IT202100022145A1

IT202100022145A1 - Sistema e metodo per la stampa stereolitografica.

Info

Publication number: IT202100022145A1
Application number: IT102021000022145A
Authority: IT
Inventors: Ettore Maurizio Costabeber
Original assignee: Dws Srl
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-02-20
Also published as: WO2023021474A1; US20240351283A1; CN118201759A; KR20240076779A; JP2024529765A; IL310965A; EP4387832A1

Description

SISTEMA E METODO PER LA STAMPA STEREOLITOGRAFICA

La presente invenzione si riferisce ad un sistema ed ad un metodo per la stampa stereolitografica.

La "stereolitografia" ? un metodo per generare oggetti solidi tridimensionali "stampando" successivamente sottili strati di tale oggetto uno sopra all'altro a partire da un materiale liquido o pastoso solidificabile che viene esposto ad una radiazione predefinita, generalmente (ma non esclusivamente) luminosa. Tale radiazione viene diretta su una superficie o strato di tale materiale liquido o pastoso per formare una sezione trasversale solida dell'oggetto. L'oggetto viene poi mosso, in un modo programmato, lontano dalla superficie liquida dallo spessore di uno strato, e la successiva sezione trasversale viene poi formata e fatta aderire allo strato immediatamente precedente definendo l'oggetto. Questo processo ? continuo fino a che non viene formato l'intero oggetto. Essenzialmente tutti i tipi di forma dell'oggetto possono essere creati con questa tecnica. Le forme complesse sono create pi? facilmente utilizzando le funzioni di un computer per aiutare a creare i comandi programmati e poi inviare i segnali di programma al sottosistema formante l'oggetto stereolitografico.

Una macchina stereolitografica che realizza tale metodo comprende essenzialmente un contenitore in cui ? presente la sostanza fluida, generalmente una resina sensibile alla radiazione nello stato liquido o pastoso, una sorgente di tali radiazioni, le quali sono generalmente di tipo luminoso, che emette l'irraggiamento adatto a solidificare tale sostanza fluida. Un'unit? ottica provvede a convogliare detto irraggiamento verso una superficie di riferimento disposta all'interno del contenitore, che corrisponde alla posizione dello strato dell'oggetto da solidificare. La macchina comprende inoltre una piastra modellante, che supporta ed alla quale si vincola l'oggetto tridimensionale che viene formato, che pu? essere spostata verticalmente rispetto al contenitore, in modo tale da consentire all'ultimo strato solidificato dell'oggetto di essere disposto in una posizione adiacente a detta superficie di riferimento. Dopo di che il processo viene ripetuto per lo strato successivo.

Sono note altres? macchine stereolitografiche in cui la resina viene stesa su un film trasparente traslabile, anzich? in una vasca. Il film muove tale strato e lo porta in una posizione tale da essere raggiunto dalle radiazioni emesse dalla sorgente posta ad esempio al di sotto del film.

Nella domanda di brevetto WO2019243873 si descrive una macchina ed un metodo di tale tipo in cui la resina viene emessa da un ugello mobile sul film e poi trasportata al di sotto di tale sorgente, mentre in un?altra porzione del film si stende un altro strato di resina per la stampa dello strato successivo. Analoga tecnologia ? descritta nel brevetto US5650260A, ove i mezzi di erogazione della resina sono fissi ad una estremit? del film stesso, che traslando trasporta lo strato di resina in prossimit? della sorgente di radiazioni.

Infine, nella domanda di brevetto US2018200948A1 si descrive una macchina in cui il film viene srotolato da un apposito rullo e riavvolto su un altro. In una porzione rettilinea di tale film, tra i due rulli, viene stesa la resina tramite un alimentatore posto adiacente al rullo che si svolge e sempre nella zona centrale rettilinea del film si effettua la stampa, tramite una sorgente di radiazioni posta al di sotto del film e di una piastra di modellazione posta sopra il film stesso. La macchina comprende anche una stazione di recupero della resina rimasta sul film e non utilizzata per la stampa, posta adiacente al rullo che riavvolge il film stesso. Tale stazione reimmette la resina dopo apposito controllo di qualit? nel serbatoio dell?alimentatore.

La richiedente ha osservato che in tali sistemi, nei quali la resina viene posizionata su un film o in generale su un elemento laminare flessibile, ? essenziale che il film sia sempre in condizioni ottimali di pulizia. Infatti, nella domanda di brevetto US2018200948A1 viene provvisto un apposito raschiatore fisso posizionato adiacente al rullo di riavvolgimento del film dopo che si ? effettuata la stampa, che con la sua porzione di bordo riscontra la superficie del film, ?raschiando? da essa la resina non utilizzata. E? da notare per? che in tale macchina il film si svolge in una unica direzione e il raschiatore che effettua la pulizia ? solo posizionato adiacentemente al rullo di riavvolgimento del film gi? utilizzato ed ? conformato per raccogliere la resina per il suo riutilizzo.

