ES2949391T3 - Un dispositivo y método de recubrimiento para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo - Google Patents

Un dispositivo y método de recubrimiento para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo Download PDF

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Abstract

Un recubridor para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo, en donde el recubridor comprende un puerto de descarga y un miembro aplanador, en donde el puerto de descarga está configurado para descargar material de construcción para formar una pila de material de construcción delante del aplanamiento. miembro, en donde el miembro aplanador está configurado para esparcir material de la pila de material de construcción a lo largo de la superficie de trabajo para formar la capa de material de construcción en la parte superior de la superficie de trabajo a través de un espacio formado entre una superficie inferior del miembro aplanador y el superficie de trabajo mediante el movimiento relativo del miembro aplanador y la superficie de trabajo, en donde el recubridor incluye además un obturador distanciado del puerto de descarga,en el que el obturador está configurado para poder moverse entre una posición cerrada en la que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie de trabajo, y una posición abierta en la que el material de construcción se dispensa sobre la superficie de trabajo, en el que el obturador está configurado para cerrar un área adyacente por delante de la superficie inferior del miembro aplanador en la posición cerrada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un dispositivo y método de recubrimiento para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo
Campo de la invención
La invención se refiere a un dispositivo y método de recubrimiento para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo. La invención se refiere, además, a un sistema de fabricación aditiva y al uso de un recubridor en un sistema o proceso de fabricación aditiva.
Antecedentes de la invención
En el campo de la fabricación aditiva existen diversas formas de crear un objeto. Por lo general, los objetos sólidos tridimensionales complejos se pueden fabricar colocando repetidamente capas delgadas de material de construcción capaz de solidificarse, una capa a la vez mediante el uso de medios de (re)cubrimiento y posteriormente solidificando selectivamente porciones de las capas delgadas aplicadas. El material de construcción puede ser, por ejemplo, un material curable por medio de la luz (por ejemplo, ultravioleta) o un material que se puede endurecer térmicamente, por ejemplo fundido, fusionado y/o sinterizado entre sí, por medio de radiación electromagnética (por ejemplo, luz láser, haz de electrones, etc.).
Los objetos se pueden fabricar rápidamente sin necesidad de herramientas complejas o engorrosas. En un proceso de estratificación, el material de construcción se extiende en una capa y se solidifica selectivamente de acuerdo con patrones predeterminados, en el que el proceso de estratificación es seguido por la extensión de material de construcción adicional en otra capa sucesiva que se solidifica selectivamente de manera similar. Este proceso se repite varias veces para construir una parte tridimensional. Puede emplearse un ordenador para generar la sección transversal de los patrones. El sistema de fabricación aditiva se puede vincular fácilmente a los sistemas CAD/CAM.
El recubrimiento se utiliza en la fabricación aditiva para aplicar una capa delgada de medio. El medio, que se utiliza como material de construcción para el objeto a formar, puede ser un polvo. Sin embargo, también se pueden utilizar líquidos, tales como por ejemplo resinas (poliméricas). Los documentos EE. UU.2018/085856A1 y WO2016/161489A2 divulgan recubridores para aplicar capas de material de construcción.
La deposición de una capa delgada de material de construcción se puede realizar de varias maneras usando un recubridor. Por ejemplo, se puede usar una geometría de recubrimiento como un aplicador, una hoja o un cuchillo para depositar las capas delgadas de resina. Se puede poner en contacto directo un recubridor con hoja con el medio de construcción y barrer la superficie del material de construcción para depositar una capa uniforme que tenga el espesor de capa deseado. Sin embargo, los dispositivos de recubrimiento conocidos pueden dar como resultado una deposición de capa inexacta o que requiere mucho tiempo.
Por lo general, los dispositivos de recubrimiento de fabricación aditiva convencionales, por ejemplo, empleados en máquinas de fusión/sinterización por láser selectivo, se mueven sobre una superficie de construcción, donde el exceso de polvo que se empuja hacia adelante del recubridor en cualquier lado se recolecta en bolsillos de desechos. Tales bolsillos de desechos de una unidad de construcción pueden hacer que el sistema sea más complejo y espacioso. Además, una cantidad significativa del material de construcción no se utiliza y termina en los bolsillos de desecho.
Existe la necesidad de un medio de (re)cubrimiento que permita un proceso de fabricación aditivo más eficiente con un desperdicio reducido de material de construcción durante el recubrimiento. Además, existe la necesidad de un medio de (re)cubrimiento que permita una deposición precisa de una capa (delgada) de material de construcción.
Resumen de la invención
Es un objeto de la invención proporcionar un método y un sistema que evite al menos uno de los inconvenientes mencionados anteriormente.
Adicional o alternativamente, es un objeto de la invención proporcionar medios de (re)cubrimiento mejorados en un sistema o método de fabricación aditiva.
Adicional o alternativamente, es un objeto de la invención proporcionar un (re)cubridor para aplicar una capa de material de construcción con menos desperdicio de dicho material de construcción.
Adicional o alternativamente, es un objeto de la invención proporcionar un dispositivo y un método que permita una deposición eficiente, precisa, estable y/o uniforme de una capa sucesiva de medio.
Para ello, la invención proporciona un recubridor para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1 adjunta.
En lugar de cerrar el área de abertura del puerto de descarga, el flujo de material de construcción, preferiblemente polvo, se interrumpe por medio de un obturador ubicado a una distancia de dicha área de abertura, de modo que el montón no se constriñe en una dirección lateral. El obturador puede tener, por ejemplo, una hoja deslizante a varios centímetros de distancia de la abertura de salida de flujo del puerto de descarga. El obturador del recubridor puede proporcionar un mecanismo de cierre mejorado, sin necesidad de cerrar la corriente de polvo directamente en el área de abertura de salida de flujo del puerto de descarga.
Ventajosamente, en lugar de llevar el montón restante de material de construcción sobre un borde a un cubo de desecho o depósito excedente, el montón de material de construcción puede conservarse para su uso posterior. Esto puede ser muy ventajoso, cuando el recubridor se usa en un sistema de fabricación aditiva que tiene un transportador con una pluralidad de unidades de construcción movibles a lo largo del transportador, donde una o más de la pluralidad de unidades de construcción están dispuestas para pasar posteriormente a lo largo del recubridor por medio del transportador
El obturador puede configurarse para proporcionar un mecanismo de cierre que permita un corte preciso y/o repentino de la deposición de la capa de material de construcción. El recubridor puede usarse, por ejemplo, para aplicar una capa de polvo. El flujo de polvo no se cierra directamente en una abertura de salida de flujo del puerto de descarga. En su lugar, se dispone un obturador delante del miembro de aplanamiento sustancialmente al mismo nivel de un lecho de polvo formado. El flujo de polvo se puede detener por medio del obturador cuando el obturador cierra el área adyacente. El montón de polvo puede así permanecer sustancialmente intacto para su uso posterior durante el recubrimiento sucesivo.
Un lecho de polvo puede ser muy sensible a las variaciones de densidad (por ejemplo, polímero o polvo metálico). La densidad del lecho de polvo es muy importante para la calidad final de los objetos y productos fabricados. La densidad puede determinarse en gran medida por la masa del montón de polvo por delante del miembro de aplanamiento (por ejemplo, hoja, rodillo, etc.). Ventajosamente, el recubridor con el obturador pueden lograr un recubrimiento en el que la cantidad de polvo por delante del miembro de aplanamiento puede permanecer sustancialmente constante, mientras que el flujo de polvo puede detenerse por completo y comenzar de nuevo. Se apreciará que el material de construcción también puede ser un líquido en lugar de un polvo.
El área adyacente que se cierra por medio del obturador, en la posición cerrada, puede estar a la altura de la superficie inferior del miembro de aplanamiento. El obturador está configurado de manera que, al menos en la posición cerrada, la superficie inferior del obturador está alineada con la superficie inferior del miembro de aplanamiento.
El montón de material de construcción por delante del miembro de aplanamiento en la dirección relativa de la dirección de movimiento se forma a través del puerto de descarga. El puerto de descarga puede configurarse para permitir que el material de construcción sea expulsado de forma controlada desde el depósito de material de construcción (por ejemplo, la tolva) por delante del miembro de aplanamiento del recubridor. Ventajosamente, la eyección del material de construcción no necesita ser precisa en cuanto a ubicación o tiempo, ya que es el miembro de aplanamiento el que distribuye el material de construcción a través de la superficie de trabajo hasta una profundidad definida por el espacio libre entre la hoja y la superficie de trabajo.
El material de construcción (por ejemplo, polvo) puede ser extendido por el miembro de aplanamiento del recubridor barriendo relativamente una pila/montón de material de construcción a través de la superficie de trabajo para formar la capa de material de construcción. El montón de material de construcción se forma delante del miembro de aplanamiento, es decir, delante (aguas arriba) del miembro de aplanamiento en la dirección del movimiento relativo (barrido) del recubridor y la superficie de trabajo. La dirección de barrido relativa puede obtenerse moviendo la superficie de trabajo con respecto a el recubridor y/o viceversa. El montón de material de construcción puede ser una pila previamente preparada suministrada por el puerto de descarga que está conectado a una fuente de material de construcción, tal como por ejemplo un contenedor que contiene material de construcción o una tolva. Durante la aplicación de la capa de material de construcción, el espacio entre la superficie inferior del miembro de aplanamiento y la parte superior de la superficie de trabajo define la capa de material de construcción. Ventajosamente, de esta forma, no se requiere precisión en la expulsión de polvo desde la fuente de material de construcción (por ejemplo, la tolva).
Por medio del puerto de descarga, se proporciona una cantidad de material de construcción frente al miembro de aplanamiento. Esta cantidad forma un montón de material de construcción frente al miembro de aplanamiento (aguas arriba en una dirección relativa del movimiento del recubridor y la superficie de trabajo). Se puede formar un montón separado o independiente de material de construcción por delante del miembro de aplanamiento. El montón formado de material de construcción puede separarse completamente del material de construcción descargado por el puerto de descarga. Se apreciará que también se puede emplear un montón de material de construcción adjunto (no independiente).
