ITVI20140064U1

ITVI20140064U1 - STEREOLITHOGRAPHIC MACHINE WITH PERFECT OPTICAL GROUP

Info

Publication number: ITVI20140064U1
Application number: ITVI2014U000064U
Authority: IT
Inventors: Ettore Maurizio Costabeber
Original assignee: Ettore Maurizio Costabeber
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-05

Description

MACCHINA STEREOLITOGRAFICA CON GRUPPO OTTICO PERFEZIONATO. STEREOLITHOGRAPHIC MACHINE WITH PERFECTED OPTICAL UNIT.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il trovato concerne una macchina stereolitografica del tipo atto a realizzare oggetti tridimensionali mediante una pluralità di strati sovrapposti, in cui ciascuno strato viene ottenuto per solidificazione selettiva di una sostanza fluida nelle aree corrispondenti al volume dell'oggetto da produrre. The invention relates to a stereolithographic machine of the type suitable for making three-dimensional objects by means of a plurality of superimposed layers, in which each layer is obtained by selective solidification of a fluid substance in the areas corresponding to the volume of the object to be produced.

Una macchina stereolitografica di tipo noto comprende un contenitore in cui è disposta la sostanza fluida, generalmente una resina fotosensibile allo stato liquido o pastoso. A stereolithographic machine of a known type comprises a container in which the fluid substance, generally a photosensitive resin in the liquid or pasty state, is arranged.

La macchina comprende inoltre una sorgente che, generalmente, è di tipo luminoso, che emette una radiazione atta a solidificare la sostanza fluida. The machine also comprises a source which is generally of the luminous type, which emits a radiation capable of solidifying the fluid substance.

Un gruppo ottico provvede a convogliare la suddetta radiazione verso una superficie di riferimento disposta all'interno del contenitore, che corrisponde alla posizione dello strato dell'oggetto da solidificare. An optical unit directs the aforementioned radiation towards a reference surface arranged inside the container, which corresponds to the position of the layer of the object to be solidified.

L'oggetto tridimensionale in formazione viene supportato da una piastra di modellazione, la quale è mobile verticalmente rispetto al contenitore in modo da poter disporre l'ultimo strato solidificato dell'oggetto in posizione adiacente alla suddetta superficie di riferimento. The three-dimensional object being formed is supported by a modeling plate, which is movable vertically with respect to the container so as to be able to arrange the last solidified layer of the object in a position adjacent to the aforementioned reference surface.

In questo modo, dopo che ciascuno strato è stato solidificato, la piastra di modellazione viene movimentata in modo da disporre lo strato solidificato nuovamente adiacente la superficie di riferimento, dopodiché il processo può venire ripetuto per lo strato successivo. In this way, after each layer has been solidified, the modeling plate is moved so as to arrange the solidified layer again adjacent to the reference surface, after which the process can be repeated for the next layer.

Le macchine stereolitografiche del tipo suddetto si suddividono in due forme esecutive principali che vengono descritte, ad esempio, nella domanda di brevetto italiano per invenzione industriale n. VI201 0A000004, a nome del medesimo depositante il presente trovato. Stereolithographic machines of the aforesaid type are divided into two main embodiments which are described, for example, in the Italian patent application for industrial invention no. VI201 0A000004, in the name of the same depositor of the present invention.

Una prima delle suddette forme esecutive prevede che la superficie di riferimento sia disposta adiacente al fondo del contenitore, il quale è trasparente alla radiazione. A first of the above embodiments provides that the reference surface is arranged adjacent to the bottom of the container, which is transparent to radiation.

In questo caso, la sostanza fluida viene irradiata dal basso e l'oggetto tridimensionale viene formato inferiormente alla piastra di modellazione. In this case, the fluid substance is irradiated from below and the three-dimensional object is formed below the modeling plate.

La seconda forma esecutiva prevede che la superficie di riferimento sia disposta in corrispondenza della superficie libera della sostanza fluida. The second embodiment provides that the reference surface is arranged in correspondence with the free surface of the fluid substance.

In questo secondo caso, la sostanza fluida viene irradiata dall'alto e l'oggetto tridimensionale viene formato superiormente alla piastra di modellazione. In this second case, the fluid substance is irradiated from above and the three-dimensional object is formed above the modeling plate.

Per entrambe le forme esecutive, il convogliamento della radiazione nei diversi punti della superficie di riferimento può venire ottenuto utilizzando diversi gruppi ottici di tipo noto. For both embodiments, the conveyance of the radiation in the different points of the reference surface can be obtained by using different optical groups of known type.

Un primo tipo di gruppo ottico comprende una matrice di specchi che possono venire controllati singolarmente in modo da proiettare sulla superficie predefinita l'immagine dello strato dell'oggetto. A first type of optical group comprises a matrix of mirrors which can be individually controlled so as to project on the predefined surface the image of the layer of the object.

