que la superficie de la pieza moldeada no entre en contacto con la pared interior,
- la superficie de la pieza moldeada se expone al agente de tratamiento de la superficie durante un período de tiempo predeterminado después de haber sido introducida en la cámara de tratamiento, y
- después de que la superficie de la pieza moldeada haya sido expuesta al agente de tratamiento de la superficie, la pieza moldeada se retira de la cámara de tratamiento y los elementos de retención se separan de la superficie de la pieza moldeada.
La exposición de la superficie de la pieza moldeada al agente de tratamiento de la superficie puede comprender la vaporización de la superficie con el agente de tratamiento de la superficie, la pulverización de la superficie con el agente de tratamiento de la superficie, la inmersión de la pieza moldeada en un agente de tratamiento de la superficie líquido y combinaciones de estos.
Durante la exposición al agente de tratamiento de la superficie, la pieza moldeada se puede mover, en particular girar, en la cámara de tratamiento en relación con la cámara de tratamiento.
Después de exponer la superficie de la pieza moldeada al agente de tratamiento de la superficie, ésta se puede someter a una limpieza para eliminar el exceso de agente de tratamiento de la superficie presente en la superficie de la pieza moldeada, por ejemplo, neutralizando el ácido presente en la superficie con un álcali, en donde la pieza moldeada se calienta para la limpieza con el fin de disolver el exceso de agente de tratamiento de la superficie de la superficie de la pieza moldeada y/o en donde la pieza moldeada se calienta antes y/o durante la aplicación del agente de tratamiento de la superficie a la superficie para reducir el tiempo de tratamiento de esta.
El elemento de retención comprende al menos una espiga de fijación que tiene al menos dos extremos, en donde al menos un extremo de la espiga de fijación se fija a la superficie de la pieza moldeada.
El elemento de retención puede comprender una jaula, en donde la pieza moldeada se dispone dentro de la jaula de manera que al menos un extremo de la espiga de fijación se fije a la superficie de la pieza moldeada y al menos otro extremo de la espiga de fijación se fije a la pared de la jaula, en donde la superficie de la pieza moldeada no entra en contacto con la jaula.
El elemento de retención puede comprender al menos un espaciador que tenga al menos dos extremos, en donde una pluralidad de piezas moldeadas se disponen espaciadas y sin contacto entre sí, en donde la pluralidad de piezas moldeadas están conectadas entre sí a través del al menos un espaciador.
La pluralidad de piezas moldeadas puede estar dispuesta dentro de la jaula.
El elemento de retención y la pieza moldeada pueden ser una sola pieza y/o se pueden producir en una sola pieza en el método de impresión 3D.
Ventajosamente, la espiga de fijación del elemento de retención se dispone con respecto a la superficie de la pieza moldeada de tal manera que la espiga de fijación se encuentra, al menos en secciones, fuera de una envoltura convexa imaginaria de la pieza moldeada.
Entre la superficie de la pieza moldeada y el elemento de retención se puede formar un punto de rotura controlada, en el cual el elemento de retención se puede separar de la pieza moldeada después de exponer la superficie de la pieza moldeada al agente cáustico.
La superficie transversal mínima del elemento de retención en la parte que da a la superficie de la pieza moldeada se puede seleccionar en función del peso de la pieza moldeada, el tiempo de tratamiento de la superficie, el agente de tratamiento de la superficie utilizado, el método de fabricación, el material utilizado y/o combinaciones de estos.
Resulta ventajoso que
- la al menos una pieza moldeada comprenda un primer material o una primera composición de material y el al menos un elemento de retención comprenda un segundo material o una segunda composición de material, - para separar los elementos de retención de la superficie de la pieza moldeada, al menos los elementos de retención son expuestos a un antiadherente preferentemente líquido,
en donde el antiadherente se selecciona de manera que los elementos de retención se disuelvan, al menos parcialmente, en un tiempo predeterminado, sin modificar, en particular, la pieza moldeada o la superficie de esta.
Se ha demostrado que es ventajoso que la pieza moldeada se produce en un método de fabricación o impresión a base de polvo, el primer material o la primera composición de material comprende un primer agente adhesivo y el segundo material o la segunda composición de material comprende un segundo agente adhesivo, en donde el primer agente adhesivo es resistente al antiadherente y el segundo agente adhesivo no es resistente al antiadherente.
Se proporciona además un método para producir una pieza moldeada en un método de impresión 3D, en particular en un método de fabricación o impresión a base de polvo, que después de la producción debe someterse a un tratamiento de la superficie con un agente de tratamiento de la superficie, en donde la pieza moldeada se produce junto con al menos un elemento de retención que sobresale de la superficie de la pieza moldeada, en donde la pieza moldeada y el al menos un elemento de retención se forman en una sola pieza.
El elemento de retención puede sobresalir al menos parcialmente de una envoltura convexa imaginaria de la pieza moldeada.
