ES2941772T3

ES2941772T3 - Aparato, sistema y método de fabricación aditiva

Info

Publication number: ES2941772T3
Application number: ES16865142T
Authority: ES
Inventors: Frederick Knecht; Michael G Littrell
Original assignee: Paxis LLC
Current assignee: Paxis LLC
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2036-11-11
Also published as: KR102153206B1; HUE061820T2; MX2018005954A; US11969937B2; JP2018534185A; US10899122B2; US20200079072A1; WO2017083734A9; DK3374163T3; CN113172881B; US20170136688A1; EP3374163B1; IL259305B1; AU2016353326A1; EP3374163A1; AU2016353326B2; CA3005229C; WO2017083734A1; KR20200106980A; CN113172881A

Abstract

Un aparato para producir un objeto tridimensional incluye un conjunto de soporte que tiene una plataforma de construcción, una pista que se extiende a través de un área de construcción y un mecanismo de deposición montado en la pista y configurado para producir el objeto tridimensional en una capa por capa. técnica. El mecanismo de deposición incluye un carro móvil a lo largo de la pista, un suministro de un material fluido montado en el carro, un rodillo en comunicación con el material fluido, donde el rodillo está montado de forma giratoria sobre el carro y configurado para girar para llevar la resina fluida a una solicitud de aplicación para producir el objeto, y un dispositivo de exposición montado en el carro. El dispositivo de exposición emite ondas electromagnéticas a un sitio de exposición para solidificar el material fluido aplicado para producir el objeto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato, sistema y método de fabricación aditiva

Campo técnico

La presente divulgación en general se refiere a un aparato y sistema para producir un objeto tridimensional en una técnica y método de fabricación aditiva para operar el aparato y sistema, y más específicamente, a un aparato, sistema y método que utiliza un rodillo en contacto con una resina fluida u otro material precursor en la construcción de cada capa del objeto.

Antecedentes

Las técnicas actuales para la fabricación aditiva de objetos tridimensionales (por ejemplo, estereolitografía, impresión 3D, etc.) pueden producir productos de excelente calidad con alta fidelidad, pero dichas técnicas tienen limitaciones significativas. Normalmente, dichas técnicas funcionan de una de estas tres maneras: (a) capas que se polimerizan continuamente en o cerca de la superficie de resina líquida contenida en un tanque estacionario, (b) capas de resina que se polimerizan continuamente en o cerca del fondo de un tanque estacionario de resina, o (c) capas de resina que se polimerizan continuamente que han sido expulsadas hacia abajo por uno o más cabezales de impresión de una o múltiples boquillas. Dichas técnicas en general se limitan a tamaños pequeños, con tamaños máximos para varias máquinas de solo unos pocos pies de ancho o largo o incluso más pequeños. Esto limita el tamaño de los objetos que se pueden producir. Los procesos basados en chorro tienen limitaciones de tamaño significativas y desperdician una gran cantidad de material de resina durante la producción.

Las técnicas basadas en tanque requieren que el objeto se sumerja total o parcialmente durante la fabricación, lo que requiere que el tanque de resina se mantenga en un volumen significativo. Esto puede ser costoso, ya que dichas resinas normalmente son muy costosas y el mantenimiento de los tanques de resina en una colección de máquinas puede ser extremadamente costoso. El tamaño del tanque también limita el tamaño del objeto que se puede producir, como se señaló anteriormente. Adicionalmente, la inmersión del objeto durante la producción a menudo da como resultado que las cavidades dentro del objeto se llenen con resina líquida sin curar, que se debe drenar, lo que a menudo requiere la perforación de un orificio de drenaje y la reparación posterior. Además, el tanque generalmente solo contiene una sola resina, por lo que no es posible la fabricación de partes de múltiples materiales. Las técnicas basadas en tanque también tienen limitaciones en la velocidad de producción, debido a los tiempos de espera para que la nueva resina fluya por encima o por debajo de las áreas que se van a polimerizar.

La presente divulgación busca superar algunas de estas limitaciones y otros inconvenientes de los aparatos, sistemas y métodos existentes, y proporcionar nuevas características que no estaban disponibles hasta ahora.

Se observa que el documento JP 2015 120261 A divulga un mecanismo de depósito de acuerdo con la porción de precaracterización de la reivindicación independiente adjunta 1.

Breve resumen

La presente invención proporciona un aparato de acuerdo con la reivindicación independiente adjunta 1, así como un método de acuerdo con la reivindicación independiente adjunta 13. Las realizaciones preferibles de la invención se proporcionan en las reivindicaciones dependientes adjuntas 2-12.

A continuación se presenta un resumen general de aspectos de la invención para proporcionar una comprensión básica de la invención. Este resumen no es una visión general extensa de la invención. No pretende identificar elementos clave o críticos de la invención ni delinear el alcance de la invención tal como se define en el alcance de las reivindicaciones adjuntas. El siguiente resumen simplemente presenta algunos conceptos de la invención y la divulgación en forma general como un preludio a la descripción más detallada proporcionada a continuación.

Los aspectos de la divulgación se relacionan con un aparato para producir un objeto tridimensional, que incluye un ensamble de soporte que tiene una plataforma de construcción con un área de construcción definida debajo de la plataforma de construcción, una pista que se extiende a través del área de construcción y un mecanismo de depósito montado sobre la pista y configurado para producir un objeto tridimensional sobre la plataforma de construcción utilizando una resina fluida en una técnica de capa por capa. El mecanismo de depósito incluye un carro acoplado con la pista y configurado para moverse a lo largo de la pista a través del área de construcción, un suministro de resina fluida montado sobre el carro, un rodillo en comunicación con el suministro de resina fluida, donde el rodillo está montado de forma giratoria sobre el carro y configurado para girar para llevar la resina fluida a un sitio de aplicación dentro del área de construcción para que la aplicación produzca el objeto tridimensional a medida que el carro pasa a través del área de construcción, y un dispositivo de exposición montado sobre el carro. El dispositivo de exposición está configurado para emitir ondas electromagnéticas a través de una salida hacia un sitio de exposición dentro del área de construcción para solidificar la resina aplicada que es aplicada por el rodillo para producir el objeto tridimensional. El rodillo es permeable a las ondas electromagnéticas y la salida del dispositivo de exposición está posicionada por debajo del sitio de exposición, de tal manera que las ondas electromagnéticas atraviesan el rodillo al viajar desde el dispositivo de exposición hasta el sitio de exposición. El aparato también se puede configurar para el depósito de materiales no resinosos.

Los aspectos adicionales de la divulgación se refieren a un aparato para producir un objeto tridimensional, que incluye un ensamble de soporte que tiene una plataforma de construcción con un área de construcción definida debajo de la plataforma de construcción, una pista que se extiende a través del área de construcción y un mecanismo de depósito montado sobre la pista y configurado para producir un objeto tridimensional sobre la plataforma de construcción utilizando una resina fluida en una técnica de capa por capa. El mecanismo de depósito incluye un carro acoplado con la pista y configurado para moverse a lo largo de la pista a través del área de construcción, un suministro de resina fluida montado sobre el carro, un rodillo en comunicación con el suministro de resina fluida, donde el rodillo está montado de forma giratoria sobre el carro y configurado para girar para llevar la resina fluida a un sitio de aplicación dentro del área de construcción para que la aplicación produzca el objeto tridimensional a medida que el carro pasa a través del área de construcción, y un dispositivo de exposición montado sobre el carro y configurado para emitir ondas electromagnéticas. El mecanismo de depósito incluye además una pluralidad de fibras ópticas que tienen extremos de salida dispuestos en una matriz y extremos de entrada configurados para recibir las ondas electromagnéticas del dispositivo de exposición, donde las fibras ópticas están configuradas de tal manera que las ondas electromagnéticas emitidas por el dispositivo de exposición viajan a través del fibras ópticas y salen por los extremos de salida de las fibras ópticas dirigidas hacia un sitio de exposición dentro del área de construcción para solidificar la resina aplicada que es aplicada por el rodillo para producir el objeto tridimensional. El aparato también se puede configurar para el depósito de materiales no resinosos.

Aspectos adicionales de la divulgación se refieren a un aparato para producir un objeto tridimensional, que incluye un ensamble de soporte que tiene una plataforma de construcción con un área de construcción definida debajo de la plataforma de construcción, una pista que se extiende a través del área de construcción y un mecanismo de depósito montado sobre la pista y configurado para producir un objeto tridimensional sobre la plataforma de construcción utilizando una resina fluida en una técnica de capa por capa. El mecanismo de depósito incluye un carro acoplado con la pista y configurado para moverse a lo largo de la pista a través del área de construcción, un suministro de resina fluida montado sobre el carro, un rodillo en comunicación con el suministro de resina fluida, donde el rodillo está montado de forma giratoria sobre el carro y configurado para girar para llevar la resina fluida a un sitio de aplicación dentro del área de construcción para que la aplicación produzca el objeto tridimensional a medida que el carro pasa a través del área de construcción, y un dispositivo de exposición montado sobre el carro y configurado para emitir ondas electromagnéticas. El mecanismo de depósito incluye además una lente posicionada en la ruta de las ondas electromagnéticas, en el que la lente está configurada para enfocar las ondas electromagnéticas hacia un sitio de exposición dentro del área de construcción para solidificar la resina aplicada que es aplicada por el rodillo para producir el objeto tridimensional. El aparato también se puede configurar para el depósito de materiales no resinosos.

Todavía aspectos adicionales de la divulgación se refieren a un aparato para producir un objeto tridimensional, que incluye un tanque que contiene un material fluido, una plataforma de construcción dentro del tanque y ubicada debajo del nivel del material fluido, con un área de construcción definida adyacente a la plataforma de construcción, y un mecanismo de depósito configurado para producir un objeto tridimensional sobre la plataforma de construcción al solidificar el material fluido en una técnica de capa por capa. El mecanismo de depósito incluye un rodillo que tiene una superficie ubicada debajo del nivel del material fluido y un dispositivo de exposición configurado para emitir ondas electromagnéticas a través de una salida hacia un sitio de exposición dentro del área de construcción para solidificar el material fluido ubicado entre la superficie del rodillo y la plataforma de construcción para producir el objeto tridimensional. El rodillo es permeable a las ondas electromagnéticas y la salida del dispositivo de exposición está posicionada por encima del sitio de exposición, de tal manera que las ondas electromagnéticas pasan a través del rodillo al viajar desde la salida hasta el sitio de exposición.

