ITUB20159588A1 - Sistema di movimentazione di un asse verticale basato su due ponti a forbice per macchinari utilizzati per la fabbricazione additiva. - Google Patents

Description

SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE DI UN ASSE VERTICALE BASATO SU DUE PONTI A FORBICE PER MACCHINARI UTILIZZATI PER LA FABBRICAZIONE ADDITIVA

La presente invenzione si riferisce a una struttura meccanica ed elettronica implementabile in un macchinario per la fabbricazione additiva (stampante 3D) che utilizza due sistemi di ponte a forbice, in grado di lavorare in maniera combinata o indipendente e permette di realizzare stampanti 3D compatte di spessore molto ridotto, e addirittura portatili. La stampa 3D, nota anche come fabbricazione additiva, è una tecnica utilizzata per creare copie fisiche di un oggetto tridimensionale, memorizzato sotto forma di dati su un supporto digitale. Il sistema di ponti a forbice permette il movimento verticale di una piattaforma superiore mobile, oltre a favorire in maniera significativa il distacco di un oggetto stampato in resina fotosensibile dal fondo di una vasca di resina, combinando specifici movimenti di detti ponti l'uno rispetto all'altro.

Più in particolare, l'invenzione riguarda una struttura meccanica ed elettronica formata da un meccanismo dì sollevamento meccanico, implementabile nella realizzazione di più tipologie di stampanti 3D, al fine di ottenere una stampante 3D la cui caratteristica principale è l'estrema compattezza, con un ingombro nell'altezza complessiva molto ridotto, per cui la stessa può stampare parti più alte della misura di se stessa quando chiusa.

Secondo la presente invenzione, un sistema che utilizza ponti a forbice è previsto per spostare una porzione superiore della stampante 3D rispetto ad una porzione inferiore. Una stampante 3D basata su tecnologia a resina fotosensibile che implementi la presente invenzione comprende: una base inferiore fissa, solidale con una vasca contenente resina e una piattaforma di costruzione superiore solidale ad una piattaforma mobile. Le due parti sono collegate mediante un sistema basato su ponti sollevatori a forbice, per cui la piattaforma mobile superiore può essere spostata rispetto alla base inferiore, andando a creare uno spazio/volume interno per la costruzione dell'oggetto tridimensionale desiderato, che viene stampato a strati sulla parte inferiore della piattaforma di costruzione superiore ed infine, una volta terminato, staccata dalla stessa. L'uso di due ponti a forbice combinati permette alla piattaforma mobile da spostarsi in verticale, ed inoltre i due lati della piattaforma mobile essendo in grado di muoversi indipendentemente consentono l'inclinazione della piattaforma mobile lungo l'asse "Z" verticale.

Attualmente sono presenti sul mercato diversi tipi di stampanti 3D: le principali categorie sono:

- stampanti 3D a deposito di filamento FDM (Fused Deposition Modeling) ;

stampanti 3D a polvere SLS (Selective Laser Sintering) ;

- stampanti 3D a base di resina liquida fotosensibile SLA (StereoLitographic Apparatus) o DLP (Digital Light Processing) .

Ogni tipo può utilizzare una ampia varietà di materiali di stampa.

