MX2014009694A - Metodo de estereolitografia para producir un objeto tridimensional, que comprende un movimiento segun el cual una superficie de soporte para dicho objeto se aproxima intermitentemente hacia la parte inferior de un contededor, y una maquina de estereolitografia que utiliza dicho metodo. - Google Patents

Metodo de estereolitografia para producir un objeto tridimensional, que comprende un movimiento segun el cual una superficie de soporte para dicho objeto se aproxima intermitentemente hacia la parte inferior de un contededor, y una maquina de estereolitografia que utiliza dicho metodo.

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Abstract

La invención es un método para producir un objeto tridimensional en capas a través de estereolitografía, que comprende las siguientes operaciones: mover una superficie de soporte (6a), (7a) cerca de la parte inferior (2a) de un contenedor (2) que contiene una sustancia líquida (3), a fin de disponerla en una posición de funcionamiento predefinida (17); irradiar selectivamente una capa (6) de la sustancia líquida (3) con radiación predefinida (4), de manera tal para solidificarla contra la superficie de soporte (6a), (7a). El movimiento de aproximación (11) comprende una pluralidad de movimientos de aproximación (12), (12a), (12b), (12c) que tienen longitudes correspondientes predefinidas (13), (13a), (13b), (13c), separadas por las correspondientes paradas intermedias (14), (14a), (14b) durante intervalos de tiempo predefinidos correspondientes (15), (15a), (15b), las paradas intermedias (14), (14a), (14b) se llevan a cabo cuando la superficie de soporte (6a), (7a) está al menos parcialmente sumergida en la sustancia líquida (3).

Description

MÉTODO DE ESTEREOLITOGRAFÍA PARA PRODUCIR UN OBJETO TRIDIMENSIONAL, QUE COMPRENDE UN MOVIMIENTO SEGÚN EL CUAL UNA SUPERFICIE DE SOPORTE PARA DICHO OBJETO SE APROXIMA INTERMITENTEMENTE HACIA LA PARTE INFERIOR DE UN CONTENEDOR, Y UNA MÁQUINA DE ESTEREOLITOGRAFÍA QUE UTILIZA DICHO MÉTODO DESCRIPCIÓN La presente invención se refiere a un método de estereolitografía para producir un objeto tridimensional, así como una máquina de estereolitografía que utiliza dicho método .
Como es sabido, una máquina de estereolitografía comprende un contenedor para una sustancia líquida adecuada para ser solidificada a través de la exposición a la radiación predefinida, típicamente radiación de luz.
La radiación anteriormente mencionada se produce por medios de emisión de radiación que irradian selectivamente una capa de la sustancia líquida que tiene un espesor predefinido y dispuesta para que sea adyacente a la parte inferior del contenedor, de una manera tal como para solidificarla.
La máquina también comprende una placa de modelado orientada hacia la parte inferior del contenedor y provista de una superficie de soporte para el objeto tridimensional a ser obtenido.
La placa de modelado anteriormente mencionada se asocia con medios móviles que son adecuados para moverla según una dirección perpendicular hacia la parte inferior del contenedor.
Al utilizar una máquina del tipo mencionado anteriormente, el objeto se fabrica mediante la superposición de una sucesión de capas que tienen un espesor predefinido.
Más precisamente, de acuerdo con el método de producción, la placa de modelado está dispuesta primero con la superficie de soporte sumergida en la sustancia líquida, a una distancia desde la parte inferior del contenedor que es igual al espesor de la primera capa del objeto.
Una capa de sustancia líquida se define por lo tanto, como que es adyacente a la parte inferior del contenedor y que es selectivamente irradiada por los medios de radiación en las porciones correspondientes al área de superficie de la primera capa del objeto, así como para formar una capa solidificada correspondiente que se adhiere a la superficie de soporte de la placa de modelado.
Sucesivamente, la placa de modelado se mueve primero lejos de la parte inferior del contenedor, de tal manera como para separar la capa solidificada de la parte inferior misma.
De esta manera, se permite que la sustancia liquida fluya bajo la placa de modelado y la capa de liquido necesaria para la formación de una capa sucesiva del objeto se restaura en consecuencia.
Sucesivamente, la placa de modelado se mueve una vez más cerca de la parte inferior del contenedor, de una manera tal como para disponer la capa anteriormente solidificada a una distancia desde la parte inferior que es igual al espesor de la capa sucesiva a ser obtenida.
