ES2926637T3 - Método y aparato para controlar el rezumado de una boquilla de impresión - Google Patents

Método y aparato para controlar el rezumado de una boquilla de impresión Download PDF

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Abstract

Un método para imprimir un objeto comprende un primer paso en el que se imprime una primera región (2) entregando material fluido desde una boquilla de impresión que se desplaza a una primera velocidad de impresión (V1). Durante un segundo paso, se imprime una región intermedia (6) entregando material desde el recorrido de la boquilla (8) para: una primera distancia de recorrido (D1) a una primera velocidad de recorrido (S1), una segunda distancia de recorrido (D2) a una segunda velocidad de viaje (S2), y una tercera distancia de viaje (D3) a una tercera velocidad de viaje (S3). En un tercer paso, la boquilla imprime una segunda región 4 entregando material desde la boquilla que se desplaza a una segunda velocidad de impresión (V2). Las velocidades de desplazamiento primera y tercera (S1, S3) son ambas mayores que las velocidades de impresión primera y segunda (V1, V2) y la segunda velocidad de desplazamiento (S2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato para controlar el rezumado de una boquilla de impresión
Campo de la invención
[0001] La presente invención se refiere a un método y un aparato para imprimir un objeto tridimensional. También se refiere a un método para controlar un dispositivo para imprimir un objeto tridimensional y a un producto de programa informático.
Antecedentes de la invención
[0002] El modelado por deposición fundida o FDM es una técnica de fabricación aditiva de tipo extrusión de material y actualmente es la tecnología de impresión 3D más utilizada. Los sistemas de FDM por lo general comprenden un cabezal de extrusión, montado adecuadamente para permitir el movimiento del cabezal de extrusión en las direcciones X, Y y Z. Durante el funcionamiento, el filamento termoplástico se calienta a la temperatura deseada y se alimenta a una boquilla donde se funde y se deposita en capas sucesivas en lugares predeterminados.
[0003] Para imprimir en dos o más puntos de impresión o islas con impresión FDM, lo deseable suele ser interrumpir el flujo de filamento termoplástico desde la boquilla de alguna manera para evitar que las islas queden unidas por una tira de material impreso. Un método para interrumpir el flujo de termoplástico desde la boquilla es interrumpir temporalmente el suministro de filamento a la boquilla y, de este modo, detener la extrusión durante el desplazamiento entre islas. Cuando se alcanza la siguiente isla, el filamento se desplaza de nuevo y continúa el depósito de material.
[0004] Dicha técnica de "parar y continuar” no es una solución atractiva para materiales de filamentos flexibles, ya que tales filamentos tienden a comprimirse entre la unidad de suministro de filamentos y la boquilla, por ejemplo. Esto puede incluir una longitud de filamento dentro de un tubo Bowden. Para cuando se haya retraído el material comprimido, el material habrá rezumado y se habrá salido por la boquilla, lo que generará una impresión poco limpia, a menudo con una subextrusión aparente. La retracción del material comprimido también da como resultado una pérdida neta de extrusión, ya que al volver a extruir sale menos material sin comprimir con el mismo número de pasos de extrusión.
[0005] Otra opción es desplazar el cabezal de impresión lo más rápido posible entre la primera y la segunda isla para que la pérdida de material sea lo menor posible. Sin embargo, las dos situaciones anteriores dan como resultado una subextrusión aparente debido a la pérdida de material por el rezumado del filamento o por el tiempo requerido para acumular presión debido a la dinámica de presurización relativamente lenta en el cabezal de la impresora y la boquilla para lograr el caudal requerido cuando se reanuda el proceso de impresión.
[0006] Los sistemas de fabricación aditiva en los que se utilizan en jeringas adolecen de inconvenientes similares. En tales sistemas, la eliminación de la contrapresión (de la superficie de construcción) conduce a una caída de presión dentro del volumen de la jeringa, lo que genera una presión desigual durante todo el proceso de impresión y un acabado poco limpio en el artículo impreso. En la divulgación de Internet XP002789562, https://www.matterhackers.com/articles/retraction-just-say-no-to-oozing" se muestra un método de FDM destinado a reducir el rezumado. En el documento US 2015/097307 se describe un proceso de fabricación aditiva con control dinámico del flujo de calor.
