ITVI20110004A1 - Metodo per la produzione di un oggetto tridimensionale e macchina stereolitografica impiegante tale metodo - Google Patents

Metodo per la produzione di un oggetto tridimensionale e macchina stereolitografica impiegante tale metodo Download PDF

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ITVI20110004A1
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liquid substance
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Roberto Fortunato
Sergio Zenere
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Description

METODO PER LA PRODUZIONE DI UN OGGETTO TRIDIMENSIONALE E MACCHINA STEREOLITOGRAFICA IMPIEGANTE TALE METODO.
DESCRIZIONE
La presente invenzione concerne un metodo di stereolitografia per la produzione di un oggetto tridimensionale, nonché una macchina stereolitografica impiegante tale metodo,
Com'à ̈ noto, una macchina stereolitografica comprende un recipiente per il contenimento di una sostanza liquida, atta a venire solidificata mediante l’esposizione ad una radiazione predefinita, tipicamente una radiazione luminosa.
La suddetta radiazione viene prodotta da mezzi di emissione atti ad irradiare selettivamente uno strato di spessore predefinito della sostanza liquida disposto adiacente al fondo del recipiente, così da solidificarlo.
La macchina comprende altresì una piastra di modellazione affacciata al fondo del recipiente e provvista di una superficie di supporto per l'oggetto tridimensionale da realizzare.
La suddetta piastra di modellazione à ̈ associata a mezzi di movimentazione per il suo spostamento secondo una direzione perpendicolare al fondo del recipiente.
Per produrre un oggetto tridimensionale mediante una macchina del tipo suddetto, l’oggetto viene schematizzato nella forma di una successione di strati di spessore predefinito.
Il metodo di produzione prevede di disporre la piastra di modellazione con la superficie di supporto immersa nella sostanza liquida, ad una distanza dal fondo del recipiente pari allo spessore del primo strato dell’oggetto.
Si forma così uno strato di sostanza liquida adiacente al fondo del recipiente, il quale viene irradiato selettivamente dai mezzi emettitori nelle zone corrispondenti all’area del primo strato, in modo da formare un corrispondente strato solidificato che aderisce alla superficie di supporto della piastra di modellazione.
Successivamente, la piastra di modellazione viene dapprima allontanata dal fondo del recipiente, in modo da separare lo strato solidificato dal fondo stesso così da consentire il riflusso della sostanza liquida sotto la piastra di modellazione ed il conseguente ripristino dello strato liquido necessario alla formazione di un successivo strato dell’oggetto.
Successivamente, la piastra di modellazione viene avvicinata al fondo del recipiente, in modo da disporla ad una distanza dal fondo corrispondente alla distanza che aveva durante la formazione del primo strato, aumentata dello spessore dello strato successivo.
Il nuovo strato dell’oggetto viene quindi formato in modo analogo al precedente e questo processo viene ripetuto fino alla costruzione di tutti gli strati che compongono l’oggetto.
Il metodo sopra descritto presenta l'inconveniente che il distacco dello strato solidificato dal fondo del recipiente durante il movimento di allontanamento della piastra offre una certa resistenza.
La suddetta resistenza al distacco à ̈ dovuta principalmente all'effetto ventosa causato del contatto tra lo strato solidificato ed il fondo del recipiente ed in parte all'adesione dello strato solidificato al fondo della vasca.
La resistenza al distacco produce delle forze di trazione sull'oggetto tridimensionale in formazione e sul fondo del recipiente, la cui entità dipende principalmente dalla velocità di allontanamento della piastra, dall'area superficiale dello strato solidificato e dalle proprietà fisiche della sostanza liquida.
A causa delle suddette forze di trazione, à ̈ necessario limitare la velocità di allontanamento della piastra di modellazione per evitare la rottura dell'oggetto tridimensionale in formazione.
Di conseguenza, sorge l’inconveniente che il tempo necessario per la formazione di ciascuno strato aumenta, aumentando così anche il tempo di produzione complessivo dell’oggetto.
Come ulteriore inconveniente, le forze di trazione generano una sollecitazione di fatica sul fondo del recipiente, che alla lunga ne provoca la rottura.
Questo comporta la necessità di sostituire periodicamente il recipiente, con l'inconveniente di dover arrestare la produzione e di dover sostenere i costi della sostituzione.
