MX2011004035A - Mejoras para aparato de prototipacion rapida. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a mejoras con relación a un aparato de prototipación rápida para la elaboración de objetos tri-dimensionales mediante tratamiento aditivo de secciones transversales. Las mejoras se refieren a distancias, una ventana protectora, y un sistema de detección para la prevención de colisiones.

Description

MEJORAS PARA APARATO DE PROTOTIPACIÓN RÁPIDA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a mejoras con relación a un aparato de prototipacion rápida para la elaboración de objetos t ri -dimens iona le s mediante tratamiento aditivo de secciones transversales.

ANTECEDENTES En la prototipacion rápida tridimensional, es importante que los objetos del sistema de exposición no se contaminen a partir de contacto con el material sensible a la luz, lo cual posiblemente podría originar limpieza a tiempo intensivo o incluso reemplazo. Por lo tanto, típicamente se prefiere una distancia relativamente grande entre los medios ópticos de salida y el área de iluminación con objeto de evitar el riesgo de contacto entre el sistema de exposición y el material sensible a la luz .

BREVE DESCRIPCIÓN La invención se refiere a un aparato para la producción de un objeto tri-dimensional a partir de un material sensible a la luz, comprendiendo el aparato un sistema de exposición con una fuente de iluminación, una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición, una unidad de control, mediante lo cual el sistema de exposición comprende al menos un modulador de luz espacial con una pluralidad de moduladores de luz controlables de manera individual, medios ópticos de entrada acoplados ópticamente al por lo menos un modulador de luz espacial, en donde los medios ópticos de entrada y los medios ópticos de salida facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación a través de los moduladores de luz controlables de manera individual del modulador de luz espacial para un área de iluminación, en donde el modulador de luz espacial permite un establecimiento de un patrón de la luz transmitida a través de los medios ópticos de entrada, de acuerdo con señales de control que se originan a partir de la unidad de control, en donde los medios ópticos de salida permiten el enfoque del patrón de luz proveniente del al menos un modulador de luz espacial sobre un área de iluminación, en donde la distancia d entre los medios ópticos de salida y el área de iluminación se encuentra entre 0.5 y 20 mm.

En la protot ipación rápida tridimensional, si los medios ópticos de salida del sistema de exposición se encuentran solo un poco en contacto con el material sensible a la luz, esto puede provocar la contaminación de los medios ópticos de salida de tal manera que los medios ópticos de salida necesiten limpieza a tiempo intensivo o incluso reemplazo. Por lo tanto, típicamente se prefiere una distancia relativamente grande entre los medios ópticos de salida y el área de iluminación con objeto de evitar el riesgo de contacto entre el sistema de exposición y el material sensible a la luz .

Con una instalación según se utiliza en la presente invención, incluso las pequeñas equivocaciones entre las direcciones de los haces de luz individuales pueden ser un serio problema y pueden provocar que ciertos elementos de imagen volumétrica se desvíen de la posición propuesta. Con objeto de disminuir los problemas con la alineación de múltiples haces, se ha puesto un gran esfuerzo en mejorar la alineación a través de la modificación del diseño de los medios ópticos. Aún cuando las mejoras se han enfocado de esta manera, existe la necesidad de una alineación incluso mejor de los haces de luz individuales.

De acuerdo con la presente invención, se ha demostrado que las reducciones ventajosas de las consecuencias adversas de la desalineación pueden observarse al disminuir la distancia entre los medios ópticos de salida y el material sensible a la luz. Esto se hace posible a través del uso de los medios ópticos de salida con características tales como que los haces de luz individuales se enfoquen a una baja distancia adecuada a partir de la parte de los medios ópticos de salida más cercanos al material sensible a la luz. De este modo, los costos de producción en el diseño de los medios ópticos pueden reducirse sin arriesgar la eficiencia del aparato. Los focos de los haces de luz establecen en conjunto un área de iluminación, la cual durante la elaboración se nivelará al menos parcialmente con la superficie superior del material sensible a la luz .

Además, al disminuir la distancia entre los medios ópticos de salida y el material sensible a la luz, se observan también ventajas benéficas. Una mayor parte de la intensidad de la luz se transfiere al material sensible a la luz, lo cual facilita ana solidificación más rápida de los elementos de imagen volumétrica iluminados y de este modo facilita, a su vez, un proceso de exploración más rápido. De este modo, se obtiene una elaboración más eficiente del objeto t ri-dimensional . 20 mm se ha establecido como la mayor distancia donde pueden obtenerse los resultados arriba mencionados, ventajosos. 0.5 mm se ha establecido como la distancia más corta aplicable sin tener un riesgo demasiado elevado de contacto con la resina.

De acuerdo con las modalidades de la presente invención, se ha observado que pueden utilizarse otros medios para evitar contacto entre el sistema de exposición y el material sensible a la luz, mediante lo cual, los problemas previamente temidos con bajas distancias no necesariamente originen que no se utilicen tales distancias.

La fuente de iluminación de la presente invención puede emitir radiación en el rango desde UV profunda hasta IR lejana, por ejemplo desde 200 nm hasta 100000 nm . Por consiguiente, el término luz se aplica a la radiación en el rango desde UV profunda hasta IR lejana, por ejemplo desde 200 nm hasta 100000 nm. Las aplicaciones como la aglomeración en polvo de materiales para producir objetos sólidos 3 dimensionales, se llevan a cabo preferentemente en el rango de energía inf ra-roja con una longitud de onda hasta 10000 nm. Las aplicaciones que utilizan baños e s t e reo 1 i t ográ fi co s de resinas líquidas curables se llevan a cabo preferentemente en el rango de energía ultra violeta con longitud de onda desde 200 nm hasta 500 nm .

Además, la invención se refiere a un aparato para la producción de un objeto tri-dimensional a partir de un material sensible a la luz, comprendiendo el aparato un sistema de exposición con una fuente de iluminación, una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición, una unidad de control, mediante lo cual el sistema de exposición comprende al menos un modulador de luz espacial con una pluralidad de moduladores de luz controlables de manera individual, medios ópticos de entrada acoplados ópticamente al por lo menos un modulador de luz espacial, medios ópticos de salida acoplados ópticamente al por lo menos un modulador de luz espacial, en donde los medios ópticos de entrada y los medios ópticos de salida facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación como al menos dos haces de luz a través de los moduladores de luz controlables de manera individual del modulador de luz espacial para un área de iluminación, en donde el modulador de luz espacial permite un establecimiento de un patrón de la luz transmitida a través de los medios ópticos de entrada, de acuerdo con señales de control que se originan a partir de la unidad de control, en donde los medios ópticos de entrada permiten el enfoque del patrón de luz a partir del por lo menos un modulador de luz espacial sobre un área de iluminación, en donde la distancia d entre los medios ópticos de saluda y el área de iluminación se encuentra entre 0.5 y 20 mm .

En una modalidad de la invención, los medios ópticos de salida comprenden al menos una microlente y los medios ópticos de salida tienen características tales que son capaces de enfoca el patrón de luz sobre el área de iluminación de tal manera que la distancia de enfoque d entre los medios ópticos de salida y el área de iluminación se encuentra entre 0.5 y 20 mm .

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende al menos una microlente adaptada para enfocar la luz en una distancia d de entre 1 y 10 mm, preferentemente entre 1.5 y 5 mm a partir de los medios ópticos de salida.

Con las microlentes usadas de acuerdo con las modalidades de la presente invención, se obtiene una distancia adecuada entre los medios ópticos de salida y el área de iluminación.

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende al menos dos microlentes adaptadas para enfocar la luz en una distancia d de entre 0.5 y 20 mm, preferentemente entre 1 y 10 mm, más preferentemente entre 1.5 y 5 mm a partir de los medios ópticos de salida.

En una modalidad de la invención, el número total de microlentes corresponde a por lo menos el número total de moduladores de luz multiplicado por el número de estratos de microlente .

De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, cada haz de luz que abandona los medios ópticos de entrada tendrá su propia microlente dedicada y modulador de luz.

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende una instalación de microlentes encontrándose, el número total de microlentes por encima de 200, preferentemente por encima de 600, más preferentemente por encima de 2000, lo más preferentemente por encima de 6000.

En una modalidad de la invención, la por lo menos una microlente tiene un radio de curvatura de entre 300 µp? y 400 µ?? .

De acuerdo con la presente invención, se ha encontrado que mediante el uso de por lo menos una microlente con un radio de curvatura de entre 300 µ?? y 400 µ??, se obtiene una distancia de enfoque ideal a partir del sistema de exposición para obtener una distancia adecuada entre el sistema de exposición y el material sensible a la luz para usarse en protot ipación rápida.

En una modalidad de la invención, la por lo menos una microlente tiene un radio de curvatura de entre 350 µta y 390 µ??, preferentemente de entre 360 µ?? y 375 µp? .

En una modalidad de la invención, la por lo menos una microlente tiene un radio de curvatura de entre 310 µp?, y 350 preferentemente entre 320 µp? y 335 µp? .

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende al menos dos, preferentemente al menos tres, microlentes con un radio de curvatura de entre 300 µp? y 400µp?.

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende al menos dos microlentes, en donde al menos una de las microlentes tiene un radio de curvatura de entre 350 µp? y 390 preferentemente entre 360 µ?t? y 375 µp? y la por lo menos otra de las microlentes tiene un radio de curvatura de entre 310 µ?t? y 350 µp?, preferentemente entre 320 µp? y 335 µp? .

En una modalidad preferida de la invención se utilizan tres microlentes, una en una posición antes de que la luz alcance los moduladores de luz espaciales y dos en posiciones después de que la luz pasa los moduladores de luz espaciales.

En una modalidad de la invención, la por lo menos una microlente tiene una longitud focal posterior de por encima de 400 µp? .

En una modalidad preferida de la invención se utilizan tres microlentes, una con una longitud focal posterior por encima de 420 µp? y dos con longitudes focales posteriores por encima de 490 µp? .

En una modalidad de la invención, la por lo menos una microlente enfoca la luz enviada a través de la por lo menos una microlente hacia un impacto de haz con un diámetro de menos de 200 µ?? a una distancia de enfoque a partir de los medios ópticos de salida de entre 0.5 mm y 20 mm .