In particolare, ciascuno specchio può assumere due diverse posizioni, una posizione attiva in cui la radiazione viene riflessa verso un punto corrispondente della superficie di riferimento ed una posizione passiva in cui la radiazione viene riflessa verso una zona di dispersione. In particular, each mirror can assume two different positions, an active position in which the radiation is reflected towards a corresponding point of the reference surface and a passive position in which the radiation is reflected towards a dispersion zone.

Le suddette matrici di specchi sono in grado di illuminare contemporaneamente tutta la superficie di riferimento, consentendo di ottenere ciascuno strato mediante un'unica esposizione e, quindi, in modo particolarmente rapido. The aforementioned mirror arrays are capable of simultaneously illuminating the entire reference surface, allowing each layer to be obtained by means of a single exposure and, therefore, in a particularly rapid manner.

Tuttavia, le matrici di specchi presentano una definizione limitata, con l'inconveniente di ottenere oggetti con bordi irregolari. However, mirror arrays have a limited definition, with the drawback of obtaining objects with irregular edges.

Un ulteriore limite dei sistemi suddetti sta nel fatto che l'immagine che essi generano presenta un'intensità luminosa uniforme su tutta la sua superficie. A further limitation of the above systems lies in the fact that the image they generate has a uniform light intensity over its entire surface.

Pertanto, sorge l'inconveniente che tali sistemi non consentono di modulare la potenza luminosa nelle diverse zone della superficie di riferimento. Therefore, the drawback arises that such systems do not allow the luminous power to be modulated in the different areas of the reference surface.

Un secondo tipo di gruppo ottico prevede di convogliare la radiazione in un unico punto della superficie di riferimento e di movimentare tale punto in modo da poter illuminare progressivamente tutta la porzione della superficie di riferimento corrispondente al volume dell'oggetto. A second type of optical unit provides for conveying the radiation to a single point of the reference surface and moving this point so as to be able to progressively illuminate the entire portion of the reference surface corresponding to the volume of the object.

Rispetto al tipo di gruppo ottico precedentemente descritto, questo presenta il vantaggio di poter dirigere il fascio luminoso in un punto qualsiasi della superficie di riferimento, facendogli percorrere traiettorie continue e ottenendo, quindi, oggetti che sono esenti dalle irregolarità causate dai gruppi ottici del tipo precedentemente descritto. Compared to the type of optical unit previously described, this has the advantage of being able to direct the light beam in any point of the reference surface, making it travel continuous trajectories and thus obtaining objects that are free from the irregularities caused by the optical groups of the previously type described.

Inoltre, questo tipo di gruppi ottici consente, vantaggiosamente, di modificare l'intensità luminosa nelle diverse zone della superficie di riferimento. Moreover, this type of optical groups advantageously allows to modify the luminous intensity in the different areas of the reference surface.

Una nota forma esecutiva del gruppo ottico del secondo tipo sopra descritto prevede una sorgente laser che viene movimentata su due assi ortogonali tramite un dispositivo meccanico. A known embodiment of the optical unit of the second type described above provides a laser source which is moved on two orthogonal axes by means of a mechanical device.

Questa forma esecutiva presenta gli inconvenienti che la movimentazione del fascio luminoso è piuttosto lenta e che, inoltre, il dispositivo meccanico di movimentazione può andare incontro a rotture e, quindi, richiede una certa manutenzione. Una diversa forma esecutiva di gruppo ottico prevede di utilizzare una sorgente fissa ed una coppia di specchi galvanometrici per dirigere il fascio luminoso, disposti in serie uno all'altro. This embodiment has the drawbacks that the movement of the light beam is rather slow and that, moreover, the mechanical movement device can undergo breakage and, therefore, requires a certain maintenance. A different embodiment of the optical group provides for the use of a fixed source and a pair of galvanometric mirrors to direct the light beam, arranged in series one to the other.

Ciascuno specchio è motorizzato per poter ruotare attorno ad un rispettivo asse di rotazione ortogonale all'asse dell'altro specchio, in modo tale che la combinazione delle loro rotazioni permetta di dirigere il fascio in un punto qualsiasi della superficie di riferimento. Each mirror is motorized to be able to rotate around a respective rotation axis orthogonal to the axis of the other mirror, so that the combination of their rotations allows the beam to be directed to any point on the reference surface.

Rispetto al sistema noto precedente, quello appena descritto presenta i vantaggi di consentire un'elevata rapidità di movimentazione del fascio, dovuta alla minor inerzia degli specchi galvanometrici, ed una maggiore affidabilità, dovuta al minor numero di componenti meccanici. Compared to the previous known system, the one just described has the advantages of allowing a high speed of movement of the beam, due to the lower inertia of the galvanometric mirrors, and greater reliability, due to the smaller number of mechanical components.

Nonostante i suddetti vantaggi, gli specchi galvanometrici presentano un costo relativamente elevato, che incide pesantemente sul costo della macchina stereolitografica. Despite the above advantages, galvanometric mirrors have a relatively high cost, which heavily affects the cost of the stereolithographic machine.