El obturador puede mantener sustancialmente intacto el montón de material de construcción por delante del miembro de aplanamiento en la dirección del movimiento relativo. De esta forma, puede que ya no sea necesario acumular el montón de material de construcción antes de iniciar una carrera de recubrimiento en la que se forma una capa de material de construcción sobre la superficie de trabajo.
El obturador puede incluir una hoja de obturador para cerrar el área adyacente por delante de la superficie inferior del miembro de aplanamiento en la posición cerrada. La hoja de obturador del obturador puede tener varias formas y dimensiones. En un ejemplo, la hoja del obturador forma una placa rectangular delgada. También se pueden utilizar otras formas. Se apreciará que también se pueden utilizar otras disposiciones de cierre, tal como una placa telescópica, un cierre de diafragma, un cierre giratorio, un cierre pivotante, etc.
El obturador puede incluir una hoja de obturador que, en uso, está configurada para ser empujada a través del montón formado de material de construcción cuando se mueve a la posición cerrada, para sostener una porción sustancial del montón de material de construcción por encima de la hoja del obturador. De esta forma, el montón de material de construcción puede permanecer sustancialmente intacto para su uso posterior por parte del recubridor.
Opcionalmente, la hoja de obturador del obturador es menor de 2 mm, más preferiblemente menor de 1 mm. De esta manera, el obturador puede capturar mejor el montón de material de construcción.
Ventajosamente, de acuerdo con la invención, se puede generar menos polvo, ya que ya no es necesario dejar caer el exceso de polvo en un recipiente. Se puede obtener una deposición selectiva de material en polvo sobre una superficie de trabajo. Esto es muy ventajoso en un sistema en el que el recubridor está en una posición fija y una pluralidad de unidades móviles con las superficies de trabajo del recubridor se mueven a lo largo de dicho recubridor.
Opcionalmente, el recubridor incluye una primera cámara y una segunda cámara diferentes a la primera cámara, la primera cámara contiene una cantidad de material de construcción, en el que un puerto de descarga está dispuesto entre la primera cámara y la segunda cámara, el puerto de descarga está configurado para proporcionar material de construcción a la segunda cámara tal como para formar un montón de material de construcción por delante del miembro de aplanamiento (en la dirección relativa de movimiento del recubridor y la superficie de trabajo). La primera cámara puede ser, por ejemplo, un depósito que contenga material de construcción, tal como una tolva. Se puede proporcionar una holgura o espacio entre el miembro de aplanamiento y la superficie de trabajo, de manera que durante el movimiento relativo del recubridor a través de la superficie de trabajo, se forma una capa de material de construcción sobre la superficie de trabajo. El material de construcción del montón de material de construcción se guía a través de la holgura/espacio para formar una capa suave de material de construcción (por ejemplo, lecho de polvo).
Opcionalmente, la primera cámara es desmontable y/o reemplazable.
El miembro de aplanamiento puede ser una hoja de recubridor. Sin embargo, también se pueden usar otros tipos de miembros de aplanamiento, tal como un rodillo.
Se puede formar una capa de material de construcción sobre una capa previamente formada por medio del recubridor, en la que el recubridor se barre sobre la capa previamente formada con un valor de espacio (holgura) entre una superficie inferior del recubridor y la superficie de trabajo del material de construcción. El espacio puede ser diferente de cero para definir el espesor de la capa aplicada.
El recubridor puede proporcionar un montón de polvo separado. Ventajosamente, se puede evitar que la densidad de la capa aplicada cambie gradualmente a lo largo de la dirección de una carrera del recubridor. Por lo tanto, se puede formar un objeto que tenga propiedades materiales más consistentes.
Opcionalmente, la abertura del puerto de descarga se puede ajustar. El ancho de la abertura de salida de flujo del puerto de descarga se puede ajustar. De esta forma, se puede influir en el montón formado de material de construcción de modo que la presión sobre el material de construcción se pueda cambiar y/o controlar dependiendo del tipo de material de construcción (por ejemplo, polvo) utilizado.
En la posición cerrada, el obturador está configurado para transportar la pila de material de construcción.
Se puede permitir que el montón de material de construcción descanse sobre el obturador. El montón de material de construcción se puede transportar junto con el recubridor y está listo para usar en una etapa de tiempo posterior. El resto del montón de material de construcción después de una carrera de recubrimiento no se extiende sobre la superficie, de manera que se puede reducir el desperdicio de material de construcción.
En la posición cerrada, una superficie inferior del obturador está sustancialmente alineada con respecto a la superficie inferior del miembro de aplanamiento.
Opcionalmente, la hoja de obturador del obturador se mueve contra el miembro de aplanamiento de manera que sus superficies inferiores estén sustancialmente alineadas formando una superficie lisa. De esta forma, se puede evitar que la hoja del obturador sea empujada por debajo del miembro de aplanamiento, lo que podría dar como resultado una ruptura no deseada de la capa formada de material de construcción (por ejemplo, lecho de polvo). La superficie inferior de la hoja del obturador puede estar a la misma altura que la superficie inferior del miembro de aplanamiento. La hoja de obturador puede descansar contra una porción lateral del miembro de aplanamiento en la posición cerrada. En un ejemplo, la hoja del obturador está configurada para descansar contra un borde inferior del miembro de aplanamiento, siendo el miembro de aplanamiento, por ejemplo, una hoja de recubrimiento. Se apreciará que se pueden usar otros tipos de miembros de aplanamiento, tales como rodillos.
La superficie inferior del miembro de aplanamiento puede ser plana. La hoja de obturador del obturador puede, por ejemplo, ser paralela a la superficie inferior del miembro de aplanamiento.
Opcionalmente, el obturador se puede desplazar de forma deslizante entre la posición abierta y la posición cerrada.
El recubridor puede incluir una disposición deslizante que permita el desplazamiento deslizante entre la posición abierta y la posición cerrada, y viceversa. La disposición deslizante puede incluir un elemento de empuje configurado para empujar el obturador a una de las posiciones abierta y cerrada. El elemento de empuje puede ser, por ejemplo, un resorte. También se pueden emplear otros elementos de empuje, tal como por ejemplo un miembro elástico.
Opcionalmente, el obturador se puede conmutar entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, al menos durante el movimiento relativo entre el recubridor y la superficie.
El obturador puede conmutarse durante el movimiento relativo del recubridor, por ejemplo, cuando la superficie de trabajo se mueve con respecto al recubridor y/o cuando el recubridor se mueve con respecto a la superficie de trabajo. Adicional o alternativamente, el recubridor puede estar configurado para ser conmutable cuando está estacionario, es decir, sin movimiento relativo entre la superficie de trabajo y el recubridor.
Opcionalmente, el obturador se puede conmutar entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, con una velocidad mayor o igual a la velocidad de recubrimiento. Puede desearse tener una conmutación suficientemente rápida del obturador entre la posición abierta y la posición cerrada. El obturador puede, por ejemplo, ser conmutable entre la posición abierta y la posición cerrada, y viceversa, por medio de una hoja de obturador. La velocidad de recubrimiento a la que el recubridor y la superficie de trabajo se mueven relativamente entre sí puede influir significativamente en la porción de corte de la capa de material de construcción. La porción de corte puede ser una región de transición en la que una región de la capa aplicada de material de construcción pasa a una región libre de material de construcción. Puede preferirse tener una parte de corte suave y/o corta, por ejemplo a lo largo de una línea recta. Se puede obtener una porción de corte mejorada adaptando la velocidad del obturador (por ejemplo, la hoja del obturador) a una velocidad mayor o igual a la velocidad de recubrimiento.
Cuando el obturador se mueve desde la posición cerrada hasta la posición abierta, la velocidad de la hoja del obturador puede ser suficientemente rápida para evitar que el material de construcción sea arrastrado con él. La hoja del obturador puede tener, por ejemplo, una velocidad suficientemente grande para evitar que el material de construcción del montón de material de construcción sea arrastrado como resultado del movimiento entre el material de construcción y la hoja del obturador. En un ejemplo, la velocidad de deslizamiento de la hoja del obturador es mayor o igual a la velocidad de recubrimiento durante el movimiento.
Opcionalmente, el obturador se puede conmutar entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, con una velocidad sustancialmente igual a la velocidad de recubrimiento.
Se puede obtener una mejora adicional de la porción de corte eligiendo la velocidad del obturador (por ejemplo, la hoja del obturador) sustancialmente igual a la velocidad de recubrimiento.
De esta manera, se puede obtener una región de transición más corta entre una región en capas y una región sin capas, compare, porción de corte. Esto puede tener la ventaja de que la unidad de construcción puede tener dimensiones más pequeñas. La unidad de construcción puede, por ejemplo, mantenerse relativamente corta, de modo que se necesite menos espacio y, por lo tanto, se pueda obtener un sistema de fabricación aditiva más eficiente.
Cuando la hoja del obturador del obturador se mueve sustancialmente a la velocidad de recubrimiento (es decir, la velocidad relativa a la que el recubridor y la superficie de trabajo se mueven entre sí), la capa de material de construcción aplicada sobre la superficie de trabajo puede cortarse con una línea sustancialmente recta cuando el obturador se mueve desde la posición abierta a la posición cerrada. De esta forma, se puede asegurar que la hoja del obturador esté sustancialmente estacionaria con respecto a la superficie de trabajo (moviéndose a la misma velocidad relativa) cuando el obturador cambia de la posición abierta a la posición cerrada y/o viceversa. Dado que la hoja del obturador aparentemente permanece inmóvil con respecto a la superficie de trabajo, la capa de material de construcción se puede cortar en una línea sustancialmente recta mejorada en la superficie de trabajo.