El elemento de retención se puede producir como un espaciador, en donde un espaciador conecta al menos dos piezas moldeadas separadas entre sí, en donde el espaciador también se produce en el método de impresión 3D, de modo que el espaciador y las piezas moldeadas se forman en una sola pieza.
El elemento de retención se puede producir como una jaula con al menos una espiga de fijación, en donde la pieza moldeada se produce dentro de la jaula y en donde la pieza moldeada se fija a la jaula con la al menos una espiga de fijación, en donde la al menos una espiga de fijación también se produce en el método de impresión 3D de manera que la jaula, la al menos una espiga de fijación y la pieza moldeada se forman en una sola pieza.
Se puede utilizar un primer material o una primera composición de material para producir la pieza moldeada y un segundo material o una segunda composición de material para producir el elemento de retención, en donde el primer material o la primera composición de material y el segundo material o la segunda composición de material se seleccionan de tal manera que el elemento de retención se pueda disolver completamente con un antiadherente preferentemente líquido dentro de un tiempo predeterminado sin cambiar por ello, en particular sin dañar, la pieza moldeada o la superficie de la pieza moldeada.
El agente de tratamiento de la superficie comprende un agente cáustico y/o un disolvente.
Se proporciona además un conjunto de datos para controlar una impresora 3D para producir una pieza moldeada tridimensional que, después de la producción, va a ser sometida a un tratamiento de la superficie con un agente de tratamiento de la superficie, en donde el conjunto de datos tiene unas primeras y segundas instrucciones que pueden ser interpretadas por la impresora 3D y de acuerdo con las cuales la impresora 3D produce la pieza moldeada, en donde
- las primeras instrucciones comprenden información sobre la geometría de la pieza moldeada a producir, y - las segundas instrucciones comprenden información sobre la geometría de al menos un elemento de retención a producir,
en donde las segundas instrucciones se seleccionan de tal manera que el al menos un elemento de retención se fabrica como un elemento de retención que sobresale de la superficie de la pieza moldeada y se fabrica integralmente con la pieza moldeada.
Las segundas instrucciones se pueden seleccionar además de forma que
- el elemento de retención se produzca como un elemento de retención que se proyecta al menos parcialmente sobre una envoltura convexa imaginaria de la pieza moldeada, y/o
- el elemento de retención se produzca como una jaula que rodea la pieza moldeada, en donde la pieza moldeada está unida a la jaula por medio de espigas de fijación producidos por la impresora 3D, y/o
- se fabriquen espaciadores que conectan al menos dos piezas moldeadas separadas y sin contacto entre sí, y las piezas moldeadas y los espaciadores se fabrican en una sola pieza.
Se proporciona además un producto de programa de ordenador, en particular una aplicación informática, que se puede cargar en la memoria de un ordenador y se puede ejecutar en el ordenador, para producir un conjunto de datos interpretable por una impresora 3D para producir al menos una pieza moldeada tridimensionalmente, en donde el producto de programa de ordenador comprende secciones de programa que están adaptadas para determinar,
- a partir de los datos geométricos de la al menos una pieza moldeada, un número de elementos de retención que sobresalen de la superficie de la pieza moldeada y/o conectan al menos dos piezas moldeadas que están separadas entre sí y no se tocan, en donde los elementos de retención y la al menos una pieza moldeada están diseñados en una sola pieza,
- determinar una sección transversal y/o una longitud y/o una posición en la superficie de la pieza moldeada y/o una forma para cada elemento de retención determinado, y
- generar instrucciones interpretables por la impresora 3D para los elementos de retención así determinados e insertarlos en el conjunto de datos.
Breve descripción de las figuras
Otros detalles y características de la invención se desprenden de la siguiente descripción de conjunto con el dibujo. Se muestra:
Figura 1 una pieza moldeada producida de acuerdo con la invención mediante un método de impresión 3D; Figura 2 una sección transversal de una pieza moldeada con una envoltura convexa imaginaria;
Figura 3 una vista ampliada de un elemento de retención (espiga de fijación) dispuesto en la superficie de una pieza moldeada;
Figura 4 dos piezas moldeadas dispuestas en un elemento de retención en forma de jaula;
Figura 5 un diseño alternativo de la jaula mostrada en la Figura 4;
Figura 6 dos piezas moldeadas conectadas entre sí con espaciadores de acuerdo con la invención;
Figura 7 una pluralidad de piezas moldeadas que están conectadas entre sí con un espaciador de acuerdo con la invención; y
Figura 8 una pieza moldeada cuya superficie se trata (antes y después del tratamiento de la superficie) de acuerdo con un método conocido en la técnica anterior.
Descripción detallada de la invención
De acuerdo con la invención, las piezas moldeadas a tratar se producen en un método de fabricación generativa o en un método de fabricación aditiva (método de impresión 3D). La superficie de la pieza moldeada fabricada presenta desniveles debido al método de fabricación, lo que favorece la adhesión de suciedad o impurezas a la superficie de la pieza moldeada. En los métodos de impresión 3d a base de polvo, el polvo que rodea la pieza moldeada también se puede adherir a o fusionar con la superficie de la pieza moldeada, lo que también da lugar a una superficie rugosa. La superficie rugosa o porosa de la pieza moldeada también tiene un efecto negativo en el tacto de la pieza moldeada.