La solidificación de la nueva capa del objeto se lleva a cabo de manera análoga a la solidificación de la capa anterior y en contacto con la superficie de esta última, que sirve como superficie de soporte para la nueva capa .
El proceso descrito anteriormente se repite hasta que todas las capas que componen el objeto se han solidificado .
El método descrito anteriormente plantea el inconveniente de que el movimiento con el que la placa de modelado y la porción del objeto ya solidificada se aproximan a la parte inferior del contenedor se encuentra con una cierta resistencia, debido a la viscosidad de la sustancia líquida que tiene que ser desplazada durante este movimiento .
Esta resistencia ejerce una fuerza de compresión sobre el objeto tridimensional siendo formado y una fuerza de empuje en la parte inferior del contenedor, la entidad de estas fuerzas depende principalmente de la velocidad de movimiento de las placas en el área de la superficie de la placa y del objeto ya solidificado y de las propiedades físicas de la sustancia líquida.
Más allá de un umbral dado, dicha fuerza de compresión puede causar la rotura del objeto tridimensional siendo formado, con la consiguiente necesidad de repetir el procedimiento de nuevo desde el principio.
Con el fin de evitar una situación tal, es necesario limitar la velocidad a la que la placa de modelado se aproxima a la parte inferior del contenedor.
Obviamente, dicha limitación de velocidad hace que sea imposible reducir el tiempo necesario para la aproximación de la placa a cada capa en más de un valor dado, lo que afecta negativamente el tiempo global de producción del objeto.
Además, incluso si la fuerza de compresión se limita a un valor por debajo del umbral de rotura, dicha fuerza de compresión, sin embargo, somete el objeto que está siendo formado a una cierta deformación elástica, debido a las secciones transversales relativamente pequeñas que son generalmente típicas de los objetos producidos utilizando el método de estereolitografía.
Se puede entender que la fuerza de compresión y, en consecuencia, la deformación elástica no desaparecen tan pronto como la placa se detiene, sino que necesitan una cierta cantidad de tiempo antes de desaparecer, esta cantidad de tiempo es necesaria para el flujo de salida completo de la sustancia líquida y la consiguiente recuperación elástica del objeto.
Es evidente que la solidificación de la capa sucesiva no puede tener lugar hasta que dicha deformación elástica se ha reducido a un valor residual que es tal como para no inducir cualquier distorsión en el objeto tridimensional siendo formado.
Si, como sucede a menudo, la sustancia líquida es muy viscosa, dicho flujo de salida requiere de un tiempo relativamente largo, lo que aumenta la duración del proceso de producción del objeto.
Un inconveniente adicional que plantea la máquina descrita anteriormente reside en que cuanto mayor sea la placa de modelado, mayor será la fuerza de compresión ejercida sobre la sustancia líquida y, por tanto, mayor será el riesgo de salpicaduras de la sustancia en sí fuera del contenedor durante la inmersión de la placa.
Por lo tanto, la velocidad del movimiento de aproximación debe disminuir proporcionalmente al aumento en el tamaño de la placa, que se extiende aún más la duración del proceso de producción.
Un inconveniente adicional radica en que las fuerzas de empuje anteriormente mencionadas generan tensión de fatiga en la parte inferior del contenedor, lo que hace que el contenedor se deteriore y, con el tiempo, se rompa.
Esto, por lo tanto, implica la necesidad de sustituir periódicamente el contenedor, con el inconveniente de tener que detener la producción y asumir los costos de reemplazo.
En una variante de modalidad conocida de la máquina anteriormente mencionada, se proporciona una pared de vidrio para soportar el contenedor.
La pared de vidrio limita la deformación del contenedor y además evita que cualquier rotura prematura de este último provoque que la sustancia líquida contenida en la máquina fluya hacia fuera, dañando los medios de emisión de radiación que generalmente están dispuestos debajo del contenedor .
Es evidente que en esta variante, la tensión de compresión y cualquier daño descrito anteriormente son, en cualquier caso, transmitidos a la pared de vidrio que, al igual que el contenedor, puede ser sometida a deterioro progresivo .
La presente invención pretende superar todos los inconvenientes de la técnica conocida descrita anteriormente.