Uno scopo della presente invenzione ? quindi quello di fornire un sistema per la stampa stereolitografica che gestisca in modo efficiente l?utilizzo di un film o in generale di un supporto laminare flessibile.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire un sistema per la stampa stereolitografica che gestisca in modo ottimale la deposizione di una pluralit? di strati di resina differenti tra loro su un film o in generale su un supporto laminare flessibile nella formazione di uno stesso oggetto composto da tali resine.

Un aspetto della presente invenzione riguarda un sistema per la stampa stereolitografica comprendente

? una struttura di supporto provvista di almeno una porzione del fondo trasparente alla radiazione predefinita che definisce un piano di riferimento sul quale viene formato un oggetto tridimensionale a partire da almeno un materiale sensibile alla radiazione di base, liquido o pastoso, atto venire solidificato quando irradiato da una radiazione,

? mezzi per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento,

? una piastra di modellazione che supporta ed alla quale si vincola l'oggetto tridimensionale che viene formato, che ? in grado di muovere lo strato solidificato secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare tale piano, in modo da consentire all'ultimo strato solidificato dell'oggetto di essere disposto in una posizione adiacente a detto piano,

? mezzi per la formazione di almeno uno strato di tale materiale sensibile alla radiazione su tale piano di riferimento includenti almeno una porzione di un film traslabile su detto piano da un estremit? all?altra di detto piano ed un primo alimentatore di un primo materiale sensibile alla radiazione su detta porzione di film,

caratterizzato dal fatto che

? tali mezzi per la formazione comprendono almeno una prima coppia di barriere mobili sostanzialmente in verticale ciascuna disposta in prossimit? di una di tali estremit? del piano, la distanza tra tali elementi determinando l?ampiezza del piano di riferimento e tale piastra di modellazione muovendosi sostanzialmente in verticale tra le barriere mobili,

? tali mezzi per la formazione comprendono ulteriormente, esternamente alle barriere mobili rispetto al piano, una coppia di raschiatori che riscontrano con la loro punta il film,

? tali barriere essendo mobili almeno tra una prima posizione sollevata ad un?altezza predeterminata dal film ed una seconda posizione in cui il bordo inferiore della barriera ? a contatto con il film stesso,

? tale film essendo traslabile da un estremit? all?altra di detto piano in entrambi i versi,

? tale primo alimentatore di tale primo materiale sul film essendo disposto in prossimit? di una delle due barriere, nello spazio tra essa e il rispettivo raschiatore,

? Il movimento delle barriere assieme a quello del film regolando lo spessore dello strato di materiale sensibile alla radiazione posto sul film nel piano di riferimento e regolando, inoltre, il deflusso del materiale stesso non solidificato dalla fase di stampa di uno strato, per consentire erogazione da parte dell?almeno un primo alimentatore di un ulteriore strato di materiale sensibile alla radiazione da stampare.

Un ulteriore aspetto della presente invenzione riguarda un metodo stereolitografico per la produzione di un oggetto tridimensionale tramite la sovrapposizione di una molteplicit? di strati di almeno due materiali sensibili alla radiazione differenti tra loro comprendente le seguenti fasi:

a1) predisporre uno strato di un primo degli almeno due materiali su un film tramite erogazione di tale materiale da un primo alimentatore, e traslare detto film in una prima direzione in allontanamento da tale primo alimentatore in modo da trasportare detto strato su un piano di riferimento da una sua prima estremit?; b1) irradiare selettivamente con una radiazione tale strato sul piano mediante mezzi (4) per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento, c1) separare tale strato solidificato dal film tramite una piastra di modellazione che si muove reciprocamente rispetto a tale piano,

d1) rimuovere il materiale residuo non solidificato dal film tramite inversione della direzione di traslazione del film in avvicinamento a tale primo alimentatore, raschiatura del materiale dalla sua superficie;

e1) aspirare dal film tale materiale non solidificato nel primo alimentatore; a2) predisporre uno strato di un secondo degli almeno due materiali sul film tramite erogazione di tale materiale da un secondo alimentatore, e traslare detto film in una prima direzione in allontanamento da tale secondo alimentatore in modo da trasportare detto strato sul piano di riferimento da una estremit? opposta alla prima; b2) irradiare selettivamente con una radiazione tale strato sul piano mediante detti mezzi per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento; c2) separare tale strato solidificato dal film tramite la piastra di modellazione che si muove reciprocamente rispetto a tale piano e vincolando tale strato a quello formato in precedenza;

d2) rimuovere il materiale residuo non solidificato dal film tramite inversione della direzione di traslazione del film in avvicinamento a tale secondo alimentatore (6?), raschiatura del materiale dalla sua superficie e

e2) aspirare tale materiale non solidificato nel secondo alimentatore,

ripetere le fasi da a1 a e1 o da a2 a e2 scegliendo per ogni strato quale materiale erogare fino alla formazione per strati dell?oggetto completo. Le caratteristiche ed i vantaggi del sistema e del metodo secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni allegati nei quali:

? la figura 1 ? una vista schematica del sistema secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

? le figure 2a-2f illustrano le successive fasi di stampa dell?oggetto tridimensionale secondo la forma di realizzazione di figura 1;

? le figure 3a e 3b sono due viste schematiche in due fasi diverse del sistema secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

? le figure 4a-4c sono tre viste schematiche in tre fasi diverse del sistema secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione.