Un gruppo ottico basato su specchi galvanometrici presenta l'ulteriore inconveniente di essere relativamente ingombrante. Il costo e l'ingombro elevati rendono la macchina stereolitografica inadatta ad applicazioni di piccolissima serie, che potrebbero essere richieste da piccole aziende artigiane. Inoltre, gli specchi galvanometrici presentano alcuni componenti meccanici che vanno soggetti ad usura e, pertanto, ne limitano i vantaggi rispetto ai dispositivi meccanici di movimentazione sopra citati. An optical unit based on galvanometric mirrors has the further drawback of being relatively bulky. The high cost and size make the stereolithographic machine unsuitable for very small series applications, which may be required by small artisan companies. Furthermore, galvanometric mirrors have some mechanical components which are subject to wear and therefore limit their advantages with respect to the mechanical handling devices mentioned above.

Gli specchi galvanometrici presentano altresì un'inerzia non trascurabile, che influisce sulla velocità di deviazione del fascio luminoso e, quindi, sul tempo complessivo di lavorazione. Galvanometric mirrors also have a not negligible inertia, which affects the speed of deviation of the light beam and, therefore, the overall processing time.

II presente trovato si prefigge di superare tutti gli inconvenienti sopra menzionati appartenenti all'arte nota. The present invention aims to overcome all the aforementioned drawbacks belonging to the known art.

In particolare, è scopo del trovato realizzare una macchina stereolitografica che presenti gli stessi vantaggi delle macchine stereolitografiche di tipo noto basate su specchi galvanometrici e che inoltre, rispetto a queste, sia più semplice da produrre e da utilizzare. In particular, it is an object of the invention to provide a stereolithographic machine which has the same advantages as known stereolithographic machines based on galvanometric mirrors and which, moreover, is easier to produce and use than these.

Ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare una macchina stereolitografica che presenti un ingombro ridotto e un costo di realizzazione inferiore rispetto alle macchine di tipo noto con potenzialità equivalenti. A further object of the invention is to provide a stereolithographic machine which has a reduced size and a lower manufacturing cost than known machines with equivalent potentials.

Il raggiungimento di tale scopo rende vantaggiosamente la macchina stereolitografica del trovato conveniente anche in applicazioni di bassissima serie, per le quali le macchine stereolitografiche di tipo noto non sono adatte. The achievement of this object advantageously makes the stereolithographic machine of the invention convenient even in applications of very low series, for which known stereolithographic machines are not suitable.

I suddetti scopi vengono raggiunti da una macchina stereolitografica realizzata in accordo con la rivendicazione principale. The above objects are achieved by a stereolithographic machine made in accordance with the main claim.

Ulteriori caratteristiche di dettaglio del trovato vengono date nelle relative rivendicazioni dipendenti. Further detailed characteristics of the invention are given in the related dependent claims.

I suddetti scopi e vantaggi, assieme ad altri che verranno menzionati in seguito, appariranno evidenti durante la seguente descrizione di alcune preferite forme esecutive del trovato che vengono date, a titolo indicativo ma non limitativo, con riferimento alle tavole di disegno allegate dove: The aforementioned purposes and advantages, together with others that will be mentioned below, will appear evident during the following description of some preferred embodiments of the invention which are given, by way of indication but not of limitation, with reference to the attached drawing tables where:

- la fig. 1 rappresenta una macchina stereolitografica secondo il trovato; - fig. 1 shows a stereolithographic machine according to the invention;

- la fig. 2 rappresenta un particolare della macchina stereolitografica di fig. 1. - fig. 2 shows a detail of the stereolithographic machine of fig. 1.

La macchina stereolitografica del trovato, indicata in fig. 1 complessivamente con 1 , consente di produrre un oggetto tridimensionale 16 mediante un procedimento che prevede di sovrapporre uno sull'altro una pluralità di strati ottenuti tramite esposizione selettiva di una sostanza fluida 15 ad una radiazione predefinita 3a atta a solidificarla. The stereolithographic machine of the invention, shown in fig. 1 as a whole with 1, allows to produce a three-dimensional object 16 by means of a process which provides for superimposing one on the other a plurality of layers obtained by selective exposure of a fluid substance 15 to a predefined radiation 3a suitable for solidifying it.

Preferibilmente, la suddetta sostanza fluida 15 è una resina liquida fotosensibile e la radiazione predefinita 3a è una luce laser accordata nel campo del visibile o dell'ultravioletto. Preferably, the aforesaid fluid substance 15 is a photosensitive liquid resin and the predefined radiation 3a is a laser light tuned in the visible or ultraviolet range.

Evidentemente, in varianti esecutive del trovato, la sostanza fluida 15 può essere di natura qualsivoglia, liquida o pastosa, purché atta a solidificare quando esposta ad una radiazione predefinita 3a. Evidently, in executive variants of the invention, the fluid substance 15 can be of any nature, liquid or pasty, provided it is capable of solidifying when exposed to a predefined radiation 3a.

Analogamente, la suddetta sorgente 3 di radiazione 3a può emettere una radiazione 3a diversa da quella sopra menzionata, purché in grado di solidificare la sostanza fluida 15. Similarly, the aforementioned source 3 of radiation 3a can emit a radiation 3a different from the one mentioned above, provided that it is capable of solidifying the fluid substance 15.