Todavía aspectos adicionales de la divulgación se refieren a un aparato para producir un objeto tridimensional, que incluye un ensamble de soporte que tiene una plataforma de construcción con un área de construcción definida adyacente a la plataforma de construcción, y un mecanismo de depósito conectado operativamente al ensamble de soporte y configurado para producir un objeto tridimensional sobre la plataforma de construcción utilizando un material fluido en una técnica de capa por capa. El mecanismo de depósito incluye una superficie estática que define un sitio de aplicación para la aplicación del material fluido, y un aplicador que comprende una película continua en comunicación con un suministro del material fluido y configurado para moverse sobre la superficie estática para llevar el material fluido al sitio de aplicación dentro del área de construcción para que la aplicación produzca el objeto tridimensional. El mecanismo de depósito incluye además un dispositivo de exposición configurado para emitir ondas electromagnéticas a través de una salida hacia un sitio de exposición dentro del área de construcción para solidificar el material fluido aplicado que es aplicado por el aplicador para producir el objeto tridimensional.

Otros aspectos de la divulgación se refieren a sistemas que incluyen un aparato como se describió anteriormente, con un controlador informático configurado para controlar una o más operaciones del aparato para producir el objeto.

Otros aspectos de la divulgación se refieren a métodos de operación de los sistemas y aparatos descritos anteriormente, que incluyen la activación selectiva del dispositivo de exposición para solidificar el material aplicado según se desee para producir el objeto.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción tomada en conjunto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Para comprender la presente invención, se describirá ahora a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes en los que:

La FIG. 1 es una vista esquemática lateral de una realización de un sistema y un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

Las FIG. 2A y 2B son vistas laterales esquemáticas de un ensamble de soporte del sistema y aparato de la FIG. 1, con un objeto tridimensional realizado sobre el montaje de soporte;

La FIG. 3 es una vista esquemática lateral de otra realización de un sistema y aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 4 es una vista esquemática lateral de otra realización de un sistema y aparato para producir un objeto tridimensional en operación de acuerdo con aspectos de la divulgación;

Las FIG. 5A y 5B son vistas esquemáticas desde arriba del sistema y aparato de la FIG. 1 en operación, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;

Las FIG. 6A y 6B son vistas laterales esquemáticas del sistema y aparato de la FIG. 1 en operación, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;

La FIG. 7 es una vista lateral esquemática del aparato de la FIG. 1, que incluye además un dispositivo de exposición secundario;

La FIG. 8 es una vista superior en perspectiva de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 9 es una vista lateral del aparato como se muestra en la FIG. 8;

La FIG. 10 es una vista superior en perspectiva de un mecanismo de depósito del aparato como se muestra en la FIG.

8;

La FIG. 11 es una vista superior del mecanismo de depósito del aparato como se muestra en la FIG. 10;

La FIG. 12 es una vista en perspectiva de una realización de un colector para uso con el mecanismo de depósito de la FIG. 8, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 13 es una vista esquemática del colector de la FIG. 12 mostrado en operación con una realización de un dispositivo de exposición de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 14 es una vista esquemática lateral de otra realización de un dispositivo de exposición de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 15 es una vista en perspectiva de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 16 es una vista lateral de un mecanismo de depósito del aparato de la FIG. 15;

La FIG. 17 es una vista en despiece ordenado del mecanismo de depósito de la FIG. 16;

La FIG. 18 es una vista en perspectiva del mecanismo de depósito de la FIG. 16;

La FIG. 19 es una vista esquemática lateral de otra realización de un mecanismo de depósito configurado para la conexión modular de conexión modular de componentes, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

Las FIG. 20A y 20B son vistas laterales esquemáticas de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 21 es una vista esquemática lateral de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 22 es una vista esquemática lateral de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 23 es una vista esquemática lateral de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 24A es una vista esquemática lateral de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 24B es una vista esquemática lateral de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 25 es una vista esquemática lateral de otra realización de un sistema y aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 26 es una vista esquemática de un controlador de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 27 es una vista esquemática desde arriba de otra realización de un aplicador y un suministro de material fluido de acuerdo con aspectos de la divulgación;

La FIG. 28 es una vista esquemática lateral de otra realización de un sistema y aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación; y

La FIG. 29 es una vista esquemática lateral de otra realización de un aparato para producir un objeto tridimensional en operación, de acuerdo con aspectos de la divulgación.

Las realizaciones mostradas en las figuras 25 y 29 que no están cubiertas por la reivindicación 1, no forman parte de la invención pero representan información básica que es útil para comprender la invención.

Descripción detallada

En general, la divulgación se refiere a sistemas, aparatos y métodos para producir objetos tridimensionales en una técnica de capa por capa, tal como la fabricación aditiva, impresión en 3D, estereolitografía u otras técnicas de creación de prototipos rápida. Haciendo referencia primero a la FIG. 1, se muestra esquemáticamente una realización de ejemplo de un sistema 10 que incluye un aparato 12 de fabricación y un controlador 100 informático en comunicación con uno o más componentes del aparato 12 y configurado para controlar la operación del aparato 12 y/o los componentes del mismo para fabricar un objeto 11. El aparato 12 incluye un ensamble 20 de soporte para soportar el objeto 11 dentro de un área 13 de construcción durante la fabricación, una pista 14 que se extiende a través del área 13 de construcción y un mecanismo 30 de depósito de material montado sobre la pista 14 y configurado para producir el objeto 11 dentro el área 13 de construcción a través de la aplicación capa por capa de un material. El material aplicado por el mecanismo 30 de depósito puede ser cualquier material fluido (por ejemplo, líquidos, polvos u otras partículas sólidas y combinaciones de los mismos) que sea capaz de solidificarse para fabricar el objeto 11, tal como por polimerización, cambio de fase, sinterización, y otras técnicas o combinaciones de dichas técnicas. En un ejemplo, el material puede ser o incluir una resina que se puede polimerizar por exposición a ondas electromagnéticas tales como luz (visible, IR o UV). Cuando se utiliza un material a base de resina para la fabricación, el mecanismo 30 de depósito se puede denominar “mecanismo de depósito de resina”. Las FIG. 3-4 y 25 ilustran realizaciones esquemáticas adicionales del sistema 10 y el aparato 12, y las FIG. 8-13 y 15-19 ilustran realizaciones estructurales del aparato 12. Las FIG. 2A-B, 5A-7, 14 y 20-29 ilustran realizaciones esquemáticas de componentes y/o métodos y configuraciones para la operación del sistema 10 y el aparato 12. Se utilizan números de referencia consistentes a lo largo de esta descripción para referirse a componentes estructural o funcionalmente similares o idénticos a lo largo de las figuras de los dibujos, y se entiende que las características y aspectos de algunas realizaciones que ya se han descrito con suficiente detalle pueden no volverse a describir específicamente con respecto a cada realización en aras de la brevedad.

La producción de objetos 11 a través de la fabricación aditiva implica a menudo la producción de una estructura de soporte, que se forma durante la fabricación y soporta el objeto 11 durante la fabricación, para ser retirado posteriormente. Dicha estructura de soporte puede estar formada por el mismo material o por uno diferente de las porciones finales deseadas del objeto 11. El retiro de dichas estructuras de soporte se puede lograr utilizando medios mecánicos (por ejemplo, separación, ruptura, maquinado), medios a base de solventes (por ejemplo, uso de un polímero soluble en agua que se puede lavar) u otros medios. Cualquier estructura de soporte fabricada junto con un objeto 11 como se describe en el presente documento se considerará parte del “objeto” como se define en el presente documento.

El ensamble 20 de soporte generalmente incluye al menos una plataforma 22 de construcción que está configurada para soportar el objeto 11 dentro del área 13 de construcción durante la fabricación. El área 13 de construcción está definida en el área adyacente a la plataforma 22 de construcción, que está inmediatamente debajo de la plataforma 22 de construcción en la realización de la FIG. 1. El ensamble 20 de soporte de la FIG. 1 incluye una plataforma 24 de soporte que se puede mover en la dirección vertical (z) y soporta un inserto 26 desmontable que define la plataforma 22 de construcción. El inserto 26 se puede conectar de manera desmontable al ensamble 20 de soporte mediante conectores mecánicos, tales como abrazaderas 28, como se muestra en las FIG. 2A y 2B u otras estructuras mecánicas, u otros mecanismos de conexión desmontables tales como succión al vacío, atracción magnética, adhesivo liberable y combinaciones de dichos mecanismos en ciertas realizaciones. En una realización, como se muestra en las FIG. 2A y 2B, el inserto 26 está conectado de forma desmontable al ensamble 20 de soporte principalmente mediante la aplicación de succión de vacío por un aparato 21 de vacío, con abrazaderas 28 utilizadas como una estructura de conexión redundante o de respaldo en caso de mal funcionamiento, corte de energía, etc. Como se muestra en la Fig. 2A, cuando el objeto 11 debe ser soportado por el ensamble 20 de soporte, tal como durante la fabricación, el aparato 21 de vacío aplica succión al inserto 26 y las abrazaderas 28 se cierran para retener el inserto 26 en conexión con la plataforma 24 de soporte. Como se muestra en la FIG. 2B, cuando se va a retirar el objeto 11, se detiene la succión de vacío y se liberan las abrazaderas 28 para permitir el retiro del inserto 26 y el objeto 11 del ensamble 20 de soporte. El inserto 26 puede ser flexible para facilitar la liberación del objeto 11 del inserto 26 después del retiro. Además, se entiende que pueden existir otras configuraciones desmontables para la plataforma 22 de construcción, y pueden utilizar o no una plataforma de soporte definible 24. Por ejemplo, en las realizaciones de las FIG. 8-11 y 15-19, toda la plataforma 24 de soporte se puede retirar para permitir el retiro de la plataforma 22 de construcción del ensamble 20 de soporte. También se entiende que el objeto 11 se puede retirar de la plataforma 22 de construcción sin el retiro de la plataforma 22 de construcción, y que la plataforma 22 de construcción puede no incluir una estructura desmontable en otras realizaciones.