Una stampante 3D FDM comprende tipicamente una base, un sistema di movimentazione a 3 assi, e una testina di stampa attraverso la quale il materiale di stampa viene estruso. Un filamento di plastica è fuso e depositato dall'estrusore sulla superficie della base, in cui una piastra riscaldata facilita l'adesione della plastica fusa al piano. L’estrusore ha la capacità di muoversi su tre assi, e così la plastica può essere depositata, strato per strato, per creare parti 3D. La stampa FDM comporta generalmente l'uso di un filo di materiale plastico (ABS o PLA) che viene fuso ed estruso da una testa che può essere spostata verticalmente (asse "Z") e su un piano, in entrambi gli assi {"X" ed "Y"), depositando quindi il materiale sul piano di stampa. Questa tecnologia presenta il vantaggio di essere versatile (ci sono molti tipi di filamenti che possono essere utilizzati) ed è generalmente la più economica rispetto alle tipologie indicate sopra. Uno svantaggio è la risoluzione generalmente non molto elevata delle parti e/o oggetti 3D stampati. Una stampante 3D SLS (Selective Laser Sintering) comprende tipicamente un "letto" dove viene depositata, strato per strato, una polvere plastica o metallica molto fine e una unità laser movimentata sugli assi orizzontali ("X" ed "Y"). Il laser fonde la polvere in maniera selettiva, e questo passaggio viene ripetuto applicando nuova polvere sullo strato precedente, fino a quando la parte e/o l'oggetto 3D è costruita/o. La stampa SLS comporta generalmente l’uso di un raggio laser ad alta potenza che fonde le particelle di plastica o di metallo. Il vantaggio di questo sistema è che esso fornisce un'elevata qualità di stampa, buone dimensioni di stampa in una ampia gamma di materiali, metalli inclusi, ma con costi molto elevati e rischi per la salute dell'operatore a causa della polvere molto fine che è non semplice bloccare anche con filtri. Una stampante 3D a tecnologia SLA comporta generalmente l'uso di una vasca che contiene una speciale resina liquida capace di solidificare quando esposta alla luce (fotopolimerizzazione) . Tipicamente situata nella sua posizione iniziale, appena sotto il livello del liquido, vi è una piastra in grado dì muoversi verticalmente, che funge da base di stampa. Un fascio laser viene deviato da un sistema di specchi per ricostruire un'immagine corrispondente alla prima sezione dell'oggetto da costruire. Poi, dopo la prima scansione, la piastra si alza leggermente ed una successiva scansione laser genera una seconda sezione. Il processo viene ripetuto più volte fino a quando l'intero oggetto 3D viene stampato. Un vantaggio di questo sistema è che fornisce una risoluzione di stampa molto alta. Gli svantaggi generalmente includono i costi piuttosto elevati della stampante 3D ed una velocità di stampa relativamente lenta. La stampa a tecnologia DLP utilizza sempre una vasca di polimero liquido fotosensibile che è esposto alla luce di un proiettore DLP. La resina liquida indurisce in corrispondenza delle sezioni orizzontali di un oggetto tridimensionale, proiettati sotto forma di immagine dal proiettore; la piastra di costruzione poi si muove verso l'alto in piccoli incrementi e il polimero liquido viene nuovamente esposto alla luce. Il processo viene ripetuto fino a quando la parte e/o oggetto 3D viene costruito. Il polimero viene poi drenato dal serbatoio, lasciando l'oggetto 3D stampato esposto e pronto per essere rimosso. Un vantaggio di questo sistema è che fornisce una migliore velocità di stampa con una risoluzione comparabile alla tecnologia SLA rispetto alla quale è generalmente più economica.

Attualmente le stampanti 3D disponibili in commercio sono generalmente di media - grande dimensione. Una stampante 3D di dimensioni compatte e quindi con i requisiti per essere anche portatile sarebbe estremamente utile e pratica, per esempio, quando si ha necessità di eseguire un lavoro di stampa 3D durante un workshop, durante la visita ad un cliente o in luoghi ove una stampante 3D portatile è di più semplice impiego, come nei paesi in via di sviluppo.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di ovviare agli inconvenienti tecnici sopra lamentati e, in particolare, quello di realizzare un meccanismo di sollevamento, implementabile nella realizzazione di più tipologie di stampanti 3D, al fine di ottenere una stampante 3D la cui caratteristica principale è l'estrema compattezza, con un ingombro nell'altezza complessiva molto ridotto, per cui la stessa può stampare parti più alte della misura di se stessa quando chiusa e quindi essere portatile.

Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un meccanismo di sollevamento, implementabile nella realizzazione di più tipologìe di stampanti 3D che consenta una risoluzione di stampa elevata equiparabile con quella ottenibile con i sistemi meccanici attualmente impiegati.