De acuerdo con la invención, se prevé por tanto alisar la superficie de una pieza moldeada producida en un método de impresión 3D, en particular utilizando un agente de tratamiento de la superficie, como un agente cáustico o un disolvente adecuado. El agente de tratamiento de la superficie a utilizar depende esencialmente del material o materiales con los que se ha fabricado la pieza moldeada.
La Figura 1 muestra una pieza moldeada 10 producida de acuerdo con el método de producción de una pieza moldeada en un método de impresión 3D de acuerdo con la invención.
La pieza moldeada 10 tiene una superficie 12 que debe ser tratada, es decir, alisada.
Los elementos de retención 15 se disponen en la pieza moldeada 10 o en la superficie 12 de la pieza moldeada 10, que en este caso están concebidos como espigas de fijación. Alternativa o adicionalmente, se pueden proporcionar elementos de retención diseñados como espaciadores, como se explica con referencia a la Figura 4, Figura 6 y Figura 7.
Las espigas de fijación 15 están dimensionadas de tal manera que pueden soportar la pieza moldeada 10 cuando la pieza moldeada 10 se coloca en una superficie con o sobre las espigas de fijación 15. Por ejemplo, es posible colocar la pieza moldeada 10 en una cámara de tratamiento de un dispositivo de tratamiento con agente cáustico de manera que solo los extremos 15c de las espigas de fijación 15 que están orientadas hacia fuera de la superficie 12 de la pieza moldeada 10 toquen el fondo de la cámara de tratamiento. Esto evita que la pieza moldeada 10 o la superficie 12 de la pieza moldeada se apoye en el fondo de la cámara de tratamiento del dispositivo de tratamiento con agente cáustico, lo que impide que la superficie 12 de la pieza moldeada 10 tenga zonas o secciones que no se hayan alisado en absoluto o solo de forma insuficiente después del proceso de tratamiento con agente cáustico. Además, esto evita que la geometría de la pieza moldeada cambie, como zonas aplanadas, cuando la superficie de la pieza moldeada se ablanda o suaviza durante el proceso de tratamiento con agente cáustico.
Además, las espigas de fijación 15 están dimensionadas de tal manera que los puntos de conexión en los que las espigas de fijación 15 se disponen en la superficie 12 de la pieza moldeada 10 tienen la menor superficie transversal posible. Por ejemplo, las espigas de fijación pueden tener una superficie transversal en la sección que da a la superficie de la pieza moldeada que es inferior a 5 mm2, preferentemente inferior a 2 mm2, más preferentemente inferior a 1 mm2 Las superficies transversales mencionadas son solo a modo de ejemplo, pero no por ello dejan de ser superficies transversales ventajosas. De acuerdo con la invención, las dimensiones de las espigas de fijación 15 se seleccionan en función del peso de la pieza moldeada, de la duración del tratamiento de la superficie y/o del agente de tratamiento de la superficie utilizado. Por ejemplo, para piezas moldeadas muy ligeras se pueden proporcionar espigas de fijación con superficies transversales muy pequeñas.
Los elementos de retención 15 se separan de la superficie 12 de la pieza moldeada 10 después del proceso de tratamiento con agente cáustico y, si es necesario, después de un proceso de secado, de modo que solo los puntos de conexión muy pequeños permanecen como secciones no tratadas de la superficie 12. Estos pequeñísimos puntos de conexión no tienen un efecto visual ni táctil perjudicial. Esto se debe a que el material utilizado para fabricar la pieza moldeada se fusiona o adhiere perfectamente en los puntos de conexión durante la fabricación de todos modos, de modo que, aunque queden puntos de conexión sin tratar como resultado del desprendimiento de los elementos de retención 15 de la superficie 12 de la pieza moldeada 10, éstos son lisos de todos modos debido a la fusión o adhesión del material durante la fabricación. Por lo tanto, no es necesario el tratamiento de la superficie de las juntas.
Por ejemplo, los elementos de retención 15 se pueden cortar, por ejemplo, con un cuchillo o una cuchilla.
En una modalidad ventajosa de la invención, se prevé que para separar o retirar los elementos de retención 15 de la pieza moldeada 10, los elementos de retención se traten con un antiadherente preferentemente líquido. Esto se puede hacer, por ejemplo, sumergiendo la pieza moldeada con los elementos de retención dispuestos en ella en el antiadherente líquido durante un período de tiempo predeterminado. Por ejemplo, se puede utilizar un disolvente como antiadherente.
El antiadherente hace que los elementos de retención se disuelvan al menos parcialmente. De acuerdo con la invención, para asegurar que los elementos de retención se disuelvan en el antiadherente sin afectar a la pieza moldeada y/o su superficie, es ventajoso que los elementos de retención estén hechos de un material o una composición de material que sea diferente al material o a la composición de material de la pieza moldeada.