La macchina stereolitografica 1 comprende un contenitore 2 per la suddetta sostanza fluida 15 ed una piastra di modellazione 17 per supportare l'oggetto 16 in formazione, motorizzata secondo un asse di movimentazione verticale Z. La macchina 1 comprende inoltre una sorgente 3 per emettere la radiazione predefinita 3a ed un gruppo ottico 4 atto a dirigere la radiazione 3a verso un punto qualsiasi di una superficie di riferimento 5 disposta all'interno del contenitore 2, in corrispondenza del volume occupato dalla sostanza fluida 15. The stereolithographic machine 1 comprises a container 2 for the aforementioned fluid substance 15 and a modeling plate 17 to support the object 16 being formed, motorized according to a vertical movement axis Z. The machine 1 also comprises a source 3 to emit the radiation predefined 3a and an optical unit 4 adapted to direct the radiation 3a towards any point of a reference surface 5 arranged inside the container 2, in correspondence with the volume occupied by the fluid substance 15.

Preferibilmente, la suddetta superficie di riferimento 5 è piana ed è disposta adiacente al fondo 2a del contenitore 2. Preferably, the aforementioned reference surface 5 is flat and is arranged adjacent to the bottom 2a of the container 2.

In questo caso, il gruppo ottico 4 è configurato per dirigere la radiazione predefinita 3a dal basso verso l'alto in modo da farla incidere sul fondo 2a. In this case, the optical unit 4 is configured to direct the predefined radiation 3a from the bottom upwards so as to make it affect the bottom 2a.

Inoltre, il fondo 2a è trasparente alla radiazione 3a in modo che quest'ultima possa colpire la sostanza fluida 15 disposta in prossimità del fondo stesso per solidificarla. Furthermore, the bottom 2a is transparent to the radiation 3a so that the latter can strike the fluid substance 15 arranged in proximity to the bottom itself to solidify it.

Secondo questa forma esecutiva, l'oggetto tridimensionale 16 viene realizzato inferiormente alla piastra di modellazione 17, come si vede in fig. 1 . According to this embodiment, the three-dimensional object 16 is made below the modeling plate 17, as can be seen in fig. 1.

Una variante esecutiva del trovato, non rappresentata, prevede invece che il gruppo ottico sia configurato per dirigere la radiazione 3a dall'alto verso il basso sulla superficie libera della sostanza fluida 15 presente nel contenitore 2. An embodiment variant of the invention, not shown, instead provides that the optical unit is configured to direct the radiation 3a from top to bottom on the free surface of the fluid substance 15 present in the container 2.

In questo caso, l'oggetto viene realizzato superiormente alla piastra di modellazione 17. In this case, the object is made above the modeling plate 17.

In entrambe le suddette varianti esecutive, la macchina stereolitografica 1 comprende un’unità logica di comando 6 configurata per controllare il gruppo ottico 4 e/o la sorgente 3 in modo da esporre la sostanza fluida 15 alla radiazione 3a selettivamente in corrispondenza di una porzione predefinita della superficie di riferimento 5. In both of the aforementioned executive variants, the stereolithographic machine 1 comprises a logic control unit 6 configured to control the optical group 4 and / or the source 3 so as to expose the fluid substance 15 to the radiation 3a selectively in correspondence with a predefined portion of the reference surface 5.

Nello specifico, la suddetta porzione predefinita corrisponde alla porzione di volume che corrisponde, di volta in volta, a ciascuno strato dell'oggetto tridimensionale 16. Specifically, the aforementioned predefined portion corresponds to the portion of volume which corresponds, from time to time, to each layer of the three-dimensional object 16.

Secondo il trovato, il gruppo ottico 4 comprende due sistemi ottici elettromeccanici miniaturizzati 7 e 8 che, nella tecnologia dei circuiti integrati, sono noti con l'acronimo "MOEMS" (Micro Opto-Electro-Mechanical System). According to the invention, the optical unit 4 comprises two miniaturized electromechanical optical systems 7 and 8 which, in integrated circuit technology, are known by the acronym "MOEMS" (Micro Opto-Electro-Mechanical System).

Com'è noto, i dispositivi MOEMS vengono realizzati impiegando la stessa tecnologia utilizzata in microelettronica per la fabbricazione dei circuiti integrati, ad esempio tramite deposizione solida, fotolitografia, incisione ecc. As is known, MOEMS devices are made using the same technology used in microelectronics for the manufacture of integrated circuits, for example by solid deposition, photolithography, etching, etc.

Ciascuno dei suddetti sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8, una cui possibile forma esecutiva viene schematicamente rappresentata in fig. 2 a titolo esemplificativo e non limitativo, comprende uno specchio 9 miniaturizzato, associato ad una struttura di supporto 10 tramite mezzi di articolazione 11 configurati per definire per ciascun sistema ottico miniaturizzato 7 e 8 un asse di rotazione X1 e X2 dello specchio 9 rispetto alla struttura 10. Each of the aforementioned miniaturized optical systems 7 and 8, a possible embodiment of which is schematically represented in fig. 2 by way of non-limiting example, comprises a miniaturized mirror 9, associated with a support structure 10 by means of articulation means 11 configured to define for each miniaturized optical system 7 and 8 an axis of rotation X1 and X2 of the mirror 9 with respect to the structure 10.