Questi ed altri scopi, che più chiaramente appariranno nel seguito della trattazione della soluzione, vengono raggiunti ad esempio con una stampante 3D che utilizzi resine fotosensibili e che implementi 1'innovativo sistema di movimentazione verticale oggetto della presente invenzione secondo la rivendicazione 1 allegata; ulteriori caratteristiche tecniche di dettaglio sono contenute nelle rivendicazioni dipendenti successive. In modo vantaggioso un sistema che utilizza ponti sollevatori a forbice è previsto per spostare una porzione superiore della stampante 3D rispetto ad una porzione inferiore. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi la presente invenzione comprende: una base inferiore fissa, solidale con una vasca contenente resina, e una piattaforma di costruzione superiore solidale ad una piattaforma mobile. Le due parti sono collegate mediante un sistema basato su ponti sollevatori a forbice, per cui la piattaforma mobile superiore può essere spostata rispetto alla base inferiore, andando a creare uno spazio/volume interno per la costruzione dell'oggetto tridimensionale desiderato, che viene stampato a strati sulla parte inferiore della piattaforma di costruzione superiore ed infine, una volta terminato, staccata dalla stessa. L'uso di due ponti a forbice combinati permette alla piattaforma mobile da spostarsi in verticale, ed inoltre i due lati della piattaforma mobile essendo in grado di muoversi indipendentemente fra loro, consentono l'inclinazione della piattaforma mobile lungo l'asse "Z" verticale. Ulteriori caratteristiche e vantaggi del sistema di movimentazione di un asse verticale basato su due ponti a forbice per macchinari a fabbricazione additiva, risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ed esemplificativa, ma non limitativa, e dalle unite tavole di disegni, ove:

- FIG. 1 è una rappresentazione schematica del sistema dell 'invenzione .

- FIG. 2 è una vista prospettica della struttura in oggetto, in cui sono evidenziati i sistemi di ponte a forbice, come descritto dalla presente invenzione.

- FIG. 2A è una vista prospettica di un singolo ponte a forbice.

- FIG. 2B è una vista laterale di un singolo ponte a forbice .

- FIG. 3 illustra il sistema per il movimento verticale della piattaforma dì stampa in una stampante 3D nello stato attuale della tecnica.

- FIG. 4 è una vista prospettica di un singolo ponte a forbice .

- FIG. 5 è una rappresentazione di un singolo ponte a forbice secondo la presente invenzione nella posizione completamente aperta.

- FIG. 6 è una rappresentazione di un singolo ponte a forbice secondo la presente invenzione nella posizione completamente chiusa.

- FIG. 7 è una rappresentazione prospettica di una stampante 3D a resina, che implementi la presente invenzione, nella posizione completamente chiusa.

- FIG. 8 è una rappresentazione prospettica di una stampante 3D a resina, che implementi la presente invenzione, nella posizione completamente aperta.

- FIG. 9 è una rappresentazione schematica della stampa passo-passo / layer-by-layer di un oggetto 3D che illustra il movimento delle piattaforme in una stampante 3D a resine fotosensibili che implementi la presente invenzione.

- FIG. 10 è una rappresentazione di processi possibili per il riempimento della vasca dì resina in una stampante 3D a resine fotosensibili che implementi la presente invenzione.

FIG. 11 è una rappresentazione schematica dell' implementazione del sistema a doppio ponte a forbici, come descritto dalla presente invenzione, in un stampante FDM (a filamento).

- FIG. 12A e 12B rappresenta una stampante 3d a resine fotosensibili che implementa il sistema a ponti a forbice, secondo la presente invenzione, in cui è applicato un soffietto flessibile in materiale semitrasparente in grado di schermare la resina dalla luce ambientale esterna, secondo la presente invenzione .

- Fig.13 rappresenta in modo schematico la struttura operativa dell'unità di controllo, in una stampante 3D a resine fotosensibili che implementi la presente invenzione .

La descrizione dettagliata di seguito riportata è da intendersi come una descrizione del dispositivo attualmente sviluppato, fornita in conformità con gli aspetti della presente invenzione e non intende rappresentare le uniche forme in cui la presente invenzione può essere implementata o utilizzata. È da intendersi, piuttosto, che identiche o equivalenti funzioni e componenti possono essere realizzati mediante diverse forme di realizzazione che sono anche destinate ad essere inglobate nello spirito e dall'ambito dell'invenzione.

Se non diversamente definiti, tutti i termini tecnici e scientifici qui utilizzati hanno lo stesso significato come comunemente inteso dagli esperti del ramo a cui appartiene la presente invenzione

Con riferimento alle figure menzionate, un sistema di ponti a forbice {110 -112) connette a una piattaforma superiore (102) ad una piattaforma inferiore (600). Detto sistema di ponti a forbice può essere utilizzato in varie tipologie di stampanti 3D, comprese le stampanti 3D a filamento (FDM), stampanti 3D a base di resina (SLA e DLP) e altri possibili tipi.