Nel tentativo di limitare la resistenza al distacco sopra descritta, un metodo di stereolitografia noto prevede di controllare il movimento di allontanamento della piastra dal fondo del recipiente in modo che le forze di trazione agenti sull'oggetto e sul fondo siano limitate ad un valore massimo predefinito.
Il suddetto metodo richiede la determinazione delle forze di trazione, rendendo necessario l’impiego di un opportuno sensore, con l’inconveniente di complicare la macchina stereolitografica e di aumentarne i costi.
Una variante suddetto del metodo prevede di stimare le forze di trazione per mezzo di un procedimento di calcolo numerico.
Sebbene questa variante consenta di evitare l’uso di un sensore, esso presenta tuttavia l'inconveniente di richiedere un complesso software di elaborazione per la stima delle forze.
Inoltre, la suddetta stima può non corrispondere al valore reale delle forze, con l’inconveniente di ridurre l'affidabilità del sistema.
La presente invenzione si prefigge di superare tutti gli inconvenienti sopra menzionati appartenenti all'arte nota.
In particolare, à ̈ un primo scopo dell’invenzione realizzare un metodo per la produzione di un oggetto tridimensionale a strati mediante una macchina stereolitografica, il quale permetta di ridurre le sollecitazioni di trazione tra ciascuno strato solidificato ed il fondo del recipiente durante il loro reciproco distacco.
È un altro scopo dell'invenzione che il suddetto metodo consenta di ridurre l'entità del movimento di allontanamento dello strato solidificato necessario a causarne il distacco dal fondo del recipiente ad un valore inferiore rispetto a quello ottenibile con i metodi di tipo noto.
È altresì scopo dell’invenzione che il suddetto metodo sia facilmente applicabile a macchine stereolitografiche di tipo noto.
I suddetti scopi vengono raggiunti da un metodo per la produzione di un oggetto tridimensionale realizzato in accordo alla rivendicazione principale.
Ulteriori caratteristiche di dettaglio del metodo dell'invenzione vengono specificate nelle relative rivendicazioni dipendenti.
I suddetti scopi vengono altresì raggiunti da una macchina stereolitografica realizzata in accordo alla rivendicazione 10.
Vantaggiosamente, la riduzione della resistenza al distacco consente di limitare le rotture sull’oggetto in formazione rispetto ai metodi di tipo noto ed a parità di geometria dell’oggetto.
Ancora vantaggiosamente, la suddetta riduzione di resistenza consente di limitare le sollecitazioni sul recipiente, permettendo così di aumentarne la durata.
Inoltre, vantaggiosamente, le minori sollecitazioni a cui sono sottoposti gli strati dell'oggetto permettono di ottenere oggetti di sezione maggiore rispetto a quelli ottenibili con i metodi di tipo noto, a parità di velocità di distacco e di proprietà fisiche della sostanza liquida impiegata.
Ancora vantaggiosamente, la riduzione del movimento della piastra di modellazione consente di limitare il tempo richiesto per la costruzione di ciascuno strato.
I suddetti scopi e vantaggi, assieme ad altri che saranno menzionati in seguito, verranno evidenziati durante la descrizione di alcune preferite forme esecutive dell'invenzione che vengono date, a titolo indicativo ma non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove:
- la fig. 1 rappresenta una macchina stereolitografica secondo l'invenzione;
- la fig. 2 rappresenta la macchina stereolitografica di fig. 1 , in una differente configurazione operativa;
- la fig. 3 rappresenta schematicamente il movimento di uno strato solidificato durante l'applicazione del metodo dell'invenzione;
- la fig. 4 rappresenta schematicamente il movimento di uno strato solidificato durante l'applicazione di una variante del metodo dell’invenzione.
Il metodo per la produzione di un oggetto tridimensionale dell'invenzione viene descritto con riferimento ad una macchina stereolitografica che viene indicata in fig. 1 complessivamente con 1. La suddetta macchina 1 comprende un recipiente 2 per il contenimento di una sostanza liquida 3 atta a venire solidificata mediante l’esposizione ad una radiazione predefinita 4.
La macchina 1 comprende altresì mezzi di emissione 5 della suddetta radiazione predefinita 4, in grado di irradiare selettivamente uno strato 6 di spessore predefinito della sostanza liquida 3 disposto adiacente al fondo 2a del recipiente 2, così da formare un corrispondente strato solidificato 6a dell’oggetto, come schematicamente rappresentato in fig. 2.