El material o la composición de material de la pieza moldeada se selecciona en función del antiadherente utilizado, de manera que sea resistente a este. Por otra parte, el material o la composición de material de los elementos de retención se selecciona de manera que no sea resistente al antiadherente y por tanto se pueda disolveren este. A la inversa, el antiadherente también se puede seleccionar, en función de los materiales utilizados, para que pueda disolver los elementos de retención, mientras que la pieza moldeada no se vea afectada por el antiadherente.
Si la pieza moldeada y los elementos de retención dispuestos en ella se producen en un método de impresión 3D a base de polvo, se puede utilizar el mismo material en polvo para los elementos de retención que para los elementos de retención, siempre que la producción se lleve a cabo utilizando un adhesivo. Para garantizar la disolución de los elementos de retención en el antiadherente sin afectar la pieza moldeada, se prevé utilizar un adhesivo diferente para los elementos de retención que para la pieza moldeada. Preferentemente, se utiliza un adhesivo resistente al antiadherente para la pieza moldeada, mientras que para los elementos de retención se utiliza un adhesivo no resistente al antiadherente.
De acuerdo con la invención, las espigas de fijación también están diseñadas de tal manera que la pieza moldeada puede ser suspendida con ellas en la cámara de tratamiento de un dispositivo de tratamiento con agente cáustico sin que la pieza moldeada 10 toque el fondo o la pared interior de la cámara de tratamiento. En otra modalidad alternativa, se pueden proporcionar medios de recepción en la cámara de tratamiento para recibir los extremos de las espigas de fijación 15 que sobresalen de la superficie 12 de la pieza moldeada 10. Por ejemplo, se pueden prever agujeros ciegos en el fondo de la cámara de tratamiento en los que se pueden insertar o empujar las espigas de fijación.
La Figura 1 muestra espigas de fijación rectas 15 con dos extremos. Alternativamente, también se pueden proporcionar espigas de fijación curvas. Además, también se pueden proporcionar espigas de fijación que tengan más de dos extremos, por ejemplo, espigas de fijación en forma de perfil en T que tengan tres extremos. De acuerdo con la invención, es esencial que las espigas de fijación se fijen a la superficie de la pieza moldeada con al menos un extremo. Otro posible diseño de un elemento de retención o espiga de fijación se muestra en la Figura 2.
Después de introducir la pieza moldeada en la cámara de tratamiento, la pieza moldeada se expone al agente cáustico, lo que puede realizarse, por ejemplo, por deposición de vapor en la superficie o por inmersión de la pieza moldeada en un agente cáustico líquido. Además, el dispositivo de tratamiento con agente cáustico puede estar configurado de manera que la pieza moldeada 10 se pueda mover, por ejemplo, girar, en la cámara de tratamiento durante el tratamiento de la superficie. La pieza moldeada se desplaza en la cámara de tratamiento de manera que la superficie 12 de la pieza moldeada no entre en contacto con el fondo o la pared interior de la cámara de tratamiento. En particular, al vaporizar la superficie con el agente cáustico, el movimiento de la pieza moldeada en la cámara de tratamiento puede garantizar un vaporizado uniforme de la superficie y, por tanto, un alisado uniforme de esta.
La Figura 1 muestra una pieza moldeada con cuatro elementos de retención dispuestos en la superficie 12. Dependiendo de la geometría de la pieza moldeada 10, también se pueden proporcionar más o menos de cuatro elementos de retención o espigas de fijación.
De acuerdo con la invención, se prevé que los elementos de retención y la pieza moldeada se formen en una sola pieza o como una sola pieza y se produzcan en una sola pieza o como una sola pieza en un método de impresión 3D. Esto significa que la pieza moldeada se produce o se imprime junto con los elementos de retención dispuestos en ella. En este caso, puede ser ventajoso que los elementos de retención o las espigas de fijación estén previstos en aquellas zonas de la superficie 12 de la pieza moldeada 10 que representan zonas ópticamente menos expuestas. Estas zonas ópticamente menos expuestas pueden ser, por ejemplo, depresiones en la superficie de la pieza moldeada, como se muestra en la Figura 2.
Dado que la pieza moldeada se fabrica o se imprime junto con los elementos de retención o las espigas de fijación, la pieza moldeada se puede introducir en el proceso de tratamiento con agente cáustico inmediatamente después de la impresión sin necesidad de otras medidas preparatorias. La disposición de los elementos de retención o de las espigas de fijación después de la impresión de la pieza moldeada 10 es, por tanto, completamente innecesaria.