Resumen de la invención
[0007] La presente invención busca resolver el problema anterior al proporcionar un método y un sistema para imprimir islas separadas de material sin retraer la boquilla o interrumpir el flujo de material de impresión hacia la boquilla. El método y el sistema se pueden usar para garantizar que la presión dentro de la boquilla permanezca constante (o casi). Una contrapresión constante durante la mayor parte posible del proceso de impresión (y no solo durante la impresión de las islas) puede permitir una presión uniforme dentro de la boquilla y, por lo tanto, un ancho de pista uniforme. Esto, a su vez, permite una impresión más precisa y un producto final más limpio y mejor definido. En formas de realización de la invención, la presión se puede mantener a un nivel constante dentro de la boquilla al mantener constante la contrapresión (de la superficie impresa).
[0008] En consecuencia, en un primer aspecto de la invención se proporciona un método para imprimir un objeto tridimensional, que comprende al menos una capa formada por una primera zona de material impreso y una segunda zona 4 de material impreso separada de la primera zona por un espacio, en donde el espacio comprende al menos una capa formada por una zona intermedia. Un primer paso del método comprende imprimir la primera zona durante un primer paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde una boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con respecto a una superficie de trabajo durante el primer paso de impresión a una primera velocidad de impresión. Durante un segundo paso, la zona intermedia se imprime durante un paso de impresión intermedio mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con respecto a la superficie de trabajo y suministra material de impresión fluido a lo largo de: una primera distancia de pasada a una primera velocidad de pasada, una segunda distancia de pasada a una segunda velocidad de pasada y una tercera distancia de pasada a una tercera velocidad de pasada. Finalmente, en un tercer paso, la segunda zona se imprime durante un segundo paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza en relación con la superficie de trabajo durante el segundo paso de impresión a una segunda velocidad de impresión.
[0009] Durante el paso de impresión intermedio no hay interrupción del flujo de material de impresión a la boquilla. Cada una de la primera distancia de pasada y la tercera distancia de pasada es más corta que la segunda distancia de pasada. Además, cada una de la primera velocidad de desplazamiento y la tercera velocidad de desplazamiento es mayor que la primera velocidad de impresión, la segunda velocidad de desplazamiento y la segunda velocidad de impresión.
[0010] Al proporcionar una primera y una tercera velocidad de desplazamiento que son mayores que la velocidad de impresión o la segunda velocidad de desplazamiento en el borde (por ejemplo, inmediatamente adyacente a) la primera y la segunda isla, el método según la presente invención proporciona un producto impreso en el que la parte intermedia no está conectada a las islas primera y segunda, o está conectada solo por una parte de conexión delgada, que se puede retirar fácilmente de las islas principales. La parte intermedia, por lo general, es una pared delgada que discurre a lo largo de un recorrido entre la primera isla de material y la segunda. Ventajosamente, la zona intermedia puede ser autoportante, de modo que no se cae durante el proceso de impresión. En alguna forma de realización, se puede proporcionar una zona intermedia autoportante al imprimir la zona intermedia a lo largo de un recorrido serpenteante, por ejemplo, una trayectoria sinusoidal, en zigzag, en forma de onda cuadrada o similares. Una ventaja de un recorrido serpenteante es que se crea una pared serpenteante que es más estable que una pared recta, por lo que se minimiza el riesgo de desmoronamiento durante el proceso de impresión.
[0011] En cualquier caso, la velocidad relativamente alta del cabezal de impresión en cualquier extremo de la pared significa que la zona intermedia se puede separar fácilmente de las islas una vez que se ha completado el objeto.
[0012] Al definir además la primera distancia de pasada y la tercera distancia de pasada para que sean más cortas que la segunda distancia de pasada, la disminución de la presión en la boquilla se minimiza durante la pasada a velocidad relativamente alta a través de la primera y la tercera distancia de pasada.
[0013] Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo para imprimir un objeto tridimensional que comprende al menos una capa formada por una primera zona de material impreso y una segunda zona de material impreso separada de la primera zona por un espacio, en el que el espacio comprende al menos una capa formada por una zona intermedia. El dispositivo comprende una boquilla de impresión configurada para suministrar un material de impresión fluido y una superficie de trabajo sobre la que se pueden imprimir capas sucesivas de material de impresión para formar el objeto tridimensional. Se proporciona un sistema de control que está configurado para controlar el movimiento de la boquilla de impresión en relación con la superficie de trabajo y para a) desplazar la boquilla para imprimir la primera zona durante un primer paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con respecto a la superficie de trabajo durante el primer paso de impresión a una primera velocidad de impresión; b) desplazar la boquilla para imprimir la zona intermedia durante un paso de impresión intermedio mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con relación a la superficie de trabajo y suministra material de impresión fluido a lo largo de una primera distancia de pasada a una primera velocidad de pasada, una segunda distancia de pasada a una segunda velocidad de pasada y una tercera distancia de pasada a una tercera velocidad de pasada; y c) desplazar la boquilla para imprimir la segunda zona durante un segundo paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con respecto a la superficie de trabajo durante el segundo paso de impresión a una segunda velocidad de impresión. Durante el paso de impresión intermedio, no hay interrupción del flujo de material de impresión a la boquilla. Además, cada una de la primera distancia de pasada y la tercera distancia de pasada es más corta que la segunda distancia de pasada, y cada una de la primera velocidad de pasada y la tercera velocidad de pasada es mayor que la primera velocidad de impresión, la segunda velocidad de pasada y la segunda velocidad de impresión.