En una realización, el ensamble 20 de soporte y la pista 14 pueden ser parcial o completamente modulares. El ensamble 20 de soporte y la pista 14 en la realización de las FIG. 8-11 están configurados de esta manera. Esto permite una fácil construcción y modificación de todo el aparato 12 según se desee. Esto también permite ensamblar o desensamblar el aparato 12 para moverlo dentro o fuera de una habitación, incluso si el aparato 12 es significativamente más grande que la puerta de la habitación, lo que puede ser un problema con las máquinas de estereolitografía actuales.

Los ensambles 20 de soporte en las realizaciones de las FIG. 8-11 y 15-19 incluyen mecanismos 23 de posicionamiento vertical que están configurados para cambiar la altura de la plataforma 22 de construcción durante la fabricación, como se describe en otra parte del presente documento. En la realización mostrada en la FIG. 8, el mecanismo 23 de posicionamiento vertical incluye varios tornillos 25 niveladores posicionados en lados opuestos del ensamble 20 de soporte y un marco 27 de soporte que se acopla con los tornillos 25 niveladores y se conecta y sostiene la plataforma 24 de soporte. El movimiento vertical de la plataforma 24 de soporte (y, por lo tanto, la plataforma 22 de construcción) se logra mediante la rotación de los tornillos 25 niveladores, y se entiende que el roscado de los tornillos 25 niveladores se puede inclinar para permitir cambios incrementales finos en la posición vertical de la plataforma 22 de construcción. La rotación de los tornillos 25 niveladores puede ser accionada por un ensamble de motor (no mostrado) y controlada por el controlador 100. En la realización de la FIG. 15, el mecanismo 23 de posicionamiento vertical incluye cuatro mecanismos 29 de accionamiento vertical ubicados en las cuatro esquinas del ensamble 20 de soporte, con un marco 27 de soporte que se acopla a los mecanismos 29 de accionamiento vertical y se conecta y soporta la plataforma 24 de soporte. Los mecanismos 29 de accionamiento vertical de la FIG. 15 pueden ser tornillos niveladores como se describe en el presente documento, o pueden utilizar una estructura mecánica diferente, tal como cadenas, cables, correas, engranajes, ruedas dentadas, ruedas, etc. Los mecanismos 29 de accionamiento vertical pueden ser accionados por un ensamble de motor (no mostrado) y controlado por el controlador 100.

La FIG. 1 ilustra esquemáticamente una realización del mecanismo 30 de depósito, que generalmente incluye un carro 32 acoplado con la pista 14 y configurado para moverse a lo largo de la pista 14 y a través del área 13 de construcción, un suministro 34 de un material 36 fluido montado sobre o de otra manera operablemente conectado al carro 32, un aplicador 40 en comunicación con el suministro 34 del material 36 fluido y configurado para aplicar el material 36 fluido a un sitio 41 de aplicación dentro del área 13 de construcción, y un dispositivo 50 de exposición configurado para emitir ondas electromagnéticas para solidificar el material 36 aplicado para formar el objeto 11. El sitio 41 de aplicación generalmente se define como el área donde el material 36 entra en contacto con la superficie de depósito, es decir, la plataforma 22 de construcción o la superficie del objeto 11. En el presente documento se describen varias realizaciones del mecanismo 30 de depósito, tanto esquemáticamente como con respecto a realizaciones estructurales específicas. Las FIG. 3 y 4 ilustran esquemáticamente realizaciones del mecanismo 30 de depósito que comparten muchas características en común con la realización de la FIG. 1, y ciertos aspectos de las realizaciones de las FIG. 3 y 4 se pueden describir solo con respecto a sus diferencias con respecto a la realización de la FIG. 1, en aras de la brevedad. Las FIG. 8-13 y 15-18 ilustran realizaciones adicionales del aparato 12 de fabricación y el mecanismo 30 de depósito que incluyen estructuras que pueden ser más detalladas que las representaciones esquemáticas y pueden tener una funcionalidad similar o diferente.

El carro 32 está configurado para moverse a lo largo de la pista 14 para mover el mecanismo 30 de depósito a través del área 13 de construcción durante la fabricación. La pista 14 generalmente está configurada para guiar el carro 32 del mecanismo 30 de depósito a través del área 13 de construcción para la creación del objeto 11. El aparato 12 puede incluir un marco 19 de base para soportar la pista 14 y otros componentes del aparato 12, como se muestra en las FIG. 8-11 y 15-19. La pista 14 y el carro 32 pueden tener una estructura de acoplamiento complementaria para permitir el movimiento del carro 32 a lo largo de la pista 14. Por ejemplo, en las realizaciones mostradas en las FIG. 8-11 y 15 19, la pista 14 incluye dos vigas 15 paralelas, y el carro 32 y la pista 14 tienen superficies 33 de engranajes complementarias que permiten que el carro 32 ruede a lo largo de las vigas 15 mediante la rotación de las superficies 33 de engranajes en el carro 32. El carro 32 está potenciado para la rotación de las superficies 33 de engranajes en las realizaciones de las FIG. 8-11 y 15-19, y de lo contrario puede ser potenciado para el movimiento en varias realizaciones, tales como por ruedas u otras disposiciones de engranajes, etc. En otras realizaciones, la potencia para el movimiento puede ser suministrada por mecanismos externos que pueden o no ser incorporados en la pista 14, tales como cadenas, cables, correas, ruedas dentadas, pistones, etc. Un ejemplo de un motor 39 de accionamiento se muestra en la FIG. 15. La velocidad del carro 32 se puede ajustar dependiendo de las propiedades del material 36, ya que los materiales 36 con diferentes tasas de viscosidades y/o solidificación se pueden beneficiar de velocidades de accionamiento más rápidas o más lentas. El carro 32 se puede configurar para soportar otros componentes del mecanismo 30 de depósito, de tal manera que los otros componentes se muevan con el carro 32. Por ejemplo, en las realizaciones de las FIG. 1, 3 y 4, el carro 32 soporta al menos el aplicador 40, el dispositivo 50 de exposición y el suministro 34 de material. Se entiende que estas realizaciones se representan esquemáticamente y que el carro 32 también puede soportar componentes adicionales, que incluyen el controlador 100 y/u otros componentes no representados. El carro 32 también se puede configurar para la conexión modular de componentes, como se describe en otra parte del presente documento. El controlador 100 se puede configurar para controlar la operación, velocidad, elevación y otros aspectos del carro 32

En las realizaciones de las FIG. 1, 3-4, 8-13 y 15-19, el aplicador 40 incluye o tiene la forma de un rodillo 42 que está en comunicación o contacto con el suministro 34 de material. En estas realizaciones, el rodillo 42 es cilíndrico y tiene una superficie 43 exterior cilíndrica en contacto con el suministro 34. En las realizaciones de las FIG. 1 y 3, el rodillo 42 es hueco o tiene una cámara interior, pero alternativamente puede ser un cilindro sólido, por ejemplo, en las realizaciones de las FIG. 3-4. El rodillo 42 gira de tal manera que el material 36 se recoge en la superficie 43 exterior del rodillo 42 y se lleva al sitio 41 de aplicación para la fabricación del objeto 11. El rodillo 42 puede ser potenciado para girar mediante cualquiera de varios mecanismos, como engranajes, ruedas dentadas, ruedas, correas, etc. En una realización, el rodillo 42 está configurado para girar junto con el movimiento del carro 32, es decir, de tal manera que la parte superior del rodillo 42 se mueve en dirección opuesta y aproximadamente a la misma velocidad que el movimiento del carro 32. Esto se muestra esquemáticamente en las FIG. 1 y 3-4 y evita el arrastre y/o corte en la superficie del objeto 11 y el material 36 aplicado. En otra realización, el rodillo 42 se puede configurar para girar a una velocidad diferente, es decir, más rápida o más lenta que la velocidad del movimiento de traslación a través de la superficie de depósito. Se contempla que girar el rodillo 42 más rápido que la velocidad del movimiento de traslación puede mejorar el curado del material 36 en la superficie de depósito, al aumentar el tiempo de exposición del material 36 en la superficie de depósito en relación con el material 36 sobre la superficie 43 del rodillo 42. El rodillo 42 también puede estar hecho de un material que sea permeable a las ondas electromagnéticas que son emitidas por el dispositivo 50 de exposición, de tal manera que las ondas puedan pasar a través del rodillo 42 relativamente sin cambios. El sitio 41 de aplicación generalmente se define entre la superficie 43 exterior del rodillo 42 y la superficie de depósito, es decir, la plataforma 22 de construcción o la superficie del objeto 11. La separación entre la superficie 43 exterior del rodillo 42 y la superficie de depósito puede definir el grosor del material 36 que se deposita y el grosor final de la capa 38 de material solidificado. Se entiende que el material del rodillo 42 puede adaptarse a la longitud de onda específica de las ondas electromagnéticas para garantizar una permeabilidad suficiente. El aplicador 40 puede tener una configuración diferente en otra realización y puede llevar el material 36 al sitio 41 de aplicación utilizando un mecanismo diferente. El aplicador 40 puede tener además una orientación diferente con respecto a la plataforma 22 de construcción, tal como se muestra en la FIG. 25

En las realizaciones de las FIG. 1, 3-4, 8-13 y 15-19, el suministro 34 está configurado como un tanque del material 36 fluido que está en contacto con el rodillo 42, de tal manera que la rotación del rodillo 42 transporta el material 36 al sitio 41 de aplicación. En esta configuración, el material 36 fluido debe tener una viscosidad suficiente para que el rodillo 42 pueda transportar una capa continua del material 36 fluido sin curar al sitio 41 de aplicación. La viscosidad deseada del material 36 fluido puede depender de la velocidad de construcción deseada o la velocidad de rotación del rodillo 42, o del nivel del rodillo 42 en relación con el nivel del material 36 en el suministro 34. Una velocidad de rotación más lenta y/o un nivel más bajo de material 36 en el tanque puede requerir un material 36 de mayor viscosidad. Se entiende que la potencia del dispositivo 50 de exposición puede requerir una velocidad más lenta o más rápida, ya que las ondas 53 más potentes pueden solidificar materiales (por ejemplo, polimerizar resinas) más rápidamente. En otra realización, el suministro 34 puede ser más complejo, tal como, al incluir inyectores o boquillas para forzar el material 36 sobre el rodillo 42. En la realización de las FIG. 15-19, el suministro 34 incluye conectores 35 de fluido que pueden permitir la conexión desmontable de un contenedor de material 36 adicional para rellenar o mantener el nivel del material 36 en el tanque. Adicionalmente, el suministro 34 del material 36 fluido se puede configurar de manera diferente si se cambia la configuración del aplicador 40, y el suministro 34 se puede configurar para que sea compatible con el diseño del aplicador 40, o viceversa.