Con riferimento alle figure citate, il sistema per la stampa stereolitografica di oggetti secondo la presente invenzione comprende, una struttura di supporto 2, provvista di almeno una porzione del fondo trasparente alla radiazione predefinita, che definisce un piano di riferimento 3 sul quale viene formato un oggetto tridimensionale O a partire da una sostanza sensibile alla radiazione di base, liquida o pastosa, atta venire solidificata, ad esempio a strati, quando irradiata da una radiazione che sia in grado di cambiare lo stato del materiale, che pu? essere ad esempio di tipo luminoso, termico o altro.

Il sistema comprende mezzi 4 per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento, una piastra di modellazione 5 che supporta ed alla quale si vincola l'oggetto tridimensionale che viene formato, che ? in grado di muovere lo strato solidificato secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare rispetto tale piano (lungo l?asse Y indicato nelle figure), in modo tale da consentire all'ultimo strato solidificato dell'oggetto di essere disposto in una posizione adiacente a detto piano.

Il sistema comprende, inoltre, mezzi per la formazione di almeno uno strato di tale materiale sensibile alla radiazione su tale piano di riferimento includenti almeno una porzione di un film F, preferibilmente trasparente, traslabile su detto piano da un estremit? 3a all?altra 3b di detto piano ed un primo alimentatore 6 di tale materiale su detta porzione di film.

Tali mezzi per la formazione comprendono una prima coppia di barriere mobili sostanzialmente in verticale (destra 7 e sinistra 7?) ciascuna disposta in prossimit? di una di tali estremit? 3a e 3b del piano 3. La distanza tra tali elementi determina l?ampiezza del piano di riferimento. Vantaggiosamente, la piastra di modellazione 5 si muove in verticale tra le barriere mobili.

Tali barriere sono mobili almeno tra una prima posizione sollevata ad un?altezza predeterminata dal film ed una seconda posizione, in cui il bordo inferiore della barriera ? a contatto con il film stesso. Le barriere sono movimentate da opportuni attuatori di per se noti (non mostrati in figura). Tali attuatori possono consentire anche una regolazione dell?altezza della barriera che viene predeterminata da una unit? di elaborazione elettronica che gestisce il sistema.

Tali mezzi per la formazione comprendono ulteriormente esternamente alle barriere mobili, una coppia di raschiatori 8 e 8? che riscontrano con la loro punta il film.

Secondo un aspetto della presente invenzione il film F ? traslabile rispetto al piano di riferimento da un estremit? 3a all?altra 3b in entrambi i versi.

Tali mezzi per la formazione comprendono ulteriormente almeno una coppia di rulli 9 e 9? che possono ruotare in entrambi i versi di rotazione, su cui il film trasparente ? vicendevolmente avvolto, disposti a lati contrapposti di detto piano 3 esternamente a detti raschiatori. I rulli quando ruotano in un verso (ad esempio orario) srotolano il film da un rullo e lo avvolgono sull?altro, facendo traslare il film da destra a sinistra (come indicato in figura 1), quando ruotano in verso contrario (antiorario) traslano il film da sinistra a destra.

I rulli sono opportunamente movimentati da mezzi motori di per se noti (non mostrati in figura)

Eventualmente, tali mezzi per la formazione comprendono pulegge 10 e 10? attorno alle quali scorre e ruota di 90? il film F, in modo da consentire l?arrotolamento e lo srotolamento dalla verticale del film stesso sui rulli 9 e 9?.

Il primo alimentatore 6 della resina sul film ? disposto in prossimit? di una delle due barriere 7 o 7?, nello spazio tra essa e il rispettivo raschiatore 8 o 8?.

In particolare tale primo alimentatore comprende un serbatoio per la resina 61 una pompa 62 per il pompaggio della resina in un canale di erogazione 63 disposto tra la barriera 7 o 7? ed il raschiatore 8 o 8?.

Nella forma di realizzazione di figura 1 sul lato opposto del piano a quello che presenta l?alimentatore il sistema secondo la presente invenzione comprende mezzi di recupero 11 della resina non utilizzata per la stampa di uno strato disposti tra la rispettiva barriera e la barriera o raschiatore opposti. Tali mezzi di recupero comprendono un canale di recupero 111, la cui bocca di aspirazione 112 ? disposta in prossimit? del film, una pompa di aspirazione 113 ed un serbatoio di recupero 114. Tali mezzi di recupero comprendono inoltre un ulteriore canale di travaso 115 che riporta la resina recuperata nel serbatoio dell?alimentatore 61. Vantaggiosamente, lungo tale canale di recupero possono essere previsti uno o pi? dispositivi di filtrazione 12 della resina da impurit?.