Opcionalmente, el recubridor incluye además un raspador que tiene un borde elevado, en el que el borde elevado está dispuesto para raspar el material de construcción que descansa sobre el obturador durante la retracción del obturador desde la posición cerrada hasta la posición abierta.
En la posición cerrada, el montón de material de construcción descansa sobre la hoja del obturador. Cuando posteriormente la hoja del obturador se mueve desde la posición cerrada a la posición abierta, con el montón de material descansando sobre ella, el material puede transportarse junto con la hoja del obturador. Con el raspador se puede evitar que el material de construcción restante se arrastre demasiado con la hoja del obturador. Por ejemplo, si el material de construcción (por ejemplo, polvo) se adhiere al obturador, éste se puede raspar. El material de construcción que se raspa puede caer a través del área adyacente hacia la superficie de trabajo.
El raspador puede ser una pared vertical dispuesta por encima de la hoja del obturador, en el que la hoja del obturador está configurada para deslizarse a lo largo de un lado inferior de la pared vertical para permitir el raspado del material de construcción residual restante sobre el mismo. Se apreciará que también se pueden usar otros tipos de raspadores en lugar de una pared vertical. Por ejemplo, el pegado del material de construcción de la hoja del obturador del obturador puede reducirse usando vibraciones.
Opcionalmente, el obturador está hecho, al menos parcialmente, de un material de baja fricción. En un ejemplo, se utiliza un material alisado. Por ejemplo, se puede emplear una hoja de obturador de cobre. Adicional o alternativamente, al menos una porción del obturador puede ser hidrófoba.
Opcionalmente, el obturador incluye una película flexible que está sostenida por una o más nervaduras.
Opcionalmente, la hoja del obturador está hecha de un material flexible estirable. La hoja del obturador se puede estirar como una tela por medio de una o más nervaduras.
Opcionalmente, la hoja del obturador no es autoportante. La hoja del obturador se puede obtener estirando una película delgada y flexible mediante un marco que incluye una o más nervaduras. Ventajosamente, de esta manera, la hoja de obturador obtenida puede hacerse muy delgada mientras que tiene suficiente resistencia para mantener sustancialmente su forma con el montón capturado de material de construcción descansando sobre ella.
Opcionalmente, la hoja del obturador tiene una porción adelgazada alrededor de un lugar en el que se apoya el montón de material. Una o más nervaduras brindan soporte a la porción adelgazada. La hoja del obturador se puede mover entre la posición abierta y la posición cerrada por medio de medios de guía.
El miembro de aplanamiento del recubridor puede disponerse para proporcionar una capa sustancialmente plana de material de construcción. El recubridor se puede trasladar a través de la superficie de trabajo, en el que el miembro de aplanamiento está configurado para limpiar el material de construcción del montón de material de construcción sobre la superficie de trabajo (por ejemplo, en una plataforma de construcción) para formar capas (sucesivas) de material de construcción.
Se apreciará que el material de construcción se puede dispensar sobre una plataforma de soporte que proporciona una superficie de trabajo. Las capas sucesivas de material de construcción se pueden aplicar capa por capa una encima de la otra sobre la plataforma de soporte. Una capa de material de construcción puede así proporcionar una superficie de trabajo de la siguiente capa de material de construcción que se va a aplicar. La superficie de trabajo y el recubridor pueden ser relativamente desplazables entre sí en al menos dos dimensiones, que comprenden una dirección de extensión para aplicar una capa de material de construcción a través de al menos una porción de la superficie de trabajo, y una dirección de altura que define la distancia entre la superficie inferior del recubridor (por ejemplo, la superficie inferior del miembro de aplanamiento) y la superficie de trabajo, es decir, el espacio.
Opcionalmente, el recubridor incluye y/o está asociado con un controlador. El controlador se puede configurar para controlar el recubridor para extender el material de construcción en una capa sobre un espacio de trabajo, p.ej., capa previamente aplicada que contiene material de construcción solidificado. El controlador se puede configurar para controlar otros procesos de un sistema de fabricación aditiva.
El material de construcción puede ser un material fluido (por ejemplo, polvo, líquido, etc.) que es solidificable al ser tratado por medios de solidificación (por ejemplo, fuente de luz). El material de construcción puede ser capaz de una transformación selectiva tras la exposición a una estimulación prescrita. Se puede usar una fuente de energía para llevar selectivamente la capa de material de construcción a una temperatura por encima de cierta temperatura para obtener una solidificación localizada.
Opcionalmente, el recubridor incluye además un vibrador configurado para hacer vibrar una o más paredes para mejorar el flujo del material de construcción hacia el puerto de descarga.
Opcionalmente, el recubridor incluye uno o más sensores para detectar un nivel de material de construcción. Opcionalmente, el recubridor incluye al menos un sensor para detectar un nivel del montón de material de construcción aguas arriba del miembro de aplanamiento.
Opcionalmente, el puerto de descarga incluye una bomba de engranajes o similar para controlar el flujo de material de construcción. Se apreciará que también se pueden utilizar otros medios o válvulas de control de flujo.
Opcionalmente, el recubridor incluye además una barrera ambiental dispuesta para evitar que los gases, tales como el oxígeno, alcancen el montón de material de construcción (es decir, la cámara en la que se forma el montón de material de construcción). Por ejemplo, en la sinterización selectiva por láser a altas temperaturas, puede no ser deseable que se agregue oxígeno, ya que el oxígeno puede tener efectos perjudiciales tal como oxidación, tinción, etc. Por medio de la barrera ambiental, se puede permitir que funcione bajo una atmósfera controlada, por ejemplo, una atmósfera de nitrógeno o una atmósfera de argón.
Opcionalmente, el recubrimiento es unidireccional. Por lo tanto, se puede desear que la presión sobre el lecho de polvo sea lo más constante posible para evitar variaciones en la densidad del lecho de polvo. Esto se puede lograr empleando medios de ajuste para controlar el suministro de material de construcción para formar el montón de material de construcción aguas arriba del miembro de aplanamiento.
De acuerdo con un aspecto, la invención se refiere a un método para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo por medio de un recubridor, de acuerdo con la reivindicación 8 adjunta.
El medio puede ser un polvo. Un polvo puede exhibir suficiente fricción para formar un montón de material en polvo aguas arriba de la hoja del recubridor. Como resultado, se puede obtener un montón de polvo con un volumen o peso sustancialmente constante durante la acción de recubrimiento. De esta forma, se puede obtener una deposición más uniforme del material en polvo.
Ventajosamente, puede que ya no se requiera un colector de material de construcción, por ejemplo, un contenedor de residuos de material de construcción. Dicha cámara de material de construcción excedente puede disponerse fuera de la cámara de fabricación de un sistema de fabricación aditiva para recibir el exceso de polvo que no se ha llenado en la cámara de fabricación. Además, es posible que ya no se requieran medios de reabastecimiento configurados para reabastecer el material de construcción de desecho recogido a un suministro de material de construcción.
El material de construcción puede suministrarse hacia adelante desde el miembro de aplanamiento en una dirección de marcha relativa del recubridor con respecto a la superficie de trabajo.
La velocidad de cierre de la hoja del obturador se puede configurar de acuerdo con la velocidad del recubridor. Esto permite cambiar la velocidad de la hoja del obturador (dinámica) dependiendo de la velocidad del recubridor, es decir, la velocidad relativa entre el recubridor y la superficie de trabajo sobre la que se aplica el polvo.
La hoja del obturador se puede cerrar a la misma velocidad y dirección que la velocidad y dirección de movimiento del recubridor. Por lo tanto, la velocidad de la hoja del obturador durante el cambio de la posición abierta a la posición cerrada puede elegirse basándose en la velocidad relativa entre la hoja del obturador y la superficie de trabajo. De esta forma, la hoja del obturador puede permanecer sustancialmente en una cierta posición con respecto a la superficie de trabajo durante el movimiento relativo entre el recubrimiento y la superficie de trabajo. De esta forma, se puede obtener una línea de corte de deposición de polvo mejorada. Opcionalmente, también para la abertura, la velocidad de la hoja del obturador durante la conmutación de la posición abierta a la posición cerrada se puede elegir en función de la velocidad relativa entre la hoja del obturador y la superficie de trabajo.
De acuerdo con un aspecto, la invención se refiere a un sistema de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 9 anexa.
La capacidad de tener menos material de construcción de desecho reduce significativamente los costes involucrados. Se puede obtener un sistema de fabricación aditiva rentable como resultado de los ahorros asociados con la reducción del desperdicio de material. Además, se puede obtener un diseño más simple que requiere menos trabajo manual.
De acuerdo con la reivindicación 10 adjunta, la invención se refiere a un sistema de fabricación aditiva que incluye al menos un transportador, una pluralidad de unidades de construcción que se pueden mover a lo largo del transportador, y un recubridor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones adjuntas 1-7 en las que uno o más de la pluralidad de unidades de construcción están dispuestas para pasar posteriormente a lo largo del recubridor por medio del transportador.
Ventajosamente, el recubridor puede habilitar impresoras 3D industriales en el que los diferentes procesos de fabricación aditiva se realizan en paralelo utilizando varias unidades de construcción. Por lo tanto, la fabricación aditiva 3D puede volverse más atractiva económicamente como tecnología de producción. El recubridor puede usarse para procesos de fabricación aditiva (por ejemplo, utilizando unidades de construcción en movimiento) a escala industrial, en los que la cantidad de material de construcción desperdiciado se reduce usando el recubridor. Ventajosamente, el recubridor puede proporcionar un mecanismo de cierre que puede detener efectivamente el flujo de material de construcción entre diferentes unidades de construcción. Además, se puede obtener una mayor velocidad de producción de la impresora 3D empleando el recubridor.