Come si osserva in fig. 1 , i suddetti due sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 risultano disposti in serie uno all’altro in modo tale che la radiazione 3a proveniente dalla sorgente 3 risulti incidente in sequenza lo specchio 9 del primo sistema ottico elettromeccanico miniaturizzato 7 e lo specchio 9 del secondo sistemo ottico elettromeccanico miniaturizzato 8. As can be seen in fig. 1, the aforementioned two miniaturized optical systems 7 and 8 are arranged in series with each other in such a way that the radiation 3a coming from the source 3 is sequentially incident on the mirror 9 of the first miniaturized electromechanical optical system 7 and the mirror 9 of the second miniaturized electromechanical optical system 8.

Secondo il trovato, i due sistemi ottici elettromeccanici miniaturizzati 7 e 8 sono disposti rispetto alla sorgente di radiazione 3 e al contenitore 2 in modo tale che la radiazione 3a, proveniente dal secondo dei suddetti sistemi ottici elettromeccanici miniaturizzati 8, possa essere diretta in corrispondenza di ciascun punto di detta superficie di riferimento 5 tramite una corrispondente combinazione delle rotazioni di entrambi gli specchi 9 attorno ai relativi assi X1 e X2 According to the invention, the two miniaturized electromechanical optical systems 7 and 8 are arranged with respect to the radiation source 3 and the container 2 in such a way that the radiation 3a, coming from the second of the aforementioned miniaturized electromechanical optical systems 8, can be directed at each point of said reference surface 5 by means of a corresponding combination of the rotations of both mirrors 9 around the relative axes X1 and X2

In particolare, i due sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 sono disposti tra la sorgente 3 e la superficie di riferimento 5 in modo tale che i due assi di rotazioni X1 e X2 risultino preferibilmente ortogonali tra loro. In particular, the two miniaturized optical systems 7 and 8 are arranged between the source 3 and the reference surface 5 in such a way that the two rotation axes X1 and X2 are preferably orthogonal to each other.

Ciascuno dei suddetti due sistemi ottici miniaturizzati 7 o 8 comprende inoltre mezzi attuatori 12, di tipo di per sé noto, atti a movimentare lo specchio 9 attorno al proprio asse X1 o X2 in modo indipendente rispetto al movimento dello specchio 9 dell’altro sistema ottico miniaturizzato 7 o 8. Each of the aforementioned two miniaturized optical systems 7 or 8 also comprises actuator means 12, of a per se known type, able to move the mirror 9 around its axis X1 or X2 independently of the movement of the mirror 9 of the other optical system miniature 7 or 8.

I suddetti mezzi attuatori 12 possono essere di tipo elettrostatico, magnetico, termomeccanico o di qualsivoglia altro tipo noto realizzabile mediante la suddetta tecnologia dei MOEMS. The aforesaid actuator means 12 can be of the electrostatic, magnetic, thermo-mechanical type or of any other known type which can be made by means of the aforementioned MOEMS technology.

Vantaggiosamente, i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 presentano un costo inferiore rispetto ad un sistema basato su specchi galvanometrici, ad ulteriore vantaggio della riduzione di costo della macchina stereolitografica 1. Advantageously, the miniaturized optical systems 7 and 8 have a lower cost than a system based on galvanometric mirrors, further advantage of the cost reduction of the stereolithographic machine 1.

Inoltre, vantaggiosamente, i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 presentano una minore inerzia rispetto agli specchi galvanometrici, consentendo di ottenere velocità angolari più elevate e, quindi, ridurre i tempi di realizzazione dell'oggetto tridimensionale 16 rispetto alle macchine stereolitografiche di tipo noto, a parità di geometria dell'oggetto. Furthermore, advantageously, the miniaturized optical systems 7 and 8 have a lower inertia than the galvanometric mirrors, allowing to obtain higher angular speeds and, therefore, to reduce the production times of the three-dimensional object 16 compared to stereolithographic machines of the known type, parity of geometry of the object.

Ancora vantaggiosamente, i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 presentano un ingombro molto inferiore rispetto a quello tipico dei gruppi ottici a specchi galvanometrici di potenzialità equivalente, consentendo di ridurre l'ingombro complessivo della macchina stereolitografica 1. Still advantageously, the miniaturized optical systems 7 and 8 have a much smaller footprint than that typical of optical groups with galvanometric mirrors of equivalent potential, allowing to reduce the overall dimensions of the stereolithographic machine 1.