Generalmente, le impurit? che si generano durante il processo di stampa sono caratterizzate da parti di materiale solidificato durante le fasi precedenti. Cause possono essere ad esempio: (a) distacco di parti dell?oggetto in formazione, (b) distacco di parti delle strutture di supporto, (c) solidificazione spontanea del materiale, (d) contaminazione esterna del materiale.

Il movimento delle barriere 7 e 7? assieme a quello del film regola lo spessore dello strato di materiale sensibile alla radiazione posto sul film nel piano di riferimento e regola, inoltre, il deflusso del materiale stesso non solidificato dalla fase di stampa di uno strato, per consentire erogazione da parte dell?almeno un primo alimentatore 6 di un ulteriore strato di materiale sensibile alla radiazione da stampare.

Si precisa che ai fini della presente invenzione nelle figure 1 2a-2f esemplificativamente illustrate, il primo alimentatore 6 ? posizionato a destra del piano di riferimento e il dispositivo di recupero 11 ? posizionato a sinistra del piano di riferimento, ma in modo equivalente la loro posizione pu? essere invertita.

Il sistema nella forma di realizzazione illustrata in figura 1 opera nel modo seguente. In una prima fase si eroga il materiale sensibile alla radiazione dal primo alimentatore 6 mantenendo la barriera adiacente 7 abbassata; tale fase avviene azionando la 62 pompa e determinando il pompaggio della stessa dal canale 63 al film in una zona di alimentazione ZA compresa tra la barriera 7 e il raschiatore 8 (figura 2a). In questa fase il film ? preferibilmente fermo.

Successivamente, si solleva la barriera 7 e si mette in traslazione il film F; tale fase avviene azionando la rotazione dei rulli 9 e 9?, fino a che sul film nel piano di riferimento sia distribuito omogeneamente uno strato di materiale M (figura 2b). La fase successiva ? la fase di stampa dello strato di materiale sensibile alla radiazione presente sul piano; tale fase avviene abbassando la piastra di modellazione e irradiando la zona del piano tramite i mezzi per la generazione 4 posti al di sotto del piano stesso, solidificando il materiale sensibile alla radiazione nella zona corrispondente al disegno secondo il programma di stampa memorizzato nel sistema (figura 2c).

Nella fase successiva si solleva la piastra di modellazione 5, alla quale si ? vincolato lo strato solidificato. Vantaggiosamente, abbassando la barriera 7, durante tale fase ? possibile, tramite l?alimentatore 6, fornire altro materiale sensibile alla radiazione nella zona compresa tra la barriera 7 adiacente all?alimentatore ed il raschiatore 8, che potr? essere utilizzato per stampare lo strato successivo a quello appena stampato. Infatti, in tale condizione tale zona ? isolata dal piano di riferimento (figura 2d).

Nella fase successiva si solleva la barriera 7? opposta a quella 7 adiacente all?alimentatore e si mette in traslazione il film F, fino a portare il materiale sensibile alla radiazione residuo MR non solidificato dalla stampa in una zona di riciclo ZR, compresa tra tale barriera 7? ed il raschiatore 8?. Il raschiatore 8? oltre a bloccare il materiale in tale zona di riciclo, pulisce la superfice del film dai residui, impedendo che il film che si riavvolge sul rullo 9? sia contaminato e renda il riavvolgimento difficoltoso. Contemporaneamente pu? anche essere sollevata la barriera 7 adiacente all?alimentatore 6, in modo da rigenerare un altro strato di materiale sensibile alla radiazione omogeneo sul film F per la stampa dello strato successivo (figura 2e). Infine, il materiale sensibile alla radiazione residuo viene recuperato dalla zona di recupero ZR tramite il canale di recupero 111, la cui bocca di aspirazione 112 ? disposta in prossimit? del film, sotto l?azione della pompa di aspirazione 113 e portata nel serbatoio di recupero 114. Da qui tramite il canale di travaso il materiale sensibile alla radiazione viene riportato nel serbatoio di alimentazione della resina 61.

Tra una fase di stampa ed una successiva, o in un qualunque momento opportuno tra le lavorazioni pu? essere prevista una specifica fase di pulizia e/o riavvolgimento (completo o parziale) del film su uno dei rulli 9 o 9?.

In talune applicazioni si presenta l?esigenza di formare oggetti tridimensionali composti da materiali differenti tra loro. Ad esempio, in campo odontoiatrico le protesi dentali realizzate in resina, hanno l?esigenza di presentarsi esternamente di un colore il pi? prossimo possibile al dente originale che andranno a sostituire, mentre a loro interno possono essere realizzate in una resina differente da quella esterna. L?indurimento dello strato di materiale di base viene effettuato solo nelle zone corrispondenti al volume dell?oggetto memorizzate in modello digitale di un corrispondente strato dell?oggetto da realizzare.

