ES2950277T3 - Sistema para la fabricación aditiva en base a litografía de estructuras tridimensionales (3D) - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo para la fabricación aditiva basada en litografía de estructuras tridimensionales puede comprender una plataforma de construcción que define un plano de construcción, un motor de luz diseñado para el patrón dinámico de luz en un campo de exposición de dicho motor de luz, una unidad de transporte de material que comprende una primera mecanismo de accionamiento para transportar una capa de material a través del campo de exposición, un segundo mecanismo de accionamiento para provocar el movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende paralela al plano de construcción, un codificador lineal para detectar una posición y/o una velocidad del motor de luz con respecto a la plataforma del edificio, y/o una o más unidades de control configuradas para ajustar la velocidad de alimentación de un alimentador de datos de patrones en función de la posición o la velocidad detectada por el codificador lineal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema para la fabricación aditiva en base a litografía de estructuras tridimensionales (3D)
Campo técnico
El campo técnico se refiere a sistemas y métodos para fabricación aditiva en base a litografía de estructuras tridimensionales (3D).
Antecedentes
Numerosos procesos de fabricación aditiva (AM) para polímeros se enfrentan al desafío de combinar una alta calidad superficial y una resolución de características pequeñas con buenas propiedades termo-mecánicas del material. La estereolitografía (SLA) es un candidato prometedor para fabricar artículos con características en donde se desea un alto grado de precisión. Algunos procesos SLA utilizan grandes tanques de resina fotopolimérica, en los que se sumergen una plataforma de construcción y las capas de la estructura ya impresa en la plataforma de construcción durante el proceso de impresión. En estos sistemas, se agregan nuevas capas una encima de la otra en la superficie de la resina líquida. Normalmente, se utilizan diferentes fuentes de luz para inducir la fotopolimerización de la capa de resina fotopolimérica líquida. Como ejemplo, se puede usar procesamiento de luz digital (DLP), otros sistemas de proyección de máscara activa y/o sistemas basados en escáner láser para proyectar selectivamente información de luz en la superficie de la resina fotopolimérica. Este concepto o conceptos de impresión permiten ventajosamente el uso de grandes tanques de resina y, a menudo, resultan en áreas de construcción grandes.
Sin embargo, generar una capa delgada de resina entre una estructura sumergida y la superficie libre del baño de resina líquida tiene una precisión limitada (p. ej., con respecto al espesor de la capa líquida) debido a una variedad de factores, incluidos los fenómenos de viscosidad y/o tensión superficial de la formulación de resina utilizada. Además, la precisión de las características suele verse limitada cuando se utilizan áreas de construcción grandes, incluso si se utilizan sistemas de láser/escáner. Las limitaciones ópticas de la construcción de la lente del escáner, las limitaciones de tiempo de las fuentes de láser de pulso utilizadas tradicionalmente, así como los grandes ángulos de desviación del campo de escaneo, dan como resultado limitaciones de precisión de todo el proceso de impresión y cambios de precisión entre el centro y el borde del área de construcción. Otro asunto muy importante es la necesidad de cantidades significativas de material fotopolimérico antes de que se pueda iniciar un trabajo de impresión (p. ej., el procedimiento de llenado del tanque). Dado que las resinas fotopoliméricas pueden volverse químicamente inestables, el almacenamiento y la degradación de la resina, así como la limpieza de un tanque de resina grande, pueden convertirse en un problema económico y limitar la estabilidad del proceso a lo largo del tiempo.
Algunos enfoques estereolitográficos utilizan conceptos basados en tanques, en donde un tanque de material transparente se llena con una resina líquida. Según estos enfoques, una capa de la resina líquida es irradiada por información de luz selectiva desde abajo, p. ej., a través del fondo del tanque de material, de modo que los componentes impresos se generan de arriba a abajo, adhiriéndose una denominada plataforma de construcción. Estos sistemas presentan algunas ventajas, como la posibilidad de ajustar mecánicamente la altura de la capa de resina bajando la plataforma de construcción en el tanque de resina. Al hacerlo, ha resultado posible obtener capas de resina con espesores deseados (p. ej., capas delgadas de resina) y/o productos con características de resoluciones deseadas (p. ej., productos con alta resolución de características (p. ej., resoluciones deseadas de diversas aplicaciones de producción industrial, incluidas resoluciones deseables para la producción en masa de dispositivos médicos, tales como aparatos y/o alineadores dentales)). Sin embargo, muchos de estos sistemas están limitados en su área de impresión máxima. A medida que la plataforma de construcción desciende en un baño de resina, generando el espesor de capa deseado, la resina residual tiene que ser presionada para su extracción por un espacio cada vez más estrecho. Como este proceso se caracteriza por un fenómeno de prensa de placa a placa bidimensional, la presión en el espacio a menudo aumenta en relación con (p. ej., según cuadrado de) el área de impresión. Además, en muchos casos, una capa de este tipo puede tener que ser separada del fondo del tanque de material después de la fotopolimerización. Este proceso, nuevamente, puede generar fuerzas considerables dependiendo del tamaño del área impresa. El concepto en sí puede estar limitado en las dimensiones físicas de los componentes impresos.
Para superar, al menos parcialmente, los problemas relacionados con los conceptos de SLA de placa a placa, se han sugerido diferentes soluciones: la publicación de patente europea EP 3418033 A1, titulada "Method and Device for Lithography-Based Generative Production of Three-Dimensional Forms", de Gmeiner y col., describe un proceso en donde un elemento de soporte de material transparente se recubre con una capa delgada de resina fotopolimérica para que se tenga que extraer menos material del espacio de la capa a medida que la plataforma de construcción desciende en la capa de material líquido. Mediante el calentamiento preciso de un elemento de soporte de un material de este tipo, incluso se pueden procesar formulaciones de fotopolímero de varias viscosidades (p. ej., formulaciones de fotopolímero de alta viscosidad). Mediante el uso de materiales de superficie o revestimientos optimizados para un elemento de soporte de un material de este tipo, las fuerzas de separación entre la capa recién impresa y el elemento de soporte pueden reducirse adicionalmente.
Algunos conceptos (p. ej., los conceptos descritos en la publicación de patente de Estados Unidos US 2017/0066185 A1, titulada "Method and apparatus for three-dimensional fabrication", de Ermoshkin y col.), comprenden una
membrana permeable al oxígeno para generar una denominada "zona muerta" entre un elemento de soporte de material y la resina, en donde la fotopolimerización se evita químicamente gracias a las moléculas de oxígeno. Sin embargo, la estabilidad química de tales zonas muertas puede ser difícil de controlar, por lo que esta tecnología no es adecuada para muchos procesos de producción industrial, en donde puede resultar deseable que una composición tenga una calidad estable a lo largo del tiempo.
Según la publicación de patente de Estados Unidos US 2017/0066185 A1, se usa una película portadora para transportar una capa de resina líquida en una zona de proceso, en donde la película portadora es transparente a la radiación que se usa para polimerizar la capa de resina. La fuente de radiación que se usa para irradiar la capa de resina se mueve a lo largo de la longitud de la plataforma de construcción a medida que la capa de material líquido transportada por la película portadora entra en contacto gradualmente con la plataforma de construcción. Por lo tanto, la zona de contacto, junto con la zona de exposición de la fuente de radiación, se mueve a lo largo de la longitud de la plataforma de construcción de manera que se puede imprimir un área grande por medio de un cabezal de impresión móvil relativamente pequeño. Debido a que el cabezal de impresión se mueve con respecto a la plataforma de construcción, el sistema descrito en US 2017/0066185 A1 implica el riesgo de errores de posicionamiento a lo largo de la trayectoria de desplazamiento del cabezal de impresión, lo que resulta en errores de estructuración respectivos, así como en el riesgo de desalineaciones entre capas superpuestas. Además, un sistema dinámico de este tipo complica el control del tiempo de exposición para proporcionar suficiente exposición para obtener la solidificación del material de resina fotopolimérica.
Esto puede ser cierto cuando se consideran adicionalmente los requisitos específicos que plantean varios fotopolímeros, tales como las formulaciones de fotopolímero que pueden imprimirse en 3D y/o son adecuadas para usar en aplicaciones industriales/de producción en masa de dispositivos médicos, tales como aparatos y/o alineadores dentales. Otro desafío al imprimir fotopolímeros con propiedades termomecánicas mejoradas está relacionado con la reactividad relativamente baja de tales resinas. La mayoría de las formulaciones de resina de SLA contienen una gran fracción de monómeros u oligómeros difuncionales o multifuncionales. El alto contenido de grupos reactivos (p. ej., enlaces dobles en grupos acrilato o metacrilato) puede conducir a un punto de gel temprano de la formulación. Esto significa que, incluso con una tasa relativamente baja de conversión de enlace doble (en ocasiones del 15 al 30 %), la resina líquida se gelifica y se vuelve sólida y lo suficientemente resistente como para que se pueda volver a recubrir una capa nueva sin socavar la integridad estructural de una capa anterior (p. ej., sin destruir y/o deformar una capa anterior). En tal caso, solo se necesita un pulso de luz muy corto (p. ej., escanear con un rayo láser sobre la superficie) para obtener la exposición hasta que el material se cure más allá de una cantidad específica (p. ej., exposición para una cantidad suficiente de solidificación). Los enlaces dobles restantes sin curar se pueden convertir mediante una etapa de curado posterior, lo que finalmente permite obtener un polímero altamente reticulado. Dichos polímeros altamente reticulados pueden presentar una alta temperatura de transición vítrea (Tg), pero pueden presentar baja tenacidad debido a la red covalente y, por lo tanto, solo tienen un uso limitado para aplicaciones industriales y/o de producción en masa, tales como la producción en masa de dispositivos médicos, como aparatos y/o alineadores dentales.
En cambio, las resinas con menor cantidad de monómeros multifuncionales producen redes poliméricas con menos reticulaciones, mejorando la tenacidad del polímero, pero disminuyendo la temperatura de transición vítrea a temperaturas más bajas. Para obtener una alta tenacidad, así como una alta temperatura de transición vítrea, es posible usar formulaciones de fotopolímero con una baja cantidad de monómeros multifuncionales en combinación con monómeros u oligómeros con enlaces secundarios fuertes (p. ej., enlaces de hidrógeno, enlaces de Van der Waals) y alto peso molecular. Los enlaces secundarios fuertes aumentan la temperatura de transición vítrea y la rigidez de la red polimérica final, y los oligómeros con alto peso molecular (cadenas largas) aumentan el alargamiento a la rotura y, en consecuencia adicional, la tenacidad del material. Una red fotopolimérica de este tipo permite obtener así propiedades termomecánicas similares a las de los materiales termoplásticos que actualmente se procesan mediante moldeo por inyección y se utilizan en una gran variedad de aplicaciones de ingeniería.