Preferibilmente ma non necessariamente, la suddetta radiazione predefinita 4 Ã ̈ un fascio laser che viene diretto selettivamente verso le zone corrispondenti al volume dell'oggetto da produrre mediante i suddetti mezzi di emissione 5.
La macchina 1 comprende altresì mezzi attuatori 8 per movimentare lo strato solidificato 6a rispetto al fondo 2a del recipiente 2 almeno secondo una direzione di movimentazione Z perpendicolare al fondo 2a.
Preferibilmente, i suddetti mezzi attuatori 8 comprendono una piastra di modellazione 7 provvista di una superficie di supporto 7a per il suddetto strato solidificato 6a, affacciata la fondo 2a del recipiente 2.
La macchina stereolitografica 1 comprende inoltre un'unità logica di controllo 9, operativamente connessa ai mezzi di emissione 5 ed ai mezzi attuatori 8 e configurata per realizzare un metodo secondo l’invenzione, come descritto nel seguito.
II metodo dell’invenzione prevede innanzitutto l’irradiamento dello strato 6 di sostanza liquida 3 come sopra descritto.
Successivamente, i suddetti mezzi attuatori 8 separano lo strato solidificato 6a così ottenuto dal fondo 2a del recipiente 2 mediante un movimento di allontanamento 11 di estensione predefinita tra lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a.
Il diagramma di fig. 3 illustra esemplificativamente il movimento dello strato solidificato 6a lungo la direzione di movimentazione Z in funzione del tempo T.
Durante una parte iniziale del suddetto movimento di allontanamento 11 , lo strato solidificato 6a rimane aderente al fondo 2a a causa della resistenza al distacco descritta in precedenza.
Durante la suddetta parte iniziale del movimento 11, lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a sono soggetti a reciproche sollecitazioni di trazione che ne provocano una certa deformazione elastica.
La separazione completa dello strato solidificato 6a dal fondo 2a avviene solamente in corrispondenza della posizione finale 20 della suddetta parte iniziale del movimento 11, quando lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a ritornano alle rispettive posizioni indeformate.
In particolare, il metodo dell'invenzione prevede che il suddetto movimento di allontanamento 11 comprenda una pluralità di spostamenti di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c di rispettive lunghezze predefinite 13, 13a, 13b, 13c.
I suddetti spostamenti di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c sono intervallati da arresti intermedi 14, 14a, 14b per rispettivi intervalli di tempo 15, 15a, 15b predefiniti, effettuati prima che lo strato solidificato 6a si sia completamente separato dal fondo 2a del recipiente 2.
Vantaggiosamente, durante ciascun arresto intermedio, l'effetto combinato delle trazioni e delle deformazioni elastiche dello strato solidificato 6a e del fondo 2a causano una loro parziale separazione in corrispondenza del perimetro dello strato solidificato 6a consentendo, pertanto, la penetrazione della sostanza liquida 3 tra lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a.
La suddetta penetrazione riduce l’estensione della superficie dello strato solidificato 6a che aderisce al fondo 2a, in modo tale da ridurre la sollecitazione di trazione nello spostamento di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c successivo.
Pertanto, i suddetti arresti intermedi 14, 14a, 14b hanno l’effetto di limitare le sollecitazioni di trazione sullo strato solidificato 6a e sul fondo 2a del recipiente 2 a valori inferiori rispetto a quelli che si avrebbero se il movimento di allontanamento 11 avvenisse in modo continuo, raggiungendo così uno scopo dell’invenzione.
Inoltre, vantaggiosamente, l'intermittenza del movimento di allontanamento 11 assicura una penetrazione più graduale della sostanza liquida 3 tra lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a, evitando i distacchi improvvisi tipici delle macchine stereolitografiche di tipo noto, i quali possono portare alla rottura dell’oggetto in formazione. Ancora vantaggiosamente, i periodi di arresto 15, 15a, 15b consentono una ridistribuzione delle tensioni interne nello strato solidificato 6a e nel fondo 2a del recipiente 2, limitando ulteriormente gli effetti dannosi delle suddette tensioni.
Di conseguenza, vantaggiosamente, il metodo dell’invenzione consente di ridurre il numero di scarti di produzione rispetto a quanto ottenuto con i metodi noti.
Inoltre, vantaggiosamente, la riduzione delle sollecitazioni ottenuta con il metodo dell’invenzione consente di produrre oggetti aventi sezione maggiore rispetto a quelli ottenibili con i metodi noti impieganti una macchina stereolitografica equivalente.