Para imprimir o producir la pieza moldeada con los elementos de retención o las espigas de fijación dispuestas en ella, se pretende proporcionar a la impresora 3D un conjunto de datos o un archivo de impresión, en donde el conjunto de datos o el archivo de impresión tiene instrucciones o información sobre la geometría de la pieza moldeada y sobre la geometría de los elementos de retención. El conjunto de datos se puede producir utilizando un programa CAD convencional o un programa de diseño/modelado 3D adaptado para producir un conjunto de datos legible o interpretable por la impresora 3D. En una modalidad, el programa puede estar adaptado para generar automáticamente elementos de retención basados en la geometría de la pieza moldeada e insertarlos en el conjunto de datos. En otra modalidad alternativa, la impresora 3D puede estar adaptada para calcular los elementos de retención adecuados para un conjunto de datos que solo contiene información sobre la geometría de la pieza moldeada y para imprimirlos junto con la pieza moldeada. Estas modalidades tienen la ventaja de que el desarrollador o diseñador de una pieza moldeada no tiene que preocuparse de dónde y cuántos elementos de retención se tienen que disponer en la pieza moldeada.
La Figura 2 muestra una sección transversal de una pieza moldeada 10 que tiene un rebaje o receso 11 o una sección de superficie cóncava. Si los elementos de retención o una espiga de fijación 15 se disponen en la superficie 12 de este rebaje 11, se prevé que la espiga de fijación se disponga en relación con la superficie de la pieza moldeada y se dimensione de tal manera que el extremo de la espiga de fijación que se aleja de la superficie quede fuera de una envoltura convexa imaginaria 30 de la pieza moldeada. Esta disposición es especialmente ventajosa cuando el rebaje o depresión 11 forma una sección visualmente menos expuesta de la pieza moldeada 10. El hecho de que la espiga de fijación 12 sobresalga de la envoltura convexa imaginaria 30 también garantiza que, por ejemplo, cuando la pieza moldeada 10 se coloca sobre las espigas 15 en la cámara de tratamiento, la superficie de la pieza moldeada no toca el fondo.
En otra modalidad, los elementos de retención o la espiga de fijación 15 también pueden ser curvos, en donde los elementos de retención se fijan a la superficie de la pieza moldeada con ambos extremos. Si ambos extremos se disponen en el rebaje o en la sección de la superficie cóncava, el elemento de retención debe estar dimensionado de manera que se extienda en secciones fuera de la envoltura convexa imaginaria 30.
La Figura 3 muestra una vista ampliada de una sección de una superficie 12 de una pieza moldeada con una espiga de fijación 15 dispuesta en ella.
De acuerdo con la invención, puede ser ventajoso que la espiga de fijación se estreche en el extremo que da a la superficie 12, de modo que la propia espiga de fijación tenga suficiente estabilidad y el punto en donde la espiga de fijación se fija a la superficie tenga simultáneamente una superficie transversal mínima. Si se dispone una pluralidad de elementos de retención o espigas de fijación en la superficie de la pieza moldeada 10, la superficie transversal en el punto de contacto entre la espiga de fijación y la superficie de la pieza moldeada puede reducirse aún más.
En una modalidad de la invención, se puede prever que se proporcione un punto de rotura controlada 20 entre la superficie de la pieza moldeada y los elementos de retención, o que se forme un punto de rotura controlada 20 en este punto durante la impresión de la pieza moldeada con las espigas de fijación. Esto puede simplificar la retirada de los elementos de retención o de las espigas de fijación después del proceso de tratamiento con agente cáustico.
El diseño de la sección del elemento de retención 15 orientada hacia la superficie 12 de la pieza moldeada mostrado en la Figura 3 se puede proporcionar ventajosamente también para los espaciadores 15d mostrados en la Figura 4 y la Figura 6. En consecuencia, las secciones de los espaciadores 15d orientadas hacia las superficies también pueden converger y, si es necesario, también se pueden proporcionar puntos de rotura controlada.
La Figura 4 muestra una modalidad ventajosa de un elemento de retención de acuerdo con la invención, que es particularmente adecuado para disponer una pluralidad de piezas moldeadas 10 en una cámara de tratamiento de un dispositivo de tratamiento con agente cáustico sin que las piezas moldeadas toquen el fondo o la pared interior de la cámara de tratamiento y sin que las piezas moldeadas se toquen entre sí. Cuando se someten varias piezas moldeadas a un proceso de tratamiento con agente cáustico simultáneamente, también es necesario asegurarse de que las piezas moldeadas no se toquen entre sí para evitar que queden secciones de la superficie sin tratar en los puntos de contacto entre las piezas moldeadas y para evitar que las piezas moldeadas que están en contacto se fusionen en el punto de contacto. Por lo tanto, la fusión puede ocurrir porque la superficie puede ser suavizada por el agente cáustico utilizado.
En la modalidad mostrada en la Figura 4, los elementos de retención comprenden una jaula 15a con espigas de fijación 15b dispuestas en ella. Las piezas moldeadas 10 se disponen dentro de la jaula 15a, de manera que las piezas moldeadas 10 están situadas completamente dentro de las superficies límite de la jaula 15a. Mediante las espigas de fijación 15b dispuestas en la jaula 15a y que se extienden hacia el interior de la jaula, las piezas moldeadas 10 se mantienen en una posición predeterminada dentro de la jaula.