En una modalidad de la invención, la por lo menos una microlente enfoca la luz enviada a través de la por lo menos una microlente hacia un impacto de haz con un diámetro de menos de 150 µ?? a una distancia de enfoque a partir de los medios ópticos de salida -de entre 1.5 mm y 5 mm .

En una modalidad de la invención, el aparato comprende un tanque que comprende material sensible a la luz en una cantidad a fin de que la superficie del material sensible a la luz substancialmente coincida con el área de iluminación.

En una modalidad de la invención, la distancia mínima entre los medios ópticos de salida y la superficie del material sensible a la luz se encuentra entre 0.5 mm y 20 mm, preferentemente entre 1 mm y 10 mm .

Como se mencionó previamente, el sistema de exposición puede pasar por encima de la resina con una pequeña distancia cuando se lleva a cabo una exploración a fin de exponer la superficie de la resina. Debido a esta muy pequeña distancia, existe un riesgo de contaminación de la resina en la superficie inferior del sistema de exposición durante la exploración a través de la superficie de la resina. Tal contaminación puede surgir, por ejemplo, a partir de partes del producto de construcción, el cual, durante, la elaboración, puede sobresalir ligeramente de la superficie. Esto puede provocarse, por ejemplo, por el hecho de que un recubridor toque accidentalmente la parte en la placa de construcción o, para algunas resinas, que la tensión en los estratos que permanecen en la parte inferior ya construida pueden provocar irregularidades de la superficie construida del estrato previo. La contaminación también puede surgir debido a una escasa calidad de estrato como resultado del recubrimiento, por ejemplo, de partes que incluyen volúmenes atrapados y áreas planas extensas.

Si el sistema de exposición toca una parte sobresaliente, la superficie inferior del sistema de exposición se contaminará con la resina. En consecuencia, la superficie debe limpiarse de resina antes de que termine la exposición y la limpieza es un proceso costoso y tardado. Además, existe un riesgo de contaminación o daño de los medios micro- ópticos y módulos SLM en el sistema de exposición .

En consecuencia, existe una necesidad de evitar o disminuir la contaminación en la superficie inferior.

Además, la invención se refiere a un,, método para la elaboración de un objeto tridimensional a partir de un material sensible a la luz, mediante el uso de un aparato de acuerdo con la invención.

En una modalidad de la invención, el método comprende la etapa de proporcionar una representación de datos del objeto.

Además, la invención se refiere a un aparato para la producción de un objeto tridimensional a partir de un material sensible a la luz, comprendiendo el aparato un sistema de exposición con una fuente de iluminación, una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición, una unidad de control, mediante lo cual el sistema de exposición comprende al menos un modulador de luz espacial con una pluralidad de moduladores de luz controlables de manera individual, medios ópticos de entrada ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial, medios ópticos de salida ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial, en donde los medios ópticos de entrada y los medios ópticos de salida facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación a través de los moduladores de luz controlables de manera individual del modulador de luz espacial para un área de iluminación, en donde el modulador de luz espacial permite un establecimiento de un patrón de la luz transmitida a través de los medios ópticos de entrada, de acuerdo con señales de control que se originan a partir de la unidad de control, en donde los medios ópticos de salida permiten enfocar el patrón de luz del por lo menos un modulador de luz espacial sobre un área de iluminación, en donde el aparato comprende al menos una ventana protectora liberable entre los medios ópticos de salida y el área de iluminación .

El presenta aparato de prototipación rápida es capaz de iluminación con múltiples haces, donde se desea que los múltiples haces se protejan y por lo tanto se desea cierta clase de protección. Sin embargo, la inclusión de una ventana protectora en la trayectoria de los múltiples haces introduce posibles problemas de alineación ya que la propagación de luz a través de diferentes medios tenderá a perder intensidad y a desplazar los haces de luz cuando pasen la transición entre los diferentes medios.

El desplazamiento de los haces de luz debido a las transiciones de medios puede ser problemático en cualquier clase de aparato de protot ipación rápida; sin embargo, el desplazamiento es especialmente problemático cuando se utiliza un aparato de múltiples haces en comparación con, por ejemplo, un sistema de láser de haz individual, donde no. surgen los problemas concernientes a desplazamientos por desviación individual entre diferentes haces.

Con la presente invención, se ha observado que los problemas con las transiciones de luz a través de una ventana protectora pueden evitarse mediante movimiento del sistema de exposición cerca del material sensible a la luz. Por ejemplo, puede ser ventajoso cuando la distancia mínima a partir de los medios ópticos de salida sea menor de 10 mm desde el material sensible a la luz.

De acuerdo con modalidades de la invención, la ventana protectora es liberable con objeto de facilitar un reemplazo sencillo de la ventana protectora si la ventana protectora se ha contaminado o engrasado.

En una modalidad de la invención, el aparato comprende medios de sujeción para transportar la por lo menos una ventana protectora entre los medios ópticos de salida y el área de iluminación.

Los medios de sujeción para transportar al menos una ventana protectora pueden ser cualquier medio de sujeción adecuado para el propósito. Varios medios diferentes se conocerán por las personas expertas en la materia. Un ejemplo es una estructura montada en el sistema de exposición, en cuya estructura la por lo menos una ventana protectora o el módulo reemplazable en el cual se monta la por lo menos una ventana protectora, puede insertarse y fijarse asi al sistema.

En una modalidad de la invención, la por lo menos una ventana protectora se sostiene mediante los medios de sujeción.

Durante el uso del aparato, la ventana o ventanas protectoras se mantienen en su lugar mediante los medios de sujeción con objeto de dar la protección deseada.

En una modalidad de la invención, la , por lo menos una ventana protectora se coloca a una distancia menor de 10 mm, preferentemente menos de 5 mm, más preferentemente menos de 2 mm de los medios ópticos de salida.

De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, la ventana protectora se monta tan cerca como sea posible de los medios ópticos de salida con objeto de hacer al sistema tan compacto como sea posible.

En una modalidad de la invención, la por lo menos una ventana protectora es parte de un módulo reemplazable.

En una modalidad preferida de la presente invención, las ventanas protectoras se otorgan en módulos reemplazables, conteniendo cada uno, por ejemplo, 16 ventanas protectoras. Este número podría ser, dentro del alcance de la presente invención, cualquier número, por ejemplo, 2, 4, 8, 9, 12 ó 20. De esta manera, el módulo completo reemplazable puede reemplazarse si ha ocurrido contaminación en una o más de las ventanas. Este proceso de reemplazo será típicamente más rápido y fácil que el reemplazo de una sola ventana.

En una modalidad de la invención, los medios de sujeción se diseñan para transportar el módulo reemplazable.

Aparte de la ventaja arriba mencionada de ser capaz de reemplazar un módulo completo a la vez, es ventajoso además que los medios de sujeción para solo un elemento, es decir, el módulo completo, sean necesarios en el sistema de exposición.

En una modalidad de la invención, la por lo menos una ventana protectora cubre más de un modulador de luz espacial.

En una modalidad preferida de la invención, cada ventana protectora cubre 4 moduladores de luz espaciales. Sin embargo, en otra modalidad, cada modulador de luz espacial puede tener su propia ventana protectora y en otras modalidades ulteriores cada ventana protectora puede cubrir, por ejemplo, 2, 3, 6, 9 moduladores de luz espaciales.

En una modalidad de la invención, la distancia de enfoque es de menos de 10 mm, preferentemente menos de 5 mm .

En una modalidad de la invención, el factor de transmisión T en el rango de longitud de onda .de 300-400 nm de la por lo menos una ventana protectora se encuentra por encima de 0.6, preferentemente por encima de 0.8, más preferentemente por encima de 0.9.

En una modalidad de la invención, la por lo menos una ventana protectora se elabora de cuarzo fusionado.

Pueden utilizarse varias clases diferentes de vidrio para la ventana protectora; sin embargo, con objeto de asegurar una elevada transmisión de luz-UV a través de la ventana, se prefiere una baja cantidad de impurezas en el vidrio, preferentemente se utiliza cuarzo fusionado.

En una modalidad de la invención, el módulo reemplazable se monta en el sistema de exposición .

En una modalidad preferida de la invención, el módulo reemplazable que contiene las ventanas protectoras se monta directamente en el sistema de exposición. De este modo, se asegura una pequeña distancia fija entre el sistema de exposición y la ventana protectora.

En una modalidad de la invención, el espesor de la por lo menos una ventana protectora es menor de 4 mm, preferentemente menor de 2 mm, más preferentemente menor de 1 mm .

En una modalidad de la invención, la por lo menos una ventana protectora tiene dimensiones de menos de 100 mm x 40 mm x 4 mm .

Además, la invención se refiere a un método para la elaboración de un objeto tridimensional a partir de un material sensible a la luz mediante el uso de un aparato de acuerdo con la invención.

En una modalidad de la invención, el método comprende la etapa de proporcionar una representación de datos del objeto.

Como se mencionó previamente, el sistema de exposición puede pasar por encima de la resina con una pequeña distancia cuando se esté llevando a cabo una exploración a fin de exponer la superficie de la resina. Debido a esta muy pequeña distancia, existe un riesgo de contaminación de resina en la superficie inferior del sistema de exposición durante la exploración a través de la superficie de resina. Tal contaminación puede surgir, por ejemplo, a partir de partes del producto de construcción, el cual, durante la elaboración, puede sobresalir ligeramente de la superficie. Esto puede provocarse por el hecho de que un recubridor toque accidentalmente la parte en la placa de construcción o, para algunas resinas, que la tensión en los sustratos que permanecen en la parte inferior ya construidos, pueden provocar irregularidades de la superficie de construcción del estrato previo. La contaminación también puede surgir debido a la escasa calidad del estrato como resultado de un recubrimiento, por ejemplo, de partes que incluyen volúmenes atrapados y áreas planas extensas .

Si el sistema de exposición toca una parte sobresaliente de resina, la superficie inferior del sistema de exposición se contaminará con resina. En consecuencia, la superficie debe limpiarse de resina antes de que termine la exposición, y la limpieza es un proceso costoso y tardado. Además, existe un riesgo de contaminación o daño de los medios micro-ópticos y módulos SLM en el sistema de exposición .