Vantaggiosamente, tale modello digitale pu? essere realizzato mediante tecniche note di elaborazione e creazione di disegni digitali. Ulteriormente, la creazione di tale modello digitale pu? essere eseguita mediante un dispositivo di scansione di un prototipo tridimensionale dell'oggetto da realizzare. Preferibilmente, ma non necessariamente, l'elaborazione di tale modello digitale secondo tecniche note potrebbe comprendere l'aggiunta, al modello tridimensionale dell'oggetto, di una struttura di supporto che permetta una maggiore stabilit? dell'oggetto in accrescimento durante le operazioni del metodo secondo l'invenzione. La suddetta struttura di supporto diviene parte integrante dell'oggetto tridimensionale realizzato dalla macchina stereolitografica e, dopo la realizzazione dell'oggetto, viene separata dal resto dell'oggetto stesso.

Nei mezzi di generazione della radiazione citati rientrano le tecnologie a proiettore, ad esempio i proiettori digitali DLP (Digital Light Processing), LCD (Schermo a cristalli liquidi), LCOS (Cristalli liquidi su silicio) e D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier), nonch? emettitori di fasci di elettroni (EBM) e altre sorgenti di radiazione.

Nelle figure 3a e 3b viene illustrata una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, comprendente un secondo alimentatore 6? per un secondo materiale sensibile alla radiazione M2 disposto in prossimit? della barriera 7? opposta a quella adiacente al primo alimentatore, esternamente ad essa rispetto al piano di riferimento (a sinistra come illustrato in tali figure) e compresa tra tale barriera 7? ed il rispettivo raschiatore 8?. Tale secondo alimentatore 6? viene posizionato vantaggiosamente al posto dei mezzi di recupero 11.

Tale secondo alimentatore comprende un serbatoio per un secondo materiale sensibile alla radiazione 61? una pompa reversibile 62? per il pompaggio o l?aspirazione del materiale sensibile alla radiazione in un canale di erogazione 63? disposto adiacentemente alla barriera 7?. Tale secondo alimentatore 6? vantaggiosamente contiene un secondo materiale sensibile alla radiazione che pu? essere di tipo differente dal primo materiale sensibile alla radiazione M1 contenuto nel serbatoio del primo alimentatore 6.

Analogamente, anche il primo alimentatore comprende una pompa reversibile 62 per il pompaggio o l?aspirazione del materiale sensibile alla radiazione in un canale di erogazione 63 disposto adiacentemente alla barriera 7.

In questa forma di realizzazione, le pompe reversibili si rendono necessarie per consentire al sistema di operare con due tipi di materiali differenti tra loro. Infatti, per gestire il cambio materiale sul piano di riferimento, ? necessario aspirare il materiale rimanente dalla precedente fase di stampa di uno strato per poi stendere lo strato successivo con l?altro tipo di materiale.

Il moto dei rulli e di conseguenza del film F e la posizione delle barriere mobili ? determinata sulla base di quale degli alimentatori eroga il materiale sensibile alla radiazione che deve essere steso e stampato. In particolare, nella disposizione di figura 3a quando il materiale sensibile alla radiazione ? erogato dal primo alimentatore 6 la traslazione del film ? da destra verso sinistra, mentre quando il materiale sensibile alla radiazione ? erogato dal secondo alimentatore 6? la traslazione del film ? da sinistra verso destra.

In tale forma di realizzazione, le fasi per realizzare il metodo stereolitografico per la produzione di un oggetto tridimensionale tramite la sovrapposizione di una molteplicit? di strati di almeno due materiali sensibili alla radiazione differenti tra loro comprende

? predisporre uno strato di un primo degli almeno due materiali su un film (F) tramite erogazione di tale materiale da un primo alimentatore (6), e (nel contempo o successivamente) traslare detto film in una prima direzione in allontanamento da tale primo alimentatore (6) modo da trasportare detto strato su un piano di riferimento (3) da una sua prima estremit? (3a), (come indicato dalle frecce in figura 3a);

? irradiare selettivamente con una radiazione luminosa tale strato sul piano mediante mezzi (4) per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento,

? separare tale strato solidificato dal film tramite una piastra di modellazione (5) che si muove reciprocamente rispetto a tale piano,

? rimuovere il materiale residuo non solidificato dal film tramite inversione della direzione di traslazione del film in avvicinamento a tale primo alimentatore (6), raschiatura del materiale dalla sua superficie;

? aspirare dal film tale materiale non solidificato nel primo alimentatore;

? predisporre uno strato di un secondo degli almeno due materiali sul film (F) tramite erogazione di tale materiale da un secondo alimentatore (6?), e (nel contempo o successivamente) traslare detto film in una prima direzione in allontanamento da tale secondo alimentatore (6?) modo da trasportare detto strato sul piano di riferimento (3) da una estremit? (3b) opposta alla prima (3a), (come indicato dalle frecce in figura 3b);

? irradiare selettivamente con una radiazione luminosa tale strato sul piano mediante detti mezzi (4) per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento;

? separare tale strato solidificato dal film tramite la piastra di modellazione (5) che si muove reciprocamente rispetto a tale piano e vincolando tale strato a quello formato in precedenza;

? rimuovere il materiale residuo non solidificato dal film tramite inversione della direzione di traslazione del film in avvicinamento a tale secondo alimentatore (6?), raschiatura del materiale dalla sua superficie e

? aspirare tale materiale non solidificato nel secondo alimentatore.