El recubridor se puede montar en una posición fija. El sistema puede ser un sistema de sinterización selectiva por láser de carrusel con un compartimento de recubridor inmóvil. Dentro del compartimiento del recubridor, el recubridor puede montarse en una posición fija. Se puede proporcionar una pluralidad de unidades de construcción dispuestas para mover y pasar al menos el compartimiento del recubridor. Por medio del recubridor, entre unidades de construcción, se puede detener el flujo de polvo del recubridor. De esta forma, el exceso de polvo al final de una carrera de recubrimiento no puede desecharse en un bolsillo de residuos.
Opcionalmente, el sistema de fabricación aditiva incluye además una cámara de solidificación y al menos una cámara de precalentamiento y/o poscalentamiento, donde la pluralidad de unidades de construcción se pueden mover a dichas cámaras por medio del transportador.
De acuerdo con la reivindicación 12 adjunta, la invención se refiere a un método para formar un objeto por capas a partir de un medio capaz de solidificarse, mediante el cual el objeto se construye capa por capa proporcionando repetidamente una capa del medio sobre un soporte y/o una parte ya formada del objeto y solidificando posteriormente una o más áreas predeterminadas de la capa del medio de acuerdo con un patrón específico antes de que se forme una capa sucesiva de la misma manera, donde las capas sucesivas del medio se aplican usando un recubridor de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas 1-7.
El recubridor se puede emplear en diversos procesos de fabricación aditiva en los que se produce un objeto físico mediante la solidificación capa por capa de un material de construcción, tal como un polvo de polímero, un polvo metálico, etc. El proceso de fabricación aditiva puede ser, por ejemplo, un proceso selectivo de fusión por láser, un proceso de sinterización selectiva por láser, un proceso de estereolitografía, etc. La solidificación se puede obtener utilizando un haz de alta energía, tal como un haz láser.
Se puede utilizar un proceso de fabricación aditiva para construir un objeto tridimensional utilizando un enfoque capa por capa. El proceso de fabricación aditiva puede implicar las siguientes etapas en general: (i) una capa de material de construcción se extiende sobre una superficie de trabajo, como una plataforma o placa de construcción, opcionalmente mediante el recubridor; (ii) se utilizan medios de solidificación para solidificar (por ejemplo, fusionar o por medio de un láser) la primera capa o la primera sección transversal del objeto; (iii) se extiende una nueva capa de material de construcción a través de la capa anterior usando el recubridor; (iv) se solidifican y añaden otras capas o secciones transversales; y (v) el proceso se repite una pluralidad de veces hasta que se crea al menos una parte del objeto completo. El material de construcción suelto y sin fusionar (por ejemplo, polvo) puede permanecer en su lugar durante la fabricación del objeto, pero puede retirarse durante el procesamiento posterior. El recubridor puede disponerse para aplicar selectivamente una capa de material de construcción.
Se divulga un método para hacer productos tangibles por fabricación por capas que comprende las etapas de: depositar en un área de deposición, usando un recubridor, una capa de material de construcción sobre una primera plataforma de construcción para construir un primer producto en capas; transportar, utilizando un transportador, la primera plataforma de construcción lejos del área de depósito; retirar el primer producto en capas de la primera plataforma de construcción; ajustar la distancia entre el recubridor y la primera plataforma de construcción en una dirección paralela a la dirección de construcción; depositar material de construcción sobre dicha primera plataforma de construcción para obtener un segundo producto en capas después de que se haya retirado el primer producto en capas; en el que el ajuste se realiza moviendo la primera plataforma de construcción con respecto al transportador y en el que el transportador mueve la primera plataforma de construcción más allá del recubridor repetidamente para obtener el primer producto en capas, y en el que el método comprende además la etapa de depositar en un área de deposición, mediante el uso de un recubridor, una capa de material de construcción sobre una segunda plataforma de construcción para construir un tercer producto en capas antes de que se haya eliminado el primer producto en capas, donde la deposición se lleva a cabo usando un recubridor de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas 1-7 como el recubridor.
Una ventaja de mover la plataforma de construcción con respecto al transportador para ajustar la distancia entre el recubridor y la plataforma de construcción es que no es necesario mover el recubridor y, por lo tanto, puede colocarse en una posición fija. Mantener el recubridor en una posición fija tiene el efecto de que no hay necesidad de detener el proceso de deposición durante el ajuste de la distancia entre el dispositivo y una plataforma sobre la que se tiene que depositar el material. Como consecuencia, hay más tiempo disponible para depositar material y, por lo tanto, el dispositivo puede usarse de manera más eficiente.
Una ventaja de mover la plataforma de construcción para pasar repetidamente la capa de recubrimiento es que las capas posteriores del mismo material pueden depositarse con el mismo recubridor. Pasar un recubridor repetidamente tiene el efecto de que el número de tales dispositivos para fabricar productos tangibles puede ser limitado en comparación con un método en el que cada capa se deposita mediante un dispositivo de deposición separado. El uso de solo uno o un número limitado de dispositivos de deposición hace que el método sea más rentable que un método en el que una plataforma de construcción pasa por un dispositivo de deposición solo una vez.
Una ventaja de depositar el material de construcción en una segunda plataforma de construcción mientras el primer producto en capas aún se está construyendo es que se fabrican múltiples productos casi simultáneamente. El efecto de esta producción cuasi simultánea es que se pueden fabricar más productos en un cierto lapso de tiempo. En consecuencia, se obtiene un método de producción más eficiente.
Ventajosamente, se puede proporcionar una línea de producción para la fabricación aditiva de productos tangibles que permita la fabricación rápida de productos mutuamente diferentes.
Un aspecto, que no se reivindica actualmente, se refiere a una línea de producción para la fabricación por capas de productos tangibles que comprende: una primera plataforma de construcción para transportar un producto tangible; el recubridor de acuerdo con las presentes reivindicaciones 1-7 para proporcionar una capa de material de construcción sobre la primera plataforma de construcción; un transportador para transportar la primera plataforma de construcción en un plano de transporte; medios de ajuste de altura para ajustar la distancia entre el recubridor y la primera plataforma de construcción; en el que el transportador es un transportador para transportar la primera plataforma de construcción hacia el recubridor y alejándola del recubridor repetidamente, y los medios de ajuste de altura están configurados para desplazar la primera plataforma de construcción con respecto al transportador en una dirección perpendicular al plano de transporte, y en el que la línea de producción comprende además una segunda plataforma de construcción para recibir dicho material, cuya segunda plataforma de construcción es transportable por dicho transportador y cuya segunda plataforma de construcción es desplazable con respecto al transportador independientemente de la primera plataforma de construcción, donde el recubridor de acuerdo con las presentes reivindicaciones 1 - 7 actúa como recubridor.
Una ventaja de un transportador para transportar la plataforma hacia el recubridor y alejándola del recubridor repetidamente es que cada plataforma puede pasar varias veces por un único recubridor. El efecto de pasar varias veces un solo recubridor es que solo se requiere un número limitado de recubridores, posiblemente solo un recubridor, para fabricar un producto tangible. Una línea de producción que comprenda solo un número limitado de recubridores costará menos que una línea de producción en la que cada capa sea depositada por un recubridor separado.
Una ventaja de que los medios de ajuste de altura estén configurados para desplazar la plataforma de construcción con respecto al transportador en una dirección perpendicular al plano de transporte es que el recubridor puede colocarse en una posición fija y que la distancia entre el recubridor y la plataforma de construcción puede ajustarse cuando la plataforma de construcción se retira del área de deposición, a saber. lejos del recubridor. El efecto es que el recubridor se puede utilizar para hacer otro producto durante el tiempo en que se ajusta la altura de la plataforma de construcción. Esto permite un uso más eficiente del recubridor durante la fabricación por capas de productos tangibles.
Una ventaja de una segunda plataforma de construcción para recibir el material es que un segundo producto, que puede ser diferente del primer producto, puede fabricarse simultáneamente con el primer producto. Esto hace que la línea de producción sea más eficiente.
De acuerdo con la reivindicación 13 adjunta, la invención se refiere a un uso del recubridor de acuerdo con la invención en un proceso o sistema de fabricación aditiva.
Se pueden usar diferentes tipos de material en polvo para recubrir, tales como por ejemplo polvos poliméricos, polvos metálicos y polvos cerámicos. También son posibles otros materiales en polvo, tales como por ejemplo polvos alimenticios y polvos farmacéuticos.
Breve descripción del dibujo
La invención se aclarará adicionalmente sobre la base de ejemplos de realización que se representan en un dibujo. Los ejemplos de realización se dan a modo de ilustración no limitativa. Se advierte que las figuras son únicamente representaciones esquemáticas de realizaciones de la invención que se dan a modo de ejemplo no limitativo.
En el dibujo:
La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 2 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 3 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 4 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 5 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 6 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 7 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 8 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 9 muestra un diagrama esquemático de un recubridor;
La Figura 10 muestra un diagrama esquemático de un obturador;
La Figura 11 muestra un diagrama esquemático de un sistema de fabricación aditiva;
La Figura 12 muestra un diagrama esquemático de un sistema de fabricación aditiva;
La Figura 13 muestra un diagrama esquemático de un proceso de recubrimiento en un sistema de fabricación aditiva; y
La Figura 14 muestra un diagrama de flujo de un método.
Descripción detallada
La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1 para aplicar una capa 3 de material 5 de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie 7 de trabajo. La superficie 7 de trabajo puede estar formada por un soporte de una unidad de construcción o una capa previamente formada de material 5 de construcción (por ejemplo, lecho de polvo). El recubridor 1 comprende un puerto 9 de descarga y un miembro 11 de aplanamiento. El puerto 9 de descarga está configurado para descargar el material 5 de construcción para formar un montón de material 13 de construcción delante del miembro 11 de aplanamiento. El miembro 11 de aplanamiento está configurado para extender material del montón de material 13 de construcción a lo largo de la superficie 7 de trabajo para formar la capa de material 3 de construcción encima de la superficie 7 de trabajo a través de un espacio 15 formado entre una superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento y la superficie 7 de trabajo por el movimiento relativo del miembro 11 de aplanamiento y la superficie 7 de trabajo. En este ejemplo, el movimiento relativo entre el recubridor 1 y la superficie 7 de trabajo para barrer el miembro 11 de aplanamiento a través de la superficie 7 de trabajo se obtiene proporcionando un movimiento de marcha X de la superficie 7 de trabajo con respecto al recubridor 1. El recubridor 1 puede así permanecer estacionario mientras se mueve la superficie 7 de trabajo. Se apreciará que adicionalmente o alternativamente, el recubridor 1 se puede mover.