En particular, un primer objetivo de la invención es proporcionar un método para fabricar un objeto tridimensional en capas usando una máquina de estereolitografía, lo que hace posible limitar tanto la tensión de compresión a la que el objeto tridimensional siendo formado es sometido, como las fuerzas de empuje ejercidas sobre la parte inferior del contenedor o sobre cualquier pared de vidrio de soporte durante la aproximación de la placa de modelado hacia la parte inferior en sí.
Otro objetivo de la invención es desarrollar el método mencionado anteriormente de modo que se pueda aplicar fácilmente a las máquinas de estereolitografía del tipo conocido. Los objetos mencionados anteriormente se logran mediante un método para producir un objeto tridimensional implementado de acuerdo con la reivindicación principal.
Otras características y detalles del método que es objeto de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes correspondientes.
Los objetivos mencionados anteriormente se logran también mediante una máquina de estereolitografía fabricada de acuerdo con la reivindicación 11.
Ventajosamente, la reducción de la tensión hace que sea posible reducir el tiempo que necesita el objeto que está siendo formado para aproximarse a la parte inferior del contenedor, reduciendo así el tiempo de procesamiento de cada capa del objeto y, en consecuencia, la duración global del ciclo de procesamiento.
Todavía ventajosamente, la reducción de la tensión hace que sea posible limitar la deformación elástica del objeto que está siendo formado, reduciendo así su tiempo de recuperación elástica. Todavía ventajosamente, la reducción de la tensión a la que las capas del objeto se someten hace que sea posible la obtención de objetos con sección transversal m s grande que los objetos que se pueden obtener con los métodos conocidos, manteniendo el mismo tiempo de aproximación y las mismas características físicas de la sustancia líquida utilizada.
Todavía ventajosamente, la reducción de la tensión ejercida sobre el contenedor o la pared de vidrio de soporte hace que sea posible aumentar la duración de esta última, de una manera tal como para reducir la necesidad de reemplazo.
Todavía venta osamente, la reducción de las fuerzas de compresión ejercidas por la placa de modelado sobre la sustancia líquida durante la inmersión, reducen el riesgo de salpicaduras de la propia sustancia.
Los mencionados objetivos y ventajas, junto con otros que se destacan a continuación, se ilustran en la descripción de dos modalidades preferidas de la invención que se proporcionan a modo de ejemplos no limitativos con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra una máquina de estereolitografía de acuerdo con la invención; La figura 2 muestra la máquina de estereolitografía mostrada en la Figura 1 en una configuración operativa diferente; La figura 3 muestra una vista esquemática del movimiento de una superficie que soporta una capa solidificada del objeto durante la aplicación del método que es el objeto de la invención; La figura 4 muestra una vista esquemática del movimiento de una superficie que soporta una capa solidificada del objeto durante la aplicación de una variante del método que es objeto de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA El método para producir un objeto tridimensional que es el objeto de la invención se describe con referencia a una máquina de estereolitograf a que se indica en su conjunto por (1) en la Figura 1.
La máquina de estereolitografía (1) anteriormente mencionada comprende un contenedor (2) para contener una sustancia líquida (3) adecuada para ser solidificada a través de la exposición a la radiación predefinida (4) .
La máquina (1) también comprende medios (5) adaptados para emitir dicha radiación predefinida (4), capaces de irradiar selectivamente una capa (6) de la sustancia líquida (3) que tiene un espesor predefinido y dispuesta adyacentes a la parte inferior (2a) del contenedor (2 ) .
La irradiación de la capa de líquido (6) conduce a la formación de una capa solidificada (6') correspondiente del objeto, representada esquemáticamente en la Figura 2.
Preferiblemente, pero no necesariamente, dicha radiación predefinida (4) es un rayo láser que, a través de los medios de emisión (5) antes mencionados, es dirigida selectivamente hacia las áreas correspondientes al volumen del objeto a ser producido.
Es evidente, por otra parte, que, en variantes de modalidad de la invención que no se ilustran en el presente documento, los medios de emisión pueden ser de cualquier otro tipo conocido.
La máquina (1) comprende también medios de accionamiento (8) adecuados para mover la capa solidificada (6') con respecto a la parte inferior (2a) del contenedor (2) de acuerdo con una dirección de movimiento (Z) perpendicular a la parte inferior (2a) .
Preferiblemente, dichos medios de accionamiento (8) comprenden una placa de modelado (7) provista de una superficie (7a) orientada hacia la parte inferior (2a) del contenedor (2) para soportar dicha capa solidificada (6').