En una realización, mostrada en la FIG. 27, el suministro 34 se puede configurar para contener múltiples materiales 36A-E fluidos para permitir que el mecanismo 30 de depósito construya múltiples objetos 11 a partir de diferentes materiales 36A-E o un solo objeto 11 a partir de diferentes materiales 36A-E simultáneamente. Como se muestra en la FIG. 27, el suministro 34 se puede configurar como un tanque que tiene particiones 37 para separar los diferentes materiales 36A-E. Las particiones 37 pueden ser ajustables para alterar las relaciones y los límites de los diferentes materiales 36A-E según se desee. Se entiende que las descripciones del uso de “diferentes materiales” tal como se utilizan en el presente documento también pueden permitir el uso del mismo material con diferentes colorantes.

El dispositivo 50 de exposición generalmente está configurado para emitir ondas 53 electromagnéticas para solidificar el material 36 aplicado para formar el objeto 11. La longitud de onda y la intensidad de las ondas electromagnéticas pueden seleccionarse en base al material 36 que se va a solidificar y la velocidad o mecanismo de solidificación. Por ejemplo, cuando se utiliza una resina fotocurable como material 36, el dispositivo 50 de exposición se puede configurar para emitir luz (visible, IR, UV, etc.) que tiene una longitud de onda apropiada para curar/polimerizar la resina para formar una capa 38 de material sólido. Como otro ejemplo, si se utiliza un proceso de sinterización para solidificar el material 36 fluido, las ondas 53 emitidas por el dispositivo 50 de exposición pueden tener suficiente potencia para sinterizar el material 36 para formar una capa 38 de material sólido. El dispositivo 50 de exposición también puede incluir varios componentes y estructuras para dirigir las ondas emitidas hacia un sitio 51 de exposición dentro del área 13 de construcción, donde el material 36 se expone a las ondas en el sitio 51 de exposición. Las ondas se pueden dirigir de tal manera que el sitio 51 de exposición esté ubicado aproximadamente en el sitio 41 de aplicación en una realización, o de tal manera que el sitio 51 de exposición esté desplazado desde el sitio 41 de aplicación (por delante o por detrás del sitio 41 de aplicación en la dirección del recorrido) en otra realización. Las FIG. 1 y 3 ilustran (con líneas continuas) las ondas 53 que se dirigen a un sitio 51 de exposición aproximadamente en el sitio 41 de aplicación, y además ilustran (con líneas discontinuas) las ondas 53 que se dirigen alternativamente a un sitio 51 de exposición desplazado detrás o delante del sitio 41 de aplicación. La FIG. 4 ilustra las ondas 53 que se dirigen a un sitio 51 de exposición desplazado detrás del sitio 41 de aplicación.

En general, el dispositivo 50 de exposición está configurado de tal manera que las ondas generadas por el dispositivo de exposición salen a través de las salidas 54 y se dirigen hacia áreas específicas del sitio 51 de exposición para permitir la solidificación selectiva del material 36 en las áreas seleccionadas del sitio 51 de exposición a medida que pasa el mecanismo 30 de depósito. En una realización, el dispositivo 50 de exposición es parte de un ensamble 60 de exposición que incluye componentes diseñados para dirigir y/o enfocar las ondas 53 hacia el sitio 51 de exposición. Las salidas 54 pueden disponerse en una matriz 55, y las salidas 54 específicas a lo largo de la matriz 55 pueden activarse selectivamente para solidificar selectivamente porciones del material 36, como se muestra en las FIG. 5A y 5B. Las FIG. 5A y 5B ilustran las salidas 56 activas que se oscurecen y las salidas 57 inactivas que se iluminan. Como se ve en las FIG. 5A y 5B, las salidas 56 activas y las salidas 57 inactivas se cambian cuando el rodillo 42 alcanza un punto en el que cambia la conformación o el contorno del objeto 11. La activación y desactivación selectiva de las salidas 54 puede ser controlada por el controlador 100, como se describe en el presente documento. La matriz 55 en las FIG. 5A y 5B se ilustra como una sola fila horizontal de salidas 54. En otras realizaciones, la matriz 55 se puede disponer de manera diferente, tal como en múltiples filas horizontales desplazadas. El uso de filas múltiples en la matriz 55 puede permitir una separación lateral más estrecha entre las salidas 54 que el uso de una sola fila. La matriz 55 en la FIG. 14 se puede configurar y disponerse de manera similar de acuerdo con cualquiera de estas realizaciones.

Como se describió anteriormente, las ondas 53 pueden penetrar el rodillo 42 en su ruta hacia el sitio 51 de exposición. En la realización de la FIG. 1, las salidas 54 están ubicadas dentro del rodillo 42 y las ondas 53 emitidas penetran la superficie 42 de rodillo una vez en sus rutas hacia el sitio 51 de exposición. En la realización de la FIG. 1, el propio dispositivo 50 de exposición puede estar posicionado dentro del rodillo 42, o el dispositivo 50 de exposición puede estar posicionado fuera del rodillo 42, con las salidas 54 posicionadas dentro del rodillo, como en la realización de las FIG. 8-13. En la realización de la FIG. 3, las salidas 54 están ubicadas debajo del rodillo 42 y las ondas 53 emitidas penetran completamente a través del rodillo 42 en sus rutas hacia el sitio 51 de exposición. La realización de las FIG.

15-18 está configurado de manera similar. En esta configuración, el mecanismo 30 de depósito puede incluir una ventana 44 configurada para permitir que las ondas 53 pasen a través de la pared del tanque 34 de suministro, como se muestra en las FIG. 16-17. Se pueden utilizar estructuras adicionales tales como escobillas de goma, juntas u otras estructuras de sellado para resistir el ingreso de resina entre el rodillo 42 y la ventana 44. En la realización de la FIG.

4, las salidas 54 están posicionadas y dirigidas a un sitio 51 de exposición ubicado inmediatamente detrás del sitio 41 de aplicación, y las ondas 53 no necesitan pasar a través del rodillo 42 en esta realización. Se entiende que las ondas 53 en la realización de la FIG. 4 se puede dirigir para que pase a través de una porción del rodillo 42 si así se desea.

En una realización, el dispositivo 50 de exposición es un proyector, como un proyector de Procesamiento de Luz Digital (DLP), como fuente de las ondas 53, y el ensamble 60 de exposición también puede utilizar fibras 61 ópticas para dirigir las ondas 53 al sitio 51 exposición, como se muestra en las FIG. 8-13. En esta realización, el proyector 50 está configurado de tal manera que la luz emitida por el proyector 50 ingresa a los extremos 62 de entrada de las fibras 61 ópticas, viaja por las fibras 61 ópticas y sale a través de los extremos 63 de salida de las fibras 61 ópticas, dirigidas en el sitio 51 de exposición. Las salidas 54 en esta realización están formadas por los extremos 63 de salida de las fibras 61 ópticas, y pueden estar ubicadas dentro del rodillo 42 y dispuestas como un conjunto 55 dentro del rodillo, como se muestra en las FIG. 1, 5A-B y 8-12. En dicha realización, las fibras 61 ópticas se pueden extender en el interior del rodillo 42 desde uno o ambos extremos del cilindro, y en este caso se pueden utilizar componentes de sellado y refuerzo apropiados alrededor de las fibras 61 ópticas. Por ejemplo, en la realización de las FIG. 8 a 12, los extremos 63 de salida de las fibras 61 ópticas se pueden juntar y mantener en su lugar mediante una carcasa o estructura 67 similar (véanse las FIG. 5A-5B). El ensamble 60 de exposición puede utilizar además un mecanismo 66 de enfoque para enfocar las ondas 53 de luz después de que salgan por los extremos 63 de salida de las fibras 61 ópticas, como se ilustra en la FIG. 13 En una realización, el mecanismo 66 de enfoque incluye una matriz 64 de microlentes entre los extremos 63 de salida de las fibras 61 ópticas y el objeto 11, tal como una lente Selfoc Lens Array (SLA), que enfoca las ondas 53 y evita la difracción en la ruta al sitio 51 de exposición. Las FIG. 8-12 ilustran una matriz 64 de microlentes que se mantiene en su lugar dentro del rodillo 42 mediante abrazaderas 65. En otras realizaciones, se pueden utilizar otras lentes, espejos y otros equipos de enfoque. Se entiende que dicho mecanismo 66 de enfoque se puede utilizar en otras realizaciones descritas en el presente documento, como las realizaciones de las FIG. 3, 4, 15-18 y 25.