Come schematicamente illustrato in figura 1, il sistema di movimentazione meccanica per una stampante 3D a base di resine fotosensibili che implementi la presente invenzione, comprende una piattaforma di costruzione (700) opportunamente fissata sulla piattaforma superiore mobile (102) in modo da poter essere amovibile. Una camera di costruzione (104) viene così creata tra la piattaforma di costruzione (700) e la base fissa (600) su cui è posizionata la vasca per la resina fotosensibile (106) .

L'oggetto 3D (105) che sarà così stampato, si formerà sulla parte inferiore della piattaforma dì costruzione (700). Il fondo della vasca per resine fotosensibili (106) è costituito da vetro o altro materiale trasparente per consentire il passaggio della luce dal sistema dì generazione di immagine (108) che è situato sotto la vasca per resine fotosensibili (106) e la cui funzione è proiettare sezioni di un oggetto 3D (105) a partire dai dati relativi alla sua geometria memorizzati su supporto digitale. Il movimento della piattaforma superiore mobile (102) permettere il formarsi dei vari strati di resina solidificata sulla piattaforma di costruzione (700) in modo da creare l'oggetto da stampare (105), secondo un processo layerby-layer. La vasca per resine fotosensibili (106) può contenere vari tipi di resina foto indurente, a seconda dell'applicazione specifica per la stampante 3D in quel momento. In una possibile configurazione, la vasca per resine fotosensibili (106) può contenere una resina liquida che è solidificata dall'esposizione ad una particolare frequenza di luce, come ad esempio, la luce UV. Tra le varie resine esistenti in commercio e utilizzabili in diverse implementazioni della presente invenzione, figurano resine liquide che una volta rese solide hanno proprietà simili al PLA e all'ABS, resine con filler e resine calcinabili. Questa ultima tipologia di resine può essere utilizzata per stampare oggetti 3D (105) che, tramite il processo di fusione "a cera persa" andranno a realizzare una pezzo finale in metallo. Possibili applicazioni si trovano soprattutto nel settore dentale e orafo.

La vasca per resine fotosensibili (106), come mostrato in fig. 10, può essere riempita manualmente, sollevando e/o rimuovendo la piattaforma mobile superiore (102) per fornire accesso alla vasca stessa (106) o può essere riempita automaticamente, tramite un meccanismo di pompaggio (121) associato ad un serbatoio di resina esterno (122) o integrato nella stampante.

La piattaforma di costruzione (700) e la piattaforma mobile superiore (102) sono atte a muoversi rispetto alla vasca per resine fotosensibili (106) e alla base fissa (600) mediante un sistema di due ponti a forbice in grado di muoversi in maniera indipendente (110 e 112), posti sui due lati opposti delle piattaforme (102-600), come mostrato in figura 1 e in figura 2. Come meglio illustrato nella figura 2A e nella figura 2B, ciascun singolo ponte a forbice (110-112) comprende due coppie di barre di supporto (114) incrociate e una barra filettata orizzontale (116) che coopera meccanicamente con le barre di supporto (114), in modo tale che la rotazione dell'asta filettata orizzontale (116) provoca / consente l’apertura e la chiusura del ponte a forbice (110-112) e un sollevamento o abbassamento della piattaforma mobile superiore (102) rispetto alla vasca per resine fotosensibili (106). La presenza di due ponti a forbice (110 e 112) che possono essere azionati in modo indipendente e situati ai lati opposti della piattaforma mobile superiore (102) le permettono di spostarsi verticalmente (asse "Z") e se azionati a velocità e/o sequenze diverse, permettono una inclinazione controllata della piattaforma mobile superiore (102) durante la costruzione dell'oggetto stampato (105).