La máquina de estereolitografía (1) también comprende una unidad lógica de control (9), conectada operativamente a los medios de emisión (5) y a los medios de accionamiento (8), y configurada para implementar un método de acuerdo con la invención, como se describe a continuación .
Preferentemente, dicha unidad lógica de control (9) es un dispositivo programable y la configuración mencionada anteriormente se obtiene mediante la carga en dicho dispositivo de un programa de cómputo que, una vez que ha sido ejecutado, implementa el método de la invención.
De acuerdo con el método de la invención, la superficie (7a) de la placa de modelado (7) es movida en primer lugar cerca de la parte inferior (2a) del contenedor (2) a través de un primer movimiento de posicionamiento mutuo (11) que tiene una extensión predefinida y que se muestra en el diagrama de la Figura 3, la cual representa la posición de la superficie (7a) con respecto a la dirección del movimiento (Z) como una función del tiempo (T) .
Se puede entender que, a medida que la superficie (7a) de la placa de modelado (7) se aproxima a la parte inferior (2a), el espacio de aire entre los dos elementos, que permite el flujo de salida de la sustancia líquida (3) hacia los bordes de la placa (7), se hace más delgado, provocando de esta manera que el flujo de salida se dificulte cada vez más.
En consecuencia, el empuje de reacción de la sustancia líquida (3) en la superficie (7a) y en la parte inferior (2a) , descrito anteriormente, aumenta progresivamente durante dicho movimiento de aproximación.
En el caso en que la parte inferior (2a) se apoya sobre una pared de soporte, por ejemplo hecha de vidrio, la fuerza de empuje ejercida sobre la parte inferior (2a) obviamente se transmite a dicha pared.
Una vez que la superficie (7a) ha alcanzado una posición de funcionamiento predefinida (17), que se muestra en la Figura (1) y que corresponde a una distancia de la parte inferior (2a) que es igual al espesor predefinido de la capa (6) de sustancia líquida (3), este último se irradia con la radiación predefinido (4) con el fin de obtener el correspondiente capa solidificada (6')- La superficie (7a) se mantiene en dicha posición de funcionamiento (17) durante toda la etapa de solidificación, que se ilustra en la Figura 2 e indicada por (18) en la Figura 3.
Sucesivamente, los medios de accionamiento (8) separan la capa solidificada (6') de la parte inferior (2a) del contenedor (2) por medio de un movimiento de retroceso mutuo (19) . Para la formación de una capa sucesiva del objeto, dicha capa solidificada (6') se mueve una vez más cerca la parte inferior (2a) del contenedor (2) a través de un segundo movimiento de posicionamiento análogo (11) que, sin embargo, no es necesariamente idéntico al descrito anteriormente.
Obviamente, la capa que se solidifica sucesivamente será soportada por la superficie (6a) de la capa ya solidificada (6') orientada hacia la parte inferior (2a) .
Claramente, durante el segundo movimiento de posicionamiento (11) , la parte inferior (2a) del contenedor (2) se somete a fuerzas de empuje que son análogas a las descritas con referencia al primer movimiento de posicionamiento (11).
Dichas fuerzas de empuje actúan también sobre la capa solidificada (6'), sometiéndola a tensión tal como se describe anteriormente, y provocando su deformación elástica.
Obviamente, dicha acción de empuje se genera en cada una de las capas sucesivas del objeto tridimensional.
En particular, a medida que el número de capas solidificadas, y por lo tanto la altura del objeto siendo formado, se incrementa, la deformación elástica inducida sobre este último durante la aproximación a la parte inferior (2a) aumenta en consecuencia, debido a la reacción de la sustancia líquida (3).
Según el método de la invención, uno o más de los movimientos de posicionamiento mencionados anteriormente (11) comprenden una pluralidad de movimientos de aproximación (12), (12a), (12b), (12c) que cubren las respectivas longitudes predefinidas (13), (13a), (13b), Dichos movimientos de aproximación (12), (12a), (12b) , (12c) están espaciados por paradas intermedias (14) , (14a) , (14b) que duran respectivos intervalos de tiempo predefinidos (15) , (15a) , (15b) , llevadas a cabo cuando la superficie (6a) o (7a) destinada a soportar la capa solidificada (6') sucesiva está al menos parcialmente sumergida en la sustancia líquida (3) .