El ensamble 60 de exposición en la realización de las FIG. 8-13 utiliza un colector 70 acoplado con los extremos 62 de entrada de las fibras 61 ópticas para fijar los extremos 62 de entrada en posición con respecto al dispositivo 50 de exposición, de tal manera que las ondas 53 entren en los extremos 62 de entrada de las fibras 61 ópticas en el colector 70. Una realización del colector 70 se ilustra en la FIG. 12 y esquemáticamente en la FIG. 13 El colector 70 incluye un marco 71 que se acopla a los extremos 62 de entrada de las fibras 61 ópticas y mantiene los extremos 62 de entrada dentro de una cámara o pasaje 72, con una ventana 73 (que se puede configurar como una lente en una realización) posicionada en el extremo del pasaje 72. Las ondas 53 que salen del dispositivo 50 de exposición pasan a través de la ventana 73 para entrar en los extremos 62 de entrada de las fibras 61 ópticas. Se puede posicionar una lente 66A entre el dispositivo 50 de exposición y la ventana 73 para enfocar las ondas 53 en esta fase. El marco 71 se mantiene firmemente en su lugar en relación con el dispositivo 50 de exposición, de tal manera que los extremos 62 de entrada de las fibras 61 ópticas no se muevan en relación con el dispositivo 50 de exposición. Este posicionamiento relativo fijo permite que el dispositivo 50 de exposición active y desactive selectivamente las salidas 54 mediante el uso de mapeo de píxeles. En otras palabras, el extremo 62 de entrada de cada fibra 61 óptica se mapea a uno o más píxeles específicos del dispositivo 50 de exposición, de tal manera que la activación de el(los) píxel(es) especificado(s) hace que las ondas 53 emitidas por el(los) píxel(es) especificado(s) viajen hacia debajo de la fibra 61 óptica, activando de esta manera la salida 54 asociada con esa fibra 61 óptica. El mapeo de píxeles también incorpora el mapeo del área específica del sitio 51 de exposición hacia el cual se dirige la salida 54 de cada fibra 61 óptica. En una realización, donde se utiliza un proyector DLP como dispositivo 50 de exposición, cada fibra 61 óptica se mapea a una pluralidad de píxeles (potencialmente cientos o más) del proyector d Lp . En dicha configuración, la pérdida o inactivación de múltiples píxeles puede ocurrir sin afectar la capacidad de la fibra 61 óptica para mantener suficiente funcionalidad y potencia para la operación. El uso del colector 70 y las fibras 61 ópticas como se describe en el presente documento logra la conversión de una proyección bidimensional en una exposición aproximadamente unidimensional (lineal). Este mapeo se puede almacenar en la memoria del ordenador y ejecutar mediante un procesador del ordenador, tal como el controlador 100.

En otra realización, el dispositivo 50 de exposición tiene la forma de una matriz 55 de LED 59 que funcionan como fuentes de las ondas 53, como se muestra en la FIG. 14 Los LED 59 se pueden diseñar para emitir ondas 53 de la longitud de onda y la intensidad adecuadas para solidificar el material 36. La matriz 55 de LED 59 se puede posicionar dentro del rodillo 42 como se muestra en la FIG. 14, o fuera del rodillo 42 como se describe en el presente documento, y puede utilizar un mecanismo 66 de enfoque como también se describe en el presente documento. En cualquier caso, una matriz 64 de microlentes en las salidas 54 como se describió anteriormente puede ayudar a enfocar las ondas 53. Cada uno de los LED 59 en esta realización constituye una salida 54 separada que está dirigida a un área específica del sitio 51 de exposición, y los LED 59 se pueden activar y desactivar selectivamente para exponer esa área específica del sitio 51 de exposición a las ondas 53. Los LED 59 activados constituyen salidas 56 activas y se muestran oscurecidos en la FIG. 14, y los LED 59 inactivos constituyen salidas 57 inactivas que se muestran iluminadas. Como se ve en la FIG. 14, el material 36 alineado con las salidas 56 activas se solidifica para formar una capa 38. Los LED 59 se pueden mapear a las áreas específicas del sitio 51 de exposición hacia el que se dirigen, y este mapeo se puede almacenar en la memoria del ordenador y ejecutare mediante un procesador de ordenador, tal como el controlador 100. Si los LED 59 se posicionan fuera del rodillo 42, se puede utilizar una pluralidad de fibras 61 ópticas en conjunto con los LED 59, formando las salidas 54. Cada LED 59 se puede mapear a una fibra 61 óptica individual en esta configuración. En realizaciones adicionales, se puede utilizar un tipo diferente de dispositivo 50 de exposición, y el mecanismo 60 de depósito puede incluir componentes configurados para dirigir las ondas 53 desde el dispositivo de exposición hasta las áreas apropiadas del sitio 51 de exposición. Por ejemplo, en la realización de las FIG. 15-19, el dispositivo 50 de exposición tiene la forma de un láser, y se utiliza un mecanismo 66 de enfoque que incluye lentes y/o espejos para enfocar el haz. El mecanismo 66 de enfoque en las FIG. 16-17 incluye una o más lentes 66A y uno o más espejos 66B.

Durante la operación del aparato 12, la separación entre el aplicador 40 y la superficie de depósito se debe cambiar para cada nueva capa 38 del objeto 11 que se deposita. El aplicador 40 en las realizaciones de las FIG. 1, 3-4, 8-11 y 15-19 está orientada de tal manera que el rodillo 42 se posiciona verticalmente debajo de la superficie de depósito y forma la capa 38 verticalmente por encima del rodillo 42. En esta realización, la traslación vertical relativa (es decir, el eje z) se produce entre el aplicador 40 y la superficie de depósito durante la fabricación de capas 38 sucesivas. Esta traslación vertical se ilustra, por ejemplo, en las FIG. 6A y 6B, que ilustran el mecanismo 30 de depósito realizando una primera pasada (FIG. 6A) de izquierda a derecha para depositar una primera capa 38 y una segunda pasada (FIG.

6B) de derecha a izquierda para depositar una segunda capa 38, donde se muestra en líneas discontinuas la traslación vertical entre la primera y la segunda pasada. Este cambio relativo en el posicionamiento se puede lograr utilizando uno o más métodos y mecanismos diferentes o combinaciones de los mismos. En las realizaciones de las FIG. 8-11 y 15-19, esta traslación vertical se puede lograr al cambiar la elevación de la plataforma 22 de construcción, utilizando un mecanismo 23 de posicionamiento vertical como se describe en el presente documento. En otra realización, esta traslación vertical se puede lograr al cambiar la elevación de la pista 14, lo que se puede lograr utilizando mecanismos 23 de posicionamiento vertical similares a los descritos en el presente documento. En una realización adicional, el mecanismo 30 de depósito puede incluir un mecanismo para cambiar la posición vertical del aplicador 40 con respecto a la plataforma 22 de construcción, tal como, al elevar o bajar el aplicador 40 y/o todo el chasis 32. Por ejemplo, en la realización de las FIG. 20A-B, cada uno de los mecanismos 30 de depósito es capaz de traslación vertical con respecto a la pista 14 a través de un rango de movimiento limitado al elevar o bajar el carro 32 con respecto a la pista 14. La traslación vertical se puede lograr al alternar el carro 32 entre posiciones verticales preestablecidas, tales como al mover verticalmente la estructura de accionamiento que se acopla con la pista 14 con respecto al rodillo 42. La traslación vertical principal de la plataforma 22 de construcción con respecto al aplicador 40 en esta realización se logra mediante el movimiento de la plataforma 22 de construcción como se describe en el presente documento, y el rango de posicionamiento vertical del mecanismo 30 de depósito permite que múltiples mecanismos 30 de depósito pasen a través de la área 13 de construcción sin ajustar la posición de la plataforma 22 de construcción, lo que consume más tiempo. La operación de estas realizaciones se describe con más detalle en el presente documento.

El mecanismo 30 de depósito puede incluir otros componentes adicionales para proporcionar una funcionalidad adicional en la producción de un objeto 11 de alta calidad. Se entiende que cualquiera de las realizaciones de ejemplo en el presente documento puede incluir cualquier combinación de estos componentes adicionales, incluso si no se ilustra específicamente en el presente documento. Por ejemplo, el mecanismo 30 de depósito puede incluir uno o más dispositivos 80 de exposición secundarios, configurados para seguir el aplicador 40 en la dirección del movimiento, como se muestra en la FIG. 7. El dispositivo 80 de exposición secundario emite ondas 53 electromagnéticas adicionales para solidificar aún más el material, cuyas ondas 53 pueden tener la misma o diferente longitud de onda e intensidad que las ondas 53 del dispositivo 50 de exposición. En una realización, el dispositivo 80 de exposición secundario no necesita estar enfocado con precisión, ya que es aceptable que se irradie toda la superficie del objeto 11. En esta configuración, las ondas 53 del dispositivo 50 de exposición se pueden configurar para solidificar solo el material 36 lo suficiente como para formar una capa 38 estable (conocido como “estado verde”), y el dispositivo 80 de exposición secundario luego solidifica aún más la capa 38 hasta el grado final de solidificación deseado. Esto presenta una ventaja de eficiencia significativa sobre los procesos existentes, donde los objetos 11 se producen normalmente en estado verde y requieren una etapa de irradiación separada posterior para el curado completo. La realización de las FIG. 15-19 incluye dos dispositivos 80 de exposición secundarios, para permitir la exposición secundaria de la capa 38 mientras que el carro 32 viaja en dos direcciones opuestas sin realizar un giro de 180°. El dispositivo 80 de exposición secundario delantero se puede desactivar para cada pasada del carro 32, estando activo el dispositivo 80 de exposición secundario trasero, o ambos dispositivos 80 de exposición secundarios pueden estar activos. Los componentes 80A del dispositivo 80 de exposición secundario se ilustran en la FIG. 16. El controlador 100 puede controlar la activación de el(los) dispositivo(s) 80 de exposición secundario(s).

