ITVI20090207A1 - Macchina stereolitografica perfezionata - Google Patents

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Description

MACCHINA STEREOLITOGRAFICA PERFEZIONATA.
DESCRIZIONE
La presente invenzione concerne una macchina stereolitografica particolarmente adatta alla prototipazione rapida di oggetti tridimensionali.
Una macchina stereolitografica di tipo noto comprende una vasca trasparente sostenuta da una piastra provvista di un’apertura centrale ed inferiormente alla quale à ̈ disposto un emettitore luminoso.
La vasca contiene una resina plastica che polimerizza e, quindi, solidifica, se esposta alla radiazione emessa dal suddetto emettitore che, preferibilmente, Ã ̈ un emettitore laser.
Superiormente alla vasca à ̈ disposto un piatto di supporto al quale l'oggetto tridimensionale rimane ancorato durante la sua formazione. Com'à ̈ noto, il procedimento di produzione dell'oggetto tridimensionale avviene solidificando selettivamente un sottile strato di resina adiacente al fondo della vasca mediante l'azione del raggio laser che, attraverso il foro della piastra e il fondo trasparente della vasca, arriva al suddetto strato di resina.
Successivamente, il piatto di supporto viene sollevato per staccare lo strato solidificato dal fondo della vasca, per consentire che altra resina liquida defluisca sul fondo della vasca.
Le operazioni suddette vengono ripetute per una molteplicità di strati successivi, fino aN’ottenimento dell’oggetto tridimensionale complessivo.
Il depositante la presente invenzione ha constatato che le macchine note del tipo suddetto presentano l'inconveniente di non adattarsi all’impiego di resine cosiddette “ibride†, le quali contengono vari componenti di tipo tra loro diverso come, ad esempio, un componente plastico miscelato a ceramica, cera o ad un altro componente non plastico.
Pertanto, sorge l’inconveniente che l’uso delle suddette resine ibride nelle macchine di tipo noto pregiudica la qualità degli oggetti ottenuti ed aumenta il numero degli scarti di produzione.
La presente invenzione si prefigge di superare l'inconveniente sopra menzionato, appartenente aN'arte nota.
In particolare, Ã ̈ scopo della presente invenzione realizzare una macchina stereolitografica comprendente un emettitore di radiazioni disposto inferiormente alla vasca, che consenta di ottenere una solidificazione ottimale di qualsiasi tipo di resina, ivi comprese le suddette resine ibride.
Questo scopo à ̈ raggiunto da una macchina stereolitografica secondo la rivendicazione principale.
Dopo alcune prove pratiche, il depositante la presente invenzione ha constatato che nelle suddette resine ibride, durante l’impiego in macchine stereolitografiche note del tipo sopra descritto, avviene la separazione dei diversi componenti, i quali formano agglomerati nella matrice resinosa rendendola disomogenea ed impedendone una corretta solidificazione.
Il depositante la presente invenzione ha scoperto che, mantenendo la resina ad un'opportuna temperatura prefissata, Ã ̈ possibile evitare la separazione della resina, consentendo di mantenerla omogenea ed ottenerne una solidificazione ottimale.
Per mantenere la suddetta temperatura prefissata, la macchina stereolitografica dell'invenzione comprende un dispositivo di controllo della temperatura della piastra che supporta il recipiente di contenimento della resina.
Vantaggiosamente, il mantenimento della piastra ad una prefissata temperatura consente di mantenere anche il recipiente e, quindi, la resina in esso presente, alla suddetta temperatura prefissata mediante conduzione termica.
Ulteriori caratteristiche di dettaglio della macchina stereolitografica dell'invenzione vengono date nelle rivendicazioni dipendenti.
Lo scopo ed il vantaggio detti, assieme ad altri che verranno specificati in seguito, verranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma esecutiva dell'invenzione, che viene data a titolo indicativo ma non limitativo con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove:
- la fig. 1 rappresenta la macchina sterolitografica dell'invenzione, in vista assonometrica;
la fig. 2 rappresenta la macchina di fig. 1 , in vista assonometrica secondo una diversa angolazione;
la fig. 3 rappresenta la macchina di fig. 1 , in vista frontale parzialmente sezionata;
la fig. 4 rappresenta un dettaglio della macchina di fig. 3, in una diversa configurazione.
La macchina stereolitografica dell'invenzione, che in fig. 1 viene complessivamente indicata con 1 , comprende una piastra di supporto 2 alla quale à ̈ associato un recipiente 3 per il contenimento di una sostanza liquida, in particolare una resina liquida 9, provvisto di un fondo trasparente 3a.