La piattaforma di costruzione (700) viene opportunamente fissata in modo da essere removibile rispetto alla piattaforma mobile superiore (102). Sul lato inferiore della piattaforma di costruzione (700), l'oggetto 3D (105) aderisce durante il processo di stampa. Posizionata sulla base fissa (600), la vasca per resine fotosensibili (106) comprende un fondo trasparente attraverso il quale passa la luce dal sistema di generazione di immagine (108) che permette ad un sottile strato di resina di solidificarsi e di aderire prima alla superficie inferiore della piattaforma di costruzione (700) e successivamente ogni strato indurisce sopra il precedente. In questo modo, singoli strati di materiale in resina sono solidificati su di un precedente strato indurito. Pertanto l'oggetto 3D (105) viene stampato strato dopo strato. Il sistema di generazione di immagine (108) proietterà ogni strato come immagine di una sezione orizzontale dell'oggetto e una sua possibile implementazione, prevede che sia pilotato da un ingresso video digitale fornito da un computer. Come mostrato in figura 3, alcuni dispositivi noti utilizzano un sistema (130) per spostare una piattaforma mobile (131) lungo l’asse verticale "Z" così composto: una barra filettata (132) verticale messa in rotazione per mezzo di un motore passo-passo (133A) o di un motore a corrente continua con encoder (133B); una madrevite solidale (134) con la piattaforma (131), in grado di scorrere lungo una o più guide o rotaie verticali (135 -136).

Le stampanti 3D che utilizzano questo sistema hanno 2 limiti : l'altezza minima dell'intera stampante 3D non può essere minore dell'altezza massima stampabile, limitando la possibilità di realizzare una stampante 3D veramente compatta e portatile. In secondo luogo, dato che la barra filettata verticale (132) consente solo il movimento verticale della piattaforma mobile (131), un sistema meccanico aggiuntivo è necessario per consentire il distacco della parte / oggetto 3D stampato (137), durante il processo di stampa dal piano della vasca per resine fotosensibili (138), per contrastare un "effetto ventosa" che si verifica. Questo problema viene in alcuni casi superato mediante l'applicazione di una forza in una direzione o un verso differente rispetto all'asse verticale o dalla combinazione di una serie di movimenti. La presente invenzione, invece, utilizza un sistema a due ponti a forbice sia per spostare la piattaforma mobile superiore (102) sull'asse verticale "Z" che per favorire il distacco dell'oggetto 3D stampato (105) tramite i movimenti indipendenti dei 2 ponti. Come sì vede in figura 4, ciascun singolo ponte a forbice (110— 112) comprende due insiemi di due barre trasversali (114) e una barra filettata orizzontale (116) che coopera meccanicamente con le barre trasversali (114) tale che la rotazione della barra filettata (116) provoca il movimento verticale della piattaforma mobile superiore (102). In una possibile configurazione, la rotazione della barra filettata (116) è comandata da un motore (118A) passo-passo o a corrente continua con riduzione e controllo di posizione in retroazione (118B). L'azione dei motori (118A o 118B) associati con ciascuno dei singoli ponti a forbice (110-112) è controllata da una scheda elettronica integrata nella stampante 3D.

Come indicato in maniera schematica in Fig. 13, il sistema di controllo (109) gestisce il movimento dei due ponti a forbice (110-112) e il sistema di generazione dell'immagine (108). Una possibile implementazione prevede una scheda elettronica integrata, che riceve come input dati relativi alla geometria di un oggetto tridimensionale salvato come struttura dati su supporto fisico, memoria interna, o salvato nella memoria di un PC collegato alla scheda di cui sopra.

Come schematicamente descritto sopra, una rappresentazione digitale dell'oggetto 3D desiderato, di solito in un formato di file standard ampiamente adottato, come ".STL" o simili, è contenuta in una scheda di memoria, memoria USB, unità disco o altro supporto di memorizzazione digitale. Questi dati vengono comunicati al sistema di controllo (109), che a sua volta controlla il sistema di generazione delle immagini (108) per la fotopolimerizzazione della resina presente nella vasca {106} ed i motori (118A o 118B) che controllano i sistemi dì ponte a forbice (110-112). Così, l'ingresso digitale, attraverso la scheda elettronica integrata, dirige il processo di stampa 3DS controllando il movimento della piattaforma di costruzione (700) e controllando tramite il sistema di generazione dell'immagine (108) l'indurimento degli strati di resina in fase di stampa.

Il controllo di ciascuno di questi aspetti consente la stampa accurata dell'oggetto 3D (105) desiderato.