[0014] De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para controlar un dispositivo para imprimir un objeto tridimensional, dispositivo que comprende una boquilla de impresión configurada para suministrar un material de impresión fluido, y una superficie de trabajo sobre la cual se pueden imprimir capas sucesivas de material de impresión para formar el objeto tridimensional, y una unidad de suministro para alimentar el material de impresión a la boquilla de impresión, donde el método comprende:
- desplazar la boquilla para imprimir una primera zona durante un primer paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con respecto a la superficie de trabajo durante el primer paso de impresión a una primera velocidad de impresión;
- desplazar la boquilla para imprimir una zona intermedia durante un paso de impresión intermedio mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza en relación con la superficie de trabajo y suministra material de impresión fluido a lo largo de
- una primera distancia de pasada a una primera velocidad de pasada,
- una segunda distancia de pasada a una segunda velocidad de pasada, y
- una tercera distancia de pasada a una tercera velocidad de pasada;
- desplazar la boquilla para imprimir una segunda zona durante un segundo paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, en donde la boquilla de impresión se desplaza con respecto a la superficie de trabajo durante el segundo paso de impresión a una segunda velocidad de impresión;
- controlar la unidad de suministro para que, durante el paso intermedio de impresión, no se interrumpa el flujo de material de impresión hacia la boquilla,
donde cada una de la primera distancia de pasada y la tercera distancia de pasada es más corta que la segunda distancia de pasada, y donde cada una de la primera velocidad de pasada y la tercera velocidad de pasada es mayor que la primera velocidad de impresión, la segunda velocidad de pasada y la segunda velocidad de impresión.
[0015] Según otro aspecto más de la invención, se proporciona un producto de programa informático que comprende un código incorporado en un almacenamiento legible por ordenador y configurado para ejecutarse en una o más unidades de procesamiento para realizar el método de control descrito anteriormente.
Breve descripción de los dibujos
[0016] La presente invención se describirá a continuación mediante la referencia a una serie de formas de realización ilustrativas, como se muestra en los dibujos adjuntos, en los que:
en la Figura 1 se muestra un esquema simplificado de un cabezal de impresión, una superficie de trabajo y un objeto impreso de acuerdo con una forma de realización de la presente invención;
en la Figura 2 se muestra una vista en planta de una primera y una segunda isla de material impreso y una zona intermedia impresa entre ellas a lo largo de una primera trayectoria;
en la figura 3 se muestra una vista desde arriba del objeto de la figura 1;
en la Figura 4 se muestra una vista en planta de la primera y la segunda isla de material impreso y una zona intermedia impresa entre ellas a lo largo de una segunda trayectoria; y
en la figura 5 se muestra un esquema de un método según una forma de realización de la presente invención.
Descripción de formas de realización
[0017] En la figura 1 se muestra un esquema simplificado de un conjunto de impresora para imprimir un objeto tridimensional, según una forma de realización de la presente invención. Como se muestra en la Figura 1, el objeto tridimensional 1 comprende al menos una capa formada por una primera zona 2 de material impreso y una segunda zona 4 de material impreso. La primera zona 2 está separada de la segunda zona 4 por un espacio en el que se forma al menos una capa formada por una zona intermedia 6.
[0018] El conjunto de impresora comprende una boquilla de impresión 12 configurada para suministrar un material de impresión fluido y una superficie de trabajo 8 sobre la que se pueden imprimir capas sucesivas 10 de material de impresión para formar el objeto tridimensional. Se proporciona un sistema de control 14 para controlar el movimiento de la boquilla de impresión 12 con respecto a la superficie de trabajo 8 y está configurado para desplazar la boquilla durante un proceso de impresión. En este ejemplo, el conjunto de impresora es un conjunto de impresión FDM en el que se suministra un filamento 11 por medio de una unidad de suministro 15. En este ejemplo, el filamento 11 se almacena en una bobina 13, véase la Figura 1. El sistema de control 14 está configurado para controlar la unidad de suministro 15 para controlar el suministro del filamento 11 a la boquilla de impresión 12.