Analogamente, vengono ridotte le sollecitazioni di fatica sul fondo 2a del recipiente 2, aumentando vantaggiosamente la durata di quest’ultimo.
Gli arresti intermedi 14, 14a, 14b e la conseguente penetrazione della sostanza liquida 3 comportano l’ulteriore vantaggio di accelerare la separazione dello strato solidificato 6a dal fondo 2a, consentendo di raggiungere lo scopo di ridurre l’estensione predefinita del movimento di allontanamento 11.
Va osservato che tutti i suddetti vantaggi vengono ottenuti attraverso l’effettuazione degli arresti intermedi 14, 14a, 14b, senza necessità di dover modificare la velocità dei mezzi attuatori 8.
Pertanto, il metodo dell’invenzione può venire impiegato in una macchina stereolitografica di tipo noto con una semplice modifica al software dell’unità logica di controllo 9, senza dover effettuare modifiche meccaniche o aggiungere complessi sistemi di regolazione della velocità dei mezzi attuatori 8, raggiungendo così un ulteriore scopo dell’invenzione.
Preferibilmente, ciascun arresto intermedio 14, 14a, 14b avviene quando lo strato solidificato 6a à ̈ ancora almeno parzialmente immerso nella sostanza liquida 3.
Vantaggiosamente, questo consente di utilizzare la pressione della sostanza liquida 3 per forzare la sua penetrazione tra lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a, accelerando così il processo di separazione.
Preferibilmente, l’estensione predefinita del movimento di allontanamento 11 à ̈ tale che lo strato solidificato 6a non emerga mai completamente dalla sostanza liquida 3.
Questo, vantaggiosamente, permette di evitare la formazione di bolle d'aria tra lo strato solidificato 6a e la sostanza liquida 3 stessa, le quali potrebbero pregiudicare la corretta solidificazione dello strato successivo.
Evidentemente, il numero degli spostamenti di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c e degli arresti intermedi 14, 14a, 14b, nonché le rispettive lunghezze predefinite 13, 13a, 13b, 13c e gli intervalli di tempo 15, 15a, 15b possono venire definiti in modo qualsivoglia.
Ad esempio, le lunghezze predefinite 13, 13a, 13b, 13c possono essere tali che la loro somma, corrispondente all’estensione del movimento di allontanamento 11 , sia superiore allo spessore dello strato successivo dell’oggetto.
Dopo il movimento di allontanamento 11 e prima di irradiare lo strato successivo, viene effettuato un movimento di avvicinamento 19 per portare lo strato solidificato 6a ad una posizione 17 tale che la distanza dal fondo 2a sia pari allo spessore del successivo strato da solidificare, come indicato in fig. 3.
Preferibilmente ma non necessariamente, tra il movimento di allontanamento 11 ed il movimento di avvicinamento 19 à ̈ previsto un periodo di pausa 18, per dare modo alla sostanza liquida 3 di defluire tra lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a così da ottenere il completo ripristino dello strato liquido.
Preferibilmente, il numero degli spostamenti di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c e degli arresti intermedi 14, 14a, 14b, nonché le rispettive lunghezze predefinite 13, 13a, 13b, 13c e gli intervalli di tempo 15, 15a, 15b sono tali che la porzione del movimento di allontanamento 11 necessaria ad ottenere la separazione completa dello strato solidificato 6a dal fondo 2a sia non superiore allo spessore dello strato successivo dell’oggetto,
Vantaggiosamente, questo consente di evitare il suddetto movimento di avvicinamento 19 e, quindi, riduce l’entità dello spostamento complessivo dello strato solidificato 6a.
Infatti, poiché in questo caso lo strato solidificato 6a si separa prima che esso superi la posizione 17 corrispondente allo strato successivo, lo strato solidificato 6a può venire disposto nella suddetta posizione 17 attraverso l’ultimo spostamento di allontanamento 12c, come illustrato in fig. 4.
A parità di altre condizioni, la riduzione dell’estensione predefinita del movimento di allontanamento 11 può venire ottenuta, ad esempio, attraverso l’allungamento degli intervalli di tempo 15, 15a, 15b e/o l’aumento del numero di arresti intermedi 14, 14a, 14b.
Preferibilmente, la determinazione del valore di una o più grandezze selezionate tra le lunghezze degli spostamento di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c, il numero degli arresti intermedi 14, 14a, 14b ed i corrispondenti intervalli di tempo 15, 15a, 15b avviene prima di iniziare il movimento di allontanamento 11.