Ne consegue che il trovato consente la realizzazione di una macchina stereolitografica 1 che, in virtù del suo costo ridotto e del limitato ingombro, è adatta a venire impiegata anche in applicazioni per le quali le macchine stereolitografiche di tipo noto non sono adatte. It follows that the invention allows the realization of a stereolithographic machine 1 which, by virtue of its reduced cost and limited overall dimensions, is suitable for use also in applications for which known stereolithographic machines are not suitable.

Un ulteriore vantaggio dei sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 è quello di assorbire un'energia molto inferiore rispetto ad un sistema a specchi galvanometrici di tipo noto e di potenzialità equivalente. A further advantage of the miniaturized optical systems 7 and 8 is that of absorbing a much lower energy than a known galvanometric mirror system of equivalent potential.

II ridotto consumo energetico, unito all'elevata compattezza, consente di alimentare la macchina stereolitografica 1 a batteria, rendendola portatile. The reduced energy consumption, combined with the high compactness, allows the stereolithographic machine 1 to be powered by battery, making it portable.

Si comprende inoltre che la macchina stereolitografica 1 sopra descritta presenta tutti i vantaggi propri dei sistemi che impiegano gruppi ottici a specchi galvanometrici, in particolare la precisione e la possibilità di modulare la potenza della radiazione 3a nelle diverse zone dell'oggetto 16. It is also understood that the stereolithographic machine 1 described above has all the advantages of systems that use optical groups with galvanometric mirrors, in particular the precision and the possibility of modulating the power of the radiation 3a in the different areas of the object 16.

Preferibilmente lo specchio 9 e la struttura di supporto 10 di ciascuno dei sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 sono ottenuti in pezzo unico e sono collegati tra loro tramite rispettive zone di collegamento 13, appartenenti ai mezzi di articolazione 11 , sufficientemente sottili da poter cedere elasticamente secondo l’asse di rotazione X1 o X2, in modo da consentire la rotazione dello specchio 9 rispetto alla struttura di supporto 10. Preferably the mirror 9 and the support structure 10 of each of the miniaturized optical systems 7 and 8 are obtained in a single piece and are connected to each other through respective connection areas 13, belonging to the articulation means 11, sufficiently thin to be able to yield elastically according to the axis of rotation X1 or X2, so as to allow the rotation of the mirror 9 with respect to the support structure 10.

In particolare, ciascuna delle suddette zone di collegamento 13 funziona come una molla torsionale che può venire deformata in misura dipendente da una tensione di pilotaggio del dispositivo. In particular, each of the aforesaid connection zones 13 functions as a torsional spring which can be deformed to an extent depending on a driving voltage of the device.

Evidentemente, in varianti esecutive del trovato i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 possono essere realizzati in forma qualsivoglia, purché per ciascuno di essi il proprio specchio 9 possa ruotare attorno ad un asse rispetto alla struttura di supporto 10. Evidently, in executive variants of the invention the miniaturized optical systems 7 and 8 can be made in any shape, provided that for each of them its own mirror 9 can rotate around an axis with respect to the support structure 10.

Per quanto concerne i mezzi attuatori 12 che movimentano lo specchio 9 di ciascuno dei suddetti sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8, essi sono preferibilmente configurati per ruotare quest'ultimo attorno all’ asse X1 o X2 in base al valore di un segnale di controllo inviato dall'unità logica di comando 6 e rappresentativo della posizione angolare che lo specchio 9 deve assumere. As regards the actuator means 12 which move the mirror 9 of each of the aforementioned miniaturized optical systems 7 and 8, they are preferably configured to rotate the latter around the X1 or X2 axis according to the value of a control signal sent by the The logic control unit 6 is representative of the angular position that the mirror 9 must assume.

In particolare, l'unità logica di comando 6 è configurata per movimentare entrambi gli specchi 9 dei due sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 in modo tale che la radiazione 3a incida all'interno della porzione predefinita corrispondente allo strato dell'oggetto 16 da realizzare seguendo una o più traiettorie continue. In particular, the control logic unit 6 is configured to move both mirrors 9 of the two miniaturized optical systems 7 and 8 in such a way that the radiation 3a affects the predefined portion corresponding to the layer of the object 16 to be produced following one or more continuous trajectories.

Preferibilmente ma non necessariamente, la suddetta movimentazione avviene secondo un'unica traiettoria continua che ricopre interamente la porzione predefinita. Preferably but not necessarily, the aforesaid movement takes place according to a single continuous trajectory which entirely covers the predefined portion.

Secondo una variante esecutiva del trovato, i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 ed i relativi mezzi attuatori 12 sono configurati per generare un movimento ciclico degli specchi 9, tale che la radiazione 3a possa stimolare progressivamente l'intera superficie di riferimento 5 ad ogni ciclo. According to a variant embodiment of the invention, the miniaturized optical systems 7 and 8 and the relative actuator means 12 are configured to generate a cyclic movement of the mirrors 9, such that the radiation 3a can progressively stimulate the entire reference surface 5 at each cycle.