El recubridor 1 incluye además un obturador 19 distanciado del puerto 9 de descarga, en el que el obturador 19 está configurado para moverse entre una posición cerrada en la que el material 5 de construcción no se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo y una posición abierta en la que el material 5 de construcción se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo. El obturador 19 está configurado para cerrar un área 21 adyacente por delante de la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento en la posición cerrada. De esta manera, una interfaz a través de la cual se proporciona material 5 de construcción sobre la superficie 7 de trabajo puede cubrirse selectivamente por medio del obturador 19.
En una posición cerrada, el montón de material 13 de construcción puede interceptarse al menos parcialmente de manera que al menos una porción restante del montón de material 13 de construcción pueda descansar sobre el obturador. Se pueden emplear diferentes disposiciones de obturador. En un ejemplo, se utiliza una hoja de obturador para obtener un cierre selectivo del área adyacente.
La Figura 2 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1. En esta realización, el obturador 19 se puede desplazar de forma deslizante entre la posición cerrada (véase la Figura 2A) y la posición abierta (véase la Figura 2B). El obturador 19 incluye una hoja 23 del obturador para cubrir selectivamente el área 21 adyacente. En la posición cerrada, el montón de material 13 de construcción puede descansar sobre la hoja 23 del obturador. El recubridor 1 incluye una disposición deslizante que permite el desplazamiento deslizante entre la posición abierta y la posición cerrada, y viceversa. La hoja 23 del obturador está conectada con una corredera 25 que puede deslizarse a lo largo de una línea 27 de corredera.
Como se muestra en la Figura 2A, en la posición cerrada, la hoja 23 del obturador del obturador 19 está configurada para transportar el montón de material 13 de construcción. El montón de material 13 de construcción puede transportarse junto con el recubridor 1 para su uso posterior. De esta manera, se puede evitar que el resto del montón de material de construcción después de una carrera de recubrimiento se extienda sobre la superficie. Por lo tanto, se puede reducir el desperdicio de material de construcción ya que el recubridor puede aplicar selectivamente una capa de material 3 de construcción sobre la superficie 7 de trabajo. En esta realización, la superficie 29 inferior de la hoja 23 del obturador está sustancialmente alineada con respecto a la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento. La hoja 23 del obturador del obturador 19 se mueve contra el miembro 11 de aplanamiento de manera que sus superficies 29, 17, inferiores respectivamente, estén sustancialmente alineadas formando una superficie lisa y plana. De esta forma, se puede evitar que la hoja del obturador sea empujada por debajo del miembro de aplanamiento, lo que puede dar como resultado una ruptura no deseada de la capa 3 formada de material de construcción (por ejemplo, lecho de polvo). La superficie 29 inferior de la hoja 23 del obturador está a la misma altura que la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento (con respecto a la superficie 7 de trabajo). La hoja 23 del obturador puede descansar contra una porción lateral del miembro 11 de aplanamiento en la posición cerrada (ver figura 2A). En un ejemplo, la hoja 23 del obturador está configurada para descansar contra un borde inferior del miembro 11 de aplanamiento que mira hacia el lado frontal del miembro 11 de aplanamiento. El miembro 11 de aplanamiento en esta realización es una hoja del recubridor. También se pueden utilizar otros tipos de miembros 11 de aplanamiento. El miembro 11 de aplanamiento puede tener diversas formas y dimensiones. En un ejemplo (no mostrado) el miembro 11 de aplanamiento es un rodillo.
En la realización mostrada de la Figura 2, la superficie inferior del miembro 11 de aplanamiento es plana, en el que la hoja 23 del obturador del obturador 19 es paralela a la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento.
La Figura 3 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1. El recubridor 1 está configurada para aplicar una capa 3 uniforme de material 5 de construcción sobre la superficie 7 de trabajo. La superficie 7 de trabajo puede ser, por ejemplo, una capa aplicada previamente de material de construcción. El recubridor 1 se puede utilizar para permitir un procesamiento capa por capa en un proceso de fabricación aditiva en el que se emplea un polvo. El puerto 9 de descarga está configurado para proporcionar un suministro de material 5 de construcción hacia un lado frontal del miembro 11 de aplanamiento, con respecto a la dirección relativa de movimiento del recubridor 1. En esta realización, la superficie 7 de trabajo, por ejemplo sostenida en una unidad de construcción de un sistema de fabricación aditiva, se mueve a lo largo de la dirección de marcha X. El puerto 9 de descarga puede disponerse para controlar el suministro de material 5 de construcción, por ejemplo procedente de un depósito o tolva (no mostrado). Se forma un montón de material 13 de construcción debajo del puerto de descarga en el lado frontal del miembro 11 de aplanamiento. Opcionalmente, se usa un sensor para monitorizar un nivel del montón de material 13 de construcción.
Por medio del recubridor, el material 5 de construcción se puede extender a través de la superficie 7 de trabajo para formar selectivamente al menos una porción de la superficie 7 de trabajo la capa 3 del material 5 de construcción. El material 5 de construcción del montón de material 13 de construcción se guía a través del espacio formado entre el lado 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento y el lado superior de la superficie 7 de trabajo.
El material 5 de construcción descargado desde el puerto 9 de descarga se puede recoger en una cámara de montón con paredes 31. La cámara de montón con paredes se puede cerrar selectivamente por medio del obturador 19. En esta realización, el obturador incluye una hoja 23 de obturador deslizante. Se apreciará que también pueden emplearse otros mecanismos del obturador 19. En la posición cerrada del obturador 19, la hoja del obturador intercepta el montón de material 13 de construcción, de modo que la porción del montón de material 13 de construcción por encima de la hoja 23 del obturador puede mantenerse. Por lo tanto, una gran porción del montón inicial de material 13 de construcción puede descansar sobre la hoja 23 del obturador y ser utilizada para un recubrimiento posterior por el recubridor 1. Ventajosamente, se puede mejorar la transición entre las porciones de capa y no capa en la superficie 7 de trabajo. Se puede obtener una transición repentina y precisa. Además, con el fin de recubrir posteriormente, puede que ya no sea necesario volver a llenar la cámara 31 de montón para obtener el montón de material 13 de construcción, lo que da como resultado una mayor eficiencia del proceso y un ahorro de tiempo.
La hoja 23 del obturador está distanciada del puerto 9 de descarga. El obturador está configurado para moverse entre una posición cerrada (no mostrada) en la que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie de trabajo, y una posición abierta (mostrada) en la que el material de construcción se dispensa sobre la superficie de trabajo. El obturador 19 está configurado para cerrar el área 21 adyacente por delante o aguas arriba de la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento, en la posición cerrada. La ubicación aguas arriba está relacionada con el movimiento relativo del recubridor o el miembro de aplanamiento con respecto a la superficie 7 de trabajo. En esta realización, la superficie 7 de trabajo se traslada con respecto al recubridor 1 en la dirección de marcha X. Sin embargo, también puede ser adicional o alternativamente posible que el recubridor 1 se mueva con respecto a la superficie 7 de trabajo.
La Figura 4 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1. El recubridor está configurado para aplicar una capa 3 de material 5 de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie 7 de trabajo. El recubridor 1 comprende un puerto 9 de descarga y un miembro 11 de aplanamiento. El puerto 9 de descarga está configurado para descargar el material 5 de construcción para formar un montón resultante de material 13 de construcción por delante del miembro 11 de aplanamiento, es decir, aguas arriba del miembro de aplanamiento con respecto al movimiento relativo del recubridor 1 y la superficie 7 de trabajo. El miembro 11 de aplanamiento puede configurarse para extender material 5 de construcción desde el montón de material 13 de construcción a lo largo de la superficie 7 de trabajo para formar la capa de material 3 de construcción sobre la superficie 7 de trabajo a través de un espacio 15 formado entre una superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento y la superficie 7 de trabajo por medio del movimiento relativo del miembro 11 de aplanamiento y la superficie 7 de trabajo. El recubridor 1 incluye además un obturador 19 distanciado del puerto 9 de descarga. En esta realización, el obturador incluye una hoja 23 del obturador móvil dispuesta por medio de una disposición deslizante. El obturador 19 está configurado para moverse entre una posición cerrada en la que el material 5 de construcción no se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo y una posición abierta en la que el material 5 de construcción se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo. El obturador 19 está configurado para cerrar un área 21 adyacente por delante de la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento, en la posición cerrada.
El material 5 de construcción se puede descargar por medio del puerto 9 de descarga por delante (aguas arriba) del miembro 11 de aplanamiento de modo que pueda apilarse para formar el montón de material 13 de construcción. En esta realización, el material de construcción está hecho de polvo. El miembro 11 de aplanamiento se desplaza con respecto a la superficie 7 de trabajo, que está formada por un lecho de polvo, de modo que el material 5 de construcción se distribuye como una capa uniforme sobre la superficie 7 de trabajo (lecho de polvo).
El recubridor 1 se puede emplear para formar la capa de polvo sobre el lecho de polvo en una cámara de construcción. La cámara de construcción puede, por ejemplo, ser parte de una unidad de construcción de un sistema de fabricación aditiva. Depositando el montón de polvo 13 adyacente al lecho de polvo y extendiendo el montón de polvo con un miembro 11 de aplanamiento a lo largo (de un lado al otro lado) del lecho de polvo, se puede formar una capa de polvo uniforme. El miembro 11 de aplanamiento puede actuar como un limpiador, configurado para extender el material de construcción aguas arriba recogido en el montón de material 13 de construcción.