In questo modo, le suddette grandezze selezionate sono indipendenti da eventuali retroazioni dei mezzi attuatori 8, evitando possibili ritardi negli arresti intermedi, a vantaggio della precisione e dell’affidabilità del metodo.
Preferibilmente ma non necessariamente, i valori delle suddette grandezze selezionate vengono calcolati in funzione dell'area superficiale dello strato 6a da solidificare.
Vantaggiosamente, il suddetto calcolo consente di ottimizzare il movimento di allontanamento 11 per ciascuno strato, in modo da ridurre al minimo l'estensione del movimento di allontanamento 11 stesso e, conseguentemente, la sua durata.
In particolare, il metodo prevede preferibilmente la definizione di una curva che esprima ciascuna delle suddette grandezze selezionate in funzione dell'area superficiale dello strato.
La suddetta curva predefinita può venire memorizzata all'interno dell'unità logica di controllo 9 della macchina stereolitografica 1, così da semplificare il suddetto calcolo.
Preferibilmente, i valori delle grandezze selezionate vengono calcolati in funzione del rapporto tra la suddetta area superficiale dello strato 6a da solidificare ed il suo perimetro, rappresentativo della forma dello strato stesso.
Questo, vantaggiosamente, permette di includere nel calcolo la relazione che esiste tra la velocità di penetrazione della sostanza liquida 3 tra lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a ed il perimetro dello strato solidificato 6a, a parità di area superficiale.
In particolare, uno strato di forma circolare presenta, tra tutte le possibili forme con la stessa area, il perimetro minimo, così da offrire alla sostanza liquida 3 minori possibilità di penetrazione tra lo strato solidificato 6a ed il fondo 2a e rendendo, quindi, il distacco più lento. Viceversa, uno strato che presenti un perimetro maggiore rispetto ad uno strato di forma circolare di pari area offre alla sostanza liquida 3 maggiori possibilità di penetrazione e, quindi, favorisce il distacco rispetto al caso precedente.
Di conseguenza, il numero di arresti intermedi 14, 14a, 14b e/o i corrispondenti intervalli di tempo 15, 15a, 15b possono venire diminuiti via via che la forma dello strato si allontana da quella circolare, l’opposto valendo per le lunghezze degli spostamenti di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c.
Una possibile formulazione per il suddetto rapporto di forma à ̈ la seguente:
R = 4 π A / P<2>
dove R rappresenta il rapporto di forma, A l'area superficiale dello strato e P il suo perimetro.
È evidente che il suddetto rapporto di forma assume un valore massimo pari a 1 quando lo strato presenta forma circolare e diminuisce progressivamente verso lo 0 (zero) man mano che lo strato assume una forma più appiattita.
Secondo una variante del metodo dell’invenzione, il calcolo delle suddette grandezze selezionate può venire effettuato in funzione di un ulteriore parametro di forma che presenti una formulazione semplificata rispetto al precedente.
Preferibilmente, il calcolo del suddetto parametro prevede di suddividere l'area dello strato 6a da solidificare in una pluralità di celle di dimensioni predefinite, a ciascuna delle quali viene assegnato un peso proporzionale al numero di celle adiacenti ad essa.
I pesi delle celle vengono sommati tra loro per ottenere il suddetto parametro di forma, che viene impiegato per calcolare i valori delle grandezze selezionate in sostituzione del suddetto rapporto di forma. Evidentemente, il calcolo delle grandezze selezionate può avvenire anche combinando i suddetti metodi, vale a dire utilizzando l'area superficiale, il rapporto di forma e/o il parametro di forma in combinazione tra loro.
Preferibilmente, se lo strato solidificato 6a à ̈ composto da più aree separate tra loro, nel calcolo delle grandezze selezionate vengono considerati solamente le aree superficiali, i rapporti di forma e/o i parametri di forma corrispondenti alle zone che presentano area superiore ad un valore predefinito, oppure solamente della zona che presenta l'area maggiore.
Vantaggiosamente, questo consente di minimizzare il tempo di separazione dello strato solidificato 6a e/o l’entità del relativo movimento, senza aumentare i rischi di rottura dell’oggetto in formazione.