Como otro ejemplo, el mecanismo 30 de depósito puede incluir uno o más mecanismos de retiro de material configurados para retirar el exceso y/o el material no solidificado, tal como una o más escobillas 81 de goma o una o más escobillas 82 de goma sin contacto. Por ejemplo, la realización en las FIG. 15-19 incluye dos escobillas 81 de goma posicionadas en lados alternos del rodillo 42, que limpian la superficie de la capa 38 para retirar el exceso y/o el material 36 no solidificado después del proceso de solidificación. En una realización, las escobillas 81 de goma se pueden configurar para subir y bajar, de tal manera que solo la escobilla 81 de goma trasera se acople a la superficie del objeto 11, cuya operación puede ser controlada por el controlador 100. Como otro ejemplo, la realización en las FIG. 15-19 también incluye dos escobillas 82 de goma de vacío posicionadas en lados alternos del rodillo 42, que soplan o succionan el exceso y/o el material 36 no solidificado después del proceso de solidificación mediante la aplicación de un flujo de aire de vacío. Los componentes 82A-B de las escobillas 82 de goma de vacío se muestran en la FIG. 16. En una realización, las escobillas 82 de goma de vacío se pueden configurar para activarse y desactivarse, de tal manera que solo las escobillas 82 de goma de vacío traseras afecten la superficie del objeto 11, cuya operación puede ser controlada por el controlador 100. La realización en las FIG. 8-11 incluye escobillas 81 de goma y escobillas 82 de goma de vacío configuradas de manera similar a aquellas de la realización de las FIG. 15-19.

Se pueden incluir componentes adicionales en otras realizaciones. En una realización, uno o más componentes 83 adicionales se pueden conectar modularmente al carro 32 y entre sí para proporcionar la funcionalidad deseada, como se muestra en la FIG. 19 Para efectuar estas conexiones modulares se pueden utilizar conexiones desmontables tales como sujetadores, abrazaderas, estructuras de enclavamiento (por ejemplo, pestañas/ranuras) u otras estructuras. Como se ilustra en la FIG. 19, cada uno de los componentes 83 adicionales se puede conectar al carro 32 y se puede conectar al lado exterior de cada uno de los demás componentes 83 adicionales para proporcionar una estructura totalmente modular y personalizable. Dichos componentes 83 adicionales pueden incluir uno o más dispositivos 80 de exposición secundarios, escobillas 81 de goma o escobillas 82 de goma de vacío como se describe en el presente documento. Dichos componentes 83 adicionales también pueden incluir otros componentes funcionales, tales como un aparato de lavado con solvente o líquido, limpiadores/aseadores mecánicos, un aplicador de color o un aparato para el depósito de material adicional. Un aplicador de color utilizado en esta configuración puede permitir aplicar el color sobre una base capa por capa, dando al objeto final 11 un color que penetra internamente a través del grosor del objeto 11, en lugar de simplemente un recubrimiento superficial. Un aparato para el depósito de material adicional puede incluir un aparato para el depósito de materiales conductores o rastros dentro del cuerpo del objeto 11, proporcionando conductividad y/o funcionalidad de circuito al objeto 11.

El aparato 12 se puede configurar para utilizar múltiples mecanismos 30 de depósito y/o múltiples aplicadores 40 para pasar a través del área 13 de construcción en secuencia, tal como se ilustra en las FIG. 20-23. Los múltiples mecanismos 30 de depósito en las FIG. 20-23 se ilustran conectados a la misma pista 14, pero se pueden utilizar múltiples pistas 14 en otra realización. En una realización, como se ilustra en las FIG. 20A-B, se pueden configurar múltiples mecanismos 30 de depósito para pasar a través del área 13 de construcción secuencialmente, cada mecanismo 30 de depósito tiene el aplicador 40 en diferentes posiciones verticales. Las diferentes posiciones del aplicador 40 se indican mediante líneas discontinuas en las FIG. 20A-B, y cada mecanismo 30 de depósito sucesivo está separado más bajo que el mecanismo 30 de depósito anterior. Esta configuración se puede lograr utilizando estructuras de posicionamiento vertical descritas en otra parte del presente documento. Se entiende que la diferencia en el posicionamiento vertical entre los múltiples mecanismos 30 de depósito puede ser sustancialmente igual al grosor deseado de cada capa 38 aplicada. Como se muestra en la FIG. 20A, múltiples mecanismos 30 de depósito que pasan a través del área 13 de construcción depositan cada uno una capa 38, una encima de la siguiente, en una sola pasada que no requiere el reposicionamiento del ensamble 20 de soporte. Esta configuración da como resultado eficiencia multiplicativa y ahorro de tiempo, ya que cada pasada en la FIG. 20A deposita 3 veces más capas que una sola pasada con un solo mecanismo 30 de depósito. Además, los múltiples mecanismos 30 de depósito se pueden configurar para ajustar sus alturas en orden inverso para permitir un paso en la dirección opuesta para depositar tres capas 38 adicionales, después de reposicionar la plataforma 22 de construcción, como se muestra en la FIG. 20B. En otra realización, el ensamble 20 de soporte se puede configurar para ajustar rápidamente el posicionamiento de la plataforma 22 de construcción entre cada mecanismo 30 de depósito que pasa, para permitir múltiples pasadas, como se muestra en la FIG. 22 En otra realización, la pista 14 se puede disponer en una configuración de bucle o carrusel para permitir las pasadas de uno o más mecanismos 30 de depósito a la misma altura relativa de la plataforma 22 de construcción, sin invertir la dirección de los mecanismos 30 de depósito. Esto puede eliminar la necesidad de reajustar las alturas relativas de los mecanismos 30 de depósito entre sí, y solo es necesario el ajuste de la plataforma 22 de construcción con respecto a la pista 14. Esto también puede eliminar la necesidad de componentes duplicados tales como dispositivos 80 de exposición secundarios, escobillas 81 de goma, escobillas 82 de goma de vacío, etc., para permitir pasadas en direcciones opuestas. El bucle de la pista 14 puede ser horizontal, vertical o una configuración más compleja. Cuando se utilizan múltiples mecanismos 30 de depósito, todos los mecanismos 30 de depósito pueden utilizar el mismo material 36, o se pueden configurar diferentes mecanismos 30 de depósito para aplicar diferentes materiales 36. Debido a las diferencias en las propiedades de los diferentes materiales 36, el mecanismo 30 de depósito puede necesitar pasar a diferentes velocidades. Un carro 32 autopropulsado como el descrito en el presente documento descrito permite esta operación. Aún más, la pista 14 puede incluir una estructura compleja (no mostrada) con áreas de descanso para mecanismos de depósito no utilizados y mecanismos de alternación de pista, para permitir la alternación entre los mecanismos 30 de depósito según se desee.

En otra realización, se pueden configurar múltiples mecanismos 30 de depósito como se ilustra en las FIG.20A-B para pasar a través del área 13 de construcción secuencialmente, los mecanismos 30 de depósito tienen los aplicadores 40 en las mismas posiciones verticales. Esto se puede utilizar para construir diferentes porciones de la misma capa de un objeto 11 y, en particular, los mecanismos 30 de depósito se pueden configurar para depositar diferentes materiales 36 en la capa. Por ejemplo, diferentes mecanismos 30 de depósito pueden producir porciones con diferentes colores, o un mecanismo 30 de depósito puede producir el cuerpo del objeto 11 mientras que otro produce la estructura de soporte para ser retirada posteriormente.

En otra realización, mostrada en la FIG. 21, un único mecanismo 30 de depósito puede incluir múltiples aplicadores 40 posicionados a diferentes alturas para definir sitios 41 de aplicación separados, con suficientes salidas 54 para las ondas 53 emitidas por uno o más dispositivos 50 de exposición para definir un sitio 51 de exposición separado para cada aplicador 40. Los múltiples aplicadores 40 se pueden configurar con un solo suministro 34 del material 36 fluido o múltiples suministros 34 de uno o más materiales 36 fluidos, y se entiende que otros componentes se pueden duplicar si se desea. Los rodillos 42 de la FIG. 21 pueden ser verticalmente ajustables entre sí en una realización.

En otras realizaciones, mostradas en las FIG. 24A-B, se pueden configurar mecanismos 30 de depósito único o múltiple para construir múltiples objetos 11 en una sola pasada, por ejemplo, al utilizar múltiples plataformas 22 de construcción o múltiples objetos 11 construidos en la misma plataforma 22 de construcción, cada objeto 11 separado tiene un área 13 de construcción separada a través de la cual pasa la pista 14. Como se muestra en la FIG. 24A, múltiples mecanismos 30 de depósito pueden aplicar múltiples capas 38 consecutivas a múltiples objetos 11 en una sola pasada. Como se muestra en la FIG. 24B, múltiples mecanismos 30 de depósito pueden aplicar diferentes porciones de la misma capa 38 a cada uno de los múltiples objetos 11 en una sola pasada. Esta configuración puede ser especialmente útil para una parte en la que es necesario depositar varios materiales en la misma capa, tal como un objeto 11 de varios materiales o un objeto 11 que incluye una estructura de soporte que se fabrica junto con el objeto 11 que se retirará más adelante. Se entiende que la(s) altura(s) de la(s) plataforma(s) 22 de construcción en relación con el(los) aplicador(es) 40 se pueden ajustar entre pasadas como se describe en el presente documento. Adicionalmente, el uso de múltiples mecanismos 30 de depósito y/o múltiples aplicadores 40 como se muestra en las FIG. 20-23 con una realización como se muestra en la FIG. 24 puede permitir una doble eficiencia multiplicativa y ahorro de tiempo. Además, el uso de múltiples mecanismos 30 de depósito y/o múltiples aplicadores 40 como se muestra en las FIG. 20-23 en combinación con una realización como se muestra en la FIG. 24A o 24B pueden permitir que diferentes partes de múltiples objetos idénticos 11 se fabriquen simultáneamente en una sola pasada de cada mecanismo 30 de depósito. Por ejemplo, un primer mecanismo 30 de depósito se puede cargar con un primer material 36 para fabricar una primera parte de un objeto 11, y un segundo mecanismo 30 de depósito se puede cargar con un segundo material 36 para fabricar una segunda parte del objeto 11, y cada uno de estos mecanismos 30 de depósito se puede configurar para realizar una sola pasada depositando una capa 38 (o una capa parcial) del material 36 deseado en la misma ubicación sobre una pluralidad de objetos idénticos 11 secuencialmente como se muestra en la FIG. 24A-B. Se entiende que diferentes mecanismos 30 de depósito también pueden incluir diferentes dispositivos 50 de exposición si se utilizan diferentes materiales 36.