Opcionalmente, se puede escanear un rayo láser a través de porciones de la capa de polvo que corresponden a una sección transversal del objeto que se está construyendo. El rayo láser puede derretir o sinterizar el polvo para formar una capa solidificada. Después de la solidificación selectiva de una capa, el lecho de polvo puede reducirse un espesor de la capa recién solidificada y una capa adicional de polvo puede extenderse sobre la superficie y solidificarse, según se requiera.
El montón de material 13 de construcción puede ser un montón separado. La separación del montón de material 13 de construcción se puede obtener por medio de una distancia proporcionada entre el puerto 9 de descarga y la superficie 7 de trabajo sobre la que se dispone el material de construcción. El obturador 19 está dispuesto de tal manera que en la posición cerrada, la hoja 23 del obturador está alineada con la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento.
En la realización mostrada, el recubridor 1 incluye una primera cámara 33 y una segunda cámara 35 diferente de la primera cámara 33, la primera cámara 33 contiene una cantidad de material 5 de construcción. Un puerto 9 de descarga está dispuesto entre la primera cámara 33 y la segunda cámara 35. El puerto 9 de descarga está configurado para proporcionar material 5 de construcción a la segunda cámara 35 para formar un montón de material 13 de construcción delante del miembro 11 de aplanamiento (aguas arriba en la dirección relativa de movimiento del recubridor y la superficie de trabajo). En este ejemplo, la superficie 7 de trabajo se mueve en la dirección de marcha X. También se pueden emplear otras formas de traslación relativa entre el recubridor 1 y la superficie 7 de trabajo para obtener el movimiento relativo del recubridor 1 a través de la parte superior de la superficie 7 de trabajo. La primera cámara 33 puede ser, por ejemplo, un depósito que contenga material 5 de construcción, tal como una tolva. Se proporciona una holgura o espacio entre el miembro 11 de aplanamiento y la superficie 7 de trabajo, de modo que durante el movimiento relativo del recubridor 4 a través de la superficie 7 de trabajo, se forma una capa de material 5 de construcción sobre la superficie 7 de trabajo. El material de construcción del montón de material 13 de construcción se guía a través de la holgura/espacio para formar una capa suave de material de construcción sobre el lecho de polvo.
El recubridor 1 incluye además medios 37 de ajuste configurados para ajustar un área de abertura del puerto 9 de descarga. En este ejemplo, los medios 37 de ajuste están dispuestos para ajustar un ángulo de una pared 39 lateral para ajustar el área de abertura del puerto 9 de descarga. Los medios 37 de ajuste permiten un movimiento de rotación de la pared 39 lateral. El ajuste del área de abertura del puerto 9 de descarga puede influir significativamente en el montón separado formado de material 13 de construcción en la segunda cámara 35.
Además, el recubridor incluye un sensor 41 de nivel opcional configurado para determinar un nivel de material de construcción en la primera cámara 33.
Además, el recubridor 1 incluye un raspador 43 opcional que tiene un borde elevado. El borde elevado está dispuesto para raspar el material 5 de construcción que descansa sobre la hoja 23 del obturador durante la retracción de la hoja 23 del obturador desde la posición cerrada hasta la posición abierta.
En la posición cerrada, el montón de material 13 de construcción descansa sobre la hoja 23 del obturador. Cuando posteriormente la hoja del obturador se mueve desde la posición cerrada a la posición abierta, con el montón de material 13 descansando sobre él, el material de construcción puede transportarse junto con la hoja 23 del obturador. Por medio del raspador 43 se puede evitar que el material de construcción restante sea arrastrado demasiado lejos con la hoja 23 del obturador. Cuando el polvo permanece adherido a la hoja 23 del obturador, se puede raspar de manera efectiva de modo que pueda caer hacia la superficie 7 de trabajo a través del área 21 adyacente. El raspador 43 está dispuesto de forma deslizante por encima de la hoja 23 del obturador. La hoja 23 del obturador está configurada para deslizarse a lo largo de un lado inferior del raspador 43 para permitir raspar el material de construcción residual restante cuando la hoja 23 del obturador se mueve desde la posición cerrada a la posición abierta. Se apreciará que también pueden usarse otros tipos de raspadores. Por ejemplo, la fijación del material de construcción de la hoja 23 del obturador puede reducirse usando vibraciones.
La pared 39 lateral incluye además un vibrador 45 opcional configurado para hacer vibrar al menos una porción de la pared lateral de modo que se pueda obtener un flujo más continuo de material 5 de construcción hacia el puerto 9 de descarga. De esta forma, el montón obtenido de material 13 de construcción puede mantenerse mejor durante el proceso de recubrimiento.
En la realización ejemplar, el recubridor 1 incluye además una barrera 47 ambiental opcional. La barrera 47 ambiental puede disponerse para evitar que los gases, tales como el oxígeno, entren en la segunda cámara 39 desde la primera cámara 33. La unidad de construcción en la que se emplea el recubridor 1 puede funcionar, por ejemplo, a temperatura elevada o en una atmósfera deseada. La barrera 47 ambiental puede evitar la contaminación del ambiente dentro de la unidad de construcción en la que está operando el recubridor 1. El recubridor 1 incluye además un marco 33 opcional dispuesto para contener diversas características del recubridor 1.
El recubridor 1 de acuerdo con la realización de la Figura 4 se puede utilizar para lograr la alimentación automática. El recubridor 1 puede incluir una primera cámara combinada (tolva) con un alimentador automático de material de construcción (por ejemplo, polvo). El recubridor 1 puede ser altamente ajustable por medio de medios de ajuste para controlar el flujo de material de construcción hacia la segunda cámara 35. Se puede obtener una densidad sustancialmente constante en el lecho de polvo por medio de los medios de ajuste. Además, se puede lograr una amplia gama de espesores de capa utilizando el recubridor 1.
Alternativamente, en lugar de una hoja de obturador deslizante, se puede disponer una hoja de obturador giratoria, donde la hoja de obturador se puede conmutar de forma giratoria entre la posición abierta y la posición cerrada, y viceversa. En la posición cerrada, el montón de medio/polvo puede descansar sobre la hoja del obturador. También está previsto que se pueda disponer una hoja de obturador conmutable de forma pivotante. También se pueden utilizar otros mecanismos de movimiento de obturadores, tales como por ejemplo obturadores de diafragma. Muchas variantes son posibles.
La Figura 5 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1. Similar a la realización de la Figura 4, el recubridor 1 incluye una primera cámara 33 y una segunda cámara 35, con un puerto 9 de descarga entre ellas. El puerto de descarga permite un suministro controlado de material 5 de construcción hacia la segunda cámara 35. El puerto de descarga puede proporcionar un suministro periódico de material 5 de construcción mediante la rotación del engranaje 9a. También se pueden usar otros tipos de puertos 9 de descarga. Por ejemplo, se puede utilizar una bomba de engranajes con dos engranajes. El material de construcción se dispone aguas arriba del miembro 11 de aplanamiento para formar un montón de material 13 de construcción. En este ejemplo, un sensor 41 opcional está dispuesto en el miembro 11 de aplanamiento para medir el nivel del montón de material 13 de construcción. Se apreciará que el sensor 41 de nivel se puede colocar de manera diferente. Además, se puede utilizar un número diferente de sensores. También puede ser posible emplear diferentes tipos de sensores para indicar la presencia de un montón adecuado de material 13 de construcción.
Se obtiene un montón separado de material 13 de construcción que se extiende sobre la superficie 7 de trabajo. En este ejemplo, el material de construcción es un polvo y la capa de material 5 de construcción está dispuesta sobre un lecho de polvo. En este ejemplo, la superficie 7 de trabajo se mueve en la dirección de marcha X mientras que el recubridor 1 permanece estacionario. Adicional o alternativamente, el recubridor 1 se puede mover para obtener el movimiento relativo para aplicar la capa de material 3 de construcción sobre la superficie 7 de trabajo.
El recubridor 1 incluye un obturador 19 distanciado del puerto 9 de descarga. El obturador 19 está configurado para moverse entre una posición cerrada en la que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo y una posición abierta en la que el material de construcción se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo. El obturador está configurado para cerrar un área 21 adyacente por delante/aguas arriba de la superficie 17 inferior del miembro 11 de aplanamiento, en la posición cerrada.
Una tolva más grande puede resultar en una mayor presión en el montón formado de material de construcción si el material de construcción dentro de la tolva se guía directamente al puerto 9 de descarga. Sin embargo, en esta realización ejemplar, el puerto de descarga controla la cantidad de material de construcción suministrado a la segunda cámara 35 para formar el montón de material 13 de construcción. De esta forma, la influencia del peso del material de construcción dentro de la tolva sobre el montón formado de material 13 de construcción puede reducirse y/o eliminarse. Por lo tanto, se pueden evitar diferentes presiones y densidades en las capas formadas de material de construcción (por ejemplo, lecho de polvo), que podrían dar lugar a diferentes propiedades mecánicas locales del objeto creado. En este ejemplo, la primera cámara (tolva) se puede rellenar o reemplazar fácilmente. Incluso se puede reemplazar durante el recubrimiento. La primera cámara puede ser desmontable.
Ventajosamente, el recubridor 1 en la realización mostrada de la Figura 5 puede lograr una dosificación directa. La primera cámara 33 (tolva) puede ser desmontable con un mecanismo de dosificación (fina). La primera cámara se puede quitar con polvo en el interior. Además, se puede lograr una detección de bajo nivel del montón de polvo durante el recubrimiento usando el sensor 41.