[0019] Alternativamente, el conjunto de impresora puede ser un conjunto de impresión con una jeringa que comprende un volumen de jeringa lleno. En cualquier caso, la presente invención puede reducir o eliminar los problemas de calidad asociados con el rezumado de la boquilla en el producto final.
[0020] Ahora en referencia a la figura 2, el sistema de control 14 está configurado para controlar el movimiento de la boquilla de impresión 12 en al menos tres fases, también denominadas pasos de impresión.
[0021] Durante un primer paso de impresión, el sistema de control 14 desplaza la boquilla 12 para imprimir la primera zona 2 mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión 12. La boquilla de impresión 12 se desplaza en relación con la superficie de trabajo 8 durante el primer paso de impresión a una primera velocidad de impresión V1.
[0022] Durante un paso de impresión intermedio, el sistema de control 14 desplaza la boquilla 12 para imprimir la zona intermedia 6 mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión. Durante este paso, la boquilla de impresión 12 se desplaza en relación con la superficie de trabajo 8 y suministra material de impresión fluido a lo largo de una primera distancia de pasada D1 a una primera velocidad de pasada S1, a lo largo de una segunda distancia de pasada (D2) a una segunda velocidad de pasada S2, y a lo largo de una tercera distancia de pasada D3 a una tercera velocidad de pasada S3.
[0023] Durante un segundo paso de impresión, la unidad de control 14 desplaza la boquilla 12 para imprimir la segunda zona 4 mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión. Durante este paso, la boquilla de impresión 12 se desplaza con respecto a la superficie de trabajo 8 durante el segundo paso de impresión a una segunda velocidad de impresión v 2. Para proporcionar una pequeña cantidad de material extruido en la zona intermedia adyacente a la primera y segunda isla, cada una de la primera velocidad de desplazamiento S1 y la tercera velocidad de desplazamiento S3 es mayor que la primera velocidad de impresión V1, la segunda velocidad de desplazamiento S2 y la segunda velocidad de impresión V2. Al desplazar la boquilla de impresión muy rápidamente solo una distancia corta (D1 y D3), la contrapresión de la superficie impresa permanece constante durante todo el proceso de impresión, manteniendo así una presión constante dentro de la boquilla y una pista de impresión uniforme. Esto permite bordes más uniformes y un producto final mejorado.
[0024] Los pasos de un método según una forma de realización de la presente invención se muestran en la figura 5. Como se muestra en la figura 5, un método para imprimir un objeto tridimensional comprende un primer paso 101 consistente en: imprimir una primera zona 2 durante una primera impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde una boquilla de impresión que se desplaza con respecto a una superficie de trabajo 8 a una primera velocidad de impresión V1. En un segundo paso 102 (impresión intermedia), el método comprende b) imprimir una zona intermedia 6 (en un espacio entre la primera zona 2 y la segunda zona 4) mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión en tres fases. En una primera fase 102a, la boquilla 12 se desplaza con respecto a la superficie de trabajo 8 para suministrar material de impresión fluido a lo largo de una primera distancia de desplazamiento D1 a una primera velocidad de desplazamiento S1. Durante una segunda fase 102b, la boquilla 12 se desplaza a lo largo de una segunda distancia de pasada D2 a una segunda velocidad de pasada S2. Durante una tercera fase 102c, la boquilla 12 recorre una tercera distancia de pasada D3 a una tercera velocidad de pasada S3. En un tercer paso 103, el método implica: imprimir una segunda zona 4 mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión 12, que se desplaza con respecto a la superficie de trabajo 8 a una segunda velocidad de impresión V2. Para asegurar que solo se deposite una pequeña cantidad de material extruido en la zona intermedia adyacente a la primera y segunda isla, cada una de la primera velocidad de desplazamiento S1 y la tercera velocidad de desplazamiento S3 es mayor que la primera velocidad de impresión V1, la segunda velocidad de desplazamiento S2 y la segunda velocidad de impresión V2.
[0025] Como se muestra en la Figura 2, la primera distancia D1 es inmediatamente adyacente a la primera zona 2 y la segunda distancia D3 es inmediatamente adyacente a la segunda zona 4. La segunda distancia D2 conecta la primera y la tercera distancia D1 y D3. El experto en la materia apreciará que no es necesario que las velocidades de desplazamiento S1, S2, S3 de la boquilla sean constantes en toda la distancia de desplazamiento D1, D2, D3. Sin embargo, debe haber una aceleración de la boquilla entre V1 y S1 y S2 y S3. También debe haber una desaceleración de la boquilla entre S3 y V2.