Inoltre, come si vede in fig. 2, à ̈ prevista una sorgente di radiazioni 4 disposta inferiormente alla piastra di supporto 2, la cui radiazione à ̈ atta a solidificare la resina 9, o un’altra sostanza liquida equivalente. La sorgente di radiazioni 4 convoglia un fascio di radiazioni verso il recipiente 3 attraverso un foro 2a di cui la piastra di supporto 2 à ̈ provvista, provocando così la solidificazione dello strato di resina 9 adiacente il fondo del recipiente 3.
Preferibilmente ma non necessariamente, la sorgente di radiazioni 4 emette un raggio laser 4a ed à ̈ associata ad un gruppo di movimentazione 11 per spostare il punto di incidenza del raggio laser 4a sul recipiente 3 rispetto a due assi reciprocamente ortogonali.
E’ peraltro evidente che, in varianti esecutive dell'invenzione, la sorgente di radiazioni 4 potrà essere di un qualsivoglia altro tipo noto, ad esempio una matrice di specchi per proiettare un’immagine bidimensionale sul recipiente 3.
L’oggetto tridimensionale 10 in formazione viene sostenuto da un piatto di supporto 12, associato a mezzi di movimentazione 13 per spostare il piatto di supporto 12 in direzione verticale.
I componenti sopra descritti sono supportati da un telaio insistente a terra, non rappresentato nelle figure ma di tipo di per sé noto.
Secondo l'invenzione, la macchina stereolitografica 1 comprende un gruppo di controllo della temperatura 5, visibile in fig. 2, per mantenere la piastra di supporto 2 ad una temperatura prefissata. Per conduzione termica, la piastra 2 mantiene anche recipiente 3 e, quindi, la resina 9 in essa contenuta alla medesima temperatura prefissata.
La suddetta temperatura potrà essere scelta in modo tale da impedire la separazione tra i diversi componenti della resina 9.
Preferibilmente, il gruppo di controllo 5 à ̈ configurato per poter mantenere la piastra 2 ad una qualsiasi temperatura scelta entro un intervallo predefinito, così da consentire di impostare le condizioni più adatta a diversi tipi di resina.
È pertanto raggiunto lo scopo di realizzare una macchina stereolitografica 1 che consenta l'impiego di qualsiasi tipo di resina 9, senza pregiudicare il processo di solidificazione.
Preferibilmente, il gruppo di controllo della temperatura 5 comprende una coppia di elementi riscaldanti 6, termicamente collegati alla piastra di supporto 2 in posizioni opposte rispetto al foro 2a.
Vantaggiosamente, i due elementi riscaldanti 6 assicurano una distribuzione del calore omogenea su tutta la piastra 2 e, quindi, su tutta il recipiente 3.
È peraltro evidente che, in varianti esecutive dell'invenzione, il numero di elementi riscaldanti 6 potrà anche essere uno soltanto oppure più di due, a seconda delle preferenze del costruttore.
Preferibilmente, il gruppo di controllo della temperatura 5 comprende anche una sonda di temperatura 7, termicamente collegata alla piastra 2.
La suddetta sonda di temperatura 7 e gli elementi riscaldanti 6 sono operativamente connessi ad un'unità di controllo, non rappresentata ma di per sé nota, atta a mantenere costante la temperatura della piastra 2.
Preferibilmente, la sonda di temperatura 7 à ̈ disposta in posizione intermedia tra i due elementi riscaldanti 6, così da rilevare la temperatura media presente sulla piastra 2, a vantaggio della precisione di regolazione.
Preferibilmente ma non necessariamente, gli elementi riscaldanti 6 sono resistenze elettriche 6a e sono posti in contatto con la piastra 2 così da realizzare uno scambio termico ottimale, come si vede in fig.
3.
Preferibilmente, il suddetto contatto può venire reso più efficace tramite una pasta conduttiva che, vantaggiosamente, consente di recuperare eventuali imperfezioni di contatto tra l'elemento riscaldante 6 e la piastra 2.
L'elemento riscaldante 6 viene preferibilmente inserito in una sede 14 appartenente alla piastra 2, rappresentata aperta nel dettaglio di fig.
4.
Preferibilmente, la suddetta sede 14 Ã ̈ provvista di un coperchio 8, amovibilmente associato alla piastra 2 per consentire un facile montaggio e/o sostituzione dell'elemento riscaldante 6.
Per quanto concerne il materiale della piastra di supporto 2, esso à ̈ preferibilmente alluminio o altro materiale che presenti analoga resistenza meccanica e conducibilità termica.
Operativamente, il recipiente 3 viene riempito con la resina liquida 9, dopodiché si procede alla realizzazione dell'oggetto tridimensionale 10 in modo noto, secondo quanto già descritto in precedenza.