Como se explicó anteriormente, si el movimiento de posicionamiento (11) tiene lugar primero, es decir, si precede la solidificación de la primera capa del objeto, dicha superficie de soporte es la superficie (7a) de la placa (7), mientras que si el movimiento de posicionamiento sigue a la solidificación de la primera capa del objeto, dicha superficie de soporte es la superficie (6a) de la última capa solidificada (6')· Ventajosamente, cada parada intermedia permite que la sustancia líquida (3) fluya hacia afuera a los lados de la superficie de soporte (6a) o (7a), lo que limita la presión ejercida sobre ésta y sobre la parte inferior (2a) del contenedor (2) .
Por lo tanto, dichas paradas intermedias (14), (14a) , (14b) tienen el efecto de limitar la tensión de compresión sobre el objeto que está siendo formado y las fuerzas de empuje ejercidas sobre la parte inferior (2a) del contenedor (2) a valores más bajos en comparación con los valores que se producirían si el movimiento de posicionamiento (11) fuera un movimiento continuo como en el caso de las máquinas de tipo conocido, logrando así uno de los objetos de la invención.
Ventajosamente, la limitación de la tensión en el objeto que está siendo formado permite que la deformación elástica de este último sea limitada también, reduciendo así el tiempo necesario para su sucesiva recuperación elástica .
Además, ventajosamente, la reducción de la fuerza de compresión ejercida sobre la sustancia líquida (3) por los medios de la placa de modelado (7) reduce el riesgo de salpicaduras fuera del contenedor (2) .
Todavía venta osamente, los intervalos de parada (15), (15a), (15b) permiten que la tensión interna se redistribuya en el objeto tridimensional y en la parte inferior (2a) del contenedor (2), lo que limita aún más los efectos perjudiciales de dicha tensión.
En consecuencia, ventajosamente, el método de la invención hace que sea posible reducir el número de rechazos de producción en comparación con los obtenidos con los métodos conocidos .
Además, ventajosamente, la tensión reducida obtenida con el método de la invención hace posible la producción de objetos que tienen una mayor sección transversal que la que puede obtenerse con los métodos de estereolitografía conocidos, el tiempo de procesamiento y el tipo de sustancia líquida son los mismos.
Análogamente, el método descrito anteriormente hace posible reducir la tensión de tracción en la parte inferior (2a) del contenedor (2) y también en la pared de soporte del contenedor (2), donde esté provista, con la ventaja de extender la vida útil de estos componentes.
Debe observarse que todas las ventajas mencionadas anteriormente se obtienen gracias a la presencia de las paradas intermedias (14), (14a), (14b), y por lo tanto no hay necesidad de modificar la velocidad de los medios de accionamiento (8) .
Por lo tanto, el método de la invención puede ser utilizado en una máquina de estereolitografía del tipo conocido por medio de una simple modificación de la programación de la unidad lógica de control (9), sin necesidad de realizar modificaciones mecánicas o añadir sistemas complejos para ajustar la velocidad del medio de accionamiento (8), logrando así el objeto de lograr que el método sea de fácil aplicación a una máquina del tipo conocido .
El número de los movimientos de aproximación (12) , (12a) , (12b) , (12c) y de las paradas intermedias (14) , (14a) , (14b) , así como las longitudes predefinidas correspondientes (13), (13a), (13b), (13c) y los intervalos de tiempo (15), (15a), (15b) se pueden definir de cualquier manera .
Además, el primero de dichos movimientos de aproximación (12) se utiliza preferentemente para mover la superficie de soporte (6a) o (7a) desde una posición inicial en la que está fuera de la sustancia líquida (3) a una posición final en la que está al menos parcialmente sumergida en la sustancia líquida (3).
Por otro lado, en variantes de modalidad de la invención, dicho primer movimiento de aproximación (12) puede comenzar con la superficie de soporte (6a) o (7a) ya sumergida en la sustancia líquida (3).
Según una variante de modalidad de la invención, en el movimiento de posicionamiento (11'), que se muestra en el diagrama de la Figura 4, el último movimiento de aproximación (12c) es tal que la superficie de soporte (6a) , (7a) es llevada más allá de la posición de funcionamiento (17).
El movimiento de posicionamiento (11') termina con un movimiento de retroceso (12d) que mueve la superficie de soporte (6a) , (7a) de la parte inferior (2a) del contenedor (2), con la longitud (13d).