[0026] Al proporcionar un método y un aparato que incluyen una primera y una tercera velocidad de desplazamiento que son mayores que la primera y la segunda velocidad de impresión y la segunda velocidad de desplazamiento, el cabezal de impresión acelera al alejarse de/acercarse a las islas impresas en la zona inmediatamente adyacente a las islas impresas de material. Esta aceleración al alejarse de/acercarse a las islas produce un producto final en el que la parte intermedia no está conectada a la primera y segunda islas, o está conectada solo por una delgada parte de conexión, que puede eliminarse fácilmente de las islas principales. En la figura 3 se muestra una vista desde arriba del objeto 1 de la figura 1. Como puede verse, el objeto comprende la primera zona 2, la segunda zona 4 y la zona intermedia 6. La zona intermedia 6 comprende una parte intermedia 61 y dos partes de conexión 62, 63 que conectan la parte intermedia 61 a las islas impresas 2, 4 respectivamente. Como puede verse en la figura 3, las partes de conexión 62, 63 son relativamente delgadas. La primera parte de conexión 62 tiene una longitud de D1, la parte intermedia 61 tiene una longitud de D2 y la segunda parte de conexión 63 tiene una longitud de D3.
[0027] La primera velocidad de impresión V1 puede ser igual a la segunda velocidad de impresión V2, lo que proporciona una velocidad de impresión constante para todas las secciones del objeto final. Sin embargo, el experto en la materia comprenderá que se pueden utilizar diferentes velocidades de impresión para diferentes partes del objeto final. Por lo tanto, la primera velocidad de impresión V1 y la segunda velocidad de impresión V2 pueden ser diferentes.
[0028] En una forma de realización, cada una de la primera velocidad de desplazamiento S1 y la tercera velocidad de desplazamiento S3 es relativamente alta en comparación con la primera velocidad de impresión V1, la segunda velocidad de desplazamiento S2 y la segunda velocidad de impresión V2. Una velocidad relativamente alta del cabezal de impresión en cualquier extremo de la pared significa que la zona intermedia contiene extremos exteriores relativamente delgados, de modo que la zona intermedia se puede separar fácilmente de las islas una vez que se ha completado el objeto.
[0029] La primera velocidad de desplazamiento S1 y la tercera velocidad de desplazamiento S3 pueden ser iguales. Esto proporciona una "velocidad rápida" sustancialmente uniforme para crear la discontinuidad entre la parte intermedia 6 y las islas impresas 2, 4.
[0030] La segunda velocidad de desplazamiento S2 puede ser igual a una o ambas de la primera y la segunda velocidad de impresión V1, V2. Cuando la primera y la segunda velocidad de impresión son iguales entre sí, y la primera y la tercera velocidad de desplazamiento son iguales entre sí, el sistema requiere solo dos velocidades operativas: V1=V2=S2 y S1=S3. Sin embargo, el experto apreciará que cada una de V1, V2, S1, S2 y S3 puede ser diferente.
[0031] En una forma de realización de la invención, la primera y la segunda velocidad de impresión V1, V2 son mayores que la segunda velocidad de desplazamiento S2. Dado que la zona intermedia consta de una estructura de una sola línea, se prefiere una velocidad de desplazamiento más baja para aumentar la estabilidad de la estructura.
[0032] Como se ha mencionado antes, la primera y la tercera velocidad de desplazamiento S1, S3 utilizadas durante la impresión de la primera y la segunda parte de conexión 62, 63 son mayores que la primera y la segunda velocidad de impresión V1, V2. Un salto relativamente corto y rápido (en comparación con la primera y la segunda velocidad de impresión) combinado con la viscosidad del material fluido significa que se minimiza la caída de presión dentro de la boquilla. El experto en la materia apreciará que, para lograr una caída mínima de la presión para un material de impresión de menor viscosidad, se pueden aumentar las velocidades de desplazamiento. Aunque es posible variar la presión para compensar durante los cambios de velocidad, sin la contrapresión, el control de la presión dentro de la boquilla es difícil y pueden resultar variaciones en el ancho del depósito y el rezumado.
[0033] Ventajosamente, la zona intermedia puede ser autoportante, de modo que no se caiga durante el proceso de impresión. En alguna forma de realización, se puede proporcionar una zona intermedia autoportante al imprimir la zona intermedia a lo largo de un recorrido serpenteante, por ejemplo, una trayectoria sinusoidal, en zigzag, en forma de onda cuadrada o similar. En la figura 4 se muestra un ejemplo de una forma de realización de este tipo. Una ventaja de un recorrido serpenteante es que la parte intermedia resultante es más estable en comparación con una pared recta.