La FIG. 28 ilustra una realización adicional de un sistema 10 para fabricar uno o más objetos 11 utilizando un aparato 12 y mecanismos 30 de depósito de acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento. En particular, la realización de la FIG. 28 se puede configurar para producir una serie de objetos 11 en secuencia, similar a la realización de la FIG. 24 Cada mecanismo 30 de depósito en la realización de la FIG. 28 se puede configurar como una unidad 90 autónoma con un subcontrolador individual, donde todos los subcontroladores para todas las unidades 90 están integrados con el controlador 100, de tal manera que el controlador 100 controla los subcontroladores y, por lo tanto, controla todas las unidades 90. Cada unidad 90 puede incluir además un mecanismo 30 de depósito y un mecanismo 91 de accionamiento configurado para mover la unidad 90 durante la fabricación. Como se muestra en la FIG. 28, las unidades 90 están todas conectadas a un carrusel 92 que mueve las unidades 90 alrededor de una pluralidad de estaciones. Cada una de las estaciones puede estar configurada para un propósito especializado. Por ejemplo, algunas estaciones pueden ser estaciones de fabricación donde la unidad 90 pasa por una o más áreas 13 de construcción para fabricar uno o más objetos 11 en una o más plataformas 22 de construcción. Dichas estaciones también pueden incluir componentes robóticos, tal como brazos robóticos que sostienen una plataforma 22 de construcción en la ubicación adecuada para que la construyan las unidades 90. Otras estaciones pueden ser estaciones de mantenimiento, tal como estaciones configuradas para recargar el suministro 34 de la unidad 90. El carrusel 92 puede tener una o más pistas 14 como se describe en el presente documento para guiar el movimiento de las unidades 90 durante la construcción. El mecanismo 91 de accionamiento puede ser multifuncional, de tal manera que las unidades 90 se potencien de manera autónoma y se puedan acoplar y desconectar de la pista 14 y mover por separado de la pista 14 cuando no estén en proceso de construcción, como para visitar estaciones de recarga o mantenimiento. En la configuración ilustrada en la FIG. 28, cada unidad 90 se puede cargar con un material 36 diferente para fabricar diferentes partes de un solo objeto 11 o diferentes objetos, como se describió anteriormente con respecto a la FIG. 24 Por lo tanto, esta configuración proporciona la capacidad para la fabricación rápida de una serie de objetos 11, ya sean objetos 11 idénticos u objetos 11 diferentes.

La FIG. 29 ilustra una realización adicional de un sistema 10 para fabricar uno o más objetos 11 utilizando un aparato 12 y un mecanismo 30 de depósito con un aplicador 40 que es diferente del rodillo 42 en el presente documento descrito. En la realización de la FIG. 29, el aplicador 40 incluye una película 84 móvil que está en comunicación con el suministro 34 del material 36 fluido y transporta el material 36 fluido al sitio 41 de aplicación por movimiento lateral para formar una capa 38 del objeto 11. El mecanismo 30 de depósito en la FIG. 29 tiene una superficie 85 estática que define la ubicación del sitio 41 de aplicación y el grosor de la capa 38 aplicada como se describió anteriormente, y la película 84 lleva el material 36 al sitio 41 de aplicación al moverse sobre la superficie 85 estática. La superficie 85 estática está formada por un cilindro en la FIG. 29, pero puede estar formado por un reborde u otra estructura en otras realizaciones. El mecanismo de depósito en la FIG. 29 también tiene dos rollos 86 en lados opuestos del sitio 41 de aplicación, que sirven como estaciones de recogida o suministro, dependiendo de la dirección del movimiento. Por ejemplo, en la FIG. 29, el mecanismo de depósito se mueve de izquierda a derecha como se indica, y la película 84 se mueve de derecha a izquierda, con el rollo 86 izquierdo que sirve como estación de recogida y el rollo 86 derecho que sirve como estación de suministro. Esto se invertirá cuando se mueva de derecha a izquierda. También se incluyen otros componentes, tales como rodillos 87 guía u otras guías para la película 84, escobillas 81 de goma u otros dispositivos de retiro de material para retirar el material 36 fluido de la película 84 antes de llegar a un rodillo 86 de recogida y una estación 88 de limpieza para limpiar la película 84 almacenada en los rollos 86. Aunque el carro 32 no se muestra en la FIG. 29, se entiende que todos estos componentes se pueden montar sobre un carro 32 como se describe en el presente documento. Como se muestra en la FIG. 29, el dispositivo 50 de exposición, o al menos las salidas 54 del mismo, se pueden ubicar debajo de la superficie 85 estática y dentro del cilindro que define la superficie 85 estática, aunque cualquier configuración y posicionamiento del dispositivo 50 de exposición y las salidas 54 del mismo descritas en el presente documento se puede utilizar en relación con esta realización. En la configuración ilustrada, las ondas 53 del dispositivo 50 de exposición pasan a través de tanto la superficie 85 estática como la película 84 en la ruta hacia el sitio 51 de exposición. En una realización adicional, la superficie 85 estática puede tener un espacio que permita que las ondas 53 pasen al sitio 51 de exposición sin atravesar la superficie 85 estática. En otra realización, la superficie 85 estática puede tener una serie 55 de salidas 54 montadas dentro de dicho espacio, que puede posicionar las salidas 54 tan cerca del sitio 51 de exposición que no se necesitan lentes u otro equipo de enfoque.

La FIG. 25 ilustra una realización alternativa del sistema 10 y el aparato 12 que utiliza un suministro 34 de tanque tradicional del material 36 fluido, con el mecanismo 30 de depósito posicionado sobre la plataforma 22 de construcción.

El mecanismo 30 de depósito en esta realización generalmente incluye un carro 32 que está configurado para moverse a lo largo de una pista 14, con un rodillo 42 y un dispositivo 50 de exposición que emite ondas 53 que pasan a través del rodillo 42 en su ruta al sitio 51 de exposición. En esta realización, el rodillo 42 no actúa como aplicador como en las realizaciones de las FIG. 1 y 3-4, pero define el grosor de la capa 38 aplicada del material 36, de forma similar a dichas realizaciones anteriores. Como tal, el rodillo 42 en esta realización actúa como un mecanismo de definición de capa, y se pueden utilizar estructuras configuradas de manera diferente para este propósito en otras realizaciones, tal como una conformación de bloque que se desliza a lo largo o a través del material 36. La plataforma 22 de construcción en la FIG. 25 y las estructuras asociadas se pueden configurar para tener una estructura desmontable como se describe en otra parte del presente documento. Adicionalmente, el mecanismo 30 de depósito y/o la plataforma 22 de construcción pueden tener mecanismos de ajuste (no mostrados) para el ajuste de la posición vertical relativa de la plataforma 22 de construcción y la superficie 42 de rodillo. El mecanismo de ajuste puede incluir las estructuras descritas en el presente documento y/o las estructuras utilizadas en tecnologías de creación de prototipos rápida existentes basadas en tanque, tal como mover la plataforma 22 de construcción gradualmente más profundo en el interior del suministro 34 de tanque. Esta realización permite fabricar el objeto 11 por debajo de la superficie del material 36 fluido si así se desea, con un grosor de capa 38 controlable. Sin embargo, esta realización no proporciona algunas de las ventajas de las otras realizaciones descritas en el presente documento, tal como la eliminación del requisito de mantener un suministro 34 de tanque grande del material 36 fluido. Se entiende que la realización de la FIG. 25 puede incluir estructura, componentes y características adicionales descritas en el presente documento. Por ejemplo, el sistema 10 ilustrado en la FIG. 25 también incluye un controlador 100 configurado para controlar y/o monitorizar componentes del aparato 12 como se describe en el presente documento. Como otro ejemplo, el dispositivo 50 de exposición, o al menos las salidas 54 del mismo, se ilustran en la FIG. 25 como si estuviera ubicado dentro del rodillo 42, pero el dispositivo 50 de exposición se puede configurar de manera similar a aquella de la FIG.

3 para sobresalir completamente a través del rodillo 42 en otra realización.

En una realización adicional, un aparato 12 como se describe en el presente documento puede estar encerrado dentro de una cámara sellada que puede tener temperatura controlada, presión controlada, humedad controlada y/o llenado con un gas específico (que incluye mezclas de gases). El control de la temperatura, la presión y la humedad puede influir en la velocidad de construcción y, por lo tanto, mejorar la eficiencia. Adicionalmente, el aparato 12 tiene la capacidad de construir objetos 11 sellados y huecos y, por lo tanto, la selección del gas ambiental puede permitir la producción de un objeto 11 sellado y hueco lleno de un gas específico. Por ejemplo, dicho objeto 11 lleno de un gas inerte puede ser útil, por ejemplo, para aplicaciones aeroespaciales.

El sistema 10 también incluye un controlador 100 que está configurado para controlar y/o monitorizar la operación de uno o más mecanismos del aparato 12, que incluyen numerosos ejemplos descritos en el presente documento. En una realización de la invención, el controlador 100 se puede implementar con un sistema informático, tal como el ordenador 2602. El ordenador 2602 incluye un procesador 2604 central que controla la operación general del ordenador y un bus 2606 del sistema que conecta el procesador 210 central a los componentes que se describen a continuación. El bus 2606 del sistema se puede implementar con cualquiera de una variedad de arquitecturas de bus convencionales.

El ordenador 2602 puede incluir una variedad de unidades de interfaz y unidades para leer y escribir datos o archivos. Por ejemplo, el ordenador 2602 puede incluir una interfaz 2608 de memoria que acopla una unidad 2610 de memoria al bus 2606 del sistema. La unidad 2610 de memoria se puede implementar con un dispositivo de memoria física, un dispositivo de memoria magnética, un dispositivo de memoria óptica u otro tipo de dispositivo de memoria. La unidad 2610 de memoria puede almacenar datos, archivos CAD y otros archivos electrónicos que se utilizan para producir objetos tridimensionales como se describe en el presente documento. Se puede incluir e implementar una memoria 2612 del sistema con un medio de memoria legible por ordenador convencional que tiene una sección de memoria de solo lectura que almacena un sistema básico de entrada/salida (BIOS) y una memoria de acceso aleatorio (RAM) que almacena otros datos y archivos. La unidad 2610 de memoria y la memoria 2612 del sistema pueden contener instrucciones ejecutables por ordenador diseñadas para ser ejecutadas por el procesador 2604. En algunas realizaciones, uno o más programas de control para operar uno o más aparatos 12 y/o múltiples componentes (por ejemplo, múltiples mecanismos 30 de depósito) dentro de cada aparato 12 pueden almacenarse en la unidad 2610 de memoria y/o la memoria 2612 del sistema.