Ad esempio, il suddetto movimento ciclico può comprendere un'oscillazione di uno specchio 9 di uno dei due sistemi ottici miniaturizzati 7 o 8 secondo il proprio asse di rotazione X1 o X2 alternativamente nei due versi di rotazione, ottenuta preferibilmente sfruttando la frequenza di risonanza delle rispettive zone di collegamento 13, che viene combinata ad una rotazione dello specchio 9 dell’altro sistema ottico miniaturizzato 7 o 8 secondo un unico verso di rotazione sul proprio asse X1 o X2. For example, the aforementioned cyclic movement can comprise an oscillation of a mirror 9 of one of the two miniaturized optical systems 7 or 8 according to its axis of rotation X1 or X2 alternately in the two directions of rotation, obtained preferably by exploiting the resonance frequency of the respective connection areas 13, which is combined with a rotation of the mirror 9 of the other miniaturized optical system 7 or 8 according to a single direction of rotation on its axis X1 or X2.

In questo modo, la radiazione 3a incide sulla superficie di riferimento 5 descrivendo una traiettoria a zig-zag che, ad ogni segmento, attraversa la superficie di riferimento 5 in una delle sue dimensioni e, al contempo, si sposta secondo l'altra dimensione. In this way, the radiation 3a affects the reference surface 5 describing a zig-zag trajectory which, at each segment, crosses the reference surface 5 in one of its dimensions and, at the same time, moves according to the other dimension.

In quest'ultima variante esecutiva, l'unità logica di comando 6 è configurata per modificare l'intensità della sorgente 3 durante il suddetto movimento ciclico degli specchi 9. In this last embodiment variant, the logic control unit 6 is configured to modify the intensity of the source 3 during the aforementioned cyclic movement of the mirrors 9.

In particolare, quando il punto di incidenza è interno alla porzione predefinita della superficie di riferimento 5, l'intensità della sorgente 3 viene aumentata in modo da solidificare la sostanza fluida 15 in quel punto, mentre quando il punto di incidenza è esterno alla porzione predefinita, l'intensità viene diminuita in modo da evitare di solidificare la corrispondente porzione di sostanza fluida 15. In particular, when the point of incidence is inside the predefined portion of the reference surface 5, the intensity of the source 3 is increased so as to solidify the fluid substance 15 at that point, while when the point of incidence is outside the predefined portion , the intensity is decreased so as to avoid solidifying the corresponding portion of fluid substance 15.

Ciascuno dei sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 sopra descritti appartiene preferibilmente ad un circuito integrato provvisto di piedini per il collegamento elettrico alla macchina 1 , la quale è dotata di un corrispondente connettore, o di uno zoccolo, configurati per accogliere i suddetti piedini e che permettono anche il fissaggio meccanico del circuito integrato alla macchina 1 . Each of the miniaturized optical systems 7 and 8 described above preferably belongs to an integrated circuit provided with pins for the electrical connection to the machine 1, which is equipped with a corresponding connector, or with a socket, configured to accommodate the aforementioned pins and which allow also the mechanical fixing of the integrated circuit to the machine 1.

Preferibilmente, i suddetti connettori o zoccoli sono del tipo a bassa forza di inserzione. Preferably, the aforesaid connectors or sockets are of the low insertion force type.

In varianti esecutive del trovato, i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 possono venire direttamente saldati sul circuito elettronico di supporto, evitando l'uso del connettore o dello zoccolo. In variant embodiments of the invention, the miniaturized optical systems 7 and 8 can be directly welded onto the electronic support circuit, avoiding the use of the connector or the base.

Per quanto concerne il gruppo ottico 4, esso comprende preferibilmente una o più lenti 14 configurate per focalizzare la radiazione 3a sulla superficie di riferimento 5. As regards the optical group 4, it preferably comprises one or more lenses 14 configured to focus the radiation 3a on the reference surface 5.

Preferibilmente, la suddetta lente 14 è del tipo cosiddetto "a campo piatto", tale da focalizzare la radiazione 3a su una superficie di riferimento 5 piana. Preferably, the aforementioned lens 14 is of the so-called "flat field" type, such as to focus the radiation 3a on a flat reference surface 5.

Operativamente, i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 vengono disposti nella macchina stereolitografica 1 in modo che gli specchi 9 siano allineati tra di loro e con la radiazione 3a prodotta dalla sorgente 3. Operationally, the miniaturized optical systems 7 and 8 are arranged in the stereolithographic machine 1 so that the mirrors 9 are aligned with each other and with the radiation 3a produced by the source 3.

Preferibilmente, le posizioni della sorgente 3 e dei due sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 sono tali che, quando gli specchi 9 sono in condizioni di assenza di rotazione, cioè quando le zone di collegamento 13 di entrambi i sistemi ottici miniaturizzati 7 e 8 non sono soggette a torsione, la radiazione 3a venga riflessa verso il punto centrale della superficie di riferimento 5. Preferably, the positions of the source 3 and of the two miniaturized optical systems 7 and 8 are such that, when the mirrors 9 are in a non-rotating condition, i.e. when the connection areas 13 of both the miniaturized optical systems 7 and 8 are not subject to torsion, the radiation 3a is reflected towards the central point of the reference surface 5.