Le precedenti fasi possono essere ripetute ciclicamente scegliendo quale materiale erogare in ogni singolo strato fino alla formazione per strati dell?oggetto completo. Inoltre, l?erogazione di tale materiale dagli alimentatori 6 e 6?, e la sua traslazione (contemporanea o successiva) pu? dipendere dal tipo e dalla consistenza del materiale stesso.

Quando si eroga il primo materiale dal primo alimentatore 6 la barriera 7 adiacente all?alimentatore ? sollevata e regola l?altezza dello strato di materiale da formare sul film F posto sul piano di riferimento 3, mente invece la barriera opposta 7? pu? rimanere a contatto del film bloccando il flusso di materiale. In alternativa, anche la barriera 7? pu? essere sollevata e il flusso del materiale viene bloccato pi? avanti dal raschiatore 8? che rimane sempre a contatto con il film. In tale modo, si inizia l?accumulo del materiale stesso nella zona di recupero corrispondente. Tale tecnica dovrebbe contribuire a mantenere uno spessore costante di materiale nel film, considerando che entrambe le barriere 7 e 7? si alzerebbero della stessa misura. Inoltre, quando l?oggetto ? formato da due materiali differenti tra loro, uno stesso strato dell?oggetto pu? essere composto appunto da due o pi? materiali. In questo caso la deposizione del primo e del secondo materiale sullo stesso strato e la loro solidificazione ? consentita dal posizionamento opportuno della piastra di modellazione. Infatti, dopo che ? stata deposta sul film e solidificata la porzione di strato costituita dal primo materiale, si depone la porzione di strato del secondo materiale e la si solidifica selettivamente posizionando la piastra di modellazione in modo che le due porzioni di strato siano allineate tra loro si vincolino tra loro nella giusta posizione per costruire l?oggetto.

Quindi, successivamente alla fase di deposito del secondo materiale nel film, la piattaforma di modellazione si posiziona nella posizione in cui ha solidificato la porzione del primo materiale, permettendo cos? la generazione di uno strato composto da due (o pi?) materiali disposti nella stessa sezione piana dell?oggetto da formare e ognuno irradiato selettivamente.

Analogamente, quando si eroga il secondo materiale dal secondo alimentatore 6? la barriera 7? adiacente all?alimentatore ? sollevata e regola l?altezza dello strato di materiale da formare sul film F posto sul piano di riferimento 3, mente invece la barriera opposta 7 ? a contatto del film bloccando il flusso di materiale.

In analogia con quanto descritto ed illustrato nella forma di realizzazione delle figure 3a e 3b, in talune applicazioni si presenta l?esigenza di formare oggetti tridimensionali composti da pi? di due materiali differenti tra loro.

Le fasi di deposizione, irradiamento, separazione e recupero di due o pi? materiali possono essere eseguite in sequenza, riposizionando la piastra di modellazione 5 nella stessa posizione lungo l?asse Y, in modo da generare uno strato composto da due o pi? materiali solidificati selettivamente nello stesso spessore dello strato stesso. Esempi possono essere:

? un primo materiale per l?oggetto, ed un secondo materiale per le strutture di supporto;

? un primo materiale per le parti rigide dell?oggetto, un secondo materiale per le parti flessibili dell?oggetto;

? un primo materiale per le parti isolanti dell?oggetto, un secondo materiale per le parti conduttive dell?oggetto;

? un primo materiale per l?oggetto, ed un secondo materiale idrosolubile per le strutture di supporto per una facile rimozione delle stesse;

? un primo materiale colorato per specifiche parti dell?oggetto, un secondo materiale colorato per specifiche parti dell?oggetto.

Nelle figure 4a, 4b e 4c viene illustrata una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione, comprendente un secondo alimentatore 6? di materiale sensibile alla radiazione disposto dal lato opposto rispetto al piano rispetto al primo alimentatore 6, ed un terzo alimentatore 6?? disposto esternamente a tale secondo alimentatore 6? rispetto al piano di riferimento 3.

Sia il secondo alimentatore sia il terzo comprendono un rispettivo un serbatoio 61? o 61?? per un secondo M2 e per un terzo M3 materiale sensibile alla radiazione, una pompa reversibile 62? o 62?? per il pompaggio o l?aspirazione del materiale sensibile alla radiazione in un canale di erogazione 63? o 63??.