Entre dos piezas moldeadas 10 también se disponen espaciadores 15d, cada uno de los cuales está conectado a una pieza moldeada por ambos lados. Un espaciador 15d también puede diseñarse de manera que más de dos piezas moldeadas 10 se mantengan a una distancia entre sí dentro de la jaula metálica. En la Figura 6 se muestra dicho espaciador 15d, diseñado como un perfil en T. En cada uno de los tres extremos del espaciador en forma de T se fija una pieza moldeada 10.
El número de espigas de fijación 15b y el número de espaciadores 15d depende del número de piezas moldeadas dispuestas en la jaula y de la geometría de cada una de ellas, por lo que pueden disponerse varias piezas moldeadas en la jaula, cada una de ellas con una geometría diferente.
En el ejemplo de la Figura 4, solo se muestran los barrotes de la pared lateral delantera y la pared lateral derecha de la jaula por razones de claridad.
En una modalidad de la invención, los barrotes también se pueden omitir si las espigas de fijación 15b se fijan a los bordes de la jaula, como se muestra en la Figura 5.
El hecho de proporcionar una jaula con espigas de fijación dispuestas en ella y el uso de espaciadores entre las piezas moldeadas y la disposición de las piezas moldeadas dentro de la jaula, como se explica con referencia a la Figura 4, tiene la ventaja de que las piezas moldeadas 10 se pueden colocar en la cámara de tratamiento del dispositivo de tratamiento con agente cáustico en cualquier orientación, asegurando al mismo tiempo que las piezas moldeadas no toquen el fondo o la pared lateral. Además, toda la jaula con las piezas moldeadas dispuestas en ella se puede mover, por ejemplo, con el uso de un agitador, sin que las piezas moldeadas toquen el fondo o la pared lateral o el agitador.
La jaula también garantiza que, durante el proceso de tratamiento con agente cáustico, toda la superficie de las piezas moldeadas esté expuesta de manera muy uniforme al agente cáustico, independientemente del proceso de tratamiento con agente cáustico utilizado. En este caso, es ventajoso que solo se prevean tantos barrotes como sean necesarios para fijar las espigas de fijación 15b a la jaula.
De acuerdo con la invención, las jaulas 15a, las espigas de fijación 15b, los separadores 15d y las piezas moldeadas 10 dispuestas en las jaulas mostrados en la Figura 4 y la Figura 5 se fabrican en una sola pieza, es decir, se producen o imprimen en un mismo proceso de impresión mediante una impresora 3D.
Los puntos de conexión entre las espigas de fijación 15b y las piezas moldeadas 10 o entre los espaciadores 15d y las piezas moldeadas 10 se pueden diseñar como se muestra en la Figura 3.
Los espaciadores 15d se pueden liberar de las piezas moldeadas mediante un corte. Alternativamente, los espaciadores 15d pueden estar hechos de un material diferente al de las piezas moldeadas, de manera que los espaciadores pueden ser liberados de la pieza moldeada utilizando un antiadherente, como se explica con referencia a la Figura 1.
El conjunto de datos o archivo de impresión descrito anteriormente con referencia a la Figura 1, que se proporciona a una impresora 3D, puede comprender además instrucciones o información sobre la geometría de los espaciadores 15d.
El programa CAD o el programa de diseño/modelado 3D puede estar adaptado para generar automáticamente espaciadores basados en la geometría de las piezas moldeadas dispuestas en la jaula, con la que las piezas moldeadas están conectadas entre sí a una distancia, e insertarlas en el conjunto de datos. En una modalidad alternativa, la propia impresora 3D puede ser adaptada para calcular los espaciadores adecuados para un conjunto de datos que solo contiene información sobre la geometría de las piezas moldeadas y para imprimirlos junto con las piezas moldeadas.
En las Figuras 4 y 5, se muestran jaula 15a que tienen la forma de un cubo. Sin embargo, de acuerdo con la invención, todas las formas geométricas son adecuadas como jaula, en particular también las jaulas esféricas o cilíndricas. En una modalidad especial, también se pueden proporcionar jaulas que describen esencialmente una envoltura convexa, preferentemente mínimamente convexa, en la que se encierra una pluralidad de piezas moldeadas espaciadas.
La Figura 6 muestra una modalidad de acuerdo con la invención, en la que una pluralidad de piezas moldeadas 10 están separadas entre sí y están conectadas entre sí por medio de espaciadores 15d. Un espaciador está diseñado aquí como un espaciador recto, con el que las dos partes verticales de la pieza moldeada están conectadas entre sí. El otro espaciador está diseñado como un espaciador en forma de T. El espaciador en forma de T tiene tres extremos, cada uno de los cuales está conectado a una de las tres piezas moldeadas.
A la izquierda de las dos piezas moldeadas verticales se han dispuesto también dos elementos de retención o espigas de fijación 15b, que están previstos para disponer el compuesto formado por la pieza moldeada 10 y el espaciador 15d en un dispositivo de tratamiento con agente cáustico de manera que las piezas moldeadas no toquen ni el fondo ni las paredes laterales durante el proceso de tratamiento con agente cáustico. Por ejemplo, el compuesto del cuerpo moldeado 10 y el espaciador 15d se puede colocar en la parte inferior del dispositivo de tratamiento con agente cáustico con las espigas de fijación 15b.