En consecuencia, existe una necesidad de métodos para evitar o disminuir la contaminación sobre la superficie inferior y evitar, en particular, la colisión entre el sistema de exposición y las posibles salientes en la resina. Por lo tanto, la presente invención también se refiere a lo siguiente.

Además, la invención se refiere a un aparato para producir un objeto t ri-dimens ional a partir de un material sensible a la luz, comprendiendo el aparato un sistema de exposición con una fuente de iluminación, una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición, una unidad de control, mediante lo cual el sistema de exposición comprende al menos un modulador de luz espacial con una pluralidad de moduladores de luz controlables de manera individual, medios ópticos de entrada ópticamente acoplados al por lo menos un modulador espacial, medios ópticos de salida ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial, en donde los medios ópticos de entrada y los medios ópticos de salida facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación a través de los moduladores de ' luz controlables de manera individual del modulador de luz espacial para un área de iluminación, en donde el modulador de luz espacial permite un establecimiento de un patrón de la luz transmitid a través de los medios ópticos de entrada, de acuerdo con señales de control que se originan a partir de la unidad de control, en donde los medios ópticos de salida permiten el enfoque del patrón de luz proveniente del por lo menos un modulador de luz espacial sobre un área de iluminación, en donde el aparato comprende al menos un sistema de detección para la prevención de colisiones, para la detección de obstáculos entre el área de iluminación y los medios ópticos de salida.

En la prototipacion rápida tridimensional, si, por ejemplo, los medios ópticos de salida del sistema de exposición no se encuentran solo brevemente en contacto con, por ejemplo, obstáculos, esto puede provocar la contaminación de los medios ópticos de salida de tal manera que los medios ópticos de salida necesiten limpieza en tiempo intensivo o incluso reemplazo. Por lo tanto, existe la necesidad de ayudar en la prevención del contacto entre partes del sistema de exposición y obstáculos, tal como el material sensible a la luz o salientes del tanque.

Una característica importante de la presente invención es que es un sistema de detección para la prevención de colisiones y no un sistema de detección de colisiones, es decir, una posible colisión futura se detecta antes de que realmente ocurra, lo cual significa que ni el sistema de exposición ni cualquier otro componente del aparato se daña o contamina debido a, por ejemplo, un obstáculo que sobresale de la superficie del tanque.

De esta manera, con la presente invención, se obtiene que el tiempo desperdiciado en la interrupción del sistema puede reducirse enormemente ya que un obstáculo que sobresale de la superficie del tanque puede detectarse y retirarse sin contaminar el aparato en comparación . con la técnica anterior, donde un obstáculo puede provocar la contaminación del aparato, dando como resultado un proceso de limpieza tardado o alternativamente un reemplazo costoso de al menos una parte de los elementos del aparato.

El sistema de detección para la prevención de colisiones de acuerdo con la presente invención es especialmente ventajoso en sistemas de exposición, donde la distancia entre el sistema de exposición y la superficie del material sensible a la luz se mantiene relativamente baja. Esto significa que incluso las salientes muy pequeñas de la superficie pueden ser problemáticas y es importante detectarlas a tiempo. Los ejemplos de sistemas de detección para la prevención de colisiones se definen en las sub-reivindicaciones .

En una modalidad ventajosa de la invención, el sistema de exposición comprende una barra de exploración que facilita que el sistema de exposición pueda explorarse a través de la superficie del material sensible a la luz con objeto de iluminar las porciones deseadas del material sensible a la luz.

En una modalidad de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende al menos un emisor de luz y al menos un sensor de luz capaz de proporcionar al menos un haz de luz para la prevención de colisiones.

De acuerdo con una modalidad ventajosa de la invención, el sistema" de detección para la prevención de colisiones comprende un haz de luz que explora la superficie del material sensible a la luz en una distancia adecuada desde la superficie, es decir, 1 mm . Este haz de luz puede emitirse a partir de diversas fuentes de iluminación muy conocidas por aquellas personas expertas, por ejemplo, un láser. Después de cruzar la superficie relevante, el haz de luz se detecta por un sensor de luz, el cual es capaz de detectar si la intensidad del haz de luz cae como resultado del hecho de que el haz de luz golpea un obstáculo, tal como una saliente de la superf icie .

El haz de luz se coloca típicamente en frente de la barra de exploración, pero entre la superficie de la resina y la superficie inferior de la barra de exploración.

En una modalidad preferida de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende un emisor de luz, un detector de luz, medios electrónicos para manipular las señales y alojamientos con medios para a justar la posición y dirección del haz de luz.

En una modalidad de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones es capaz de explorar la superficie del material sensible a la luz.

De acuerdo con una modalidad de la invención, el sistema de detección comprende medios para explorar la superficie respecto a posibles obstáculos o salientes.

En una modalidad de la invención, el diámetro del haz de luz para la prevención de colisiones es menor de 2 mm, preferentemente menor de 1 mm .

Preferentemente, el diámetro de un haz de luz para la prevención de colisiones se mantiene relativamente bajo con objeto de ajustar la distancia entre el sistema de exposición y la superficie de la resina. Se ha observado que un diámetro por debajo de 2 mm es adecuado .

En una modalidad de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende por lo menos dos emisores de luz y por lo menos dos sensores de luz capaces de proporcionar al meaos dos haces de luz para la prevención de colisiones.

De acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención, se utilizan dos haces de luz, uno en cada lado de la barra de exploración. De este modo se obtiene que, sin importar si la barra de exploración se mueve en una u otra dirección, puede detectarse cualquier saliente o lo similar. Esto es ventajoso en una modalidad preferida de la invención, donde el sistema de exposición explora la resina tanto de izquierda a derecha como de derecha a izquierda, en cuyo caso existe una necesidad de un sistema de detección para la prevención de colisiones en ambos lados del sistema de exposición.

En una modalidad de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende una cámara de visión.

De acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención, se utiliza una cámara de visión como sistema de detección para la prevención de colisiones. La cámara de visión puede colocarse en un número de lugares diferentes con objeto de monitorear la superficie del material sensible a la luz en frente de la barra de exploración a fin de verificar posibles salientes o lo similar. Una ventaja en el uso de una cámara de visión es que ninguna parte del sistema de detección para la prevención de colisiones es absolutamente necesaria de manera directa sobre la superficie del material sensible a la luz y más bien puede mantenerse, por ejemplo, cercano al sistema de exposición .

En una modalidad de la invención, el por lo menos un sistema de detección para la prevención de colisiones se anexa a la barra de exploración.

En una modalidad ventajosa de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones se anexa o se integra a la barra de exploración, mediante lo cual se lleva a cabo la detección inmediatamente antes de que la barra de exploración cruce la misma área por encima del material sensible a la luz.

En una modalidad de la invención, el por lo menos un emisor de luz y el por lo menos un sensor de luz se montan en el sistema de exposición .

De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el sensor de luz y el emisor de luz se montan ambos directamente en el sistema de exposición. De este modo, el sensor y el emisor de mueven simultáneamente con la barra de exploración, mediante lo cual puede llevarse a cabo una detección de posibles obstáculos en un área de la superficie de resina, inmediatamente antes de que el sistema de exposición alcance esa área de la superficie de resina.

En una modalidad, de la invención, el por lo menos un emisor de luz y el por lo menos un sensor de luz se mueven simultáneamente con la barra de exploración.

En una modalidad de la invención, el por lo menos un sensor de luz se conecta eléctricamente al aparato con objeto de transmitir información con respecto a irregularidades en la señal proveniente del haz de luz para la prevención de colisiones.

En una modalidad de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones es tal que el por lo menos un haz de luz para la prevención de colisiones es capaz de propagarse entre el material sensible a la luz y el sistema de exposición.

En una modalidad de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones es tal que el por lo menos un haz de luz para la prevención de colisiones es capaz de propagarse en frente y/o detrás de la barra de exploración en una dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la barra de exploración.

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende al menos dos haces de luz para la prevención de colisiones.

Con dos haces de luz para la prevención de colisiones, la detección puede llevarse a cabo en ambos lados del sistema de exposición, sin tomar en cuenta la dirección del movimiento de exploración en la cual se realiza.

En una modalidad de la invención, el por lo menos un haz de luz para la prevención de colisiones es un haz de láser.

En una modalidad preferida de la invención, puede usarse un láser para generar el haz de luz para la prevención de colisiones. Puede usarse una longitud de onda de cualquier valor adecuado.

En una modalidad de la invención, el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende al menos un medio de cambio direccional, tal como un prisma o un espejo, preferentemente al menos dos prismas y /o espe j os .

Cuando el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende un haz de luz que explora la superficie del material sensible a la luz, se prefiere incluir al menos dos prismas o espejos en el sistema también. Estos prismas configurados y colocados de la manera correcta son capaces de desviar el haz de luz de 90 grados, lo cual facilita que ni el emisor de luz ni el sensor de luz se requieran cerca del tanque. En su lugar, los prismas pueden dirigir el (los) haz (haces) de luz en las direcciones deseadas.

En una modalidad de la invención, durante la operación, la ínfima parte del sistema de exposición se coloca a menos de 5 mm de la superficie superior del material sensible a la luz .

De acuerdo con modalidades preferidas de la presente invención, la distancia entre el sistema de exposición y el material sensible a la luz se mantiene baja con objeto de utilizar la energía de manera eficaz y disminuir los posibles problemas debido a la aberración cromática en las lentes cuando se utiliza luz no monocromática.

Además, la invención se refiere a un método para la elaboración de objetos tri-dimensionales a partir de un material sensible a la luz mediante el uso de un aparato de acuerdo con la invención, que comprende un sistema de detección para la prevención de colisiones .

En una modalidad de la invención, una disminución de la intensidad de la señal proveniente del sistema de detección para la prevención de colisiones de más del 5% da como resultado una señal que detiene el movimiento de la barra de exploración.

En una modalidad de la invención, el método comprende la etapa de proporcionar una representación de datos del objeto.

En una modalidad de la invención, el por lo menos un sistema de detección para la prevención de colisiones, después de detectar una posible colisión, envia una señal que detiene el movimiento del sistema de exposición .

En una modalidad de la invención, el por lo menos un sistema de detección para la prevención de colisiones, después de detectar un riesgo de colisión, envia una señal que eleva la posición del sistema de exposición por encima del nivel del material sensible a la luz.