Dicho movimiento de retroceso (12d) está separado preferiblemente del último movimiento de aproximación (12c) por una parada intermedia (14c) con una duración (15c).
Ventajosamente, el movimiento de posicionamiento (11') que se ha descrito anteriormente hace que sea posible reducir el tiempo de recuperación elástica del objeto que está siendo formado.
De hecho, el último movimiento de aproximación (12c) coloca la superficie de soporte (6a) , (7a) a una distancia de la parte inferior (2a) que es más corta que el espesor de la capa (6) de la sustancia líquida (3) a solidificar, forzando así una salida de flujo de la sustancia líquida (3) más rápida desde los bordes de la superficie de soporte (6a), (7a) .
El movimiento de retroceso sucesivo (12d) , además de disponer la superficie de soporte (6a), (7a) en la posición de funcionamiento (17), tiene también el efecto de reducir la tensión ejercida sobre el objeto que se está formando y sobre la parte inferior (2a) .
Preferiblemente, el alcance del último movimiento de aproximación (12c) y el movimiento de retroceso (12d) , y la duración de la parada intermedia (14c) se determinan de manera que la deformación elástica residual del objeto que se está formando después del movimiento de retroceso (12d) hace que sea posible irradiar la capa (6) tan pronto como el movimiento de retroceso (12d) se haya completado, sin inducir distorsiones en el objeto tridimensional que se está formando.
Preferiblemente, independientemente del movimiento de posicionamiento (11), (11') adoptado, los valores de uno o más parámetros seleccionados de entre las longitudes de los movimientos de aproximación (12), (12a), (12b) , (12c) y del movimiento de retroceso (12d) , el número de paradas intermedias (14), (14a), (14b), (14c) y los intervalos de tiempo correspondientes (15), (15a), (15b), (15c) se determinan antes de iniciar el movimiento de posicionamiento .
De esta manera, dichos parámetros seleccionados son independientes de cualquier retroalimentación de los medios de accionamiento (8) , evitando posibles retrasos en las paradas intermedias, de la ventaja de la precisión y la fiabilidad del método.
Preferiblemente, pero no necesariamente, los valores de dichos parámetros seleccionados se calculan como una función del área de superficie de la superficie de soporte (6a) o (7a) . Ventajosamente, dicho cálculo hace posible optimizar cada movimiento de posicionamiento (11), (11'), de tal manera que se reduzca al mínimo la extensión del movimiento de posicionamiento y, en consecuencia, su duración.
En particular, de acuerdo con el método, se define preferentemente una curva para expresar cada uno de dichos parámetros seleccionados como una función del área de superficie de la superficie de soporte (6a) o (7a) .
Dicha curva predefinida se puede almacenar en la unidad lógica de control (9) de la máquina de estereolitografía (1), de tal manera que se simplifique dicho cálculo. Preferiblemente, los valores de los parámetros seleccionados se calculan como una función de la relación entre dicha superficie y su perímetro, que representa la forma de la capa .
De esta manera, ventajosamente, es posible tener en cuenta el hecho de que el tiempo de flujo de salida de la sustancia líquida (3) depende no sólo del área de superficie de la superficie de soporte (6a) o (7a), sino también de su perímetro.
Más precisamente, entre todas las posibles formas que tienen la misma área de superficie, la forma circular de la superficie de soporte es la que tiene el perímetro más corto y por lo tanto la que ofrece menos posibilidades de escape a la sustancia líquida (3), extendiendo así el tiempo del flujo de salida.
Viceversa, una superficie de soporte que presenta un perímetro más largo en comparación con una capa circular que tiene la misma área de superficie da (3) más oportunidades de evacuación a la sustancia líquida y por lo tanto el tiempo de flujo de salida es más corto que en el caso anterior.
En consecuencia, el número de paradas intermedias (14), (14a), (14b) y/o los intervalos de tiempo correspondientes (15) , (15a) , (15b) se pueden reducir a medida que la superficie de soporte (6a), (7a) se vuelve cada vez más diferente de la forma circular, mientras que la situación es exactamente la opuesta para las longitudes de los movimientos de aproximación (12) , (12a), (12b) , (12c) .
Una fórmula posible para la relación de la forma mencionada anteriormente es la siguiente: R = (4) p A/P2 en donde R representa la relación de forma, A el área de superficie de la superficie de soporte y P su perímetro .