El desafío para el procesamiento de redes fotopoliméricas de baja reticulación de este tipo con enlaces secundarios fuertes es doble: el bajo contenido de grupos reactivos puede conducir a un punto de gel retardado, y los enlaces secundarios fuertes en combinación con oligómeros de alto peso molecular aumentan la viscosidad de la formulación significativamente, lo que conduce a formulaciones que no pueden procesarse con sistemas de última generación para AM en base a litografía.
Resumen
Las implementaciones descritas en la presente memoria permiten obtener un dispositivo o dispositivos y un método o métodos para la fabricación aditiva en base a litografía de estructuras tridimensionales (3D) que son adecuados para procesar redes fotopoliméricas de baja reticulación con enlaces secundarios fuertes. En particular, el dispositivo o dispositivos y/o el método o métodos descritos en la presente memoria permiten la fabricación precisa de estructuras 3D en una plataforma de construcción grande, cuya área de impresión es un múltiplo del campo de exposición del motor de luz. Además, el dispositivo o dispositivos y/o los métodos descritos en la presente memoria permiten un control preciso del tiempo o tiempos de exposición para conseguir suficiente exposición para obtener la solidificación del material de resina fotopolimérico. En algunas realizaciones, el tiempo de exposición proporciona exposición hasta que el material se cura más allá de una cantidad especificada (p. ej., exposición para una cantidad suficiente de solidificación). La misma podría ser una exposición para llevar el material a un estado sólido, una exposición para
hacer que el material se cure total y/o parcialmente más allá de un umbral, etc.
Las implementaciones descritas en la presente memoria permiten obtener además un proceso de fabricación aditiva estable y continuo para sustancias fotopoliméricas (resinas fotopoliméricas sin carga y con carga) que, al mismo tiempo, permite obtener una alta precisión de impresión, una gran flexibilidad del proceso en cuanto a la composición química de la resina fotopolimérica, una elevada estabilidad de producción, una elevada autonomía y un concepto de proceso general que es escalable físicamente sin cambiar significativamente los parámetros de impresión. Los fotopolímeros específicos descritos en la presente memoria permiten obtener excelentes propiedades termomecánicas, lo que respalda un proceso de impresión que es capaz de procesar resinas con baja reactividad, baja densidad de reticulación, punto de gel retardado y alta viscosidad.
Teniendo en cuenta estos y otros objetos, las implementaciones descritas en la presente memoria dan a conocer un dispositivo para la fabricación aditiva en base a litografía de estructuras tridimensionales, comprendiendo el dispositivo: - una plataforma de construcción que define un plano de construcción,
- un motor de luz diseñado para la formación de patrones dinámica de luz en un campo de exposición de dicho motor de luz,
- una unidad de transporte de material que comprende primeros medios de accionamiento para transportar una capa de material a través del campo de exposición,
- segundos medios de accionamiento para provocar un movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende en paralelo al plano de construcción,
- primeros medios de control adaptados para controlar dichos primeros y segundos medios de accionamiento de modo que no existe un movimiento relativo de la capa de material y la plataforma de construcción en dicho campo de exposición durante dicho movimiento relativo del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción, - medios de suministro de datos de patrón para suministrar una secuencia de datos de sección de patrón al motor de luz con una tasa de suministro ajustable para hacer que el motor de luz emita una secuencia de secciones de patrón con dicha tasa de suministro durante dicho movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de la trayectoria de desplazamiento, y
- un codificador lineal para detectar una posición y/o una velocidad del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción, y
- segundos medios de control para ajustar la tasa de suministro de los medios de suministro de datos de patrón en base a la posición o la velocidad detectada por el codificador lineal.
Un dispositivo puede comprender:
- una plataforma de construcción que define un plano de construcción,
- un motor de luz diseñado para la formación de patrones dinámica de luz en un campo de exposición de dicho motor de luz,
- una unidad de transporte de material que comprende un primer mecanismo de accionamiento para transportar una capa de material a través del campo de exposición,
- un segundo mecanismo de accionamiento para provocar un movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende en paralelo al plano de construcción,
- una primera unidad de control adaptada para controlar el primer y segundo mecanismos de accionamiento de modo que no existe un movimiento relativo de la capa de material y la plataforma de construcción en dicho campo de exposición durante dicho movimiento relativo del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción, - un suministrador de datos de patrón para suministrar una secuencia de datos de sección de patrón al motor de luz con una tasa de suministro ajustable para hacer que el motor de luz emita una secuencia de secciones de patrón con dicha tasa de suministro durante dicho movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de la trayectoria de desplazamiento,
- un codificador lineal para detectar una posición y/o una velocidad del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción,
- una segunda unidad de control para ajustar la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón en base a la posición o la velocidad detectada por el codificador lineal.
"Datos de patrón", tal como se usa en la presente memoria, puede incluir datos suministrados a una fuente de luz (p. ej., un motor de luz) que hacen que el motor de luz cure selectivamente el material en una plataforma de construcción según un patrón específico.
En algunas realizaciones, se usa un sistema de impresora tridimensional (3D). Un sistema de impresora 3D puede incluir una plataforma de construcción que define un plano de construcción. Una unidad de transporte de material del sistema de impresora 3D puede incluir una película portadora. La película portadora puede tener una o más superficies que reciben y/o mueven resinas fotopoliméricas, como se describe en la presente memoria. Como se indica aquí, la película portadora puede comprender un sistema portador continuo/sin fin. El sistema de impresión 3D puede incluir una boquilla u otro dispositivo para expulsar resina fotopolimérica sobre la película portadora. La boquilla/otro dispositivo puede crear una o más capas de material de la resina fotopolimérica. En algunas realizaciones, la boquilla/otro dispositivo está configurado para expulsar suficiente resina para crear una única capa de material de resina fotopolimérica en la película portadora.
Un sistema de impresión 3D puede incluir dispositivos para mantener las capas de material de resina fotopolimérica con un espesor específico. Como ejemplo, un sistema de impresión 3D puede incluir palas de recubrimiento configuradas para mantener las capas de material que han sido expulsadas desde una boquilla sobre una película portadora con un espesor específico. Las palas de recubrimiento pueden ser ajustables en una dirección ortogonal a la película portadora, de modo que se puede ajustar el espesor de las capas de material depositadas en la película portadora. En algunas realizaciones, un sistema de impresión 3D incluye dispositivos para mezclar capas de material de resina fotopolimérica en una zona de recubrimiento en la película portadora. Ejemplos de tales dispositivos incluyen raspadores, mezcladores, etc.
Un sistema de impresión 3D puede incluir unidades de gestión de material configuradas para realizar estructuración, disposición, sustracción o alguna combinación de las mismas en una o más capas de material. Las unidades de gestión de material pueden incluir, p. ej., brazos robóticos, sensores configurados para detectar una o más capas de material, etc.
El sistema de impresión 3D puede incluir un motor de luz que está configurado para suministrar luz para curar la resina fotopolimérica. El motor de luz puede incluir una fuente de luz y puede incluir/estar acoplado a fuentes de energía que alimentan la fuente de luz. Un campo de exposición asociado al motor de luz puede permitir que el motor de luz exponga la luz del motor de luz a al menos una parte (posiblemente la totalidad) de la plataforma de construcción. En algunas realizaciones, el campo de exposición está asociado a una ventana u otra área que es sustancialmente transparente a la luz de la fuente de luz. Uno o más sensores pueden detectar atributos, tales como la posición, velocidad, aceleración, movimiento angular, etc., de un motor de luz con respecto a la plataforma de construcción. Los sensores pueden incluir codificadores lineales, calibradores y/o otros dispositivos que detectan los atributos del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción. En algunas realizaciones, los sensores toman medidas ópticas del motor de luz.
En algunas realizaciones, un sistema de impresión 3D incluye un suministrador de datos de patrón configurado para suministrar datos de sección de patrón al motor de luz con una tasa de suministro para curar partes de capas de material según los datos de sección de patrón con una tasa de suministro (p. ej., una tasa de suministro ajustable). El motor de luz puede estar configurado para emitir secuencias de secciones de patrón con una tasa de suministro (p. ej., una tasa de suministro ajustable) cuando uno o más del motor de luz y la plataforma de construcción se mueven entre sí a lo largo de una trayectoria de desplazamiento. El suministrador de datos de patrón puede recibir instrucciones de una o más unidades de control como se describe en la presente memoria.
Un sistema de impresión 3D puede incluir uno o más mecanismos de accionamiento que están configurados para mover los componentes del sistema de impresión 3D entre sí. Un "mecanismo de accionamiento", tal como se utiliza en la presente memoria, puede incluir un dispositivo configurado para mover un artículo y puede incluir accionadores, transductores, componentes eléctricos, etc. El mecanismo o mecanismos de accionamiento de un sistema de impresión 3D pueden configurarse para transportar capas de material hacia una plataforma de construcción, un campo de exposición y/o otras áreas de un sistema de impresión 3D. En algunas realizaciones, el mecanismo o mecanismos de accionamiento incluyen un primer mecanismo de accionamiento que mueve la unidad de transporte de material, el motor de luz y/o la plataforma de construcción entre sí. El primer mecanismo de accionamiento puede estar configurado para transportar una o más capas de material (p. ej., las que se han formado a partir de resina fotopolimérica expulsada desde la boquilla) hacia el campo de exposición del motor de luz y/o partes de la plataforma de construcción. En algunas realizaciones, el primer mecanismo de accionamiento puede configurarse para girar un transportador u otra estructura en la película portadora hacia el campo de exposición y/o la plataforma de construcción. El primer mecanismo de accionamiento puede incluir rodillos, tal como rodillos de tensión, rodillos ajustables, y/o otros dispositivos configurados para gestionar la tensión en la película portadora.