En una modalidad de la invención, los medios ópticos de entrada comprenden medios ópticos de colimación.

En una modalidad de la invención, los medios ópticos de salida comprenden medios ópticos de foco.

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende diodos emisores de luz .

De acuerdo con un aspecto de la invención, el diodo emisor de luz puede ser, por ejemplo, un diodo de láser, diodo ultravioleta o cualquier otra fuente de luz que emite luz en forma de radiación electromagnética .

De acuerdo con un aspecto de la invención, los diodos emisores de luz usados en la fuente de iluminación tienen una protección de, por ejemplo, un polímero, vidrio o material de plástico, que cubre el área emisora de luz. Esta protección puede usarse como medios ópticos de pre-enfoque y/o pre-colimación de la luz emitida a partir del área de emisión de luz .

En una modalidad de la invención, el aparato comprende además un tanque para contener el material sensible a la luz.

En una modalidad de la invención, el aparato comprende además una placa de construcción .

En una modalidad de la invención, la unidad de control comprende además medios para ajustar la ubicación vertical de la placa de construcción con relación a los medios ópticos de salida.

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende más de un modulador de luz espacial.

En una modalidad ventajosa de la invención, se utiliza más de un modulador de luz espacial para incrementar, por ejemplo, la amplitud del sistema de exposición e incrementar asi el área de iluminación para ser capaz de construir un mayor objeto o un número mayor de pequeños objetos al mismo tiempo.

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición se construye de módulos de iluminación, en donde los módulos de iluminación comprenden al menos un diodo emisor de luz y por lo menos un modulador de luz espacial .

En una modalidad ventajosa de la invención, el sistema de exposición se construye de módulos de iluminación que hacen flexible al sistema de exposición. Por lo tanto, los clientes pueden solicitar un sistema de exposición adaptado a la producción especifica del cliente de artículos pequeños o grande s .

En una modalidad ventajosa de la invención, donde el sistema de exposición se construye de módulos de iluminación, puede ser más fácil o más barato mantener el sistema de exposición. Solo un módulo de iluminación y no todo el sistema de exposición deben reemplazarse, si se daña un modulador de luz espacial .

En una modalidad de la invención, el sistema de exposición comprende más de un diodo emi sor de luz .

De acuerdo con una modalidad de la invención, más de un diodo emisor de luz se utiliza para incrementar la intensidad de luz emitida. Con una intensidad creciente de luz, es posible incrementar la velocidad de exploración del sistema de exposición a través del área de iluminación.

En una modalidad de la invención, la luz proveniente de un diodo emisor de luz especifico, se encuentra iluminando un modulador de luz espacial especifico.

De acuerdo con una modalidad de la invención, un diodo emisor de luz especifico se dedica a un modulador de luz espacial - -especifico. Esto puede ser muy ventajoso debido a que hace posible apagar por completo un diodo emisor de luz, si la luz modelada proveniente de uno de los moduladores de luz espaciales no tiene que utilizarse para construir un estrato de un objeto. El apagado de un diodo emisor de luz reduce el consumo de energía así como también la generación de calor .

De acuerdo con una modalidad de la invención, la relación entre los diodos emisores de luz y los moduladores de luz espaciales, es una relación de uno a uno. Esta relación de uno a uno agrega un alto grado de flexibilidad, por ejemplo, permite que la exposición encienda o apague cada modulador de luz espacial, individual.

En una modalidad de la invención, los medios ópticos de entrada comprenden al menos una instalación de microlentes.

De acuerdo con una modalidad de la invención, los medios ópticos de entrada pueden ser al menos parcialmente una instalación de microlentes. La instalación de microlentes puede usarse, por ejemplo, para enfocar la luz proveniente de los diodos emisores de luz hacia las aberturas de los moduladores de luz espaciales .

De acuerdo con una modalidad de la invención, los medios ópticos de entrada pueden comprender medios ópticos de colimación para colimar la luz proveniente de los diodos emisores de luz. Además, los medios ópticos adicionales pueden comprenderse en los medios ópticos de entrada, dependiendo de la función de los medios ópticos de entrada.

En una modalidad ventajosa de la invención, los medios ópticos de entrada pueden comprender módulos de microlentes, por lo tanto, si el sistema de exposición comprende más de un módulo de iluminación, cada módulo de iluminación puede anexarse a un módulo de medios ópticos de entrada.

En una modalidad de la invención, los medios ópticos de entrada dividen la luz proveniente de los diodos emisores de luz en múltiples haces.

De acuerdo con una modalidad de la invención, los múltiples haces provenientes de los medios ópticos de entrada se encuentran en una relación de uno a uno con la abertura del uno o más moduladores de luz espaciales. Esto puede ser muy ventajoso debido a que entonces toda la luz proveniente del emisor de luz puede usarse para iluminar el material sensible a la luz .

De acuerdo con una modalidad de la invención, los múltiples haces provenientes de los medios ópticos de entrada exceden el número de aberturas del uno o más moduladores de luz espaciales. Para permitir que más haces provenientes de los medios ópticos de entrada en comparación con las aberturas de los moduladores de luz espaciales, puedan agregar, por ejemplo, flexibilidad a los medios ópticos de entrada debido a que los medios ópticos de entrada pueden no adaptarse entonces de manera exacta a los moduladores de luz espaciales. Además, los haces adicionales provenientes de los medios ópticos de entrada pueden utilizarse para medir, por ejemplo, la intensidad en la luz proveniente de los diodos emisores de luz.

En una modalidad de la invención, las guias de luz guian la luz proveniente del diodo emisor de luz hacia el modulador de luz espacial .

De acuerdo con una modalidad de la invención, los diodos emisores de luz se colocan físicamente a una distancia de los moduladores de luz espaciales, por lo tanto, es muy ventajoso usar guías de luz de tal manera que, por ejemplo, las fibras ópticas guíen la luz proveniente de los diodos emisores de luz hacia los moduladores de luz espaciales.

De acuerdo con una modalidad de la invención, las guías de luz pueden ser parte de los medios ópticos de entrada, por lo tanto, las guías de luz pueden, por ejemplo, configurar, alinear o guiar la luz a fin de que se encuentre lista para modelarse por los moduladores de luz espaciales.

En una modalidad de la invención, el aparato facilita que el sistema de exposición pueda explorarse a través del material sensible a la luz .

En una modalidad ventajosa de la invención, el sistema de exposición se explora a través de un material sensible a la luz. Los moduladores de luz espaciales modelan la luz para endurecer un área de iluminación sobre el material sensible a la luz, cuando el sistema de exposición se explora a través del material sensible a la luz. El cabezal de exposición se explora a través del material sensible a la luz, al menos una vez por estrato, del objeto por construirse.

En una modalidad de la invención, los medios ópticos de salida comprenden al menos una instalación de microlentes.

En una modalidad ventajosa de la invención, la luz modelada proveniente del por lo menos un modulador de luz espacial se enfoca en el material sensible a la luz por medio de la instalación de microlentes a fin de asegurar un endurecimiento uniforme y preciso del material sensible a la luz.

En una . modalidad ventajosa de la invención, los medios ópticos de salida pueden comprender módulos de microlentes, por lo tanto, si el sistema de exposición comprende más de un módulo de iluminación, cada módulo de iluminación puede anexarse a un módulo de medios ópticos de salida.

Además, la invención se refiere al uso de una resina fotocurable en un aparato de acuerdo con la invención.

Además, la invención se refiere a un método para el endurecimiento de una composición fotocurable en un aparato de acuerdo con la invención.

Además, la invención se refiere a un objeto t ri-dimensional producido mediante un método de acuerdo con la invención.

Además, la invención se refiere a un objeto tri-dimensional producido mediante el uso de un aparato de acuerdo con la invención.

Además, la invención se refiere a un objeto tri-dimensional de acuerdo con la invención .

FIGURAS La invención se describirá ahora con mayor detalle en relación con las figuras 1 a 11 de las cuales La Fig. 1 ilustra una vista en corte transversal, simplificada, de un aparato de estereolitografia, La Fig. 2 ilustra una parte del sistema de exposición de acuerdo con una modalidad de la invención , La Fig. 3 ilustra una vista en corte transversal de parte de un aparato de e s te re o 1 i togra f í a que comprende un sistema de detección para la prevención de colisiones de acuerdo con una modalidad de la invención, La Fig. 4 corresponde a la fig. 3 girada 90°, La Fig. 5 ilustra un sistema de detección para la prevención de colisiones de acuerdo con una modalidad de la invención, La Fig. 6 ilustra una ventana protectora de acuerdo con una modalidad de la invención, La Fig. 7 ilustra un módulo reemplazable que comprende una ventana protectora de acuerdo con una modalidad de la invención, y La Fig. 8 ilustra una vista en corte transversal de parte de un aparato de estereolitografia que comprende un módulo reemplazable de acuerdo con una modalidad de la invención, y La Fig. 9 ilustra un ejemplo de un aparato de estereolitografia de acuerdo con una modalidad de la invención, La Fig. 10 ilustra un ejemplo adicional de un aparato de estereolitograf ía de acuerdo con una modalidad de la invención, y La Fig. 11 ilustra un ejemplo adicional de un aparato de es tereoli tograf ia de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Los ejemplos de un método y una unidad de iluminación para iluminación por puntos de un medio y la manera de colimar la luz e iluminar, adecuados a las modalidades de la presente invención, pueden observarse, por ejemplo, en la WO 98/47048, incorporada aqui para referencia.

Los ejemplos de una unidad de iluminación y un método de iluminación por puntos de un medio que comprende una pluralidad de emisores de luz en la forma de guias de luz que se adaptan para iluminar al menos una superficie de iluminación a través de una instalación de válvula de luz adecuada para modalidades de la presente invención, pueden observarse, por ejemplo, en la WO 98/47042, incorporada aqui para referencia.

Un ejemplo de un aparato de protot ipación rápida para la elaboración de objetos tri-dimensionales mediante tratamiento aditivo de cortes transversales que comprenden un material de luz parcial o completamente sensible a la luz, se describe en la WO 00/21735, incorporada aquí para referencia. Este aparato comprende al menos una fuente de luz para iluminación de un corte transversal del material sensible a la luz mediante al menos un modulador de luz espacial de moduladores de luz controlables de manera individual, en donde al menos una fuente de luz se acopla ópticamente con una pluralidad de guias de luz instaladas con respecto a la instalación de modulador de luz espacial, de tal manera que cada guia de luz ilumina una sub-área del corte transversal.