Infatti, va considerato che ciascuna delle suddette zone si separa dal fondo 2a in modo sostanzialmente indipendente dalle altre zone e che, pertanto, sarà possibile definire le grandezze selezionate soltanto in funzione delle zone per le quali il distacco à ̈ più critico, vale a dire le zone, o la zona, di area maggiore.
È peraltro evidente che, in ulteriori varianti esecutive del metodo dell'invenzione, le lunghezze degli spostamenti di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c, il numero degli arresti intermedi 14, 14a, 14b e/o i corrispondenti intervalli di tempo 15, 15a, 15b possono venire determinati una volta per tutte prima di iniziare la costruzione del modello e venire mantenuti invariati per tutti gli strati.
In ogni caso, preferibilmente ma non necessariamente, le lunghezze degli spostamenti di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c vengono definiti in modo da essere tra loro uguali, a vantaggio della semplicità della procedura di calcolo.
Inoltre, il valore delle suddette grandezze potrà venire definito in funzione di altri parametri oltre quelli sopra menzionati tra cui, ad esempio, la viscosità e la densità della sostanza liquida 3, la velocità di movimentazione dei mezzi attuatori 8, la profondità massima della sostanza liquida 3 presente nel recipiente 2, la resistenza meccanica del fondo 2a e degli strati solidificati 6a, e quant’altro.
A titolo indicativo, per una macchina stereolitografica 1 di tipo noto, un numero intermedio di arresti compreso tra uno e venti, una lunghezza di ciascuno spostamento di allontanamento 12, 12a, 12b, 12c compreso tra 5 e 200 micron ed una durata degli intervalli di tempo 15, 15a, 15b compresa tra 0.01 secondi ed 1 secondo può adattarsi alla maggior parte delle applicazioni.
Secondo un esempio applicativo del metodo sopra descritto, una rappresentazione numerica di ciascuno strato dell’oggetto da produrre viene elaborata e fornita all’unità logica di controllo 9, la quale controlla i mezzi attuatori 8 ed i mezzi emettitori 5 in modo da disporre la piastra di modellazione 7 ad un’opportuna distanza dal fondo 2a del recipiente 2 e, successivamente, formare ciascuno strato solidificato 6a secondo quanto descritto in precedenza.
Successivamente, l’unità logica di controllo 9 determina il numero di arresti intermedi 14, 14a, 14b, la loro durata 15, 15a, 15b nonché l’entità degli spostamenti di allontanamento 13, 13a, 13b, 13c, ed aziona i mezzi attuatori 8 di conseguenza.
Durante l’allontanamento, raggiunto il punto 20, lo strato solidificato 6a si separa dal fondo 2b.
Il movimento di allontanamento 11 viene completato ed, eventualmente, viene eseguito un successivo movimento di avvicinamento 19, in modo da predisporre la piastra di modellazione 7 in posizione idonea alla solidificazione dello strato successivo.
Per quanto finora detto, si comprende che il metodo di produzione di un oggetto tridimensionale e la macchina stereolitografica sopra descritti raggiungono tutti gli scopi prefissati.
In particolare, il movimento di allontanamento intermittente permette di ridurre le reciproche sollecitazioni di trazione sullo strato solidificato e sul fondo del recipiente prima del distacco.
Inoltre, la penetrazione progressiva della sostanza liquida tra lo strato solidificato ed il fondo del recipiente consente di ridurre l'entità del movimento dello strato solidificato necessario a causarne il distacco dal fondo del recipiente.
Inoltre, il metodo dell’invenzione si basa su un movimento intermittente facilmente applicabile a macchine stereolitografiche di tipo noto mediante semplici modifiche software.