El mecanismo o mecanismos de accionamiento de un sistema de impresión 3D pueden configurarse para mover el motor de luz y/o la plataforma de construcción entre sí. En algunas implementaciones, el mecanismo o mecanismos de accionamiento incluyen un segundo mecanismo de accionamiento configurado para mover el motor de luz y/o la plataforma de construcción de modo que el motor de luz se mueva con respecto a la plataforma de construcción. Tal movimiento relativo puede realizarse (aunque no es necesario) a lo largo del plano de construcción definido por la
plataforma de construcción.
Un sistema de impresión 3D puede incluir una o más unidades de control. Cualquiera de las unidades de control puede incluir memoria y uno o más procesadores, almacenamiento volátil y/o no volátil, entradas y/o salidas de datos, etc. Cualquiera de las unidades de control puede recibir datos de sensor de un sensor o sensores que detectan atributos de otros componentes, tales como el motor de luz. El procesador o procesadores pueden ejecutar instrucciones de programas informáticos almacenadas en la memoria y/o almacenamiento. En algunas implementaciones, la unidad o unidades de control comprenden una primera unidad de control que está configurada para instruir al mecanismo o mecanismos de accionamiento para optimizar (p. ej., reducir, minimizar, etc.) el movimiento de la unidad de transporte de material y el motor de luz con respecto a la plataforma de construcción. Las instrucciones pueden incluir instrucciones al primer mecanismo de accionamiento para cambiar la posición y/o la velocidad de la película portadora de la unidad de transporte de material. Las mismas podrían incluir reducir o aumentar la velocidad de la unidad de transporte de material. Las instrucciones de la primera unidad de control también pueden incluir instrucciones al segundo mecanismo de accionamiento para mover el motor de luz y/o la plataforma de construcción de manera que la unidad de transporte de material y el motor de luz estén sincronizados (p. ej., en tiempo y/o espacio) entre sí. La unidad o unidades de control pueden suministrar instrucciones solamente a uno o a dos o más de la unidad de transporte de material, el motor de luz y la plataforma de construcción. Una o más de las unidades de control pueden ajustar las tasas de suministro de los suministradores de datos de patrón en respuesta a una señal de sensor.
Un sistema de impresión 3D puede incluir sistemas de calentamiento configurados para calentar capas de material mientras las capas de material están en al menos parte de un plano de construcción dentro de un campo de exposición asociado a un motor de luz. Los sistemas de calentamiento pueden configurarse para disminuir la viscosidad de la resina fotopolimérica, de modo que las capas de material puedan imprimirse en 3D mientras se encuentran en el plano de construcción. La exposición a una fuente de luz puede permitir que las capas de material se curen al menos parcialmente durante el proceso de impresión 3D. Ejemplos de sistemas de calentamiento incluyen lámparas de calentamiento sin contacto, lámparas de infrarrojos, etc.
En algunas realizaciones, un sistema de impresión 3D incluye una placa de precalentamiento que está configurada para mantener al menos una parte de las capas de material a una temperatura específica antes de que sean calentadas, p. ej., por un sistema de calentamiento. La placa de precalentamiento puede estar acoplada, aunque no necesariamente, a una parte de la película portadora, tal como una parte de la película portadora que la unidad de transporte de material mueve hacia el plano de construcción. Un sistema de impresión 3D puede incluir una placa de calentamiento posterior configurada para mantener las capas de material a una temperatura específica después de que las capas de material se hayan calentado y/o imprimido en la misma.
Un sistema de impresión 3D puede incluir una placa de guiado que es al menos parcialmente transparente a una longitud de onda de luz de la fuente de luz. La placa de guiado puede permitir que la luz de la fuente de luz la atraviese y atraviese el campo de exposición hasta el plano de construcción. En algunas realizaciones, la placa de guiado guía la película portadora a una posición específica con respecto a la plataforma de construcción. Una disposición de este tipo puede crear un espacio con una anchura específica entre la anchura de portador y la plataforma de construcción para permitir una capa de material que se imprimirá y/o curará en 3D entre la placa de guiado y la plataforma de construcción.
En varias realizaciones, un dispositivo se caracteriza por un movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción para permitir la fabricación de estructuras 3D en una plataforma de construcción grande, cuya área de impresión es un múltiplo del campo de exposición del motor de luz, en particular, al menos tres veces el campo de exposición del motor de luz. Según esta descripción, "movimiento relativo" de dos dispositivos puede significar que uno o ambos dispositivos se mueven entre sí. Por ejemplo, "movimiento relativo" de un motor de luz y una plataforma de construcción y/o una plataforma de construcción puede significar que el motor de luz y la plataforma de construcción se mueven entre sí. Los dispositivos que pueden realizar un movimiento relativo de un motor de luz y una plataforma de construcción, siguiendo con este ejemplo, pueden incluir un segundo mecanismo de accionamiento y/o segundos medios de accionamiento. Por ejemplo, si la plataforma de construcción fuese estacionaria, un segundo mecanismo de accionamiento podría hacer que un motor de luz se mueva a lo largo de una trayectoria de desplazamiento. Como otro ejemplo no limitativo y no exclusivo, el motor de luz puede ser estacionario y la plataforma de construcción puede ser accionada por un segundo mecanismo de accionamiento para moverse con respecto a la plataforma de construcción a lo largo de la trayectoria de desplazamiento.
Como se describe en la presente memoria, "luz" puede incluir cualquier radiación electromagnética que sea capaz de inducir la polimerización de una resina fotopolimérica. El término "luz" no necesita restringirse a la luz visible, p. ej., la parte del espectro que puede ser percibida por el ojo humano.
Según las implementaciones de la presente memoria, se puede diseñar un motor de luz para formar patrones de luz en un campo de exposición del motor de luz para imprimir datos de patrón en un material. En algunas realizaciones, esto puede implicar una formación de patrones dinámica de luz en un campo de exposición del motor de luz. La formación de patrones de luz puede lograrse mediante un procesador de luz digital (DLP), otros sistemas de proyección de máscara activa, sistemas basados en escáner láser para proyectar selectivamente información de luz en la superficie de una resina fotopolimérica. El motor de luz dinámica puede generar información de luz dinámica (p. ej., información utilizada para proporcionar patrones de luz en un campo de exposición para imprimir datos de patrón en
un material), tal como imágenes proyectadas dinámicas, escaneo láser u otra información de luz dinámica de cero dimensiones, unidimensional o bidimensional. En particular, las implementaciones de la presente memoria pueden usar un suministrador de datos de patrón para suministrar una secuencia de datos de sección de patrón al motor de luz con una tasa de suministro ajustable. Debido a que el campo de exposición del motor de luz se extiende solo en una longitud parcial de la plataforma de construcción, el motor de luz es suministrado con una secuencia de secciones del patrón completo. La sección de patrón individual recibida por el motor de luz desde el suministrador de datos de patrón se proyecta sin demora para salvaguardar un control preciso del patrón a imprimir. Controlando la tasa de suministro, con la que las secciones de patrón son suministradas al motor de luz, se controla la tasa con la que la secuencia de secciones de patrón de luz se emiten sobre la capa de material.
Suministrar una secuencia de datos de sección de patrón al motor de luz comprende suministrar datos de control o datos de patrón al motor de luz, estando adaptados los datos de control o patrón para hacer que el motor de luz emita un patrón de luz respectivo que está representado por dichos datos de control o patrón.
Según las implementaciones descritas en la presente memoria, se hace que el motor de luz emita la secuencia de secciones de patrón de luz sobre el material durante el movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de la trayectoria de desplazamiento. De esta manera, se logra un proceso continuo, en donde el motor de luz se mueve continuamente con respecto a la plataforma de construcción, o viceversa, mientras que la secuencia de secciones del patrón se proyecta con una tasa específica.
En un proceso continuo de este tipo, a menudo es deseable que el patrón de luz dinámica del motor de luz esté sincronizado con el movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción. Dicha sincronización dará como resultado que cada sección de patrón se disponga con exactitud en cuanto a sincronización y posición con respecto a la plataforma de construcción y que las capas de material se construyan exactamente una encima de la otra de manera alineada. Según las implementaciones descritas en la presente memoria, dicha sincronización se logra usando un codificador lineal para detectar una posición y/o una velocidad del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción, usándose una segunda unidad de control para ajustar la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón en base a la posición o la velocidad detectada por el codificador lineal. De esta manera, la información de luz dinámica se proyecta sobre la resina fotopolimérica, de modo que la velocidad dinámica (es decir, la tasa con la que se proyecta la secuencia de secciones de patrón, p. ej., la "velocidad de desplazamiento" del patrón) de esta información de luz coincide con la velocidad física del movimiento relativo entre el motor de luz y la plataforma de construcción lo mejor posible.
Para realizar una sincronización adecuada en toda la trayectoria de desplazamiento, se puede configurar un codificador lineal para detectar una posición y/o una velocidad del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción en toda la trayectoria de desplazamiento del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción. Además, el codificador lineal puede configurarse para detectar una posición y/o una velocidad de manera continua o en intervalos definidos. En consecuencia, la segunda unidad de control está preferiblemente configurada para ajustar la tasa de suministro de manera continua o en dichos intervalos definidos.
Para garantizar una alta precisión, el codificador lineal puede detectar la posición relativa o velocidad real entre el motor de luz y la plataforma de construcción de manera precisa, en algunas realizaciones, con una precisión de entre 0,1 nanómetros (nm) y 1000 micrómetros (gm). En varias realizaciones, la precisión puede estar entre 1 nm y 10 gm y, al mismo tiempo, es capaz de medir y enviar esta información de posición o velocidad con una alta tasa de repetición a la segunda unidad de control. En algunas realizaciones, el codificador lineal está configurado para detectar la posición o velocidad relativa a una frecuencia de entre 10 Hz y 100 MHz. En una realización, un codificador lineal de este tipo comprende una unidad de codificador activa (unidad lógica), que puede interpretar señales de posicionamiento discretas y que preferiblemente está montada en la unidad móvil, y una barra de mediciones físicas o barra de codificador que presenta la información de señal de posición de manera física (p. ej., marcas ópticas, marcas electromagnéticas, marcas magnéticas, etc.) y que puede montarse en la unidad que no se mueve. El codificador lineal puede detectar datos de posición y/o velocidad sin contacto, tal como óptica, electromagnética o magnéticamente.