La Figura 6 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1. En la realización mostrada, el recubridor 1 incluye una primera cámara 33 y una segunda cámara 35 diferente de la primera cámara 33, la primera cámara 33 contiene una cantidad de material 5 de construcción. Un primer puerto 9a de descarga está dispuesto entre la primera cámara 33 y la segunda cámara 35, estando configurado el primer puerto 9a de descarga para proporcionar material 5 de construcción a la segunda cámara 35. Dentro de la segunda cámara 35, se dispone un segundo puerto 9b de descarga. El segundo puerto 9b de descarga es similar al puerto de descarga dispuesto en la realización de la Figura 4. El segundo puerto 9b de descarga está configurado para formar un montón de material 13 de construcción por delante del miembro 11 de aplanamiento (aguas arriba en la dirección relativa de movimiento de la superficie de trabajo y el recubridor).
En este ejemplo, la superficie 7 de trabajo se mueve en la dirección de marcha X. También se pueden emplear otras formas de traslación relativa entre el recubridor 1 y la superficie 7 de trabajo para obtener el movimiento relativo del recubridor 1 a lo largo de la parte superior de la superficie 7 de trabajo.
El obturador 19 puede trasladarse a la posición abierta (figura 6a) y a la posición cerrada (figura 6b), por medio de un mecanismo deslizante. Se puede obtener un montón separado (independiente) de material 13 de construcción por medio del recubridor 1. El montón de material 13 de construcción puede permanecer sustancialmente intacto cuando el obturador 19 se conmuta a la posición cerrada. Entonces, el montón se puede usar fácilmente en una fase posterior, por ejemplo, en una carrera de recubrimiento posterior, cuando el obturador 19 es conmutado de la posición cerrada a la posición abierta.
El recubridor 1 mostrado en la Figura 6 puede lograr un recubrimiento altamente ajustable. Esta realización puede ser adecuada, por ejemplo, para proporcionar una densidad constante en el lecho de polvo. La primera cámara 33 (tolva) puede retirarse con polvo en su interior. Además, se puede lograr una amplia gama de espesores de capa usando el recubridor 1.
El recubridor 1 puede proporcionar alimentación automática. La primera cámara 33 (tolva primaria) puede ser desmontable con respecto al mecanismo de dosificación del recubridor 1 (compare segunda cámara 35). La segunda cámara 35 puede tener control de nivel. El recubridor 1 puede usarse además para una dosificación de circuito cerrado a la segunda cámara 35. Ventajosamente, el proceso de recubrimiento puede ser independiente del nivel de polvo en la primera cámara 33. Si se desea, se puede lograr una dosificación relativamente gruesa.
La Figura 7 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1. Se forma un área 51 abierta debajo del puerto 9 de descarga de modo que se pueda obtener un montón separado o independiente del material 13 de construcción aguas arriba del miembro 11 de aplanamiento. Por medio del montón separado resultante del material 13 de construcción, se puede obtener una distribución de densidad más uniforme a lo largo de la capa dispuesta de material de construcción.
Opcionalmente, la hoja del obturador es flexible. Una hoja de obturador flexible puede, por ejemplo, proporcionar un mejor recubrimiento cuando se utilizan polvos metálicos.
La Figura 8 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1 en diferentes etapas de tiempo cuando el obturador 19 es conmutado de la posición abierta (etapa a) a la posición cerrada (etapa c). También se muestra una etapa de tiempo intermedio (etapa b) entre la posición abierta (etapa a) y la posición cerrada (etapa c) del obturador 19. En este ejemplo, el obturador 19 incluye una hoja 23 del obturador. También se pueden utilizar otros tipos de obturadores, tales como por ejemplo un diafragma.
El obturador puede conmutarse entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, con una velocidad v2 mayor o igual a una velocidad v1 de recubrimiento. De esta forma, se puede obtener una conmutación suficientemente rápido del obturador entre la posición abierta y la posición cerrada, lo que da como resultado una porción cortada 53 de la capa de material 3 de construcción.
En una realización ventajosa, el obturador es conmutable entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, con una velocidad sustancialmente igual a una velocidad de recubrimiento. De esta manera, se puede obtener una porción 53 de corte más estable de la capa de material 3 de construcción.
Ventajosamente, se puede obtener una región de transición relativamente corta entre una región 55a en capas y una región 55b sin capas. Por ejemplo, la superficie 57 adyacente a la superficie 7 de trabajo puede no requerir una capa de material 3 de construcción dispuesta sobre ella. Por lo tanto, la capa de material de construcción se puede recubrir selectivamente en la superficie 7 de trabajo.
En caso de que la velocidad v1 a la que se mueve la superficie 7 de trabajo con respecto al recubridor 1 estacionario (es decir, la velocidad de recubrimiento) sea igual a la velocidad relativa a la que se cierra la hoja 23 del obturador 19, se puede asegurar que la hoja 23 del obturador es sustancialmente estacionaria con respecto a la superficie 7 de trabajo durante el proceso de cierre (moviéndose a la misma velocidad relativa) cuando el obturador está cambiando de la posición abierta a la posición cerrada. Dado que la hoja del obturador aparentemente permanece inmóvil con respecto a la superficie de trabajo, la capa de material de construcción se puede cortar en una línea sustancialmente recta mejorada en la superficie de trabajo.
La Figura 9 muestra un diagrama esquemático de un recubridor 1. La Figura 9a muestra una vista en perspectiva del recubridor 1. El obturador 19 incluye una delgada hoja 23 del obturador sostenida por medio de nervaduras 59. El puerto 9 de descarga está distanciado del área 21 adyacente aguas arriba del miembro 11 de aplanamiento. El recubridor 1 incluye una disposición 27 deslizante para conmutar la hoja 23 del recubridor desde la posición abierta en la que se cubre el área 21 adyacente, a la posición cerrada en la que se descubre el área 21 adyacente. La Figura 9b muestra una vista en perspectiva de la sección transversal del recubridor 1 con el obturador 19 en la posición abierta, y la Figura 9c muestra una vista en perspectiva de la sección transversal del recubridor 1 con el obturador 19 en la posición cerrada.
La Figura 10 muestra un diagrama esquemático de un obturador 19. En este ejemplo, el obturador 19 incluye una delgada película 61 flexible que se estira y sujeta por medio de las nervaduras 59. De esta forma, se puede obtener ventajosamente una hoja de obturador más delgada. Las nervaduras laterales están unidas a una disposición 27 deslizante que permite que el obturador se traslade entre la posición abierta y la posición cerrada.
La Figura 11 muestra un diagrama esquemático de un sistema 100 de fabricación aditiva que incluye un transportador (no mostrado) y una pluralidad de unidades 101a, 101b de construcción móviles a lo largo del transportador. Un recubridor 1 está dispuesto de manera estacionaria dentro del sistema 100 de fabricación aditiva. En este ejemplo se muestran dos unidades 101a, 101b de construcción sucesivas, sin embargo, el sistema 100 puede incluir más unidades de construcción. Las unidades 101a, 101b de construcción están dispuestas para pasar posteriormente a lo largo del recubridor 1 por medio del transportador. De esta manera se obtiene un movimiento relativo entre la superficie 7 de trabajo y el recubridor 1, en el que las unidades 101a, 101b de construcción se mueven y el recubridor permanece estacionario.
El recubridor incluye un obturador 19 distanciado del puerto 9 de descarga. El obturador 19 está configurado para moverse entre una posición cerrada en la que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo y una posición abierta en la que el material de construcción se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo. El obturador está dispuesto para cerrar/cubrir un área adyacente por delante (aguas arriba) de la superficie inferior del miembro 11 de aplanamiento, en la posición cerrada.
Ventajosamente, puede que ya no sea necesario empujar el material de construcción restante a los contenedores de desecho, lo que permite un uso más eficiente del material de construcción. Por lo tanto, después de depositar la capa deseada de material de construcción sobre la superficie de trabajo (por ejemplo, sobre un lecho de polvo), el montón restante de material de construcción no se considera un desecho, sino que se mantiene intacto por medio del obturador. Además, el tiempo requerido para construir el montón de material de construcción proporcionando material de construcción a través del puerto de descarga puede evitarse en ejecuciones sucesivas. De este modo, el proceso de fabricación aditiva puede volverse más rápido.
Puede disponerse una tolva o un depósito para proporcionar material 5 de construcción al puerto 9 de descarga del recubridor 1. El miembro 11 de aplanamiento se puede configurar para moverse relativamente con respecto a la superficie 7 de trabajo cuando se proporciona una capa de material 3 de construcción sobre la superficie 7 de trabajo. Por medio de la iluminación selectiva de porciones seleccionadas, se puede endurecer una capa de un objeto.
La Figura 12 muestra un diagrama esquemático de un sistema 100 de fabricación aditiva que incluye una unidad 101 de construcción. La unidad 101 de construcción pasó a lo largo del recubridor 1 y en la Figura 12 se ilustran diferentes etapas de tiempo. La unidad 101 de construcción se puede mover por medio de un transportador. El recubridor 1 puede estar estacionario en una posición fija S, de modo que el movimiento relativo entre el recubridor 1 y la superficie 7 de trabajo en la unidad 100 de construcción se obtenga por medio del movimiento de la unidad 100 de construcción.
El recubridor 1 comprende un obturador 19 distanciado del puerto 9 de descarga. El obturador 19 está configurado para moverse entre una posición cerrada en la que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo de la unidad 101 de construcción y una posición abierta en la que el material de construcción se dispensa sobre la superficie 7 de trabajo de la unidad 101 de construcción. El obturador 19 está configurado para cerrar un área 21 adyacente por delante de la superficie inferior del miembro 11 de aplanamiento, en la posición cerrada. De esta forma, la capa de material de construcción se puede aplicar selectivamente sobre la superficie 7 de trabajo de la unidad 101 de construcción.