In fase esecutiva, al metodo ed alla macchina oggetto dell'invenzione potranno venire apportate ulteriori modifiche che, quantunque non descritte e non rappresentate nei disegni, qualora dovessero rientrare nelle rivendicazioni che seguono dovranno ritenersi tutte protette dal presente brevetto.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1 ) Metodo per la produzione a strati di un oggetto tridimensionale mediante una macchina stereolitografica (1 ) del tipo comprendente: - un recipiente (2) per il contenimento di una sostanza liquida (3) atta a venire solidificata mediante esposizione ad una radiazione predefinita (4); - mezzi di emissione (5) di detta radiazione predefinita (4), atti ad irradiare selettivamente uno strato (6) di spessore predefinito di detta sostanza liquida (3) disposto adiacente al fondo (2a) di detto recipiente (2) per solidificarlo; - mezzi attuatori (8) per movimentare detto strato solidificato (6a) rispetto a detto fondo (2a) almeno secondo una direzione (Z) perpendicolare a detto fondo (2a); detto metodo comprendendo le seguenti operazioni: - irradiare selettivamente detto strato (6) di sostanza liquida in modo da ottenere detto strato solidificato (6a); - separare detto strato solidificato (6a) da detto fondo (2a) mediante un movimento di allontanamento reciproco (11 ) di estensione predefinita; caratterizzato dal fatto che detto movimento di allontanamento (11 ) comprende una pluralità di spostamenti di allontanamento (12, 12a, 12b, 12c) per corrispondenti lunghezze (13, 13a, 13b, 13c) predefinite, intervallati da corrispondenti arresti intermedi (14, 14a, 14b) per corrispondenti intervalli di tempo (15, 15a, 15b) predefiniti, detti arresti intermedi (14, 14a, 14b) essendo effettuati prima che detto strato solidificato (6a) si sia completamente separato da detto fondo (2a).
  2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti arresti intermedi (14, 14a, 14b) avviene quando detto strato solidificato (6a) Ã ̈ almeno parzialmente immerso in detta sostanza liquida (3).
  3. 3) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 ) o 2) caratterizzato dal fatto che dette lunghezze (13, 13a, 13b, 13c) di detti spostamenti di allontanamento (12, 12a, 12b, 12c), il numero di detti arresti intermedi (14, 14a, 14b) e la durata di detti intervalli di tempo (15, 15a, 15b) vengono definiti in modo che l’estensione predefinita di detto movimento di allontanamento (11) necessaria ad ottenere detta separazione completa di detto strato solidificato (6a) da detto fondo (2a) sia non superiore allo spessore dello strato successivo di detto oggetto.
  4. 4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la determinazione del valore di almeno una grandezza selezionata tra le lunghezze (13, 13a, 13b, 13c) di detti spostamenti di allontanamento (12, 12a, 12b, 12c), il numero di detti arresti intermedi (14, 14a, 14b) ed i corrispondenti intervalli di tempo (15, 15a, 15b), avviene prima di iniziare detto movimento di allontanamento (1 1 ).
  5. 5) Metodo secondo la rivendicazione 4) caratterizzato dal fatto che i valori di dette grandezze selezionate (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 15, 15a, 15b) vengono calcolati in funzione dell’area superficiale dello strato da solidificare (6a).
  6. 6) Metodo secondo la rivendicazione 5) caratterizzato dal fatto che i valori di dette grandezze selezionate (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 15, 15a, 15b) vengono calcolati in funzione del rapporto tra detta area superficiale ed il perimetro di detto strato da solidificare (6a).
  7. 7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5) o 6) caratterizzato dal fatto che detto calcolo di dette grandezze selezionate (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 15, 15a, 15b) comprende le seguenti operazioni: - suddividere l’area di detto strato da solidificare (6a) in una pluralità di celle; - assegnare a ciascuna cella un peso proporzionale al numero di celle adiacenti detta cella; - sommare detti pesi per ottenere un parametro di forma; - calcolare i valori di dette grandezze selezionate (13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 15, 15a, 15b) in funzione di detto parametro di forma.
  8. 8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette lunghezze (13, 13a, 13b, 13c) di detti spostamenti di allontanamento (12, 12a, 12b, 12c) sono tra loro uguali.
  9. 9) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dai fatto che detti mezzi attuatori (8) comprendono una piastra di modellazione (7) provvista di una superficie di supporto (7a) per detto strato solidificato (6a) affacciata al fondo (2a) di detto recipiente (2).
  10. 10) Macchina stereolitografica (1 ) del tipo comprendente: - un recipiente (2) per il contenimento di una sostanza liquida (3) atta a venire solidificata mediante esposizione ad una radiazione predefinita (4); - mezzi di emissione (5) di detta radiazione predefinita (4), atti ad irradiare selettivamente uno strato di spessore predefinito (6) di detta sostanza liquida (3) disposto adiacente al fondo (2a) di detto recipiente (2) per solidificarlo; - mezzi attuatori (8) per movimentare detto strato solidificato (6a) rispetto a detto fondo (2a) secondo una direzione (Z) perpendicolare a detto fondo (2a); caratterizzata dal fatto di comprendere un’unità logica di controllo (9) operativamente connessa a detti mezzi di emissione (5) e a detti mezzi attuatori (8) e configurata per realizzare un metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
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