Tuttavia, a differenza delle macchine di tipo noto, l'invenzione prevede che, durante la formazione dell’oggetto 10, il gruppo di controllo della temperatura 5 mantenga la temperatura della piastra 2 ad un valore prefissato.
La suddetta temperatura prefissata viene scelta in base al tipo di resina 9 impiegata, in modo da mantenerne l'omogeneità necessaria a garantire la sua solidificazione.
Per quanto sopra detto si comprende che la macchina stereolitografica sopra descritta raggiunge lo scopo prefissato.
In particolare, il dispositivo di controllo della temperatura consente di mantenere la resina in condizioni ottimali, evitando la separazione dei componenti e garantendo, così, una solidificazione corretta.
In fase esecutiva, alla macchina oggetto dell'invenzione potranno essere apportate modifiche o varianti che, quantunque non descritte e non rappresentate nei disegni, qualora dovessero rientrare nell'ambito delle rivendicazioni che seguono si dovranno ritenere tutte protette dal presente brevetto.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Macchina stereolitografica (1) comprendente: - un recipiente (3) atto a contenere una sostanza liquida e provvisto di un fondo (3a) trasparente; - una piastra di supporto (2) provvista di un foro (2a), configurata per accogliere detto recipiente (3) in modo tale che detto fondo trasparente (3a) risulti affacciato a detto foro (2a); - una sorgente di radiazioni (4) disposta inferiormente a detta piastra di supporto (2), atta a convogliare un fascio di radiazioni verso detto fondo trasparente (3a) attraverso detto foro (2a); caratterizzata dal fatto di comprendere un gruppo di controllo della temperatura (5) atto a mantenere detta piastra di supporto (2) ad una temperatura prefissata.
  2. 2) Macchina stereolitografica (1) secondo la rivendicazione 1) caratterizzata dal fatto che detto gruppo di controllo della temperatura (5) comprende almeno un elemento riscaldante (6) termicamente collegato a detta piastra di supporto (2).
  3. 3) Macchina stereolitografica (1) secondo la rivendicazione 2) caratterizzata dal fatto che detto gruppo di controllo della temperatura (5) comprende una sonda di temperatura (7) termicamente collegata a detta piastra di supporto (2).
  4. 4) Macchina stereolitografica (1) secondo la rivendicazione 2) caratterizzata dal fatto che detto elemento riscaldante (6) e detta sonda di temperatura (7) sono operativamente connessi ad un’unità di controllo per mantenere costante la temperatura di detta piastra di supporto (2).
  5. 5) Macchina stereolitografica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2) a 4) caratterizzata dal fatto che detto elemento riscaldante (6) Ã ̈ una resistenza elettrica (6a).
  6. 6) Macchina stereolitografica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2) a 5) caratterizzata dal fatto di comprendere due di detti elementi riscaldanti (6), termicamente collegati a detta piastra di supporto (2) in posizioni opposte rispetto a detto foro (2a).
  7. 7) Macchina stereolitografica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2) a 6) caratterizzata dal fatto che detto elemento riscaldante (6) Ã ̈ in contatto con detta piastra di supporto (2).
  8. 8) Macchina stereolitografica (1) secondo la rivendicazione 7) caratterizzata dal fatto che detta piastra di supporto (2) comprende una sede (14) per accogliere detto elemento riscaldante (6).
  9. 9) Macchina stereolitografica (1) secondo la rivendicazione 8) caratterizzata dal fatto che detta sede (14) Ã ̈ provvista di un coperchio (8) amovibilmente associato a detta piastra di supporto (2).
  10. 10) Macchina stereolitografica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto fascio di radiazioni à ̈ un raggio laser (4a).
  11. 11) Metodo di stereolitografia comprendente le seguenti operazioni: - predisporre una sostanza liquida atta a solidificare quando esposta ad un fascio di radiazioni prestabilito; - predisporre un recipiente (3) atto a contenere detta sostanza liquida e provvisto di un fondo trasparente (3a); - riempire detto recipiente (3) con detta sostanza liquida; - associare detto recipiente (3) ad una piastra di supporto (2) provvista di un foro (2a) per il passaggio di detto fascio di radiazioni, in modo che il fondo trasparente (3a) di detto recipiente (3) sia affacciato a detto foro (2a); - convogliare detto fascio di radiazioni verso detto fondo trasparente (3a) attraverso detto foro (2a); caratterizzato dal fatto che detta sostanza liquida à ̈ una miscela di diversi componenti suscettibili di separarsi a temperatura ambiente e che detto metodo comprende l’operazione di riscaldare detto recipiente (3) in modo da mantenere detta sostanza liquida ad una temperatura prefissata, atta ad impedire detta separazione di detti componenti.
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