La figura 5 è una rappresentazione schematica laterale che mostra il sistema di ponte a forbice (110-112) in posizione completamente aperta. La figura 6 è una rappresentazione schematica laterale che mostra il sistema di ponte a forbice (110-112) in posizione di completa chiusura. Analogamente, la figura 7 mostra una base fissa (600) ed una piattaforma mobile superiore (102) nella posizione chiusa, mentre la figura 8 mostra una base fissa (600) ed una piattaforma mobile superiore (102) nella posizione completamente aperta. Nella posizione completamente aperta, la distanza tra la base fissa (600) e la piattaforma superiore mobile (102) è indicata in una possibile configurazione in circa 15 cm (base fissa e piattaforma superiore mobile inclusi), mentre l'altezza totale del dispositivo nella medesima configurazione (base fissa e piattaforma superiore mobile inclusi} nella posizione chiusa, è indicativamente di circa 6 cm,

Per poter permettere alla piattaforma mobile (102) la gamma completa dei movimenti desiderati, la presente invenzione prevede due sistemi di ponte a forbice (110-112) su due lati opposti delle piattaforme (600-102). Per una migliore comprensione del processo di stampa 3D tramite una stampante 3D a resine fotosensibili che implementi il sistema oggetto della presente invenzione, la figura 9 illustra una rappresentazione passo-passo schematica del processo di stampa di un oggetto tridimensionale (105) e nel caso specifico, di una semplice piramide composta da tre strati o layer, a base circolare. Viene mostrato come l'azionamento sincronizzato, quindi in contemporanea, dei due sistemi di ponte a forbice (110-112), permetta di regolare l’altezza della piattaforma di costruzione (102) rispetto al piano della vasca (106), in modo da creare l'oggetto 3D desiderato (105), costruendolo strato dopo strato. Viene mostrato altresì come l'uso di due sistemi di ponte a forbice (110-112) permette ad un lato della piattaforma mobile superiore (102) di spostarsi verso l'alto o verso il basso, lungo l’asse verticale "Z" rispetto all'altro lato della piattaforma (102), in modo da consentire inclinazione della stessa rispetto alla sua posizione orizzontale.

Come si può vedere dall'esempio illustrato in figura 9, il sistema di inclinazione della piattaforma superiore (102), secondo la presente invenzione permette, da solo o in combinazione con altri sistemi, di favorire il distacco dell'oggetto 3D (105) stampato dal piano della vasca (106).

Le Figure H A e 11B mostrano il sistema di ponti a forbice finora descritto implementato in un diverso tipo di stampante 3D, nello specifico in una stampante a deposizione di filamento o FDM. Una base di stampa (200) è posizionata al di sopra di una bobina di filamento (220). Una piattaforma mobile superiore (202) è presente e comprende un estrusore di filamento (206) che può essere spostato utilizzando un sistema di movimentazione sugli assi orizzontali "X" e "Y" (230) e permette la stampa 3D di un oggetto desiderato (225) a partire dalla superficie superiore del piano di stampa (200).

Similmente a quanto sopra descritto per una stampante 3D SLA /DLP che implementi la presente invenzione, ciascun sistema di ponte forbice (210-212) include due serie di due barre trasversali (214) e una barra filettata orizzontale (216) che coopera meccanicamente con le barre trasversali (214) in modo tale che la rotazione della barra filettata (216) provoca permette il movimento verticale della piattaforma superiore mobile (202). Durante il processo di stampa, la rotazione della barra filettata (216) è controllata da un motore , che può essere di tipo passo-passo (218A) o a corrente continua con riduzione di giri ed encoder {218B) o altro tipo. L'azione dei motori associati a ciascuno dei sistemi di ponte a forbice (210-212) è controllata dal sistema di controllo (209) . Una possibile implementazione di detto sistema di controllo (209) prevede una scheda elettronica integrata che aziona i ponti a forbice (210-212), il movimento della testa con estrusore (216) sugli assi "X" e "Y" tramite sistema di movimentazione (230) . Le informazioni per il controllo del movimento del sistema di stampa 3D e dell'estrusione del filamento possono essere contenute nella memoria interna della stessa scheda elettronica, immagazzinate in una memoria esterna ad essa collegata o trasmesse da un computer ad essa collegato. Di nuovo, questo sistema di controllo è simile a quello descritto precedentemente per una stampante basata su resina fotosensibile (SLA / DLP).

La figura 12A e 12B mostra una stampante 3D basata su resina fotosensibile (SLA / DLP) che implementi l'utilizzo del sistema di ponti a forbice che include un sistema a soffietto {300} che circonda la camera di stampa (104), al fine di schermare la resina contenuta nella vasca di stampa (106) dalla luce ambientale esterna indesiderata. Questo sistema permette di evitare che la luce ambientale possa, nel caso in cui la frequenza e intensità di questa siano sufficienti ad innescare il processo di polimerizzazione, indurre ad una solidificazione della resina in punti indesiderati, compromettendo la corretta realizzazione della parte 3D e/o oggetto 3D da stampare.