[0034] En una forma de realización, la zona intermedia 6 sale de la primera zona 2 con un ángulo de salida a, siendo el ángulo a menor de 90 grados, preferiblemente menor de 45 grados. El ángulo a se define como el ángulo entre la línea tangente a la circunferencia de la primera zona en el punto de transición y la dirección inicial de la zona intermedia, es decir, del recorrido intermedio. Una ventaja de un ángulo de salida inferior a 90 grados es que el movimiento de la boquilla puede ser más fluido y no se enfrenta cambios bruscos de dirección. Si la ruta de impresión de la boquilla es más fluida, el flujo de material de impresión puede ser más fluido, lo que da como resultado menos fluctuaciones en el ancho del material depositado. De manera similar, un ángulo de entrada p en la segunda parte 4 puede tener un valor inferior a 90 grados, y preferiblemente inferior a 45 grados.
[0035] Las velocidades precisas de impresión y desplazamiento seleccionadas para los sistemas y métodos según la invención pueden elegirse dependiendo de la configuración del cabezal de impresión (diámetro de la boquilla, caudal, etc.) y el material fluido seleccionado.
[0036] En una forma de realización ejemplar, la primera y la tercera velocidad de desplazamiento S1 y S3 son de al menos 100 mm/s. Por ejemplo, la primera y la tercera velocidad de desplazamiento S1 y S3 pueden estar entre 100 y 150 mm/s, aunque son posibles velocidades de desplazamiento de hasta 500 mm/s y se ha demostrado que son eficaces en las pruebas de la presente invención. La presente invención también es aplicable a conjuntos que tengan velocidades de desplazamiento superiores a 500 mm/s. Según el sistema, la primera y la tercera velocidad de desplazamiento pueden ser de al menos 200 mm/s; al menos 300 mm/s, o al menos 400 mm/s.
[0037] La primera y la segunda velocidad de impresión V1, V2 pueden ser de al menos 20 mm/s. Por ejemplo, la primera y la segunda velocidad de impresión pueden estar entre 20 y 60 mm/s. La presente invención también es aplicable al conjunto proporcionando velocidades de impresión superiores a 60 mm/s.
[0038] La segunda velocidad de desplazamiento S2 puede ser de al menos 20 mm/s (por ejemplo, entre 20 y 50 mm/s). La presente invención también es aplicable a conjuntos que proporcionen velocidades de desplazamiento superiores a 50 mm/s.
[0039] Para evitar el movimiento de artefactos impresos (islas primera y segunda 2, 4), el sistema de control 14 puede configurarse para limitar la aceleración (y desaceleración) del cabezal de impresión a un umbral predeterminado. Por ejemplo, los sistemas y métodos según la presente invención pueden limitar la aceleración desde la primera velocidad de impresión V1 hasta la primera velocidad de desplazamiento S1. La aceleración de la segunda velocidad de desplazamiento S2 a la tercera velocidad de desplazamiento S3 también se puede limitar, al igual que la desaceleración de la primera velocidad de desplazamiento S1 a la segunda velocidad de desplazamiento S2 y la desaceleración de la tercera velocidad de desplazamiento S3 a la segunda velocidad de impresión V2.
[0040] Las distancias D1, D2 y D3 se pueden elegir según el objeto que se vaya a imprimir y la reología del material fluido que se vaya a utilizar para imprimir. En cualquier caso, para asegurar que la caída de presión en la boquilla 12 se minimice durante la pasada a velocidad relativamente alta a través de las distancias D1 y D3, D2 es mayor que D1 y D3. En formas de realización ejemplares, D1 y D3 son de entre 0,1 y 5 mm, entre 0,3 y 4 mm o entre 0,5 y 3 mm.
[0041] En lo anterior, el paso de impresión intermedio se define como un paso de impresión separado. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el flujo del material de impresión a la boquilla no solo no se interrumpe 'durante' el paso de impresión intermedio, sino que tampoco lo hace en las transiciones entre este paso de impresión intermedio y los otros dos pasos de impresión (es decir, el primero y el segundo paso de impresión). Esto significa que, durante la impresión de una capa, no se interrumpe el flujo de material de impresión a la boquilla. Cabe señalar que el suministro del filamento puede variar, pero nunca hasta el punto de que el flujo de material se interrumpa durante la impresión de la primera zona, la segunda zona y la zona intermedia.
[0042] En los ejemplos anteriores, solo se muestra la impresión de los perímetros de las zonas 2 y 4. Está claro para el experto en la materia que las zonas 2 y 4 se pueden llenar con relleno para producir objetos sólidos, o al menos parcialmente rellenados.