Para proporcionar datos de posición o velocidad en tiempo real, el codificador lineal está configurado para enviar sus datos de posición y/o velocidad a la segunda unidad de control con una latencia máxima de 50 gs, preferiblemente una latencia máxima de 30 gs.
El segundo mecanismo de accionamiento puede controlarse para garantizar que la velocidad relativa entre el motor de luz y la plataforma de construcción sea lo más constante posible para obtener condiciones de impresión estables y uniformes. La capacidad de escalar físicamente el proceso de fabricación aditiva se beneficia de este requisito de consistencia de velocidad. Agregar masa a la parte móvil es útil para facilitar la selección de los algoritmos de control y el motor de accionamiento para lograr una velocidad constante. Sin embargo, lograr una velocidad constante no tiene por qué ser una condición previa para una fabricación aditiva precisa, ya que la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón se puede ajustar a los cambios en la velocidad de movimiento del motor de luz. Por lo tanto, también se logra por completo una precisión de luz dinámica suficiente con respecto al área de construcción durante las fases de aceleración y desaceleración en el movimiento entre el motor de luz y la plataforma de construcción, tal como hacia el extremo de la plataforma de construcción.
Según algunas realizaciones, el motor de luz está diseñado para emitir luz intermitentemente a dicho campo de exposición con una tasa de pulso de luz ajustable, en donde el motor de luz está configurado preferiblemente para sincronizar la tasa de pulso de luz con la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón. Al activar y desactivar intermitentemente el motor de luz para generar pulsos de luz, la capa de material se irradia solo en una sección del intervalo de tiempo disponible, es decir, el intervalo de tiempo definido por la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón. En particular, los pulsos de luz se sincronizan con la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón, de manera que se genera un pulso de luz cada vez que el motor de luz cambia (p. ej., "se desplaza") a una nueva sección de patrón. Dado que los pulsos de luz se emiten mientras que el segundo mecanismo de accionamiento puede provocar un movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción, la posición de la luz que forma un patrón emitida sobre la capa de material cambia durante el intervalo de tiempo, lo que produce un efecto borroso. Al emitir la luz solamente en una sección del intervalo de tiempo disponible, dicho efecto puede minimizarse.
Al mismo tiempo, puede ser deseable, para varios fotopolímeros, tal como formulaciones de fotopolímero que pueden imprimirse en 3D y/o son adecuadas para usar en aplicaciones industriales/de producción en masa de dispositivos médicos, tales como aparatos y/o alineadores dentales, y/o o resinas fotopolímeras avanzadas, recibir una cantidad de umbral de energía de radiación (p. ej., más allá de una energía de radiación mínima) para inducir la polimerización. Ejemplos no limitativos de formulaciones de fotopolímeros a los que esto puede aplicar incluyen los descritos en: publicación de patente del tratado de cooperación en materia de patentes (PCT) WO 2019/213585 A1, titulada "Curable composition for use in a high temperature lithography-based photopolymerization process and method of producing crosslinked polymers therefrom", de Align Technology, Inc., presentada el 3 de mayo de 2019; la publicación de patente del tratado de cooperación en materia de patentes (PCT) WO 2019/213588 A1, titulada "Polymerizable Monomers and method of polymerizing the same", de Align Technology, Inc., presentada el 3 de mayo de 2019; y la publicación de patente del tratado de cooperación en materia de patentes (PCT) WO 2017/006173 A1, titulada "Dental materials using thermoset polymers", de Align Technology, Inc., presentada el 7 de julio de 2016.
Según una realización, el motor de luz está configurado para ajustar un factor de trabajo de pulso (‘pulse-duty factor’, en inglés, p. ej., un factor usado como base de un ciclo de trabajo de pulso y/o la relación entre la duración/forma de onda del pulso y el período total de la forma de onda) de los pulsos de luz. El factor de trabajo de pulso es la relación entre la duración del pulso y el período del pulso. Por ejemplo, se puede seleccionar un factor de trabajo de pulso más alto con un material fotopolimérico que requiere una cantidad más alta de energía de radiación y se puede seleccionar un factor de trabajo de pulso más bajo con un material fotopolimérico que requiere una cantidad menor de energía de radiación.
En algunas implementaciones, se puede lograr un compromiso entre estas consideraciones confrontadas si el factor de trabajo de pulso se establece en un valor entre 0,1 y 0,8.
Con respecto al suministrador de datos de patrón, una realización prevé que el suministrador de datos de patrón comprenda un almacenamiento de datos que almacena datos de patrón representativos de un patrón de una capa de material que se construirá en la plataforma de construcción, estando asociados dichos datos de patrón con una dimensión de longitud de dicho patrón medida a lo largo de la trayectoria de desplazamiento del segundo mecanismo de accionamiento, en donde dichos datos de patrón comprenden datos de sección de patrón representativos de una pluralidad de secciones de patrón de dicho patrón a lo largo de la longitud de dicho patrón.
Los datos de patrón pueden estar estructurados como una malla rectangular de píxeles que comprende una pluralidad de filas de píxeles, en donde cada sección de patrón comprende al menos una fila de píxeles.
Si cada sección de patrón comprende exactamente una fila de píxeles, cada fila de píxeles se proyecta sobre la capa de material una tras otra con una frecuencia correspondiente a la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón.
Si cada sección de patrón comprende varias filas de píxeles, una realización puede prever que dicha secuencia de datos de sección de patrón suministrada al motor de luz represente secciones de patrón que están desplazadas entre sí por una fila de píxeles. Por lo tanto, las secciones de patrón dispuestas secuencialmente en la secuencia de secciones de patrón se superponen entre sí y la transición de una sección de patrón a la siguiente sección de patrón se realiza agregando una nueva fila de píxeles en el extremo frontal del campo de exposición y eliminando una fila de píxeles en el extremo posterior del campo de exposición, ya que el motor de luz se ha movido con respecto a la plataforma de construcción una distancia que corresponde a la dimensión de una fila de píxeles. En este ejemplo, el motor de luz se desplaza por el patrón con una velocidad que corresponde a la velocidad de movimiento del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción.
Como se mencionó anteriormente, se usa una unidad de transporte de material para transportar una capa de material a través del campo de exposición. Según una realización, la unidad de transporte de material comprende una película portadora flexible que es al menos parcialmente transparente a la luz emitida por el motor de luz, y en donde se usan mecanismos de recubrimiento (p. ej., palas de revestimiento) para recubrir un lado frontal de la película portadora flexible con la capa de material, estando orientado el lado frontal de la película portadora hacia la plataforma de construcción cuando se mueve a través del campo de exposición. La película portadora preferiblemente está diseñada como una película portadora (p. ej., una película portadora sin fin, una película portadora continua, una película portadora que gira utilizando una correa u otro mecanismo de accionamiento, etc.) que se recubre en una ubicación corriente arriba del campo de exposición. En algunas realizaciones, se puede usar un sistema de decapado corriente
abajo del campo de exposición, que permite eliminar eventuales restos del material fotopolimérico de la película portadora antes de aplicar una nueva capa. En varias realizaciones, un sistema de decapado comprende una pala raspadora, que se presiona contra una placa de soporte con la película portadora moviéndose entre las mismas. En algunas realizaciones, un sistema de este tipo recoge el material raspado y lo devuelve a un área de almacenamiento o depósito de almacenamiento.
En algunas realizaciones, si la película portadora no es una película sin fin, su longitud se adapta a la longitud de la plataforma de construcción o la película portadora es significativamente más larga que la plataforma de construcción.
Preferiblemente, el motor de luz, la película portadora flexible (sin fin) y el mecanismo o mecanismos de recubrimiento están dispuestos en o sobre un cabezal de impresión, que se puede mover mediante el segundo mecanismo de accionamiento para provocar el movimiento relativo del cabezal de impresión con respecto a la plataforma de construcción. De esta manera, el cabezal de impresión incorpora todas las partes que se mueven con respecto a la plataforma de construcción. En este caso, la plataforma de construcción se puede diseñar como una plataforma que se mantiene estacionaria en la dirección longitudinal, mientras que el segundo mecanismo de accionamiento mueve el cabezal de impresión.
El cabezal de impresión puede comprender un mecanismo de tensado de película portadora (p. ej., un mecanismo que añade, elimina, modifica, etc. tensión con respecto a la película portadora), que es capaz de tensar de manera adecuada la película. Una tensión suficiente de la película portadora es ventajosa para obtener buenos resultados de recubrimiento y exposición de la resina. En una realización preferida, dicho mecanismo de tensado está montado directamente en un rodillo que guía la película portadora.
Además, se pueden usar uno o más rodillos (p. ej., una matriz de rodillos) para guiar la película portadora durante sus funciones en dicho proceso. Estos rodillos solo están dispuestos en un lado de la película portadora, p. ej., en el interior de una película portadora sin fin, para evitar un contacto directo con la capa de material. Sin embargo, la invención también comprende realizaciones en donde los rodillos están montados en el lado recubierto de la película portadora, si es necesario en una realización alternativa del dispositivo. En este caso, la superficie del rodillo se puede adaptar para contactar con la capa de material, p. ej., seleccionando una superficie o textura de rodillo específica. Opcionalmente, dichos rodillos pueden calentarse individualmente de manera controlada.
El primer mecanismo de accionamiento para transportar la capa de material puede comprender un motor de accionamiento configurado para accionar la unidad de transporte de material para transportar una o más capas de material de una resina fotopolimérica hacia un campo de exposición. En algunas realizaciones, el motor de accionamiento está controlado por una primera unidad de control. En algunas realizaciones, el motor de accionamiento mueve la película portadora de manera controlada para sincronizar la velocidad de la película portadora con el movimiento relativo inducido por el segundo mecanismo de accionamiento. En algunas realizaciones, la sincronización es sustancialmente similar, exacta, etc. El motor de accionamiento puede configurarse para mover la película portadora de manera controlada para sincronizar exactamente la velocidad de la película portadora con el movimiento relativo inducido por el segundo mecanismo de accionamiento. Tal sincronización da como resultado que no exista movimiento relativo en la zona de contacto de la capa de material y la plataforma de construcción durante el movimiento relativo del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción.