Come mostrato in figura 12A el2B, un sistema a soffietto (300) è previsto tra la piattaforma mobile superiore (102) e la base (600) e circonda la camera di stampa (104) al fine di limitare la quantità ed il tipo di luce che dall'ambiente esterno raggiunge la camera di costruzione. In questo modo la resina fotosensibile che andrà a costruire l'oggetto 3D da stampare (105) può essere schermata dalla luce ambientale esterna in modo che questa non interferisca con la polimerizzazione accurata e corretta della resina gestita dal sistema di generazione dell'immagine (108). Il sistema a soffietto (300) può quindi essere costituito da un qualsiasi materiale atto a bloccare la specifica frequenza di luce che solidifica la resina.

L'utilizzo dì un materiale che sia parzialmente trasparente alla luce visibile è utile per un'ispezione visiva dall'esterno del processo di stampa. Il materiale, inoltre, deve essere sufficientemente flessibile in maniera da poter essere deformato tramite pieghe a fisarmonica, formando una superficie espandibile le cui estremità siano solidali con la piattaforma mobile (102) e la base (600) . In questo modo, il sistema a soffietto (300) potrà espandersi o contrarsi seguendo il movimento dei sistemi di ponte a forbice (110-112) nello spostamento verticale della piattaforma mobile (102) rispetto alla base (600).

L'invenzione così concepita e qui illustrata è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. Infine, i componenti impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati acclusi al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e, di conseguenza, tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (1)

1. SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE DI UN ASSE VERTICALE BASATO SU DUE PONTI A FORBICE PER MACCHINARI UTILIZZATI PER LA FABBRICAZIONE ADDITIVA RIVENDICAZIONI 1. una struttura meccanica ed elettronica implementabile in un dispositivo di fabbricazione additiva (in seguito stampante 3D) comprendente: - una base fissa (600); - una piattaforma superiore mobile (102) posizionata sopra detta base (600); il loro insieme forma così una camera di costruzione per la stampa (104) di un oggetto tridimensionale (105); un primo sistema di ponte a forbice (110) opportunamente fissato ad un primo lato della base fissa (600) e allo stesso lato della piattaforma superiore mobile (102) tramite opportuno sistema di cerniere; - un secondo sistema di ponte a forbice (112) collegato al lato opposto della base fissa (600) e allo stesso lato della piattaforma superiore mobile (102) tramite opportuno sistema di cerniere; - una prima barra filettata (116) meccanicamente collegata con il primo sistema di ponte a forbice (110), per cui la rotazione di detta barra (116) provoca / consente l'apertura e la chiusura di detto sistema di ponte a forbice (110), e permette lo spostamento della piattaforma mobile superiore (102) rispetto alla base fissa (600); - una seconda barra filettata (116) meccanicamente collegata con il secondo sistema di ponte a forbice (112), per cui la rotazione di detta barra (116) provoca / consente l'apertura e la chiusura di detto sistema di ponte a forbice (112), e permette lo spostamento della piattaforma mobile superiore (102) rispetto alla base fissa (600); - una prima guida lineare (117), collegata al primo sistema di ponte a forbice (110), che mantenga lineare il movimento; - una seconda guida lineare (117), collegata al secondo sistema di ponte a forbice (112), che mantenga lineare il movimento; una unità di controllo (109) che gestisce la rotazione delle barre filettate (116) tramite motori (118A o 118B) ed in questo modo controllare il movimento della piattaforma superiore mobile (102) rispetto alla base fissa (600); la medesima unità di controllo (109) gestisce il materiale di stampa, a seconda del tipo di stampante 3D in cui questa struttura è implementata. 2. una stampante 3D che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di controllo (109) aziona, per controllare la rotazione delle due barre filettate (116), un motore passo-passo (118A) , o motore a corrente continua (118B) controllato con retroazione da un encoder. 3. Una stampante 3D che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta unità di controllo (109) comprende una o più schede elettroniche integrate per controllare sia la gestione del materiale di stampa che il movimento di detti primi e secondi sistemi di ponte a forbice (110-112) . 4. Una stampante 3D che secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 - 2 e 3, comprendente inoltre un computer collegato alla unità di controllo (109) al fine di trasmettere tutti i dati necessari alla stampa dell'oggetto tridimensionale (105) desiderato. 5. Una stampante 3D a deposito di filamento (FDM) che implementi detta struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 - 2 - 3 e 4, in cui una piattaforma superiore (202) comprenda inoltre un sistema di movimentazione a due assi (230) , un estrusore (206), e gli opportuni sistemi di controllo del filamento, al fine di poter depositare il filamento fuso sul piano dì stampa . 6. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 1, in cui sia presente: - una base fissa (600) comprende una vasca di resina fotosensibile (106) per contenere la resina necessaria per la stampa di un oggetto 3D (105); - una piattaforma superiore mobile (102) su cui è opportunamente fissata una piattaforma di costruzione (700) . Essendo questa piattaforma superiore mobile (102) disposta sopra detta base fissa (600), lo spazio fra le due forma così una camera di costruzione per la stampa (104) all'interno della quale viene stampato un oggetto tridimensionale (105) che si formerà sulla parte inferiore della piattaforma di costruzione (700) ; un sistema di generazione delle immagini (108) posizionato sotto il piano di detta vasca di resina fotosensibile (106), atto ad emettere la luce in maniera controllata per innescare l'indurimento (polimerizzazione) della resina stessa; intensità e frequenza della luce emessa saranno quelle necessarie ad innescare la reazione della resina in utilizzo in quel momento e in quella stampante 3D. Tipicamente, il sistema di generazione delle immagini (108) proietterà sezioni orizzontali di un oggetto tridimensionale sul piano della vasca di resina fotosensibile (106), sotto forma di immagine in bianco e nero o scala di grigio. - una unità di controllo (109) che gestisce il sistema di generazione delle immagini (108). 7. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 6, in cui detta unità di controllo (109) aziona un motore passo-passo (118A), o motore a corrente continua (118B) controllato con retroazione da un encoder per ciascuno dei due sistemi a ponte a forbice (110-112). 8. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 6, in cui detta vasca di resina (106) comprenda una base trasparente rispetto alla luce emessa dal sistema di generazione dell'immagine (108) sopra il quale è posizionata . 9. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 6 7 e 8, in cui detta unità di controllo (109) comprende una scheda elettronica integrata per controllare sia la polimerizzazione di detta resina tramite l'unità di generazione dell'immagine e il movimento di detti primi e secondi sistemi di ponte a forbice (110-112) . 10. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 - 7 -8 e 9, comprendente inoltre un computer collegato al sistema di controllo (109) al fine di trasmettere tutti i dati necessari alla stampa dell'oggetto tridimensionale desiderato. 11. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6- 7 -8 - 9 e 10, in cui detto sistema di generazione di immagini (108) lavora nello spettro di luce ultravioletto, comprendente un componente di generazione e modulazione di detta luce UV in grado di innescare l'indurimento di detta resina in maniera precisa e controllata. 12. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 11, in cui il componente di generazione della luce fornisce luce UV e detta resina è una resina in grado di polimerizzare in presenza di luce UV. 13. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 -7 -8 - 9 e 10, in cui detto sistema di generazione di immagini (108) lavora nello spettro di luce visibile, comprendente un componente di generazione e modulazione di detta luce visibile in grado di innescare l'indurimento di detta resina in maniera precisa e controllata. 14. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile che implementi detta struttura secondo la rivendicazione 13, in cui il componente di generazione della luce fornisce luce visibile e detta resina è una resina in grado di polimerizzare in presenza di luce visibile. 15. Una stampante 3D basata su resina fotosensibile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 -7 -8 - 9 - 10 - 11 - 12 -13 e 14, comprendente inoltre un sistema a soffietto (300) che circonda detta camera di stampa (104), in cui detto soffietto (300) è realizzato in un opportuno materiale in grado di proteggere la resina dalla luce ambientale che potrebbe indurre solidificazioni non volute. Detto soffietto è flessibile, il suo movimento segue quello di detta base fissa (600) e base superiore mobile (102) a cui è vincolato, in maniera fissa o removibile, e può essere inoltre parzialmente trasparente al fine di controllare visivamente dall'esterno il processo dì stampa.