Dentro del contexto de esta descripción y las reivindicaciones anexas, con el término "área de iluminación" se entiende un plano aproximado según se define por un número de puntos de foco de los haces de luz individuales que se originan de los medios ópticos de salida .

Dentro del contexto de esta descripción y las reivindicaciones anexas, con el término microlente se entienden pequeñas lentes con diámetros menores de un milímetro (mm) .

Dentro del contexto de esta descripción y las reivindicaciones anexas, con el término distancia de enfoque d se entiende la distancia mínima a partir, de los medios ópticos de salida hacia el área de iluminación.

Dentro del contexto de esta descripción y las reivindicaciones anexas, con el término material sensible a la luz se entiende cualquier material sensible a la luz y adecuado para prototipación rápida t i-dimensional . Tal material será muy conocido por las personas expertas y podría ser ventajosamente diferentes clases de resina; por lo tanto, el término resina y el término material sensible a la luz se utilizan de manera intercambiable en la presente .

Dentro del contexto de esta descripción y las reivindicaciones anexas, con el término Área de Iluminación se entiende el área transversal del haz de luz a la distancia, donde el haz de luz se enfoca mejor.

Dentro del contexto de esta descripción y las reivindicaciones anexas, un patrón de luz puede originarse mediante cualquier combinación de los moduladores de luz, por ejemplo, cuando se abren todos los moduladores de luz, se abre una sola linea de moduladores de luz, se abren algunos moduladores de luz individuales o cualquier otra combinación de parámetros de los moduladores de luz.

La Figura 1 ilustra una vista en corte transversal simplificado de un aparato de estereolitograf ia SA para la construcción de objetos tri-dimensionales OB de acuerdo con un aspecto de la presente invención. Los objetos tri-dimensionales OB se construyen por estrato a través del endurecimiento del material sensible a la luz LSM cuando se exponen a la luz proveniente del sistema de exposición ES.

El aparato de e s t e reo 1 i tograf i a SA comprende una placa de construcción BP sobre la cual se construyen uno o más objetos tri-dimensionales OB . La placa de construcción BP se mueve verticalraente hacia un tanque V que comprende material sensible a la luz LSM por medio de un elevador EL. Un recubridor REC se explora, de acuerdo con un aspecto de la invención, a través del nuevo estrato de material sensible a la luz LSM a fin de asegurar la uniformidad del nuevo estrato. La dirección de exploración SD del sistema de exposición ES se indica con flechas.

De acuerdo con la descripción anterior, el objeto tri-dimensional OB se construye mediante exposición de un estrato de material sensible a la luz LSM con luz modelada proveniente del sistema de exposición ES. La parte del material sensible a la luz LSM se endurece de acuerdo con el patrón de luz al cual se expone. Cuando se endurece un primer estrato, la placa de construcción BP con el primer estrato endurecido del objeto tri-dimensional OB se disminuye en el tanque V y el recubridor REC explora a través del estrato de material sensible a la luz LSM con objeto de establecer un estrato superior reciente de material sensible a la luz LSM. Entonces, el sistema de exposición ES se explora nuevamente a través del material sensible a la luz LSM, endureciendo un nuevo estrato del objeto tridimensional OB.

Como se mencionó, el aparato de estereolitografia SA comprende un sistema de exposición ES. El sistema de exposición ES comprende una fuente de iluminación, la cual puede ser una lámpara de UV, un diodo, un número de diodos, o cualquier otro medio de fuente de iluminación conocido por la persona experta, adecuado para el propósito de endurecimiento del material sensible a la luz. Después de la fuente de iluminación, existen medios para transformar la luz proveniente de la fuente de iluminación en luz colimada, junto con medios ópticos de entrada 10, moduladores de luz espaciales SLM, y medios ópticos de salida 00. La parte del sistema de exposición que sigue a los medios de colimación de luz se observan en la Fig. 2.

Al menos parte del sistema de exposición ES se explora a través del material sensible a la luz LSM en una dirección de exploración SD, iluminando un área de iluminación IA en la superficie del material sensible a la luz LSM de acuerdo con una representación por estrato digital del objeto t ri-dimensional 0B . De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema de exposición ES endurece el material sensible a la luz LSM en el área de iluminación IA, formando asi el objeto t r i - dimens i ona 1 OB .

En un aspecto de la invención, el tanque V puede equiparse con medios para mover el tanque V, tal como ruedas, interacciones con un carril, guias de arrastre, horquillas elevadoras, etc. Por lo tanto, el tanque V puede localizarse de manera removible en el aparato de estereolitografia SA, por ejemplo, accesible a través de una abertura OP para rellenar el tanque V con material sensible a la luz LSM o para facilitar el retiro de objetos t ri-dimensionales OB de la placa de construcción BP.

Debe observarse que es posible, por ejemplo, por medio del elevador ilustrado EL u otros dispositivos, mover el tanque V vert icalmente en lugar de mover la placa de construcción BP.

La representación por estrato digital del objeto tri-dimensional OB puede proporcionarse, de acuerdo con un aspecto de la invención, al aparato de estereolitografia SA a través de una unidad de interfaz IFU. La unidad de interfaz IFU puede comprender interfaces de entrada, tal como, por ejemplo, un teclado o señalador, e interfaces de salida, tal como, por ejemplo, una pantalla o una impresora, para manejar la comunicación a través de interfaces tal como, por ejemplo, LAN (LAN; Red de Área Local), WLAN (WLAN; Red de Área Local Inalámbrica), comunicación serial, etc. Además, la unidad de interfaz IFU puede comprender procesadores de datos, memorias y/o medios para almacenamiento permanente de datos.

La Figura 2 ilustra una vista en corte transversal simplificada de la parte del sistema de exposición después de los medios de colimación de luz, de acuerdo con un aspecto de la invención.

De acuerdo con un aspecto de la invención, con objeto de transmitir luz proveniente de la fuente de iluminación hacia por lo menos parte de los moduladores de luz LM del por lo menos un modulador de luz espacial SLM, las guias de luz se utilizan entre los medios de colimación y los medios ópticos de entrada 10. En otro aspecto de la invención, que pueden combinarse con el otro, las guias de luz se utilizan entre la fuente de iluminación y los medios de colimación. Tales guias de luz pueden comprender, por ejemplo, fibras ópticas (por ejemplo, elaboradas de polímero, plástico, vidrio, etc.), medios ópticos, instalaciones de lente, reflectores, etc.

El material sensible a la luz LSM puede ser, de acuerdo con un aspecto de la invención, un factor determinante para la selección de la fuente de iluminación. Típicamente, el material sensible a la luz LSM se endurece cuando se expone o ilumina con luz de elevada intensidad dentro de longitudes de onda entre 200-500 nm . Típicamente, la luz con un pico de longitud de onda entre 300 y 400 nm es la más óptima para endurecer el tipo preferido de material sensible a la luz LSM. Por supuesto, la luz, con longitudes de onda diferentes a las mencionadas, puede usarse si se requiere material sensible a la luz LSM, especial.

Debe observarse que el material sensible a la luz LSM también se endurece cuando se expone a una luz de amplio espectro, por ejemplo, proveniente de la distribución de iluminación general de una habitación, debido a que la distribución de iluminación general de una habitación con frecuencia también contiene luz con longitudes de onda en las cuales reacciona el material sensible a la luz LSM. El endurecimiento del material sensible a la luz LSM de tal luz difusa no es deseable debido a que es baja y no controlable.

La intensidad de la luz emitida a partir de la fuente de iluminación puede variar de acuerdo con un aspecto de la invención. A mayor intensidad, menor será el tiempo que debe exponerse el material sensible a la luz LSM a la luz para endurecerse. De este modo, la velocidad del sistema de exposición ES en la exploración del material sensible a la luz LSM puede ser mayor. Por supuesto, otros factores también son determinantes para la velocidad de exploración tal como el tipo de material sensible a la luz LSM, tiempo de respuesta en los moduladores de luz espaciales SLM, etc.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema de exposición comprende medios ópticos de entrada 10, al menos un modulador de luz espacial SLM y medios ópticos de salida 00. Por lo tanto, la luz proveniente de la fuente de iluminación, por medio de los medios ópticos de entrada 10, se coliman al menos parcialmente y se enfocan sobre al menos algunas de las aberturas del por lo menos un modulador de luz espacial SLM. El por lo menos un modulador de luz espacial SLM establece entonces un patrón de luz sobre los medios de salida ópticos 00, que enfocan nuevamente la luz modelada sobre el área de iluminación IA en el material sensible a la luz LSM.

Debe observarse que un patrón de luz también incluye la situación en que todos los moduladores de luz individuales LM del modulador de luz espacial SLM se encuentran en una posición que ya sea conduce la luz a través de todas las aberturas del modulador de luz espacial SLM o no permiten luz alguna a través de las aberturas del modulador de luz espacial SLM .

El aparato de estereolitografia SA comprende, de acuerdo con un aspecto preferido de la invención, más de 48 moduladores de luz espaciales SLM. Debe observarse que el aparato de estereolitografia SA de acuerdo con un aspecto de la invención es muy flexible en relación con el número de moduladores de luz espaciales SLM. Por lo tanto, el número de moduladores de luz espaciales SLM puede variar entre 1 y, por ejemplo, hasta más de 100.

De acuerdo con un aspecto de la invención, los moduladores de luz, espaciales, individuales, SLM, pueden combinarse en módulos de cuatro. Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto preferido de la invención, cuando se necesitan más de cuatro moduladores de luz espaciales SLMA más de un módulo se combina en conjunto formando el sistema de exposición ES.

Cada modulador de luz espacial SLM comprende, de acuerdo con un aspecto de la invención, más de 500 moduladores de luz controlables de manera individual L . Por supuesto, pueden utilizarse los moduladores de luz espaciales SLM con un número que difiere, algunas veces difiere bastante, de los 500 moduladores de luz controlables de manera individual LM. Para simplificar las figuras, a través de toda la descripción, las figuras solo ilustran los moduladores de luz espaciales SLM con, por ejemplo, cuatro moduladores aunque, como se mencionó, puede haber más de 500.