Es evidente que la relación de forma mencionada asume un valor máximo igual a 1 cuando la superficie de soporte tiene una forma circular y disminuye progresivamente hasta 0 (cero) a medida que la superficie de soporte se vuelve más aplanada.
Según una variante de modalidad del método de la invención, el cálculo de los parámetros seleccionados anteriormente mencionados se puede hacer tomando en consideración un parámetro de forma adicional que tiene una fórmula simplificada en comparación con la anterior.
Preferiblemente, el cálculo del parámetro de forma mencionado anteriormente requiere que el área de superficie de la superficie de soporte (6a) o (7a) se divida en una pluralidad de celdas que tienen dimensiones predefinidas, a cada una de los cuales se le asigna un peso que es proporcional al número de celdas adyacentes a la misma .
Los pesos de las celdas se suman para obtener el parámetro de forma mencionado anteriormente, que se utiliza para calcular los valores de los parámetros seleccionados en sustitución de dicha relación de forma.
Obviamente, el cálculo de los parámetros seleccionados puede llevarse a cabo aún combinando los métodos mencionados anteriormente, es decir, utilizando el área de superficie, la relación de forma y/o el parámetro de forma, combinados entre sí.
Es evidente que este método simplificado es particularmente adecuado para ser utilizado cuando la superficie de soporte tiene una forma geométrica compleja.
Preferiblemente, si la superficie de soporte está constituida por varias áreas separadas entre sí, en el cálculo de los parámetros seleccionados se toman en consideración sólo el área de superficie, las relaciones de forma y/o los parámetros de forma correspondientes a las porciones cuya área de superficie excede un valor predefinido o sólo a la porción con la mayor superficie.
Ventajosamente, esto hace que sea posible minimizar el tiempo de aproximación y/o el alcance del movimiento respectivo, sin aumentar el riesgo de rotura del objeto que está siendo formado.
De hecho, debe considerarse que cada una de dichas porciones se somete a una fuerza de empuje que es sustancialmente independiente de la que actúa sobre las otras porciones, y que, por lo tanto, será posible definir los parámetros seleccionados sólo de acuerdo con la porciones para las que la fuerza de empuje es mayor, es decir, las porciones, o porción, con el área de superficie más grande .
También es evidente que en otras variantes del método de la invención, las longitudes de aproximación y los movimientos de retroceso (12), (12a), (12b), (12c) y (12d) , el número de paradas intermedias (14), (14a), (14b) y (14c) y/o los intervalos de tiempo correspondientes (15), (15a), (15b) y (15c) se pueden determinar una sola vez antes de iniciar la construcción del modelo, y mantenerse sin cambios para todas las capas.
En cualquier caso, preferiblemente pero no necesariamente las longitudes de los movimientos de aproximación (12a), (12b), (12c) siguientes a la primera parada intermedia (14) se definen de manera que sean las mismas, por el bien de la simplicidad de cálculo.
Además, el valor de los parámetros antes mencionados se puede definir de acuerdo con otros parámetros, además de los descritos anteriormente, por ejemplo la viscosidad y la densidad de la sustancia líquida (3), la velocidad de movimiento de los medios de accionamiento (8), la profundidad máxima de la sustancia líquida (3) presente en el contenedor (2), la resistencia mecánica de la parte inferior (2a) o de la pared de soporte respectiva y la resistencia mecánica de las capas solidificadas (6').
A modo de ejemplo, para una máquina de estereolitografía (1) del tipo conocido, un número intermedio de paradas incluido entre uno y veinte, una longitud de cada movimiento de aproximación (12a), (12b), (12c) comprendida entre 5 y 200 mieras y una duración de intervalos de tiempo (15) , (15a) , (15b) comprendido entre 0.01 segundos y 1 segundo, pueden ser adecuados para la mayoría de aplicaciones.
Según un ejemplo de aplicación del método descrito anteriormente, una representación numérica de cada capa del objeto a ser producido se procesa y se suministra a la unidad lógica de control (9) .
De acuerdo con los datos suministrados, la unidad lógica (9) determina el número de paradas intermedias (14), (14a), (14b), (14c), su duración (15), (15a), (15b), (15c), así como la extensión de los movimientos de aproximación (13), (13a), (13b), (13c), (13d) con el fin de disponer la superficie de soporte (7a) de la placa de modelado (7) en la posición de funcionamiento (17) , consecuentemente operando los medios de accionamiento (8) .