[0043] El material fluido extruido a través de la boquilla 12 puede comprender un polímero flexible, como un poliuretano termoplástico. La presente invención resuelve muchos de los problemas de gestión de rezumado asociados con este tipo de material flexible porque la presión dentro de la boquilla de impresión se mantiene a un nivel constante durante todo el proceso de impresión.
[0044] Ventajosamente, los sistemas y métodos según la presente invención pueden mantener constante la distancia entre la boquilla y la capa previamente impresa. En otras palabras, la boquilla no se retrae para recorrer la distancia entre las islas 2 y 4. Esto evita las desventajas de los cabezales de impresión del tipo de retracción, que a menudo conducen a una mala construcción del objeto debido al rezumado del material fluido.
[0045] Además, los sistemas y métodos según la presente invención se pueden configurar de modo que el material fluido fluya a una velocidad constante desde la boquilla 12. Esto simplifica el control de flujo dentro de la impresora y evita la mala calidad de construcción que puede ocurrir como resultado de la variación de presión dentro del cabezal de impresión (incluidos los canales de extrusión y la boquilla 12).
[0046] El experto en la materia comprenderá que la presente invención se ha descrito en referencia a una serie de formas de realización ejemplares ilustrativas y que se pueden realizar modificaciones a estas formas de realización sin apartarse del alcance de la invención definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Método para imprimir un objeto tridimensional, que comprende al menos una capa formada por una primera zona (2) de material impreso y una segunda zona (4) de material impreso separada de la primera zona (2) por un espacio, en el que el espacio comprende al menos una capa formada por una zona intermedia (6), donde el método comprende los pasos de:
a) imprimir la primera zona (2) durante un primer paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde una boquilla de impresión (12), donde la boquilla de impresión se desplaza con relación a una superficie de trabajo (8) durante el primer paso de impresión en una primera velocidad de impresión (V1); b) imprimir la zona intermedia (6) durante un paso de impresión intermedio mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con relación a la superficie de trabajo (8) y suministra material de impresión fluido a lo largo de
una primera distancia de pasada (D1) a una primera velocidad de pasada (S1),
una segunda distancia de pasada (D2) a una segunda velocidad de pasada (S2), y
una tercera distancia de pasada (D3) a una tercera velocidad de pasada (S3);
c) imprimir la segunda zona (4) durante un segundo paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza en relación con la superficie de trabajo (8) durante el segundo paso de impresión a una segunda velocidad de impresión (V2); en el que, durante el paso intermedio de impresión, no hay interrupción del flujo de material de impresión a la boquilla (12), y en el que cada una de la primera distancia de pasada (D1) y la tercera distancia de pasada (D3) es más corta que la segunda distancia de pasada ( D2), y en el que cada una de la primera velocidad de desplazamiento (S1) y la tercera velocidad de desplazamiento (S3) es mayor que la primera velocidad de impresión (V1), la segunda velocidad de desplazamiento (S2) y la segunda velocidad de impresión (V2).
2. Método según la reivindicación 1, en el que la primera velocidad de impresión (V1) es igual a la segunda velocidad de impresión (V2).
3. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que cada una de la primera velocidad de desplazamiento (S1) y la tercera velocidad de desplazamiento (S3) es relativamente alta en comparación con la primera velocidad de impresión (V1), la segunda velocidad de desplazamiento (S2) y la segunda velocidad de impresión (V2).
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la segunda velocidad de desplazamiento (S2) es igual a la primera velocidad de impresión (V1) y/o la segunda velocidad de impresión (V2).
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la primera y la tercera velocidad de desplazamiento (S1, S3) son mayores que la primera y la segunda velocidad de impresión (V1, V2), que son mayores que la segunda velocidad de desplazamiento (S2).
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la zona intermedia sigue un recorrido serpenteante.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la primera y la tercera velocidades de desplazamiento son:
al menos 200 mm/s;
al menos 300 mm/s, o
al menos 400 mm/s.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que al menos una de las siguientes está limitada a un umbral predeterminado:
aceleración desde la primera velocidad de impresión (V1) hasta la primera velocidad de desplazamiento (S1); aceleración desde la segunda velocidad de desplazamiento (S2) hasta la tercera velocidad de desplazamiento (S3);
desaceleración desde la primera velocidad de pasada (S1) hasta la segunda velocidad de pasada (S2); desaceleración desde la tercera velocidad de desplazamiento (S3) hasta la segunda velocidad de impresión (V2).
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el material fluido comprende un polímero flexible, por ejemplo, poliuretano termoplástico.
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que, durante la impresión, la distancia entre la boquilla y una capa previamente impresa es constante.