En algunas realizaciones, el primer mecanismo de accionamiento puede acoplarse y/o montarse directamente en uno de los rodillos del sistema de película portadora. Por ejemplo, más de uno de los rodillos está conectado al motor de accionamiento, en donde, por ejemplo, un rodillo accionado puede estar cerca de la zona de recubrimiento y otro rodillo accionado puede ser el rodillo de guiado.
Como otro ejemplo, se usa un mecanismo de guiado para guiar la película portadora, tal como un sistema de rodillo de guiado dirigible, que es capaz de dirigir la película portadora en términos de problemas de desviación. Como otro ejemplo adicional, un rodillo de este tipo está conectado directamente al accionamiento de motor de película portadora. Opcionalmente, un mecanismo de este tipo puede calentarse de manera controlada.
Como otro ejemplo adicional, se puede usar una placa de guiado en el campo de exposición entre el motor de luz y la película portadora para definir un espacio entre la película portadora y el plano de construcción, y en donde la placa de guiado es al menos parcialmente transparente a la luz emitida por el motor de luz. La placa de guiado puede disponerse de manera que la película portadora esté en una relación de contacto con la placa de guiado cuando la película portadora se mueve a través del campo de exposición, guiando así la película portadora. Por lo tanto, la placa de guiado está en contacto con el lado posterior de la película portadora flexible, estando el lado posterior de la película portadora orientado en alejamiento con respecto a la plataforma de construcción cuando se mueve a través del campo de exposición. La placa de guiado puede comprender una superficie plana en su lado orientado hacia la plataforma de construcción, de modo que se forma un espacio entre los dos planos paralelos, la superficie plana de la placa de guiado y el plano de construcción de la plataforma de construcción. La anchura del espacio define el espesor de la capa de material que se expone a la radiación del motor de luz en el campo de exposición.
En algunas realizaciones, la placa de guiado se puede ajustar en una dirección perpendicular al plano de construcción, para ajustar la anchura del espacio, si así se desea.
Teniendo en cuenta la alta viscosidad de varios fotopolímeros (tales como las formulaciones de fotopolímero que pueden imprimirse en 3D y/o son adecuadas para usar en aplicaciones industriales/de producción en masa de dispositivos médicos, tales como aparatos y/o alineadores dentales), el dispositivo puede comprender preferiblemente un sistema o sistemas de calentamiento para controlar la temperatura de la capa de material. En particular, la temperatura de la capa de material puede controlarse en el campo de exposición, ya que la reactividad química de los polímeros fotosensibles está directamente influenciada por su temperatura. Se puede controlar la temperatura en el campo de exposición calentando la placa de guiado que guía la película portadora en el campo de exposición. En consecuencia, una realización prevé usar un primer sistema de calentamiento para calentar la placa de guiado. En particular, el sistema o sistemas de calentamiento están dispuestos para calentar la placa de guiado en el campo de exposición.
Dado que la placa de guiado puede ser ópticamente transparente a la longitud de onda o al intervalo de longitud de onda utilizado para el curado de la resina, se puede emplear un sistema o sistemas de calentamiento indirecto. Ejemplos de un sistema o sistemas de calentamiento incluyen calentamiento de aire caliente, tal como un sistema o sistemas de calentamiento configurados para calentar el aire circundante o los gases de proceso, un sistema o sistemas de calentamiento configurados para calentar un líquido transparente que se bombea a través de la placa de guiado o que rodea la placa de guiado en un lado de la misma, y un sistema o sistemas de calentamiento que comprenden elementos de calentamiento para calentar conductivamente la placa de guiado en áreas adyacentes al campo de exposición. Según una realización, el sistema o sistemas de calentamiento comprenden elementos de calentamiento de infrarrojos, tales como radiadores de infrarrojos, para calentar la placa de guiado desde el lado orientado en alejamiento con respecto a la plataforma de construcción. Por ejemplo, la radiación de infrarrojos puede incidir primero en la placa de guiado antes de incidir en el material fotosensible. A este respecto, una realización prevé que la placa de guiado esté hecha de un material opaco o solo parcialmente transparente a la radiación de infrarrojos y transparente o al menos parcialmente transparente a la longitud de onda de radiación que se usa para curar la resina fotopolimérica.
Otra zona de proceso a tener en cuenta para controlar su temperatura es la zona de recubrimiento, en donde la película portadora se recubre con la resina fotopolimérica. Calentar la zona de recubrimiento a una temperatura específica puede ser ventajoso para reducir la viscosidad de la resina fotopolimérica, estando determinada en ocasiones la viscosidad de la resina por su temperatura. Para recubrir la película portadora con una capa delgada de la resina fotopolimérica, el mecanismo o mecanismos de recubrimiento comprenden un mecanismo de rastrillo, tal como un rastrillo que está dispuesto en el lado frontal de la película portadora, estando soportada la película portadora en la zona de recubrimiento por una placa de soporte que está dispuesta en el lado posterior de la película portadora opuesto al mecanismo de rastrillo. Preferiblemente, se usa un elemento de calentamiento para calentar el mecanismo de rastrillo, tal como el rastrillo. Además, también se puede usar preferiblemente un elemento de calentamiento para calentar la placa de soporte. Cuando se calienta, la placa de soporte transfiere el calor a la película portadora, que a su vez calienta la resina fotopolimérica que recubre la película portadora en la zona de recubrimiento.
Además, se puede implementar una zona de precalentamiento y calentamiento posterior alrededor del campo de exposición para promover el calentamiento de la resina y, en consecuencia, reducir la viscosidad de la resina antes de que la película portadora mueva la resina al campo de exposición. La zona de calentamiento posterior puede ayudar a ajustar gradientes de temperatura suaves y agregar estabilidad de proceso adicional. A este respecto, una realización puede prever que entre el mecanismo o mecanismos de recubrimiento y el campo de exposición esté dispuesto un segundo o segundos sistemas de calentamiento para calentar la capa de material.
Preferiblemente, se usa un sistema o sistemas de calentamiento adicionales para controlar la temperatura de la plataforma de construcción, ya que la temperatura de la resina descendería significativamente si la resina se aplicase en una plataforma de construcción fría. Esto es importante para las primeras capas impresas sobre la plataforma de construcción debido al contacto directo de dicha capa o capas con la superficie de la plataforma de construcción. Más adelante en el proceso de impresión, también es preferible calentar la plataforma de construcción, ya que los fenómenos de expansión térmica de la placa de construcción influirían negativamente en la precisión de la impresión con el tiempo, si la temperatura de la plataforma de construcción no se controlara correctamente. El calentamiento de la plataforma de construcción se puede lograr usando almohadillas de calentamiento u otros elementos de calentamiento para calentar la plataforma de construcción o un elemento portador para transportar la plataforma de construcción.
A este respecto, según algunas realizaciones, la plataforma de construcción está dispuesta para ser intercambiable. Por ejemplo, la plataforma de construcción puede usarse de manera intercambiable o conectada a un elemento portador. Esto permite que la plataforma de construcción se retire fácilmente una vez finalizado el proceso de impresión y se instale una nueva plataforma de construcción para el siguiente proceso de impresión. Según algunas realizaciones, el proceso de retirar e instalar una plataforma de construcción se puede realizar automáticamente, por ejemplo, mediante una unidad de acoplamiento configurada para acoplar la plataforma de construcción y el elemento portador entre sí y/o medios para fijar la plataforma de construcción en el elemento portador que pueden activarse y liberarse mediante una señal eléctrica. En una realización preferida, la plataforma de construcción se fija de manera intercambiable al elemento portador mediante un dispositivo de vacío o mediante un dispositivo electromagnético. En particular, se usa al menos un canal en la superficie del elemento portador, que se conecta a una fuente de vacío que es capaz de generar una presión negativa entre el portador de la plataforma de construcción y la plataforma de construcción intercambiable. En una realización de este tipo, la plataforma de construcción intercambiable puede ser una simple placa de lámina de metal. Además, un elemento portador de este tipo también podría comprender un mecanismo de intercambio de plataforma de construcción automático. En una realización preferida, el mecanismo de
intercambio comprende orificios o espacios en el elemento portador que están alineados con salientes que están dispuestos debajo del elemento portador. Con un movimiento hacia abajo del elemento portador, los salientes penetran en los orificios o espacios desde abajo y elevan la plataforma de construcción desde el elemento portador. En una realización, dichos elementos salientes comprenden ruedas o mecanismos de cinta transportadora, que no solo pueden elevar la plataforma de construcción desde el elemento portador, sino que también pueden mover o tirar de la plataforma de construcción fuera de la zona de impresión. En algunas realizaciones, un mecanismo de este tipo puede formar parte de un mecanismo de intercambio de plataforma de construcción automatizado, lo cual resulta beneficioso para los procedimientos de impresión autónomos.
En una realización, el elemento portador consta de una placa de metal que tiene elementos de calentamiento instalados en la misma (p. ej., en su parte inferior y/o en su lado).
Según algunas realizaciones, la plataforma de construcción y la unidad de transporte están configuradas para un movimiento relativo en una dirección perpendicular al plano de construcción. Para este propósito, se puede usar un mecanismo o mecanismos de accionamiento para provocar el movimiento relativo de la unidad de transporte y la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende perpendicular al plano de construcción. Mediante este ajuste de altura, se puede ajustar la anchura del espacio entre la plataforma de construcción y el lado de resina de la lámina portadora para definir el espesor de capa de la capa de material.
Además, la movilidad relativa de la plataforma de construcción y la unidad de transporte permite ajustar el sistema para imprimir capas adicionales una sobre otra después de que se haya impreso una primera capa sobre la plataforma de construcción. Para cada capa adicional, la distancia entre la plataforma de construcción y la película portadora aumenta en una dimensión que se corresponde con el espesor de la capa.
En algunas realizaciones, la plataforma de construcción y el cabezal de impresión pueden moverse entre sí en dos direcciones, a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende en paralelo al plano de construcción y a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende perpendicular al plano de construcción. A este respecto, una realización prevé que la plataforma de construcción se pueda mover en una dirección que se extiende perpendicular al plano de construcción, mientras que el cabezal de impresión es fijo en dicha dirección, y el cabezal de impresión se puede mover en una dirección que se extiende en paralelo al plano de construcción, mientras que la plataforma de construcción es fija en dicha dirección. Otra realización (posiblemente, aunque no necesariamente alternativa) prevé que el cabezal de impresión pueda moverse en una dirección que se extiende perpendicular al plano de construcción y la plataforma de construcción pueda moverse en una dirección que se extiende en paralelo al plano de construcción.