Anche in questa forma di realizzazione, le pompe reversibili si rendono necessarie per consentire al sistema di operare con almeno due tipi di materiali differenti tra loro. Infatti, per gestire il cambio materiale sul piano di riferimento, ? necessario aspirare il materiale rimanente dalla precedente fase di stampa di uno strato per poi stendere lo strato successivo con l?altro tipo di materiale.

In tale forma di realizzazione i mezzi per la formazione di almeno uno strato di materiale sensibile alla radiazione comprendono una ulteriore barriera mobile 13 disposta tra il canale di erogazione/aspirazione 63? del secondo alimentatore 6? e la barriera 7?? del terzo alimentatore. La presenza di tale ulteriore barriera mobile si rende necessaria per consentire l?erogazione/aspirazione del materiale dal terzo alimentatore 6??, condizione nella quale sia la barriera 7? adiacente al secondo alimentatore sia tale ulteriore barriera sono sollevate per consentire il transito del materiale.

In tale forma di realizzazione a tre sorgenti, alle fasi indicate nel metodo secondo la seconda forma di realizzazione (a due sorgenti) vanno aggiunte le seguenti fasi:

? predisporre uno strato di un terzo degli almeno due materiali sul film (F) tramite erogazione di tale materiale da un terzo alimentatore (6??), e (nel contempo o successivamente) traslare detto film in una prima direzione in allontanamento da tale terzo alimentatore (6??) modo da trasportare detto strato sul piano di riferimento (3) da una estremit? (3a o 3b);

? rimuovere il materiale residuo non solidificato dal film tramite inversione della direzione di traslazione del film in avvicinamento a tale terzo alimentatore (6??), raschiatura del materiale dalla sua superficie e

? aspirare tale materiale non solidificato nel terzo alimentatore.

Il terzo alimentatore 6?? ? stato raffigurato nelle figure 4a-4c adiacente (sulla stessa estremit? del piano 3) al secondo alimentatore 6?, ma in modo equivalente pu? essere disposto adiacente al primo alimentatore, ponendo l?ulteriore barriera 12 da quel lato.

Infine, sono comprese nell?ambito della presente invenzione, seguendo lo stesso schema logico, forme di realizzazione che prevedono la presenza di ulteriori alimentatori per materiali sensibili alla radiazione diversi, posti sempre dai lati del piano di riferimento 3.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Sistema per la stampa stereolitografica comprendente

? una struttura di supporto (2) provvista di almeno una porzione del fondo trasparente alla radiazione predefinita che definisce un piano di riferimento (3) sul quale viene formato un oggetto tridimensionale a partire da almeno un materiale sensibile alla radiazione di base, liquido o pastoso, atto venire solidificato quando irradiato da una radiazione,

? mezzi (4) per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento,

? una piastra di modellazione (5) che supporta ed alla quale si vincola l'oggetto tridimensionale che viene formato, che ? in grado di muovere lo strato solidificato secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare tale piano, in modo da consentire all'ultimo strato solidificato dell'oggetto di essere disposto in una posizione adiacente a detto piano,

? mezzi per la formazione di almeno uno strato di tale materiale sensibile alla radiazione su tale piano di riferimento includenti almeno una porzione di un film (F) traslabile su detto piano da un estremit? (3a) all?altra (3b) di detto piano ed un primo alimentatore (6) di un primo materiale sensibile alla radiazione su detta porzione di film,

caratterizzato dal fatto che

? tali mezzi per la formazione comprendono almeno una prima coppia di barriere mobili sostanzialmente in verticale (7,7?) ciascuna disposta in prossimit? di una di tali estremit? (3a,3b) del piano (3), la distanza tra tali elementi determinando l?ampiezza del piano di riferimento e tale piastra di modellazione (5) muovendosi sostanzialmente in verticale tra le barriere mobili,

? tali mezzi per la formazione comprendono ulteriormente, esternamente alle barriere mobili rispetto al piano (3), una coppia di raschiatori (8,8?) che riscontrano con la loro punta il film,

? tale film essendo traslabile da un estremit? (3a) all?altra (3b) di detto piano in entrambi i versi,

? tale primo alimentatore (6) di tale primo materiale sul film essendo disposto in prossimit? di una delle due barriere (7,7?), nello spazio tra essa e il rispettivo raschiatore (8,8?),

? Il movimento delle barriere assieme a quello del film regolando lo spessore dello strato di materiale sensibile alla radiazione posto sul film nel piano di riferimento e regolando, inoltre, il deflusso del materiale stesso non solidificato dalla fase di stampa di uno strato, per consentire erogazione da parte dell?almeno un primo alimentatore (6) di un ulteriore strato di materiale sensibile alla radiazione da stampare.

2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui tali mezzi per la formazione comprendono almeno una coppia di rulli (9,9?) che possono ruotare in entrambi i versi di rotazione, su cui il film trasparente alla radiazione ? vicendevolmente avvolto, disposti a lati contrapposti di detto piano (3) esternamente a detti raschiatori (8,8?).

3. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui tale primo alimentatore comprende un serbatoio per la resina (61), una pompa (62) per il pompaggio della resina in un canale di erogazione (63) disposto tra la barriera (7 o 7?) ed il raschiatore (8 o 8?).

4. Sistema secondo la rivendicazione 1, comprendente mezzi di recupero (11) del materiale sul film non utilizzato per la stampa di uno strato, disposto sul lato opposto del piano (3) a quello che presenta il primo alimentatore (6).

5. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui tali mezzi di recupero comprendono un canale di recupero (111), la cui bocca di aspirazione (112) ? disposta in prossimit? del film, una pompa di aspirazione (113), un serbatoio di recupero (114) ed un canale di travaso (115) che riporta la resina recuperata nel serbatoio dell?alimentatore (61).

6. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui tali mezzi per la formazione comprendono pulegge (10,10?) attorno alle quali scorre e ruota di 90? il film (F) in modo da consentire l?arrotolamento e lo srotolamento dalla verticale del film stesso sui rulli.

7. Sistema secondo la rivendicazione 1, comprendente un secondo alimentatore (6?) di un secondo materiale sensibile alla radiazione, differente dal primo, disposto in prossimit? della barriera (7?) opposta a quella adiacente al primo alimentatore (6), disposto tra tale barriera (7?) ed il rispettivo raschiatore (8?).

8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui tale secondo alimentatore comprende un serbatoio per un secondo materiale sensibile alla radiazione (61?) una pompa reversibile (62?) per il pompaggio o l?aspirazione del materiale sensibile alla radiazione in un canale di erogazione (63?) disposto adiacentemente alla barriera (7?).

9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui la pompa del primo alimentatore ? una pompa reversibile (62) per il pompaggio o l?aspirazione del materiale sensibile alla radiazione dal canale di erogazione (63).

10. Sistema secondo la rivendicazione 7, comprendente un terzo alimentatore (6??) di un terzo materiale sensibile alla radiazione, differente dal primo e dal secondo, disposto esternamente a tale secondo alimentatore (6?) rispetto al piano di riferimento (3).

11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui il terzo alimentatore comprende un serbatoio per un terzo materiale sensibile alla radiazione (61??) una pompa reversibile (62??) per il pompaggio o l?aspirazione del materiale sensibile alla radiazione in un canale di erogazione (63??).

12. Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui i mezzi per la formazione di almeno uno strato di materiale sensibile alla radiazione comprendono una ulteriore barriera mobile (13) disposta tra il canale di erogazione/aspirazione (63?) del secondo alimentatore (6?) e la barriera (7??) adiacente al terzo alimentatore.

13. Metodo stereolitografico per la produzione di un oggetto tridimensionale tramite la sovrapposizione di una molteplicit? di strati di almeno due materiali sensibili alla radiazione differenti tra loro comprendente le seguenti fasi:

a1) predisporre uno strato di un primo degli almeno due materiali su un film (F) tramite erogazione di tale materiale da un primo alimentatore (6), e traslare detto film in una prima direzione in allontanamento da tale primo alimentatore (6) in modo da trasportare detto strato su un piano di riferimento (3) da una sua prima estremit? (3a);

b1) irradiare selettivamente con una radiazione tale strato sul piano mediante mezzi (4) per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento,

c1) separare tale strato solidificato dal film tramite una piastra di modellazione (5) che si muove reciprocamente rispetto a tale piano,

d1) rimuovere il materiale residuo non solidificato dal film tramite inversione della direzione di traslazione del film in avvicinamento a tale primo alimentatore (6), raschiatura del materiale dalla sua superficie;

e1) aspirare dal film tale materiale non solidificato nel primo alimentatore; a2) predisporre uno strato di un secondo degli almeno due materiali sul film (F) tramite erogazione di tale materiale da un secondo alimentatore (6?), e traslare detto film in una prima direzione in allontanamento da tale secondo alimentatore (6?) in modo da trasportare detto strato sul piano di riferimento (3) da una estremit? (3b) opposta alla prima (3a);

b2) irradiare selettivamente con una radiazione tale strato sul piano mediante detti mezzi (4) per la generazione di tale radiazione in direzione di tale piano di riferimento;

c2) separare tale strato solidificato dal film tramite la piastra di modellazione (5) che si muove reciprocamente rispetto a tale piano e vincolando tale strato a quello formato in precedenza;

d2) rimuovere il materiale residuo non solidificato dal film tramite inversione della direzione di traslazione del film in avvicinamento a tale secondo alimentatore (6?), raschiatura del materiale dalla sua superficie

e2) aspirare tale materiale non solidificato nel secondo alimentatore; ripetere le fasi da a1 a e1 o da a2 a e2 scegliendo per ogni strato quale materiale erogare fino alla formazione per strati dell?oggetto completo.