11. Método según las reivindicaciones 1 a 10, en el que el material fluido fluye a una velocidad constante desde la boquilla.
12. Método según las reivindicaciones 1 a 11, en el que la zona intermedia (6) sale de la primera zona (2) con un ángulo de salida (a), siendo el ángulo de salida (a) inferior a 90 grados, preferentemente inferior a 45 grados.
13. Dispositivo para imprimir un objeto tridimensional que comprende al menos una capa formada por una primera zona (2) de material impreso y una segunda zona (4) de material impreso separada de la primera zona (2) por un espacio, en el que el espacio comprende al menos una capa formada por una zona intermedia (6), dispositivo que comprende:
una boquilla de impresión (12) configurada para suministrar un material de impresión fluido;
una superficie de trabajo (8) sobre la que se pueden imprimir capas sucesivas (10) de material de impresión para formar el objeto tridimensional; y
un sistema de control (14) configurado para controlar el movimiento de la boquilla de impresión (12) en relación con la superficie de trabajo (8), en el que el sistema de control está configurado para:
a) desplazar la boquilla para imprimir la primera zona (2) durante un primer paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión (12), donde la boquilla de impresión (12) se desplaza en relación con la superficie de trabajo (8) durante el primer paso de impresión a una primera velocidad de impresión (V1);
b) desplazar la boquilla para imprimir la zona intermedia (6) durante un paso de impresión intermedio mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con relación a la superficie de trabajo (8) y suministra material de impresión fluido a lo largo de
una primera distancia de pasada (D1) a una primera velocidad de pasada (S1),
una segunda distancia de pasada (D2) a una segunda velocidad de pasada (S2), y
una tercera distancia de pasada (D3) a una tercera velocidad de pasada (S3); y
c) desplazar la boquilla (12) para imprimir la segunda zona (4) durante un segundo paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza en relación con la superficie de trabajo (8) durante el segundo paso de impresión a una segunda velocidad de impresión (V2);
en el que, durante el paso intermedio de impresión, no hay interrupción del flujo de material de impresión a la boquilla (12), y en el que cada una de la primera distancia de pasada (D1) y la tercera distancia de pasada (D3) es más corta que la segunda distancia de pasada (D2), y en el que cada una de la primera velocidad de desplazamiento (S1) y la tercera velocidad de desplazamiento (S3) es mayor que la primera velocidad de impresión (V1), la segunda velocidad de desplazamiento (S2) y la segunda velocidad de impresión (V2).
14. Método para controlar un dispositivo para imprimir un objeto tridimensional, donde el dispositivo comprende una boquilla de impresión (12) configurada para suministrar un material de impresión fluido y una superficie de trabajo (8) sobre la cual se pueden imprimir capas sucesivas (10) de material de impresión para formar el objeto tridimensional, y una unidad de suministro (15) para alimentar el material de impresión a la boquilla de impresión (12), método que comprende:
- desplazar la boquilla para imprimir una primera zona (2) durante un primer paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión (12), en el que la boquilla de impresión (12) se desplaza con respecto a la superficie de trabajo (8) durante el primer paso de impresión a una primera velocidad de impresión (V1);
- desplazar la boquilla para imprimir una zona intermedia (6) durante un paso de impresión intermedio mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza con relación a la superficie de trabajo (8) y suministra material de impresión fluido a lo largo de
una primera distancia de pasada (D1) a una primera velocidad de pasada (S1),
una segunda distancia de pasada (D2) a una segunda velocidad de pasada (S2), y
una tercera distancia de pasada (D3) a una tercera velocidad de pasada (S3);
- desplazar la boquilla (12) para imprimir una segunda zona (4) durante un segundo paso de impresión mediante el suministro de un material de impresión fluido desde la boquilla de impresión, donde la boquilla de impresión se desplaza en relación con la superficie de trabajo (8) durante el segundo paso de impresión en una segunda velocidad de impresión (V2);
- controlar la unidad de suministro (15) para que el flujo de material de impresión hacia la boquilla no se interrumpa durante el paso intermedio de impresión,
donde cada una de la primera distancia de pasada (D1) y la tercera distancia de pasada (D3) es más corta que la segunda distancia de pasada (D2), y donde cada una de la primera velocidad de pasada (S1) y la tercera velocidad de pasada (S3) es mayor que la primera velocidad de impresión (V1), la segunda velocidad de desplazamiento (S2) y la segunda velocidad de impresión (V2).
15. Producto de programa informático que comprende un código incorporado en un almacenamiento legible por ordenador y configurado para ejecutarse en una o más unidades de procesamiento para llevar a cabo el método de la reivindicación 14.
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