Las realizaciones descritas en la presente memoria pueden mostrar un potencial significativo de combinar el proceso de impresión con otros sistemas de fabricación, en particular, con sistemas de fabricación aditiva no litográficos y/o con sistemas de fabricación no aditiva. Esto puede deberse al hecho de que, durante la fabricación aditiva litográfica de piezas, cada punto de volumen dentro de dichas piezas es fácilmente direccionable a otras etapas de fabricación mecánica, química o física. Según una realización, al menos una unidad secundaria de estructuración de material y/o disposición de material y/o sustracción de material está dispuesta adyacente al cabezal de impresión, siendo guiada probablemente dicha unidad de estructuración de material y/o disposición de material y/o sustracción de material para un movimiento relativo a la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende paralela al plano de construcción.
Ejemplos de unidades de estructuración de material y/o disposición de material y/o sustracción de material incluyen unidades de impresión de chorro de tinta, unidades de modelado por deposición fundida, unidades de disposición de fibra o de recubrimiento de fibra, unidades de perforación y taladrado, unidades de soldadura, unidades de recubrimiento de tinte, unidades de unión por matriz, unidades de tratamiento de plasma en frío y en caliente, tales como unidades de recubrimiento de plasma, unidades de unión por hilo, unidades de recubrimiento por pulverización o de microgotas, unidades de fundición, tales como un mecanismo de llenado de carcasa que es capaz de llenar una carcasa impresa con el mismo u otro material, unidades de corte y unidades de recogida y disposición multipropósito, tales como brazos robóticos u otros manipuladores de objetos físicos. Tales unidades de mejora de proceso podrían interactuar con el proceso de impresión litográfica real en términos de conectarse físicamente al cabezal de impresión y, por lo tanto, usar el mismo sistema de control de posicionamiento o uno adicional, tal como el codificador lineal, o podrían moverse individualmente a lo largo del área de la plataforma de construcción mediante uno o más sistemas y/o medios de guiado físico iguales o diferentes de los mismos o diferentes sistemas de guiado físico que el cabezal de impresión o la plataforma de construcción. Algunos de los sistemas de fabricación y manipulación mencionados anteriormente también podrían montarse en brazos robóticos u otros sistemas de manipulación de objetos que pueden moverse en direcciones laterales o de manera tridimensional o de maneras combinadas utilizando articulaciones mecánicas y/o puntos o articulaciones de montaje fijos o móviles.
Descripción detallada
A continuación se muestran realizaciones específicas.
La figura 1 ilustra una primera implementación de un dispositivo de impresión, la figura 2 ilustra un cabezal de impresión para usar en el dispositivo de la figura 1, la figura 3 ilustra una segunda realización ilustrativa de un
dispositivo de impresión y la figura 4 ilustra datos de patrón estructurados como malla de píxeles a suministrar a un dispositivo. La figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un método ilustrativo para imprimir en 3D un objeto utilizando un sistema de impresión 3D.
En la figura 1, una plataforma de construcción 1 está dispuesta de manera intercambiable en un elemento portador 2 en forma de placa. Un cabezal de impresión se indica con el número de referencia 3 y puede comprender una película portadora flexible 4 que está diseñada como una cinta continua (p. ej., una cinta sin fin). En una zona de recubrimiento 6, la película portadora 4 puede recubrirse con una capa de una resina fotopolimérica. La película portadora 4 se mueve según la flecha 5 o 9 mediante un primer mecanismo de accionamiento para transportar continuamente una capa de material a través del campo de exposición 7 de un motor de luz (mostrado en la figura 2). El motor de luz está diseñado para la formación de patrones de luz dinámica en el campo de exposición 7 y puede inducir la polimerización de la capa de resina fotopolimérica que está dispuesta en la película portadora 4 entre la película portadora 4 y la plataforma de construcción 1.
Se puede usar un segundo mecanismo de accionamiento para provocar el movimiento del cabezal de impresión 3 con respecto a la plataforma de construcción 1 a lo largo de una trayectoria de desplazamiento 8 que se extiende en paralelo al plano de construcción de la plataforma de construcción 1. Se usa una primera unidad de control para controlar que la velocidad de circulación de la película portadora 4 sea idéntica a la velocidad del cabezal de impresión 3 con respecto a la plataforma de construcción 1, lo que da como resultado que no exista movimiento relativo de la capa de material y la plataforma de construcción 1 en el campo de exposición 7 durante el movimiento relativo del cabezal de impresión 3 con respecto a la plataforma de construcción 1. En algunas realizaciones, la película portadora 4 suministra la capa de material al campo de exposición 7 a la misma velocidad que el cabezal de impresión se mueve a lo largo de la plataforma de construcción 1 en la dirección de la flecha 8. Para este propósito, la película portadora 4 circula según la flecha 5, si el cabezal de impresión 4 se mueve de derecha a izquierda, y la película portadora 4 circula según la flecha 9, si el cabezal de impresión 4 se mueve de izquierda a derecha. Cada pasada del cabezal de impresión 3 sobre la plataforma de construcción 1 (ya sea de derecha a izquierda o en sentido inverso) crea una capa de material solidificado en la plataforma de construcción 1 o la pieza de trabajo semiacabada, en donde, después de cada pasada, la plataforma de construcción 1 baja en la dirección de la flecha 10, para permitir la creación de capas solidificadas unas sobre otras. Sin embargo, en algunas realizaciones, el cabezal de impresión 3 puede desplazarse en una dirección a lo largo de la flecha 8 para imprimir una nueva capa y usa el desplazamiento inverso solo para regresar a su posición inicial. En una configuración de este tipo, la plataforma de construcción 1 desciende temporalmente más de un espesor de capa para permitir que el cabezal de impresión 3 regrese a su posición inicial y, posteriormente, la plataforma de construcción 1 se eleva nuevamente a la siguiente posición de impresión de capa después de que el cabezal de impresión 3 ha alcanzado su posición inicial. En una configuración de este tipo, la película portadora 4 circula únicamente según una de las flechas 5 o 9 para realizar el proceso de impresión.
Cada capa se puede estructurar según un patrón definido que está determinado por los datos de patrón suministrados al motor de luz. Para permitir un proceso continuo, en el que el cabezal de impresión 3 se mueve a lo largo de la plataforma de construcción 1 de manera continua, p. ej., sin interrumpir el movimiento lineal del cabezal de impresión 3 en toda la longitud del componente a imprimir, se usan suministradores de datos de patrón para suministrar una secuencia de datos de datos de sección de patrón al motor de luz para hacer que el motor de luz emita una secuencia de secciones de patrón durante el movimiento del cabezal de impresión 3 con respecto a la plataforma de construcción 1.
Para lograr la precisión deseada del proceso de impresión, la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón se sincroniza con la velocidad de movimiento del cabezal de impresión 3. Con tal fin, se puede usar un codificador lineal 11 en el cabezal de impresión 3 que se mueve a lo largo de una barra de codificador lineal estacionaria 12 para detectar la posición y/o la velocidad del cabezal de impresión 3 con respecto a la plataforma de construcción 1. La tasa de suministro del suministrador de datos de patrón se controla en base a la señal de posición y/o velocidad obtenida por el codificador lineal 11. Dicho proceso de control se lleva a cabo continuamente o a alta frecuencia para lograr la sincronización en toda la trayectoria de movimiento del cabezal de impresión 3.
El dispositivo puede comprender un calibrador 13 para permitir mediciones ópticas del motor de luz. Dichas mediciones podrían realizarse de manera manual o automática. El calibrador 13 puede comprender varios elementos ópticos, tales como sistemas de cámara (p. ej., en el intervalo visible o UV), fotosensores (p. ej., para sistemas de control de sincronización o posicionamiento de señal o para mediciones de intensidad de luz o radiación). Con dichos sistemas, también podrían investigarse las mediciones de plano de enfoque y los potenciales fenómenos de costura (‘stitching’ en inglés), p. ej., los fenómenos de zona de costura cuando se combinan múltiples motores de luz dinámica para aumentar la extensión física del área de construcción del proceso o para permitir mayores cantidades de energía luminosa en un campo de exposición para aumentar el rendimiento del proceso.
Además, se puede disponer un colector de rebose de resina 40 en ambos extremos o en todos los lados de la plataforma de construcción 1 para recoger la resina innecesaria.
Además, se puede usar un dispositivo de vacío para fijar de manera liberable la plataforma de construcción 1 al elemento portador 2. Con tal fin, se puede conectar una línea de vacío 14 al elemento portador 2. Alternativamente, se pueden usar medios magnéticos, tales como elementos elector-magnéticos, para fijar una plataforma de construcción 1 en la parte superior del elemento portador 2.
En la parte inferior del elemento portador 2 se disponen almohadillas 15 de calentamiento para calentar el elemento portador 2 y, por lo tanto, la plataforma de construcción 1.
Un mecanismo de intercambio para intercambiar la plataforma de construcción 1 comprende ruedas 41 u otros elementos de transporte, estando soportadas las ruedas 41 para girar alrededor del eje de giro 42. Al elevar el mecanismo de intercambio hacia la placa de construcción, las ruedas 41 sobresalen a través de unas ranuras (no mostradas) dispuestas en el elemento portador 2 y, al entrar en contacto con el lado inferior de la plataforma de construcción 1, elevan la plataforma de construcción con respecto al elemento portador. El giro de las ruedas 41 hace así que la plataforma de construcción sea transportada fuera de la zona de impresión.
El cabezal de impresión 3 se muestra con mayor detalle en la figura 2. El cabezal de impresión 3 comprende una película portadora sin fin 4 que se guía para circular a lo largo de una trayectoria cerrada. La película portadora 4 es guiada por una pluralidad de rodillos, que incluyen unos rodillos de desviación 16, un rodillo tensor 17 y un rodillo ajustable 18. En la zona de recubrimiento 6, está dispuesta una boquilla 19 que está conectada a una manguera de suministro de resina 20. La boquilla 19 expulsa una resina fotopolimérica sobre la película portadora 4. En una realización, la resina es expulsada como resultado de una sobrepresión (p. ej., una presión más allá de un umbral aceptable) en la manguera 20 y la boquilla 19 en comparación con el entorno, pudiendo ser creada la sobrepresión por sistemas mecánicos o neumáticos para bombear la resina fotopolimérica viscosa desde un depósito de almacenamiento hacia la zona de recubrimiento 6. En algunas realizaciones, dichos mecanismos de recubrimiento, incluyendo el depósito de almacenamiento, la manguera 20 y la boquilla 19, pueden calentarse de manera controlada.