El ordenador 2602 puede incluir interfaces adicionales para conectar dispositivos periféricos al bus 2606 del sistema. Por ejemplo, el ordenador 2602 también puede incluir una interfaz 2614 de red que acopla el bus 2602 del sistema a la red 2616 de área local (LAN). LAN 2616 puede tener una o más de las topologías LAN bien conocidas y puede utilizar una variedad de protocolos diferentes, tales como Ethernet. El ordenador 2602 también puede acceder a una red 2618 de área amplia (WAN), tal como Internet. La FIG. 26 muestra un enrutador 2620 que puede conectar la LAN 2616 a la WAN 2618 de manera convencional. Se muestra un servidor 2622 conectado a la WAN 204. Por supuesto, numerosos servidores, ordenadores, dispositivos portátiles, asistentes digitales personales, teléfonos y otros dispositivos adicionales también se pueden conectar a WAN 2618. En algunas realizaciones, el servidor 2622 almacena datos, archivos CAD, programas de control y/u otros archivos electrónicos a los que puede acceder el ordenador 2602 y que se pueden utilizar para producir objetos tridimensionales como se describe en el presente documento.

En el presente documento se describen diversas realizaciones con diversas combinaciones de características y componentes. Se entiende que las características y componentes de cada una de las diversas realizaciones descritas en el presente documento se pueden incorporar en otras realizaciones descritas en el presente documento.

El uso del sistema y aparato descrito en el presente documento proporciona beneficios y ventajas sobre la tecnología existente. Por ejemplo, el coste de los consumibles se reduce considerablemente, ya que el aparato genera pocos residuos y no requiere mantener un gran tanque de material para solidificar para la fabricación, como hacen muchas tecnologías actuales. Adicionalmente, la estructura del aparato no dicta ningún límite de tamaño específico, y el aparato se puede configurar para crear un objeto que sea significativamente más grande que las tecnologías existentes. La longitud de la pista y la anchura del aplicador se pueden aumentar según se desee sin afectar negativamente al rendimiento, y el tamaño de la habitación en la que se asienta el aparato se convierte en el límite del tamaño del aparato. Además, el aparato se puede configurar para fabricar un objeto o múltiples objetos muchas veces más rápido que cualquier tecnología existente. El aparato también proporciona la capacidad de fabricar objetos a partir de múltiples materiales, que incluyen objetos que tienen una estructura de soporte desmontable que está hecha de un material diferente al del objeto principal. También se habilita la producción de objetos a partir de múltiples materiales que requieren diferentes fuentes de exposición. El aparato proporciona además la capacidad de fabricar objetos funcionales, tal como una ventana u otro objeto transparente, o un objeto conductor. Aún más, los objetos fabricados utilizando el aparato descrito en el presente documento pueden no requerir el drenaje del material líquido de ninguna cavidad interna del objeto terminado, lo que puede requerir la perforación de un orificio para el drenaje. El aparato también es capaz de producir objetos limpios, secos y completamente curados, lo que aumenta la eficiencia de la producción. La configuración modular del aparato también ofrece una gran versatilidad, capacidad de personalización y otros beneficios. Los sistemas, aparatos y métodos descritos en el presente documento proporcionan aún otros beneficios y ventajas sobre la tecnología existente, y aquellos expertos en la técnica reconocerán dichos beneficios y ventajas.

En el presente documento se han descrito e ilustrado varias realizaciones y ejemplos alternativos. Un experto con conocimientos básicos en la técnica apreciaría las características de las realizaciones individuales y las posibles combinaciones y variaciones de los componentes. Un experto con conocimientos básicos en la técnica apreciaría además que cualquiera de las realizaciones se podría proporcionar en cualquier combinación con las otras realizaciones divulgadas en el presente documento. Se entiende que la invención se puede realizar de otras formas específicas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Los términos “primero”, “segundo”, “superior”, “ inferior”, etc., como se utilizan en el presente documento, tienen únicamente fines ilustrativos y no limitan las realizaciones de ningún modo. En particular, estos términos no implican ningún orden o posición de los componentes modificados por dichos términos. Adicionalmente, el término “pluralidad”, como se utiliza en el presente documento, indica cualquier número mayor que uno, ya sea de forma disyuntiva o conjuntiva, según sea necesario, hasta un número infinito. Además, “proporcionar” un artículo o aparato, como se utiliza en el presente documento, se refiere ampliamente a hacer que el artículo esté disponible o accesible para acciones futuras que se realizarán en el artículo, y no implica que el tercero que proporciona el artículo haya fabricado, producido o suministrado el artículo o que el tercero que proporciona el artículo tiene la propiedad o el control del artículo. De acuerdo con lo anterior, aunque se han ilustrado y descrito realizaciones específicas, vienen a la mente numerosas modificaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (12) que comprende:

• un ensamble (20) de soporte que tiene una plataforma (22) de construcción con un área (13) de construcción definida debajo de la plataforma de construcción;

• una pista (14) que se extiende a través del área de construcción; y

• un mecanismo (30) de depósito montado sobre la pista y configurado para producir un objeto (11) tridimensional sobre la plataforma (22) de construcción utilizando una resina (36) fluida en una técnica de capa por capa, el mecanismo (30) de depósito comprende:

- un carro (32) acoplado con la pista (14) y configurado para moverse a lo largo de la pista a través del área (13) de construcción;

- un suministro (34) de resina fluida montado sobre el carro;

- un rodillo (42) en comunicación con el suministro (34) de resina fluida, en el que el rodillo está montado de forma giratoria sobre el carro y configurado para girar para transportar la resina fluida a un sitio (41) de aplicación dentro del área de construcción para que la aplicación produzca el objeto tridimensional a medida que el carro pasa a través del área de construcción; y

- un dispositivo (50) de exposición montado sobre el carro (32) y configurado para emitir ondas electromagnéticas a través de una salida (54) hacia un sitio (51) de exposición dentro del área de construcción para solidificar la resina aplicada que es aplicada por el rodillo para producir el objeto tridimensional, en el que el rodillo (42) es permeable a las ondas electromagnéticas y la salida (54) del dispositivo (50) de exposición y el rodillo (42) están posicionados debajo del sitio (51) de exposición, de tal manera que las ondas electromagnéticas pasan a través del rodillo (42) al viajar desde el dispositivo (50) de exposición al sitio (51) de exposición;

caracterizado porque:

dicho suministro (34) de resina fluida está configurado como un tanque (34) configurado para contener la resina (36) fluida; y

dicho rodillo (42) está configurado para estar parcialmente sumergido en la resina fluida en el tanque (34), en el que el rodillo está configurado para girar para transportar la resina fluida desde el tanque hasta el sitio (41) de aplicación dentro del área (13) de construcción para que la aplicación produzca el objeto tridimensional a medida que el mecanismo (30) de depósito pasa a través del área de construcción.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el sitio (51) de exposición está ubicado en el sitio (41) de aplicación.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que el sitio (51) de exposición está desplazado del sitio (41) de aplicación.

4. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un mecanismo (23) de posicionamiento vertical conectado operativamente al ensamble (20) de soporte y configurado para ajustar la altura del ensamble de soporte con respecto al mecanismo (30) de depósito.

5. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un controlador (100) configurado para controlar el movimiento del carro (32) y el rodillo (42) y para controlar la activación del dispositivo (50) de exposición para producir el objeto tridimensional.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que la plataforma de construcción está unida de forma desmontable al ensamble de soporte y está hecha de un material flexible.

7. El aparato de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de exposición es un proyector DLP, una matriz (55) de LED (59) o un láser.

8. El aparato de la reivindicación 1, en el que el mecanismo de depósito comprende adicionalmente una pluralidad de fibras (61) ópticas que tienen extremos (63) de salida dispuestos en una matriz (55) para formar una pluralidad de salidas (54) del dispositivo de exposición, en el que las fibras ópticas están dispuestas de tal manera que las ondas electromagnéticas emitidas por el dispositivo de exposición viajan a través de las fibras ópticas y salen por los extremos de salida de las fibras ópticas dirigidas hacia el sitio (51) de exposición.

9. El aparato de la reivindicación 8, en el que el mecanismo de depósito comprende adicionalmente una matriz (64) de microlentes posicionada en una ruta de las ondas electromagnéticas entre los extremos (63) de salida de las fibras (61) ópticas y el sitio (51) de exposición, en el que la matriz (64) de microlentes está configurada para enfocar las ondas electromagnéticas hacia el sitio (51) de exposición dentro del área de construcción para solidificar la resina aplicada que es aplicada por el rodillo para producir el objeto tridimensional.

10. El aparato de la reivindicación 1, en el que la salida del dispositivo de exposición está posicionada dentro del rodillo.

11. El aparato de la reivindicación 1, en el que el mecanismo de depósito comprende adicionalmente al menos un mecanismo de retiro de resina configurado para retirar el exceso de resina no solidificada del área de construcción.

12. El aparato de la reivindicación 1, en el que el mecanismo de depósito comprende adicionalmente un dispositivo de exposición que arrastra el sitio de exposición y está configurado para emitir ondas electromagnéticas adicionales hacia el objeto tridimensional para solidificar adicionalmente la resina aplicada.

13. Un método que comprende:

proporcionar un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores;

girar el rodillo (42) para transportar la resina (36) fluida desde el tanque (34) hasta un sitio (41) de aplicación dentro del área de construcción para que la aplicación produzca el objeto tridimensional a medida que el carro pasa a través del área de construcción; y

activar selectivamente el dispositivo (50) de exposición para emitir las ondas (53) electromagnéticas hacia un sitio (51) de exposición dentro del área de construcción para solidificar la resina aplicada que es aplicada por el rodillo para producir el objeto tridimensional.