A diferencia de las modalidades mostradas en la Figura 4 y la Figura 5, en la modalidad mostrada en la Figura 6 no se proporciona ninguna jaula. No obstante, la pluralidad de piezas moldeadas pueden estar separadas en el dispositivo de tratamiento con agente cáustico para que no toquen las paredes del dispositivo de tratamiento con agente cáustico.
En la Figura 4 y la Figura 6 se muestran espaciadores que tienen dos o tres extremos a los que se pueden fijar las piezas moldeadas. En principio, de acuerdo con la invención, se pueden proporcionar espaciadores que tienen n extremos para conectar n piezas moldeadas entre sí.
En la Figura 7 se muestra un ejemplo de espaciador 15d que tiene una pluralidad de extremos. El espaciador 15d tiene sustancialmente la forma de un doble rastrillo. En cada uno de los extremos del espaciador 15d se dispone un cuerpo moldeado 10. Por supuesto, se pueden conectar cuerpos de formas diferentes a un espaciador 15d a una distancia entre sí.
En el ejemplo mostrado en la Figura 7, no se proporciona ninguna jaula. No obstante, el compuesto de cuerpo moldeado 10 y espaciador 15d mostrado en la Figura 7 se puede disponer en una jaula, como se muestra por ejemplo con referencia a la Figura 4.
El método de acuerdo con la invención para tratar una superficie de una pieza moldeada producida en un método de impresión 3D permite ventajosamente que la pieza moldeada impresa sea alimentada directamente a un proceso de tratamiento con agente cáustico sin tener que realizar medidas preparatorias en la propia pieza moldeada o medidas en la cámara de tratamiento del dispositivo de tratamiento con agente cáustico que impidan que la pieza moldeada toque el fondo o la pared interior de la cámara de tratamiento. De este modo, se puede reducir considerablemente el tiempo necesario para alisar la superficie de la pieza moldeada. En particular, el método de acuerdo con la invención para tratar la superficie de una pieza moldeada es adecuado para la producción industrial de piezas moldeadas.
Lista de referencia de los dibujos:
10 Pieza moldeada (producida mediante un método de impresión 3D).
11 Receso o rebaje en la superficie de la pieza moldeada
12 Superficie de la pieza moldeada 10
15 Elemento de retención
15a Jaula del elemento de retención
15b Espigas de fijación de los elementos de retención
15c extremo que sobresale de la espiga de fijación
15d Separador
20 Punto de rotura controlada
30 envoltura convexa (imaginaria) de la pieza moldeada 10
40 Fondo
41 Pieza moldeada antes del proceso de tratamiento con agente cáustico
42 Pieza moldeada durante o después del proceso de tratamiento con agente cáustico

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Método para tratar una superficie de al menos una pieza moldeada (10) producida mediante un método de impresión 3D, en particular un método de fabricación o impresión a base de polvo, con un agente de tratamiento de la superficie para alisar la superficie de la pieza moldeada, en donde
    - al menos un elemento de retención (15) que sobresale de la superficie (12) de la pieza moldeada (10) se dispone en la superficie,
    - la pieza moldeada con al menos un elemento de retención (15) se introduce en una cámara de tratamiento, que tiene una pared interior formada por un fondo y unas paredes laterales, de un dispositivo de tratamiento con agente cáustico de manera que la superficie (12) de la pieza moldeada (10) no entre en contacto con la pared interior,
    - la superficie (12) de la pieza moldeada (10) se expone al agente de tratamiento de la superficie durante un período de tiempo predeterminado después de haberse introducido en la cámara de tratamiento, y
    - después de que la superficie (12) de la pieza moldeada se ha expuesto al agente de tratamiento de la superficie, la pieza moldeada (10) se retira de la cámara de tratamiento y los elementos de retención (15) se separan de la superficie de la pieza moldeada,
    en donde
    - los elementos de retención (15) comprenden al menos una espiga de fijación (15b) que tiene al menos dos extremos, en donde al menos un extremo de la espiga de fijación está fijado a la superficie (12) de la pieza moldeada (10),
    - la espiga de fijación (15b) se configura de tal manera que la pieza moldeada (10) puede ser suspendida con ella en la cámara de tratamiento del dispositivo de tratamiento con agente cáustico sin que la pieza moldeada (10) entre en contacto con la pared interior de la cámara de tratamiento, y
    - el agente de tratamiento de la superficie comprende un agente cáustico y/o un disolvente.
  2. 2. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde la exposición de la superficie (12) de la pieza moldeada (10) al agente de tratamiento de la superficie comprende la vaporización de la superficie con el agente de tratamiento de la superficie, la pulverización de la superficie con el agente de tratamiento de la superficie, la inmersión de la pieza moldeada en un agente de tratamiento de la superficie líquido, y combinaciones de estos.