La pala de recubrimiento 21 sirve para definir una capa de material con un espesor definido en la película portadora 4. La pala de recubrimiento 21 es ajustable en la dirección de la altura para ajustar el espesor de capa deseado. Además, se usa un raspador 22 para refrescar o mezclar el material en la zona de recubrimiento 6. En diversas realizaciones, el raspador 22 se puede calentar de manera controlada. Una placa de soporte 27 está dispuesta en el lado posterior de la película portadora 4 en la zona de recubrimiento 6. La placa de soporte 27 puede funcionar como un elemento de calentamiento, si es necesario.
Un sistema de decapado, indicado por el número de referencia 23, puede funcionar para decapar, p. ej., eliminar material de) la película portadora 4 para varios propósitos durante procesos de limpieza o procedimientos de intercambio de material. El sistema de decapado 23 puede comprender una pala raspadora, que se presiona contra una placa de soporte 26 con la película portadora 4 moviéndose entre las mismas.
Se pueden usar elementos de calentamiento para mantener o calentar la capa de material a una temperatura elevada, incluyendo una placa de precalentamiento 24 y una placa de calentamiento posterior 25. Dependiendo de la dirección de movimiento de la película portadora 4, la función de dichas placas de calentamiento como placa de precalentamiento o calentamiento posterior puede cambiar. Como ejemplo, si la película portadora 4 estuviera girando en sentido contrario a las agujas del reloj, el elemento 24 podría funcionar como una placa de precalentamiento y el elemento 25 podría funcionar como una placa de calentamiento posterior; a la inversa, si la película portadora 4 estuviera girando en el sentido de las agujas del reloj, el elemento 25 podría operar una placa de precalentamiento y el elemento 24 podría operar una placa de calentamiento posterior.
El motor de luz 28 del cabezal de impresión 3 se indica con el número de referencia 28 y emite luz en un campo de exposición 7. En el campo de exposición 7 está dispuesta una placa de guiado 29 que es al menos parcialmente transparente a la longitud de onda de la luz emitida por el motor de luz 28. La placa de guiado está dispuesta en el lado posterior de la película portadora 4 y sirve para guiar la película portadora 4 para definir una posición precisa de la película portadora 4 con respecto a la plataforma de construcción 1 con un espacio definido con precisión (p. ej., un espacio que tiene un espesor específico) dispuesto entre la película portadora 4 y la plataforma de construcción 1. La placa de guiado transparente 29 se calienta mediante un sistema de calentamiento sin contacto que comprende lámparas de infrarrojos 30.
En una realización complementaria según la figura 3, una o más unidades de gestión de material (p. ej., unidades de estructuración de material y/o disposición de material y/o sustracción de material) están dispuestas adyacentes al cabezal de impresión 3, siendo guiadas dichas unidades de estructuración de material y/o disposición de material y/o sustracción de material para un movimiento relativo a la plataforma de construcción 1 a lo largo de la trayectoria de desplazamiento 8 que se extiende en paralelo al plano de construcción de la plataforma de construcción 1.
En algunas realizaciones, las unidades de gestión de material pueden incluir un sistema de recubrimiento por pulverización 31, un sistema de inyección de tinta 32, un sistema de soldadura, un sistema de recubrimiento por plasma o un sistema de hilo 33 y un brazo robótico multipropósito 34. Cada una de estas unidades puede tener su propio codificador lineal 11.
La figura 4 ilustra esquemáticamente la estructuración de los datos de patrón en forma de una malla virtual 35 de píxeles 36 que representan el patrón a imprimir en una capa específica durante el proceso de impresión. La longitud del patrón a lo largo de una dirección 8 corresponde a la longitud del componente a imprimir. El patrón se puede dividir en una pluralidad de secciones de patrón que pueden comprender una o más filas 37 del patrón. Por ejemplo, una primera sección de patrón se indica como 38 y comprende cinco filas 37. Una segunda sección de patrón se indica
como 39 y está desplazada por una fila 37 con respecto a la primera sección de patrón 38. Lo mismo aplica a otras secciones de patrón desplazadas cada una por una fila de píxeles. A medida que el cabezal de impresión 3 se mueve continuamente con respecto a la plataforma de construcción 1, la secuencia de secciones de patrón 38, 39, etc. se suministra al motor de luz 28 para adaptar el patrón a la posición actual del cabezal de impresión 3. Según algunas implementaciones, la tasa de suministro de la secuencia de sección de patrón se adapta a la velocidad del cabezal de impresión 3 según lo detectado por el codificador lineal 11, para salvaguardar un proceso de impresión preciso.
El proceso de impresión se puede escalar físicamente en términos de longitud de plataforma de construcción máxima que se extiende a lo largo de la trayectoria de desplazamiento 8. El mismo se puede escalar adicionalmente en términos de anchura de la plataforma de construcción seleccionando una anchura adecuada del campo de exposición, p. ej., la anchura del motor de luz (tal como la longitud de la línea de escaneo láser o la longitud de la matriz de LED o micro LED), o usando una pluralidad de motores de luz uno al lado del otro. El proceso también se puede escalar en términos de rendimiento o velocidad de exposición, ya que la precisión del proceso de impresión es independiente de la velocidad relativa del cabezal de impresión y la plataforma de construcción debido al sistema de medición de posición y/o velocidad que controla la tasa de suministro del suministrador de datos de patrón. Aunque existen restricciones fotoquímicas a las velocidades de impresión máximas, estas limitaciones dependen en gran medida del material y, por lo tanto, podrían variar significativamente para diferentes sustancias fotosensibles y también para diferentes condiciones de impresión, tales como la temperatura de impresión y las condiciones atmosféricas (p. ej., gases de proceso).
La figura 5 ilustra un diagrama de flujo 500 de un método ilustrativo para imprimir en 3D un objeto utilizando un sistema de impresión 3D. El diagrama de flujo 500 se analiza junto con las estructuras ilustrativas descritas en el contexto de las figuras 1-4. Debe observarse, sin embargo, que las operaciones del diagrama de flujo 500 pueden ser ejecutadas mediante estructuras y/o dispositivos distintos de lo mostrado en las figuras 1 -4. Las operaciones del diagrama de flujo 500 son solo a título ilustrativo, y debe observarse que varias implementaciones pueden emplear un mayor o menor número de operaciones que las que se muestran en la figura 5.
En una operación 502, se puede expulsar una resina fotopolimérica sobre una película portadora de una unidad de transporte de material para crear una o más capas de material de la resina fotopolimérica en la película portadora. En algunas realizaciones, la boquilla 19 puede expulsar resina fotopolimérica sobre la zona de recubrimiento 6 en la película portadora 4. Como se indica aquí, esto puede ocurrir en una superficie de la película portadora 4 adyacente a la placa de soporte 27 y/o otras superficies convenientes de la película portadora.
En una operación 504, el espesor de la una o más capas de material puede mantenerse en un espesor especificado. En algunas realizaciones, mantener el espesor de la una o más capas de material podría implicar retirar al menos una parte de esas capas de material para nivelarlas. Haciendo referencia a la figura 2, la pala de recubrimiento 21, por ejemplo, puede funcionar para mantener las capas de material en un espesor deseado, p. ej., retirando y/o nivelando las capas de material.
En una operación 506, la una o más capas de material pueden mezclarse en una zona de recubrimiento en la película portadora. Con referencia a la figura 2, el raspador 22, por ejemplo, puede funcionar para mezclar capas de material en la zona de recubrimiento 6 de la película portadora 4.
En una operación 508, la unidad de transporte de material puede accionarse para transportar la una o más capas de material hacia un campo de exposición que está configurado para exponer la luz de una fuente de luz hacia al menos una parte de un plano de construcción de una plataforma de construcción. Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, la película portadora 4 puede ser accionada por un primer mecanismo de accionamiento, según la realización, a lo largo de la flecha 5 o la flecha 9, para transportar la una o más capas de material depositadas en la zona de revestimiento 6 hacia un plano de construcción en la plataforma de construcción 1 y/o hacia el campo de exposición 7 asociado con el motor de luz 28. Como se indica aquí, se pueden usar otros mecanismos de accionamiento para desplazar las capas de material hacia un campo de exposición y/o un plano de construcción también.
En una operación 510, se puede detectar una posición o velocidad del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción. Se puede usar una señal de sensor en respuesta a la detección de la posición o velocidad del motor de luz. Con referencia a la figura 1 y la figura 2, el codificador lineal 11 puede funcionar para detectar la posición/velocidad del motor de luz 28 con respecto a la plataforma de construcción 1. Como se indica aquí, el codificador lineal 11 puede proporcionar señales de sensor a unidades de control, que pueden estar dispuestas internamente y/o pueden estar acopladas al codificador lineal 11. En algunas realizaciones, el codificador lineal 11 puede tomar medidas ópticas del motor de luz 28 para derivar mediciones de posición/velocidad. Como se indica aquí, una unidad de control puede ajustar las tasas de suministro de un suministrador de datos de patrón en respuesta a la señal de sensor.
En una operación 512, pueden proporcionarse instrucciones para optimizar el movimiento de la unidad de transporte de material o el motor de luz con respecto a la plataforma de construcción mientras la una o más capas de material están en el plano de construcción dentro del campo de exposición. Una unidad de control (posiblemente externa o dispuesta dentro del codificador lineal 11) puede configurarse para proporcionar instrucciones para optimizar el movimiento de la película portadora 4, el motor de luz 28, la plataforma de construcción 1 o alguna combinación de los mismos para optimizar su movimiento relativo entre sí. En algunas realizaciones, esto puede implicar minimizar el
movimiento relativo y/o sincronizar su movimiento para que la película portadora 4, el motor de luz 28 y/o el plano de construcción 1 estén sincronizados en posición y/o velocidad.