Los medios ópticos de entrada 10, de acuerdo con un aspecto de la invención y como se muestra en la Fig . 2, pueden comprender una instalación de microlentes. En modalidades adicionales, las microlentes pueden incluirse en los medios ópticos de entrada asi como también otros elementos ópticos.

Un propósito de los medios ópticos de entrada es enfocar la luz colimada CL sobre el por lo menos un modulador de luz espacial SLM. Como se explica a continuación, el por lo menos un modulador de luz espacial SLM comprende una pluralidad de aberturas y es, sobre o debajo, de estas aberturas que las microlentes ML enfocan la luz colimada CL.

El por lo menos un modulador de luz espacial SLM, de acuerdo con un aspecto de la invención, puede usarse para modelar la luz colimada y enfocada sobre áreas de iluminación IA en el material sensible a la luz LSM. El por lo menos un modulador de luz espacial SLM comprende una pluralidad de moduladores de luz individuales LM también referidos como conmutadores de luz, válvulas de luz, micro obturadores, etc.

De acuerdo con un aspecto de la invención, los moduladores de luz controlables de manera individual LM se controlan mediante una unidad de control CU. La unidad de control CU puede controlar el sistema de exposición ES de acuerdo con la representación por estrato digital del objeto t ri -dimens i ona 1 por construirse. La unidad de control ilustrada CU puede controlar los moduladores de luz controlables de manera individual LM del por lo menos un modulador de luz espacial SLM y, en el caso de diodos emisores de luz individuales LD, también pueden controlarse por la unidad de control CU .

De acuerdo con un aspecto de la invención, cuando se utilizan diodos emisores de luz LS, el control de los diodos emisores de luz LS significa apagar los diodos emisores de luz LD si debe construirse, por ejemplo, solo está por construirse una pequeña parte de un objeto o un objeto pequeño, lo cual no requiere de luz modelada proveniente del por lo menos un modulador de luz espacial SLM incluido en el sistema de exposición ES.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el control de los moduladores de luz L en el por lo menos un modulador de luz espacial SLM puede realizarse mediante direccionamiento de los moduladores de luz LM de acuerdo con el patrón. El patrón puede representar un estrato del objeto tridimensional a construirse.

En una modalidad de la invención, la unidad de control ilustrada CU también puede controlar otra parte del aparato de estereolitografia SA aparte del sistema de exposición ES. De manera alternativa, la unidad de control CU puede incluirse en otros sistemas de control en relación con el aparato de estereolitografia SA.

El aparato de estereolitografia SA, de acuerdo con un aspecto de la invención, puede proporcionarse con desc ipciones por estrato digital del objeto t ri-dimensional a construirse. La descripción por estrato del objeto t ri -dimens i ona 1 puede incluir una estructura de soporte si el objeto tridimensional requiere de soporte durante el proceso de construcción. Para cada estrato del objeto t r i -dime ns i ona 1 , el sistema de exposición ES se explora a través del material sensible a la luz LSM y la descripción por estrato digital, individual, del objeto tridimensional, determina el patrón de luz proveniente del modulador de luz espacial SLM.

De acuerdo con un aspecto de la invención, los medios ópticos de salida 00 enfocan la luz modelada proveniente del modulador de luz espacial SLM sobre una o más áreas de iluminación ?? en la superficie del material sensible a la luz LSM. Como los medios ópticos de entrada IO, los medios ópticos de salida OO pueden comprender más de un sistema de lente, por ejemplo, más de una instalación de microlentes ML .

Una modalidad preferida de parte de un sistema de exposición se muestra en la Fig. 2. La luz colimada CL se envía a través de una primer instalación de microlente como parte de los medios ópticos de entrada 10, que funciona para enfocar la luz colimada CL en un número de haces de luz enfocados FLB adecuados para introducir cada obturador individual en los moduladores de luz LM . Por cada modulador de luz abierto LM, la luz pasará y se difundirá nuevamente después de haber pasado el modulador de luz LM . En esta modalidad mostrada, los medios ópticos de salida OO comprenden dos instalaciones de microlente en continuación inmediata entre si para enfocar la luz, mediante lo cual los impactos de luz deseados de un diámetro de aproximadamente 100 µp? se obtienen en un plano focal, el área de iluminación IA, a una distancia d de aproximadamente 2-3 mm .

En la modalidad mostrada, este enfoque altamente ventajoso de la luz en la distancia deseada se ha obtenido mediante el uso de las dos instalaciones de microlentes arriba mencionadas en continuación inmediata entre si, con parámetros adecuados, es decir, un radio de curvatura de 365 µp? y una longitud focal posterior de 499 µp? . Junto con el uso de una sola instalación de microlente en los medios ópticos de entrada, con un radio de curvatura de 328.5 µp? y una longitud focal posterior de 499 µp? . Junto con el uso de una sola instalación de microlente en los medios ópticos de entrada, con un radio de curvatura de 328.5 µp? y una longitud focal posterior de 425 µp\, esta combinación ha demostrado proporcionar una combinación altamente ventajosa de medios ópticos en el sistema de exposición. Sin embargo, los elementos de medios ópticos adicionales con valores de estos parámetros en un rango alrededor de tales valores encontrados también han demostrado proporcionar resultados vent a osos .

En esta modalidad, las microlentes usadas son parte de una instalación que comprende un número de lentes elaborados en una pieza. Obviamente, dentro del alcance de la invención, sería posible elaborar e insertar las lentes individuales para cada obturador individual, o cualquier número de lentes diferente al mostrado puede combinarse en conjunto en una placa de microlente.

Debe ser claro que la modalidad mostrada en la Fig. 2 se muestra únicamente como un ejemplo y las modalidades adecuadas pueden obtenerse mediante reemplazo de una o más de las instalaciones de microlentes.

La longitud focal posterior y el radio de curvatura son términos muy conocidos por la persona experta; sin embargo, por razones de claridad, estos se definen a continuación. Una lente esférica tiene un centro de curvatura localizado en (x, y, z) ya sea a lo largo o descentrada del eje óptico local. La distancia del vértice al centro de curvatura es el radio de curvatura de la, lente. La longitud focal posterior (BFL) es la distancia del vértice de la última superficie óptica del sistema al punto focal posterior.

Con la presente invención se ha obtenido que la contaminación del sistema de exposición puede prevenirse o al menos mantenerse a un grado mínimo mediante el uso de una o más ventanas protectoras.

La Fig. 6 muestra un ejemplo de una ventana protectora PW de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Fig. 7 muestra un ejemplo de un módulo reemplazable RM de acuerdo con una modalidad de la invención. El módulo reemplazable mostrado RM comprende 16 ventanas protectoras PW; sin embargo, este número puede ser cualquier otro número adecuado, de acuerdo con otras diversas modalidades de la invención. En la modalidad mostrada, las ventanas protectoras PW se desplazan mutuamente de manera uniforme con objeto de que los SLMs por debajo de las ventanas protectoras PW cubran la amplitud total del área de exploración. Obviamente, estas ventanas protectoras PW pueden distribuirse de manera diferente, dependiendo de diferentes parámetros tales como el tamaño del área de exploración, etc.

La Fig. 8 muestra un sistema de exposición ES en el cual se monta un módulo reemplazable RM que comprende ventanas protectoras PW, en medios de sujeción FM para sostener el módulo reemplazable RM . En la modalidad mostrada, estos medios de sujeción FM son simplemente carriles en cada lado del sistema de exposición ES.

En otra modalidad ventajosa, los medios de sujeción FM son un sistema donde el módulo reemplazable RM puede empujarse en un receso y después sujetarse en una posición fija.

Sin embargo, serán aparentes varios medios de sujeción diferentes, adecuados, para las personas expertas.

En la Fig. 8 se muestra una saliente PR la cual, en el caso mostrado, puede ser una burbuja en la superficie superior US de la resina LSM. Tal burbuja es un ejemplo de una saliente PR que ocurrirá con mucha frecuencia para la mayoría de los tipos de resina. Sin embargo, si se eleva, esto puede suceder bastante repentinamente, mediante lo cual podría no ser suficiente, aunque eficaz, un posible sistema de detección donde sea en el aparato.

Con la (s) ventana (s) protectora ( s ) PW tal burbuja puede dejar pequeñas cantidades de resina en la (s) ventana (s) pro t ect ora ( s ) , pero los medios ópticos permanecen sin daño y sin contaminar. De este modo, el proceso relativamente simple para el reemplazo del módulo reemplazable RM es suficiente para ser capaz de iniciar el aparato nuevamente, después de la ocurrencia de tal burbuja.

Otro ejemplo de una causa de una saliente es que el endurecimiento de la resina puede provocar un ligero encogimiento. Tal encogimiento puede provocar que la resina no endurecida LSM alrededor del área endurecida se empuje hacia arriba, un poco por encima del nivel de la resina circundante. De esta manera, tal resina puede conducirse más cerca o incluso en contacto con el sistema de exposición ES.

Con la presente invención, se ha obtenido un sensor para detectar obstáculos entre un sistema de exposición y la resina en la elaboración aditiva, con objeto de prevenir la contaminación del sistema de exposición y prevenir el daño en la parte construida.

La Fig. 3 muestra las partes principales del sistema de exposición ES con el sistema de exposición ES moviéndose. a la izquierda hacia una saliente PR que sobresale de la superficie de otro modo plana del tanque V que contiene material sensible a la luz LSM. En el tanque V se muestra además una parte de un articulo IT que mantiene su superficie superior según lo propuesto, es decir, esencialmente nivelada con la superficie superior US del material sensible a la luz LSM. En la modalidad mostrada, el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende dos haces láser LBa y LBb emitidos a partir de alojamientos HSa, lo cual se describe con mayor detalle en relación a la Fig. 5. Se observa que en la modalidad mostrada, se colocan dos haces láser LBa y LBb a los lados del sistema de exposición ES con objeto de ser capaces de detectar salientes sin importar si el sistema de exposición ES se mueve a la izquierda o a la derecha en la modalidad mostrada. Sin embargo, en modalidades adicionales de la invención, solo puede usarse un haz láser o incluso más de dos.