Per quanto riguarda la realizzazione dell'oggetto tridimensionale 16 vero e proprio, questa avviene con una procedura del tutto analoga a quella impiegata con i gruppi ottici a specchi galvanometrici e di per sé nota. As regards the realization of the real three-dimensional object 16, this takes place with a procedure which is entirely similar to that used with optical groups with galvanometric mirrors and is known per se.

Per quanto finora detto, si comprende che la macchina stereolitografica del trovato permette di raggiungere tutti gli scopi prefissati. From what has been said up to now, it is understood that the stereolithographic machine of the invention allows to achieve all the predetermined purposes.

In particolare è raggiunto lo scopo di realizzare una macchina stereolitografica che presenti un ingombro ridotto e un costo di realizzazione inferiore rispetto alle macchine di tipo noto con potenzialità equivalenti. In particular, the aim is achieved of realizing a stereolithographic machine which has a reduced size and a lower manufacturing cost than known machines with equivalent potentials.

Inoltre i sistemi ottici miniaturizzati si presentano più economici, meno ingombranti e meno dispendiosi dal punto di vista energetico rispetto ai sistemi galvanometrici, consentendo di realizzare macchine stereolitografiche adatte ad una produzione in piccola serie, eventualmente anche portatili. Furthermore, miniaturized optical systems are cheaper, less bulky and less expensive from an energy point of view than galvanometric systems, allowing the creation of stereolithographic machines suitable for small series production, possibly even portable.

Ulteriori varianti esecutive del trovato, sebbene non descritte e non rappresentate nei disegni, qualora dovessero rientrare nel'ambito delle rivendicazioni che seguono dovranno ritenersi tutte protette dal presente brevetto. Further executive variants of the invention, although not described and not represented in the drawings, should they fall within the scope of the following claims, they must all be considered protected by the present patent.

Claims

CLAIMS 1) Stereolithographic machine (1) comprising: - a container (2) for a fluid substance (15) capable of being solidified by exposure to a predefined radiation (3a); - a source (3) of said predefined radiation (3a); - an optical unit (4) adapted to direct said radiation (3a) selectively towards any point of a reference surface (5) arranged inside said container (2); - a logic control unit (6) configured to control said optical group (4) and / or said radiation source (3) so as to expose a predefined portion of said reference surface (5) to said radiation (3a) ; characterized by the fact that said optical group (4) includes two miniaturized electromechanical optical systems (MOEMS) (7,8) arranged in series with each other and each of which is equipped with: - a mirror (9) associated with a support structure (10) by means of articulation (11) configured to define a rotation axis (X1, X2) for said mirror (9); - actuator means (12) adapted to move said mirror (9) around said axis (X1, X2); said two miniaturized electromechanical optical systems (MOEMS) (7,8) being arranged with respect to said radiation source (3) and said container (2) in such a way that said radiation (3a), incident in sequence said mirrors (9), can be directed at each point of said reference surface (5) by means of a corresponding combination of the rotations of said mirrors (9) around said two axes (X1, X2).

2) Stereolithographic machine (1) according to claim 1, characterized in that said two rotation axes (X1, X2) of said two miniaturized electromechanical optical systems (MOEMS) (7,8) are mutually orthogonal.

3) Stereolithographic machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that said articulation means (11) of each of said miniaturized electromechanical optical systems (MOEMS) (7,8) comprise connection areas (13) interposed between said mirror (9) and said support structure (10), elastically yielding around said rotation axis (X1, X2).

4) Stereolithographic machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that said actuator means (12) of each of said miniaturized electromechanical optical systems (MOEMS) (7,8) are configured to rotate said mirror (9) around to said axis (X1, X2) so as to arrange it in an angular position in response to the reception of a control signal emitted by said logic control unit (6) and having a value representative of said angular position.

5) Stereolithographic machine (1) according to claim 4, characterized in that said logic control unit (6) is configured to move said mirrors (9) of both said miniaturized electromechanical optical systems (MOEMS) (7,8) in a manner that the point of incidence of said radiation (3a) on said reference surface (5) defines a continuous trajectory which entirely covers said predefined portion.

6) Stereoiitographic machine (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said actuator means (12) of both said miniaturized electromechanical optical systems (MOEMS) (7,8) are configured to generate a cyclic movement of said mirrors (9) such that said radiation (3a) can affect the entire reference surface (5) at each cycle, said logic control unit (6) being configured to selectively modify the intensity of said radiation source (3 ) so that when said radiation (3a) impacts inside said predefined portion, said intensity is greater than when said radiation (3a) impacts outside said predefined portion.

7) Stereolithographic machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that each of said miniaturized optical systems (MOEMS) (7,8) belongs to an integrated circuit equipped with pins for electrical connection, said machine (1) comprising corresponding connection means configured to receive said pins in such a way as to mechanically fix said integrated circuit.

8) Stereolithographic machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that said radiation source (3) is a laser emitter.

9) Stereolithographic machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that said optical group (4) comprises at least one lens (14) configured to focus said radiation (3a) on said reference surface (5).