En una operación 514, el movimiento de la unidad de transporte de material, el motor de luz y/o la plataforma de construcción puede optimizarse en respuesta a las instrucciones. Por ejemplo, el movimiento de la película portadora 4, el motor de luz 28 y/o la plataforma de construcción 1 se puede optimizar (p. ej., minimizar, etc.) para que la película portadora 4, el motor de luz 28 y/o el plano de construcción 1 estén sincronizados en posición y/o velocidad. Como se indica aquí, el rodillo tensor 17 y/o el rodillo ajustable 18 pueden funcionar, en respuesta a las instrucciones, para modificar las posiciones/velocidades de la película portadora. El cabezal de impresión 3 puede funcionar de manera similar, en respuesta a las instrucciones, para modificar las posiciones/velocidades del motor de luz 28. En algunas realizaciones, el movimiento del rodillo tensor 17 y/o el rodillo ajustable 18 está sincronizado con el movimiento del cabezal de impresión 3 para optimizar el movimiento entre la película portadora 4 y el motor de luz 28 con respecto a la plataforma de construcción 1.
En una operación 516, la película portadora puede guiarse a una posición específica con respecto a la plataforma de construcción para crear un espacio con una anchura específica entre la película portadora y la plataforma de construcción. Por ejemplo, la película portadora 4 se puede guiar a una posición específica con respecto a la plataforma de construcción para crear un espacio con una anchura específica entre la película portadora 4 y la plataforma de construcción 1. Este espacio puede permitir la impresión 3D y/o el curado selectivo (descritos en detalle en la presente memoria) entre la película portadora 4 y la plataforma de construcción 1.
En una operación 518, la capa o capas de material se pueden mantener a una temperatura específica cuando se calientan dentro del campo de exposición. Como ejemplo, la placa de precalentamiento 24, si la película portadora 4 se mueve a lo largo de la flecha 5 (o, alternativamente, el elemento 25, si la película portadora se mueve a lo largo de la flecha 9), puede funcionar para calentar las capas de material antes de calentarse mediante un sistema o sistemas de calentamiento sin contacto 30 dentro del campo de exposición 7.
En una operación 520, al menos una parte de las capas de material puede calentarse mientras se encuentra en el plano de construcción dentro del campo de exposición. En algunas realizaciones, los sistemas de calentamiento sin contacto 30 pueden calentar las capas de material mientras están dispuestas en la placa de construcción 1 dentro del campo de exposición 7.
En una operación 522, los datos de sección de patrón pueden suministrarse al motor de luz con una tasa de suministro. Se puede emitir una secuencia de secciones de patrón con la tasa de suministro durante el movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de la trayectoria de desplazamiento. En algunas realizaciones, un suministrador de datos de patrón puede suministrar datos de sección de patrón al motor de luz 28 con una tasa de suministro. Como se indica aquí, la tasa de suministro puede ser controlada por una unidad de control acoplada o interna con respecto al codificador lineal 11. Esto puede ocurrir a lo largo de una trayectoria de desplazamiento (p. ej., la trayectoria de desplazamiento 8) u otra trayectoria.
En una operación 524, la luz del motor de luz puede exponerse a la al menos una parte del plano de construcción de la plataforma de construcción. En algunas realizaciones, el motor de luz 7 puede funcionar para exponer la luz (p. ej., a través de la placa de guiado 29) hacia la plataforma de construcción 1. Ventajosamente, debido al posicionamiento y/o calentamiento de las capas de material, dicha luz del motor de luz 7 puede funcionar para imprimir materiales en 3D, incluso aquellos con formulaciones con viscosidades que tradicionalmente eran difíciles de imprimir en 3D.
En una operación 526, la al menos una parte de las capas de material puede mantenerse a una temperatura específica (posiblemente, aunque no necesariamente, la misma que la temperatura especificada mantenida antes del fotocurado) después de que se calientan y/o curan. Como se indica aquí, dependiendo de la dirección, la placa de calentamiento posterior 25 o el elemento 24 pueden realizar esta operación.
Con fines explicativos, se muestran numerosos detalles específicos para obtener una comprensión exhaustiva de la descripción. Sin embargo, resultará evidente para un experto en la técnica que las realizaciones de la descripción se pueden poner en práctica sin estos detalles específicos. En algunos casos, los módulos, estructuras, procesos, características y dispositivos se muestran en forma de diagrama de bloques para evitar confusiones en la descripción. En otros casos, se muestran diagramas de bloques funcionales y diagramas de flujo para representar flujos de datos y lógicos. Los componentes de los diagramas de bloques y los diagramas de flujo (p. ej., módulos, bloques, estructuras, dispositivos, funciones, etc.) pueden combinarse, separarse, eliminarse, reordenarse y reemplazarse de diversas formas de una manera diferente a lo descrito y representado expresamente en la presente memoria.
La referencia en esta memoria descriptiva a "una realización", "una realización", "algunas realizaciones", "varias realizaciones", "ciertas realizaciones", "otras realizaciones", "una serie de realizaciones" o similares significa que un elemento, diseño, estructura o característica particulares descritos con respecto a la realización se incluyen en al menos una realización de la descripción. Las menciones, por ejemplo, de la frase "en una realización" o "en una realización" en varias partes de la memoria descriptiva no se refieren necesariamente en su totalidad a la misma realización, ni son realizaciones separadas o alternativas mutuamente excluyentes de otras realizaciones. Además, exista o no una referencia expresa a una "realización" o similar, se describen diversas características, que pueden
combinarse e incluirse de diversas maneras en algunas realizaciones, aunque también pueden omitirse de diversas maneras en otras realizaciones. De manera similar, se describen diversas características que pueden ser preferencias o requisitos para algunas realizaciones, aunque no para otras realizaciones.
Claims (15)
1. Dispositivo para la fabricación aditiva en base a litografía de estructuras tridimensionales, que comprende:
- una plataforma de construcción (1) que define un plano de construcción;
- un motor de luz (18) diseñado para la formación de patrones dinámica de luz en un campo de exposición de dicho motor de luz;
- una unidad de transporte de material que comprende primeros medios de accionamiento para transportar una capa de material a través del campo de exposición (7);
- segundos medios de accionamiento para provocar un movimiento relativo del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento (8) que se extiende en paralelo al plano de construcción;
- primeros medios de control adaptados para controlar dichos primeros y segundos medios de accionamiento de modo que no existe un movimiento relativo de la capa de material y la plataforma de construcción en dicho campo de exposición durante dicho movimiento relativo del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción; - medios de suministro de datos de patrón para suministrar una secuencia de datos de sección de patrón al motor de luz con una tasa de suministro ajustable para hacer que el motor de luz emita una secuencia de secciones de patrón con dicha tasa de suministro durante dicho movimiento relativo del motor de luz y la plataforma de construcción a lo largo de la trayectoria de desplazamiento;
caracterizado por que comprende además:
- un codificador lineal (11) para detectar una posición y/o una velocidad del motor de luz con respecto a la plataforma de construcción; y
- segundos medios de control para ajustar la tasa de suministro de los medios de suministro de datos de patrón en base a la posición o la velocidad detectada por el codificador lineal.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el motor de luz está diseñado para emitir luz intermitentemente a dicho campo de exposición con una tasa de pulso de luz ajustable.
3. Dispositivo según la reivindicación 2, en donde el motor de luz está configurado para sincronizar la tasa de pulso de luz con la tasa de suministro de los medios de suministro de datos de patrón.
4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, en donde el motor de luz está configurado para ajustar un factor de trabajo de pulso de los pulsos de luz, en donde el factor de trabajo de pulso se establece preferiblemente en 0,1 a 0,8.
5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde los medios de suministro de datos de patrón comprenden un almacenamiento de datos que almacena datos de patrón representativos de un patrón de una capa de material a construir en la plataforma de construcción, estando asociados dichos datos de patrón a una dimensión de longitud de dicho patrón medida a lo largo de la trayectoria de desplazamiento de los segundos medios de accionamiento, en donde dichos datos de patrón comprenden datos de sección de patrón representativos de una pluralidad de secciones de patrón de dicho patrón a lo largo de la longitud de dicho patrón.
6. Dispositivo según la reivindicación 5, en donde los datos de patrón están estructurados como una malla rectangular de píxeles que comprende una pluralidad de filas de píxeles, en donde cada sección de patrón comprende al menos una fila de píxeles.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en donde dicha secuencia de datos de sección de patrón suministrada al motor de luz representa secciones de patrón que están desplazadas entre sí por una fila de píxeles.
8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la unidad de transporte de material comprende una película portadora flexible que es al menos parcialmente transparente a la luz emitida por el motor de luz, y en donde medios de recubrimiento están dispuestos para recubrir un lado frontal de la película portadora flexible con la capa de material, estando orientado el lado frontal de la película portadora hacia la plataforma de construcción cuando se mueve a través del campo de exposición.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, en donde el motor de luz, la película portadora flexible y los medios de recubrimiento están dispuestos en o sobre un cabezal de impresión, que puede moverse mediante los segundos medios de accionamiento para provocar un movimiento relativo del cabezal de impresión con respecto a la plataforma de construcción.
10. Dispositivo según la reivindicación 8 o 9, en donde una placa de guiado está dispuesta en el campo de exposición entre el motor de luz y la película portadora para definir un espacio entre la película portadora y el plano de construcción
y en donde la placa de guiado es al menos parcialmente transparente a la luz emitida por el motor de luz.
11. Dispositivo según la reivindicación 10, en donde la placa de guiado es ajustable en una dirección perpendicular al plano de construcción.
12. Dispositivo según la reivindicación 10 o 11, en donde primeros medios de calentamiento están dispuestos para calentar la placa de guiado.
13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde segundos medios de calentamiento están dispuestos entre los medios de recubrimiento y el campo de exposición para calentar la capa de material.
14. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde terceros medios de accionamiento están dispuestos para provocar un movimiento relativo de la unidad de transporte y la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende perpendicular al plano de construcción.
15. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde al menos una unidad de estructuración de material y/o disposición de material y/o sustracción de material secundaria está dispuesta adyacente al cabezal de impresión, siendo guiada preferiblemente dicha unidad de estructuración de material y/o disposición de material y/o sustracción de material para un movimiento relativo a la plataforma de construcción a lo largo de una trayectoria de desplazamiento que se extiende en paralelo al plano de construcción.
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| US10195787B2 (en) * | 2016-05-12 | 2019-02-05 | Xerox Corporation | Electrostatic 3-D development apparatus using different melting point materials |
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