La Fig. 4 muestra los mismos parámetros que en la fig. en una vista girada 90°, es decir, el sistema de exposición ES se aleja del observador hacia la saliente PR. De este modo, uno de los haces láser LSb puede observarse extendiéndose por debajo de la amplitud total del sistema de exposición ES a partir de un alojamiento emisor de luz HSa hacia un alojamiento detector de luz HSb. Se observa que el haz de láser mostrado será aquel para la parte posterior de la dirección de movimiento, mientras que aquel al frente de la dirección de movimiento no puede observarse en la figura ya que se coloca detrás del haz de láser posterior que también se indica en la Fig. 3.

A partir de la figura, puede observarse que el haz de láser frontal LBa, colocado en la figura detrás del haz de láser LSb, alcanzará la saliente PR en cierta etapa durante el movimiento y de este modo el haz de láser LBa se interrumpirá por la saliente PR, dando como resultado una intensidad de luz disminuida que alcanza el alojamiento detector de luz HSb. Por lo tanto, puede concluirse que una saliente PR se presenta en frente del sistema de exposición ES, lo cual puede ser un riesgo de contaminación del sistema de exposición. Puede enviarse entonces una señal, dando como resultado, por ejemplo, un tope del aparato con objeto de que el equipo de operación resuelva el problema. De este modo, la saliente puede retirarse o disminuirse fácilmente y el aparato puede iniciarse nuevamente, tal vez unos cuantos minutos después. En caso de que la saliente PR entre en contacto con el sistema de exposición ES, puede ser necesario un proceso de limpieza o de reemplazo, dando como resultado un extenso consumo de tiempo y costos .

Los elementos importantes para hacer que funcione la invención son el tamaño de las partes en el sensor. Ya que la distancia entre la superficie inferior del sistema de exposición y la superficie de la resina típicamente es tan pequeña como 2 mm, las partes que producen el haz de luz deben ser pequeñas y elaborarse con pequeñas tolerancias. Si la amplitud de la barra de exploración, por ejemplo, es de 670 mm, esto también establecerá un límite inferior para la distancia entre el emisor y el sensor, el cual se encontrará justo por encima de este valor. Suponiendo que la mitad de la distancia entre la superficie inferior del sistema de exposición y la resina puede ser aceptable para la desalineación angular, la desalineación angular debe ser menor de 0.08°. Suponiendo que la mitad de la distancia entre la superficie inferior del sistema de exposición y la superficie de la resina puede usarse para el diámetro del haz, el tamaño del haz debe ser menor de 1 mm . De este modo, puede evitarse que el receptor vea dos fuentes, una fuente real del emisor y un reflejo de la superficie de resina. Esto da los requisitos para las partes ópticas en el emisor y el sensor y también el requisito para los medios usados para el micro ajuste de la alineación .

La Fig. 5 da un ejemplo del diseño de las partes ópticas, donde se muestran los dos diferentes alojamientos HSa y HSb.

Típicamente, la parte frontal y posterior establecidas serán la misma, por lo tanto, solo se muestra un conjunto aquí.

En este ejemplo, un diodo de láser LD emite un haz de láser LB que se configura a través de un diafragma DP antes de reflejarse en un prisma Para a través de un ángulo de 90°, mediante lo cual el haz se dirige para ser reflejado justo por encima de la superficie de. la resina. Habiendo pasado por encima de la superficie US de la resina LSM debajo del sistema de exposición ES, el haz LB se refleja en un segundo prisma PRb y se dirige hacia el alojamiento detector de luz HSb. Antes de alcanzar el foto diodo PD en este alojamiento, el haz de luz LB pasa a través de un filtro de interferencia IF para evitar que, por ejemplo, la luz difusa puede interferir con la medida del foto diodo PD.

El uso de prismas PRa y PRb se logra al obtener un diseño compacto y evitar que ya sea el diodo láser LD o el foto diodo PD necesiten estar cerca de la superficie US de la resina LSM. Obviamente, los ángulos diferentes de 90° también pueden usarse, dentro del alcance de la presente invención.

Puede usarse un prisma tanto como un reflector interno como un reflector externo; en la modalidad mostrada en la fig. 5 los prismas se utilizan como reflectores internos.

Una ventaja de usar prismas como reflectores internos es que las superficies del prisma pueden nivelarse con el alojamiento y dar asi mejores posibilidades de limpieza. Para proteger el frágil borde del prisma, el borde puede simplemente cortarse como se muestra en la Fig. 5, lo cual permite el uso de haces sujetos, mediante lo cual las partes del haz de luz que golpean la parte cortada no se doblarán esencialmente; esto no producirá riesgo alguno de haces de luz difusa a partir del láser entre el emisor y el sensor con un riesgo de impactar la resina. De este modo, sin riesgo de perturbar la luz difusa, el haz de luz puede moverse tan cerca como sea posible hacia la superficie de la resina, es decir, a la derecha en la fig. 5. Este método también puede usarse en la modalidad de reflejo externo.

En una modalidad ventajosa de la invención, el aparato comprende un botón de reinicio, mediante lo cual el aparato, después de una interrupción del haz de láser LBa que resulta en una interrupción del aparato, puede continuar rápidamente el proceso de elaboración. Esto es ventajoso si, por ejemplo, la interrupción se ocasionara por una burbuja en la resina o lo similar, mediante lo cual el problema puede resolverse cuando el operador se acerque a la máquina.

En una modalidad ventajosa de la invención, el sistema de exposición comprende módulos de moduladores de luz espaciales (SL ), en donde cada módulo comprende más de un modulador de luz espacial.

En una modalidad ventajosa de la invención, los medios ópticos, de entrada se elaboran de módulos, por lo tanto, un módulo de medios ópticos de salida corresponde a un módulo de moduladores de luz espaciales.

En una modalidad ventajosa de la invención, los medios ópticos de salida se elaboran de módulos, por lo tanto, un módulo de medios ópticos de salida corresponde a un módulo de moduladores de luz espaciales. La estructura modular del sistema de exposición, los medios ópticos de entrada y los medios ópticos de salida facilitan la modificación fácil del sistema de exposición, por ejemplo, para cumplir con requisitos específicos, definidos por el usuario, respecto al tamaño del sistema de iluminaciones.

En una modalidad ventajosa de la invención, los medios ópticos de entrada y de salida se elaboran de módulos, por lo tanto, un módulo de medios ópticos de entrada y uno de salida corresponde a un modulador de luz espacial .

En una modalidad ventajosa de la invención, los moduladores de luz del modulador de luz espacial modelan la luz proveniente de la fuente de iluminación. El material sensible a la luz se endurece en un patrón, dependiendo la posición de los moduladores de luz en el modulador de luz espacial.

Las Figuras 9 a 11 ilustran solo una posible modalidad del aparato de estereolitograf ia SA, debe observarse que no to.das las características abajo mencionadas son necesarias para que opere el aparato de estereolitograf ía SA. Además, debe observarse que no todos los detalles del aparato de es tereol itograf i a SA se ilustran y que pueden ser ventajosas partes adicionales, no ilustradas .

La Figura 9 ilustra el aparato de estereolitogra ía SA en una vista frontal/lateral de acuerdo con un aspecto de la invención .

El aparato de estereolitografía SA puede equiparse con una o más puertas de . tanque deslizantes SVD, que puedan abrirse, por ejemplo, por medio de una manija de puerta de tanque deslizante SVDH, que se opere, por ejemplo, mediante empuje, giro, etc. La puerta de tanque deslizante SVD puede dar acceso al tanque V (no mostrado) por medio de deslizamiento hacia un lado o por medio de giro alrededor de una o más articulaciones.

Una o más puertas frontales deslizantes SFD pueden colocarse en relación con uno o más paneles frontales FP y paneles laterales SP.

La puerta frontal deslizante SFD puede dar acceso al sistema de exposición ES (no mostrado) por medio de deslizamiento hacia un lado o por medio de giro alrededor de una o más articulaciones .

Debe observarse que las puertas frontales deslizantes SFD pueden ser transparentes a fin de que el proceso de construcción pueda monitorearse sin abrir la puerta frontal deslizante SFD.

El uno o más paneles frontales FP pueden extenderse hacia el lado del aparato de estereolitografia SA. El uno o más paneles frontales FP pueden equiparse con uno o más indicadores de estado de máquina MSI, indicando el estado (por ejemplo, en operación, detenida, con falla, etc.) de la máquina o la etapa de un proceso de construcción del aparato de estereolitografia SA en el cual se encuentra en un momento dado. El indicador de estado de la máquina MSI también puede localizarse en el techo RO o al lado del aparato de e s te reo 1 i tog ra f í a SA y puede comprender, por ejemplo, un dispositivo de despliegue, lámparas, sirenas, etc.

Además, el aparato de estereolitografia SA puede equiparse con una o más puertas laterales SID y uno o más paneles laterales inferiores LSP, que no se encuentran en uso bajo operación normal del aparato de estereolitografia SA. Las puertas laterales SID y el panel lateral inferior LSP solo se desmontan o se abren cuando debe darse mantenimiento a partes del aparato de estereolitografia SA.

Debe observarse que las puertas laterales SID, de acuerdo con un aspecto de la invención, pueden ser parte de la puerta frontal deslizante SFD y el panel lateral inferior LSP, de acuerdo con un aspecto de la invención, puede ser parte de la puerta de tanque deslizante SVD.

La Figura 10 ilustra el aparato de estereolitografia SA en una vista posterior/lateral de acuerdo con un aspecto de la invención, donde la puerta lateral SID y la puerta frontal deslizante SFD se desmontan, revelando el sistema de exposición ES.

El aparato de estereolitografia SA, de acuerdo con un aspecto de la invención, puede permanecer en una o más bases de la máquina MF, lo cual puede ser ajustable. Esto puede hacer más fácil la instalación del aparato de estereolitografia SA, a fin de que cuando el tanque V (no mostrado) se localice en el aparato de estereolitografia SA, la superficie del material sensible a la luz LS y los medios ópticos de salida OP (no mostrados) sean subs tancialmente paralelos.

El sistema de exposición ES ilustrado comprende una puerta lateral izquierda superior UD y una puerta lateral izquierda inferior LD usada cuando se da mantenimiento o servicio al sistema de exposición ES. Además, el sistema de exposición comprende una puerta de alojamiento de lámpara LHD para tener acceso a la fuente de iluminación IS (no mostrada) . Además, el sistema de exposición ES comprende una placa de protección PP para proteger las diferentes partes de la unidad de iluminación IU (no mostrada) . El lado de la ventana de protección PW también se ilustra en la Figura 10 junto con la estructura externa de la barra de exposición OFEB.