En la etapa A, la unidad 100 de construcción se acerca al recubridor 1 estacionario en la dirección de marcha X. El obturador 19 del recubridor 1 está en una posición cerrada, en la que un montón de material 13 de construcción descansa sobre el obturador 19. En la etapa B, la unidad 100 de construcción ha llegado al recubridor 1 estacionario. El obturador 19 del recubridor 1 se conmuta entonces de la posición cerrada a la posición abierta liberando el montón de material de construcción. Como resultado, se inicia el proceso de estratificación y se forma una capa de material de construcción a medida que la unidad de construcción se mueve relativamente con respecto al recubridor 1. Posteriormente, en la etapa C, el recubridor 1 pasó a través de la superficie 7 de trabajo con el obturador 19 permaneciendo en la posición abierta. En la etapa D, el recubridor 1 estacionario ha alcanzado una porción de la unidad 101 de construcción que no requiere una capa de material de construcción. En este punto, el obturador 19 se conmuta de la posición abierta a la posición cerrada. De esta manera, el montón de material 13 de construcción puede permanecer sustancialmente intacto descansando sobre el obturador 19. En la etapa E, la unidad 101 de construcción ha pasado por el recubrimiento y el obturador permanece en la posición cerrada hasta la inicialización de un proceso de recubrimiento posterior.
El material de construcción puede ser, por ejemplo, un polvo. Por medio del recubridor, el polvo se puede estratificar para formar una capa de polvo, en el que el polvo de la capa de polvo se une (selectivamente) entre sí para formar una capa del objeto. La capa del objeto se puede laminar sobre la capa del objeto previamente formada.
La Figura 13 muestra un diagrama esquemático de un proceso de recubrimiento en un sistema 100 de fabricación aditiva que incluye un transportador 103 y una pluralidad de unidades 101 de construcción. La pluralidad de unidades 101 de construcción se pueden mover a lo largo del transportador 103. El sistema 100 incluye además un compartimento 105 de recubridor. Dentro del compartimento del recubridor se dispone un recubridor 1 para proporcionar una capa de material de construcción sobre la superficie de trabajo de la unidad 101 de construcción que la atraviesa, si se desea. Una o más de la pluralidad de unidades 101 de construcción están dispuestas para pasar posteriormente a lo largo del compartimento 105 de recubridor por medio del transportador 103. En este ejemplo de realización, el sistema 100 de fabricación aditiva incluye además un compartimento 107 de precalentamiento y un compartimento 109 de solidificación posterior, por ejemplo para la sinterización. Se pueden disponer uno o más compartimentos 111 adicionales, como por ejemplo para poscalentamiento. La pluralidad de unidades 101 de construcción están dispuestas de forma móvil para pasar posteriormente por los compartimentos. También se pueden disponer otros compartimentos en el sistema 100 de fabricación aditiva. Ventajosamente, el recubridor 1 tiene un obturador 19 de manera que se puede reducir el desperdicio de material de construcción.
El proceso de solidificación puede requerir una temperatura elevada. Adicional o alternativamente, puede ser necesario un vacío.
La Figura 14 muestra un diagrama de flujo de un método 1000 para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo por medio de un recubridor, en la que el recubridor comprende un puerto de descarga y un miembro de aplanamiento. El recubridor está provisto de un obturador distanciado del puerto de descarga, en el que el obturador se puede mover entre una posición cerrada en la que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie de trabajo y una posición abierta en la que el material de construcción se dispensa sobre la superficie de trabajo. En una primera etapa 1001 del método, el material de construcción se descarga por medio del puerto de descarga para formar un montón de material de construcción delante del miembro de aplanamiento. En una segunda etapa del método 1002, el material del montón de material de construcción se extiende, por medio del miembro de aplanamiento, a lo largo de la superficie de trabajo para formar la capa de material de construcción sobre la superficie de trabajo a través de un espacio formado entre una superficie inferior del miembro de aplanamiento y la superficie de trabajo por el movimiento relativo del miembro de aplanamiento y la superficie de trabajo. En una tercera etapa 1003 del método, el obturador se emplea para abrir o cerrar selectivamente un área adyacente por delante de la superficie inferior del miembro de aplanamiento.
El método se puede utilizar en un proceso de fabricación aditiva para formar al menos una porción de un objeto tridimensional, en el que se forma una capa posterior del objeto tridimensional, que tiene un grosor de capa, sobre una capa previamente formada del objeto.
El recubridor 1 puede incluir un depósito principal y un segundo depósito, en el que el depósito principal está en comunicación con el depósito secundario por medio del puerto de descarga.
En un ejemplo, el recubridor 1 es un dispositivo extendedor de polvo configurado para extender polvo sobre una superficie 7 de trabajo tal como una placa de construcción y/o sobre una capa anterior. El material necesario para formar la capa de material 3 de construcción se puede drenar del montón de material 13 de construcción delante (aguas arriba) del miembro de aplanamiento del recubridor 1 durante el movimiento relativo entre el recubridor y la superficie 7 de trabajo.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un recubridor (1) para aplicar una capa (3) de material (5) de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie (7) de trabajo, en el que el recubridor comprende un puerto (9) de descarga y un miembro (11) de aplanamiento,
en el que el puerto (9) de descarga está configurado para, en uso, descargar material de construcción para formar un montón de material (13) de construcción en la superficie de trabajo en una posición por delante del miembro de aplanamiento con respecto a una dirección de extensión del material de construcción a lo largo de la superficie (7) de trabajo,
en el que el miembro (11) de aplanamiento está configurado para extender material del montón de material de construcción a lo largo de la superficie (7) de trabajo para formar la capa (3) de material de construcción sobre la parte superior de la superficie de trabajo a través de un espacio (15) formado entre una superficie (17) inferior del miembro de aplanamiento y la superficie de trabajo por movimiento relativo del miembro de aplanamiento y la superficie de trabajo,
en el que el recubridor incluye además un obturador (19) distanciado del puerto de descarga en una dirección de altura, en el que el obturador está configurado para moverse entre una posición cerrada en el que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie de trabajo y una posición abierta en el que el material de construcción se dispensa sobre la superficie de trabajo, en el que el obturador está configurado para, en la posición cerrada, interceptar al menos parcialmente el montón de material de construcción para llevar sobre el obturador al menos una porción del montón de material (13) de construcción en un área adyacente y por delante de la superficie inferior del miembro de aplanamiento, y en el que en la posición cerrada una superficie (29) inferior del obturador (19) está sustancialmente alineada con respecto a la superficie (17) inferior del miembro (11) de aplanamiento.
2. El recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el obturador (19) se puede desplazar de forma deslizante entre la posición abierta y la posición cerrada.
3. El recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el obturador (19) se puede conmutar entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, al menos durante el movimiento relativo entre el recubridor y la superficie.
4. El recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el obturador (19) es conmutable entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, con una velocidad mayor o igual a la velocidad de recubrimiento.
5. El recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el obturador (19) se puede conmutar entre la posición abierta y la posición cerrada, y/o viceversa, con una velocidad sustancialmente igual a la velocidad de recubrimiento.
6. El recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recubridor incluye además un raspador (43) que tiene un borde elevado, en el que el borde elevado está dispuesto para raspar el material de construcción que descansa sobre el obturador durante la retracción del obturador de la posición cerrada a la posición abierta.
7. El recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el obturador incluye una película (61) flexible que se sujeta y estira mediante una o más nervaduras (59).
8. El método (1000) para aplicar una capa de material de construcción capaz de solidificarse sobre una superficie de trabajo por medio de un recubridor (1), en el que el recubridor comprende un puerto (9) de descarga y un miembro (11) de aplanamiento, incluyendo el método las etapas de:
descargar (1001), por medio del puerto de descarga, material de construcción para formar un montón de material (13) de construcción sobre la superficie de trabajo en una posición por delante del miembro de aplanamiento en relación con la dirección de extensión del material de construcción a lo largo de la superficie (7) de trabajo,
extender (1002), por medio del miembro (11) de aplanamiento, material del montón de material de construcción a lo largo de la superficie (7) de trabajo para formar la capa (3) de material de construcción sobre la parte superior de la superficie de trabajo a través de un espacio (15) formado entre una superficie (17) inferior del miembro de aplanamiento y la superficie de trabajo por el movimiento relativo del miembro de aplanamiento y la superficie de trabajo,
en el que el recubridor está provisto de un obturador (19) distanciado del puerto de descarga en una dirección de altura, en el que el obturador se puede mover entre una posición cerrada en la que el material de construcción no se dispensa sobre la superficie de trabajo y una posición abierta en la que el material de construcción se dispensa sobre la superficie de trabajo, en el que el obturador está configurado para, en la posición cerrada, interceptar al menos parcialmente el montón de material de construcción para transportar en el obturador al menos una porción del montón de material (13) de construcción adelante del miembro de aplanamiento, y
en el que, en la posición cerrada, una superficie inferior del obturador está sustancialmente alineada con respecto a la superficie inferior del miembro de aplanamiento.
9. Un sistema (100) de fabricación aditiva que incluye el recubridor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-7.
10. Un sistema de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 9 que incluye al menos un transportador, una pluralidad de unidades (101a, 101b) de construcción móviles a lo largo del transportador, en la que una o más de la pluralidad de unidades de construcción están dispuestas para pasar posteriormente a lo largo del recubridor por medio del transportador.
11. Sistema de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 10, que incluye además una cámara de solidificación y al menos una cámara de precalentamiento y/o poscalentamiento, en la que la pluralidad de unidades de construcción se pueden mover a dichas cámaras por medio del transportador.
12. El método de formación por capas de un objeto a partir de un medio capaz de solidificarse, en el que el objeto se construye capa por capa proporcionando repetidamente una capa del medio sobre un soporte y/o una parte ya formada del objeto y solidificando posteriormente una o más áreas predeterminadas de la capa del medio de acuerdo con un patrón específico antes de que se forme una capa sucesiva de la misma manera, en la que las capas sucesivas del medio se aplican usando un recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-7.
13. Uso del recubridor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-7 en un proceso o sistema de fabricación aditiva.
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