  3. 3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde durante la exposición al agente de tratamiento de la superficie la pieza moldeada (10) se mueve, en particular se gira, en la cámara de tratamiento con respecto a la cámara de tratamiento.
  4. 4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde después de que la superficie (12) de la pieza moldeada (10) se ha expuesto al agente de tratamiento de la superficie, la pieza moldeada se somete a una limpieza para eliminar cualquier exceso de agente de tratamiento de la superficie presente en la superficie (12) de la pieza moldeada (10), en donde la pieza moldeada (10) se calienta para su limpieza con el fin de liberar el exceso de agente de tratamiento de la superficie de la superficie (12) de la pieza moldeada (10) y/o en donde la pieza moldeada (10) se calienta antes y/o durante la exposición de la superficie (12) al agente de tratamiento de la superficie para reducir su tiempo de tratamiento.
  5. 5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de retención (15) comprenden una jaula (15a), en donde la pieza moldeada (10) se coloca dentro de la jaula de manera que al menos un extremo de la espiga de fijación (15b) se fija a la superficie (12) de la pieza moldeada (10) y al menos otro extremo de la espiga de fijación (15b) se fija a la pared de la jaula, en donde la superficie de la pieza moldeada no entra en contacto con la jaula, en donde los elementos de retención (15) comprenden al menos un espaciador (15d) que tiene al menos dos extremos, en donde una pluralidad de piezas moldeadas se disponen espaciadas entre sí y sin contacto, en donde la pluralidad de piezas moldeadas están conectadas entre sí a través del al menos un espaciador (15d), y donde la pluralidad de piezas moldeadas se disponen dentro de la jaula (15a).
  6. 6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de retención (15) y la pieza moldeada (10) están formados en una sola pieza y/o se producen en una sola pieza en el método de impresión 3D.
  7. 7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde se forma un punto de rotura controlada (20) entre la superficie (12) de la pieza moldeada (10) y los elementos de retención (15), en cuyo punto de rotura los elementos de retención se pueden separar de la pieza moldeada después de que la superficie de la pieza moldeada se ha expuesto al agente cáustico.
  8. 8. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde
    - la al menos una pieza moldeada (10) comprende un primer material o una primera composición de material y el al menos un medio de retención (15) comprende un segundo material o una segunda composición de material,
    - para separar los elementos de retención (15) de la superficie (12) de la pieza moldeada (10), al menos los elementos de retención son expuestos a un antiadherente preferentemente líquido,
    en donde el antiadherente se selecciona de manera que los elementos de retención se disuelvan, al menos parcialmente, en un tiempo predeterminado, sin modificar, en particular, la pieza moldeada o la superficie de esta.
  9. 9. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde, cuando la pieza moldeada (10) se produce mediante un método de fabricación o impresión a base de polvo, el primer material o la composición de material comprende un primer agente adhesivo y el segundo material o la composición de material comprende un segundo agente adhesivo, en donde el primer agente adhesivo es resistente al antiadherente y el segundo agente adhesivo no es resistente al antiadherente.
  10. 10. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pieza moldeada se produce junto con al menos un elemento de retención (15) que sobresale de la superficie (12) de la pieza moldeada (10), en donde la pieza moldeada y el al menos un medio de retención se forman en una sola pieza, en donde el medio de retención (15) se produce como al menos la espiga de fijación (15b) tiene al menos dos extremos, en donde la al menos una espiga de fijación también se produce mediante el método de impresión 3D, y en donde la espiga de fijación (15b) se configura de manera que la pieza moldeada (10) se puede suspender con ella en la cámara de tratamiento del dispositivo de tratamiento con agente cáustico sin que la pieza moldeada (10) entre en contacto con la pared interior de la cámara de tratamiento.
  11. 11. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde los elementos de retención se producen como un espaciador (15d), en donde un espaciador conecta al menos dos partes de la pieza moldeada (10) entre sí a una distancia, en donde el espaciador también se produce mediante el método de impresión 3D, de modo que el espaciador y las piezas moldeadas se forman en una sola pieza.
  12. 12. Método de acuerdo con una de las dos reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de retención se producen como una jaula (15a) con la al menos una espiga de fijación (15b), en donde la pieza moldeada (10) se produce dentro de la jaula y en donde la pieza moldeada se fija a la jaula con la al menos una espiga de fijación (15b), de modo que la jaula, la al menos una espiga de fijación y la pieza moldeada se forman en una sola pieza.
  13. 13. Método de acuerdo con una de las tres reivindicaciones anteriores, en donde se utiliza un primer material o una primera composición de material para producir la pieza moldeada (10) y un segundo material o una segunda composición de material para producir los elementos de retención (15), en donde el primer material o la primera composición de material y el segundo material o la segunda composición de material se seleccionan de manera que los elementos de retención se puedan disolver completamente con un antiadherente preferentemente líquido dentro de un tiempo predeterminado sin cambiar, en particular sin dañar, la pieza moldeada o la superficie de la pieza moldeada.
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