Una manija HD para liberar la ventana de protección PW (no mostrada) puede localizarse en el estuche del sistema de exposición ESC.

La Figura 11 ilustra el aparato de estereolitografxa SA en una vista frontal de acuerdo con un aspecto de la invención, donde se retira la puerta frontal deslizante SFD. El sistema de exposición ES se mueve en una ranura de transporte del sistema de exposición ESCS, cuando se explora a través del material sensible a la luz LSM (no mostrado) . Además, la figura 11 ilustra la estructura de máquina MFR alrededor de la cual se construye la máquina y una base de soporte para la cadena de energía del sistema de exposición SBEC.

La presente invención exhibe ventajas notables e inesperadas para la aglomeración en polvo, infra roja, de materiales, mediante lo cual superficies grandes pueden tratarse rápidamente con elevada precisión.

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. Aparato para producir un objeto t ri -dimens iona 1 a partir de un material sensible a la luz, caracterizado el aparato porque comprende: un sistema de exposición (ES) con una fuente de iluminación; una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición (ES); una unidad de control (CU); mediante lo cual el sistema de exposición (ES) comprende: por lo menos un modulador de luz espacial (SLM) con una pluralidad de moduladores de luz controlables de manera individual ( LM ) ; medios ópticos de entrada (10) ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM); medios ópticos de salida (00) ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM); en donde los medios ópticos de entrada ( IO) y medios ópticos de salida (00) facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación a través de los moduladores de luz controlables de manera individual ( LM ) del modulador de luz espacial (SLM) para un área de iluminación (IA) ; en donde el modulador de luz espacial (SLM) permite un establecimiento de un patrón de la luz transmitida a través de los medios ópticos de entrada (10) , de acuerdo con señales de control que se originan a partir de la unidad de control (CU); en donde los medios ópticos, de salida (00) permiten el enfoque del patrón de luz a partir del por lo menos un modulador de luz espacial (SLM) en un área de iluminación (IA); en donde la distancia d entre los medios ópticos de salida (00) y el área de iluminación (IA) se encuentra entre 0.5 y 20 mm .

2. Aparato para la producción de un objeto t ri-dimensional a partir de un material sensible a la luz, comprendiendo el aparato: un sistema de exposición (ES) con una fuente de iluminación; una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición (ES); una unidad de control (CU) ; mediante lo cual el sistema de exposición (ES) comprende: al menos un modulador de luz espacial (SLM) con una pluralidad de moduladores de luz controlables de manera individual (LM); medios ópticos de entrada (10) ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM), medios ópticos de salida (00) óp icamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM); en donde los medios ópticos de entrada (10) y los medios ópticos de salida (00) facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación como al menos dos haces de luz a través de los moduladores de luz controlables de manera individual ( LM ) del modulador de luz espacial (SLM) para un área de iluminación (IA); en donde el modulador de luz espacial (SLM) permite un establecimiento de un patrón de luz transmitido a través de los medios ópticos de entrada (10), de acuerdo con señales de control que se originan a partir de la unidad de control (CU) ; en donde los medios ópticos de salida (00) permiten enfocar el patrón de luz proveniente del por lo menos un modulador de luz espacial (SLM) sobre un área de iluminación (IA) ; en donde la distancia d entre los medios ópticos de salida (00) y el área de iluminación (IA) se encuentra entre 0.5 y 20 mm .

3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, en donde los medios ópticos de salida (00) comprenden al menos una microlente y los medios ópticos de salida (00) tienen características tales que son capaces de enfocar el patrón de luz sobre el área de iluminación (IA) de tal manera que la distancia de enfoque d entre los medios ópticos de salida (00) y el área de iluminación (IA) se encuentra entre 0.5 y 20 mm .

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el sistema de exposición comprende al menos dos microlentes adaptadas para enfocar la luz en una distancia d entre 0.5 y 20 mm, preferentemente entre 1 y 10 mm, más preferentemente entre 1.5 y 5 mm a partir de los medios ópticos de salida.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el número total de microlentes corresponde a por lo menos el número total de moduladores de luz multiplicado por el número de estratos de microlente.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde, el sistema de exposición comprende una instalación de microlentes con el número total de microlentes por encima de 200, preferentemente por encima de 600, más preferentemente por encima de 2000, aún más preferentemente por encima de 6000.

7. Aparato según cualquiera de las rei indicaciones 3 a 6, en donde la por lo menos una microlente tiene un radio de curvatura de entre 300 µ?? y 400 µp?.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en donde la por lo menos una microlente exhibe una longitud focal posterior por encima de 400 µp? .

9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, en donde la por lo menos una microlente enfoca la luz enviada a través de la por lo menos una microlente en un impacto de haz con un diámetro de menos de 200 µ?t? a una distancia de enfoque d desde los medios ópticos de salida entre 0.5 mm y 20 mm .

10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el aparato comprende un tanque que comprende material sensible a la luz en una cantidad a. fin de que la superficie del material sensible a la luz coincida substancialmente con el área de i luminación .

11. Aparato según la reivindicación 10, en donde la distancia mínima entre los medios ópticos de salida y la superficie del material sensible a la luz se encuentra entre 0.5 mm y 20 mm, preferentemente entre 1 mm y 10 mm .

12. Aparato para producir un objeto tri-dimensiona a partir de un material sensible a la luz, comprendiendo el aparato: un sistema de exposición (ES) con una fuente de iluminación; una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición (ES); una unidad de control (CU), mediante lo cual el sistema de exposición (ES) comprende: al menos un modulador de luz espacial (SLM) con una pluralidad de moduladores de luz controlables de manera individual (LM) ; medios ópticos de entrada (10) acoplados ópticamente al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM); medios ópticos de salida (00) ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM) ; en donde los medios ópticos de entrada (10) y los medios ópticos de salida (00) facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación a través de los moduladores de luz controlables de manera individual ( L ) del modulador de luz espacial (SLM) para un área de iluminación (IA) ; en donde el modulador de luz espacial (SLM) permite un establecimiento de un patrón de luz transmitido a través de los medios ópticos de entrada (10) , de acuerdo con señales de control que se originan a partir de la unidad de control (CU) ; en donde los medios ópticos de salida (00) permiten enfocar el patrón de luz proveniente del por lo menos un modulador de luz espacial (SLM) sobre un área de iluminación (IA) ; en donde el aparato comprende al menos una ventana protectora liberable ( PW ) entre los medios ópticos de salida (00) y el área de iluminación (IA) ; en donde la por lo menos una ventana protectora se coloca a una distancia de menos de 10 mm, preferentemente menos de 5 mm, más preferentemente menos de 2 mm a partir de los medios ópticos de salida.

13. Aparato según la rei indicación 12, en donde la por lo menos una ventana protectora es parte de un módulo reemplazable ( R ) .

14. Aparato según las reivindicaciones 12 ó 13, en donde la distancia de enfoque d es menor de 10 mm, preferentemente menor de 5 mm .

15. Aparato según las reivindicaciones 13 ó 14, en donde el módulo reemplazable se monta en el sistema de exposición.

16. Aparato para producir un objeto tr i-dimensional a partir de un material sensible a la luz, comprendiendo el aparato: un sistema de exposición (ES) con una fuente de iluminación; una barra de exploración en la cual se monta el sistema de exposición (ES) ; una unidad de control (CU) ; mediante lo cual el sistema de exposición (ES) comprende: al menos un modulador de luz espacial (SL ) con una pluralidad de moduladores de luz indi idualmente controlables (LM) ; medios ópticos de entrada (10) ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM); medios ópticos de salida (00) ópticamente acoplados al por lo menos un modulador de luz espacial (SLM) ; en donde los medios ópticos de entrada (10) y los medios ópticos de salida (OO) facilitan la transmisión de luz emitida a partir de la fuente de iluminación a través de los moduladores de luz controlables de manera individual (LM) del modulador de luz espacial (SLM) para un área de iluminación (IA) ; en donde el modulador de luz espacial (SLM) permite un establecimiento de un patrón de la luz transmitida a través de los medios ópticos de entrada (10), de acuerdo con señales de control que se originan de la unidad de control (CU); en donde los medios ópticos de salida (00) permiten enfocar el patrón de luz proveniente del por lo menos un modulador de luz espacial (SLM) sobre un área de iluminación (IA) ; en donde el aparato comprende al menos un sistema de detección para la prevención de colisiones (LBa, LBb, HSa, HSb) para detectar obstáculos entre el área de iluminación (IA) y los medios ópticos de salida (OO); en donde el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende al menos un emisor de luz (LD) y al menos un sensor de luz (PD) capaz de proporcionar al menos un haz de luz para la prevención de colisiones; en donde el diámetro del haz de luz para la prevención de colisiones es menor de 2 mm; prefe entemente menor de 1 mm .

17. Aparato según la reivindicación 16, en donde el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende al menos dos emisores de luz y al menos dos sensores de luz capaces de proporcionar al menos dos haces de luz para la prevención de colisiones.

18. Aparato según la reivindicación 16 ó 17, en donde el por lo menos un sistema de detección para la prevención de colisiones se anexa a la barra de exploración.

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en donde el sistema de detección para la prevención de colisiones es tal que el por lo menos un haz de luz para la prevención de colisiones es capaz de propagación en frente y/o detrás de la barra de exploración en una dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la barra de exploración.

20. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, en donde el sistema de detección para la prevención de colisiones comprende al menos un medio de cambio direccional (PRa, PRb), tal como un prisma o un espejo, preferentemente al menos dos.

21. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema de exposición comprende diodos emisores de luz.

22. Método para la elaboración de un objeto tridimensional a partir de un material sensible a la luz, mediante el uso de un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-21.

23. Método para la elaboración de objetos t ri-dimensionales a partir de un material sensible a la luz mediante el uso de un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, que comprende un sistema de detección para la prevención de colisiones; en donde una disminución de la intensidad de la señal proveniente del sistema de detección para la prevención de colisiones de más de 5% da como resultado una señal que detiene el movimiento de la barra de exploración .

24. Objeto tri-dimensional producido por un aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 o mediante un método según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 23.