Sucesivamente, la unidad lógica (9) activa los medios de emisión (5) de una manera tal como para formar la primera capa solidificada (6').
La placa de modelado (7) se mueve entonces fuera de la parte inferior (2a) , de modo que la capa solidificada (6') se separe de ésta.
Antes de que una capa sucesiva se solidifique, un segundo movimiento de posicionamiento (11) coloca la capa solidificada (6') previa con la superficie (6a) en la posición de funcionamiento (17).
Lo anterior muestra que el método para producir un objeto tridimensional y la máquina de estereolitografía descritos anteriormente logran todos los objetos fijados.
En particular, el movimiento de posicionamiento intermitente hace que sea posible reducir la presión sobre la capa solidificada y en la parte inferior del contenedor cuando estos elementos se mueven uno cerca del otro.
Por lo tanto, es posible reducir la duración del movimiento de aproximación con respecto a la duración necesaria cuando se utiliza una máquina del tipo conocido, el objeto tiene la misma forma geométrica.
Además, el método de la invención se basa en un movimiento intermitente que es fácil de aplicar a las máquinas de estereolitografía del tipo conocido a través de simples modificaciones de la configuración de la máquina.
Tras la implementación, el método y la máquina sujetos de la invención pueden ser sometidos a nuevos cambios que, a pesar de que no se describen en este documento y no se ilustran en los dibujos, todos deben ser considerados como protegidos por la presente patente, siempre que se encuentren dentro el alcance de las siguientes reivindicaciones.
En donde las características técnicas mencionadas en cualquier reivindicación están seguidas por signos de referencia, dichos signos de referencia se han incluido con el único propósito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y en consecuencia tales signos de referencia no tienen ningún efecto limitativo sobre la protección de cada elemento identificado a modo de ejemplo por tales signos de referencia.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un método para la producción de un objeto tridimensional en capas por medio de una máquina de estereolitografía (1) del tipo que comprende: - un contenedor (2) para contener una sustancia liquida (3) adecuada para ser solidificada a través de la exposición a la radiación predefinida (4); medios (5) para emitir dicha radiación predefinida (4), adecuada para irradiar selectivamente una capa (6) de dicha sustancia líquida (3) que tiene un espesor predefinido y dispuesta adyacente a la parte inferior (2a) de dicho contenedor (2) con el fin de solidificarla; - una superficie de soporte (6a) , (7a) para dicha capa solidificada (6'), orientada hacia la parte inferior (2a) de dicho contenedor (2); medios de accionamiento (8) adecuados para mover dicha superficie de soporte (6a) , (7a) con respecto a dicha parte inferior (2a) al menos según una dirección (Z) perpendicular a dicha parte inferior (2a) ; dicho método comprendiendo las siguientes operaciones : - mover dicha superficie de soporte (6a) , (7a) , cerca de dicha parte inferior (2a) a través de un movimiento de posicionamiento mutuo (11); (11'), de una manera tal como para disponerla en contacto con dicha capa (6) de la sustancia líquida en una posición de funcionamiento predefinida (17); - con dicha superficie de soporte (6a), (7a) en dicha posición de funcionamiento (17), irradiar selectivamente dicha capa (6) de una manera tal que se solidifique, caracterizado porque dicho movimiento de posicionamiento (11), (11') comprende una pluralidad de movimientos de aproximación (12), (12a), (12b), (12c) que tienen longitudes correspondientes predefinidas (13), (13a), (13b), (13c), separadas por paradas intermedias correspondientes (14), (14a), (14b) durante intervalos de tiempo predefinidos (15), (15a), (15b), dichas paradas intermedias correspondientes (14) , (14a) , (14b) siendo llevadas a cabo cuando dicha superficie de soporte (6a), (7a) es al menos parcialmente sumergida en dicha sustancia líquida (3 ) .
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor de al menos un parámetro seleccionado de entre las longitudes (13), (13a), (13b), (13c) de dichos movimientos de aproximación (12), (12a), (12b), (12c), el número de dichas paradas intermedias (14), (14a) , (14b) y los intervalos de tiempo correspondientes (15), (15a), (15b) se determina antes de iniciar dicho movimiento de posicionamiento (11), (11').
3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los valores de dichos parámetros seleccionados (13), (13a), (13b), (13c), (14), (14a), (14b), (15), (15a), (15b) se calculan como una función del área de superficie de dicha superficie de apoyo (6a) , (7a) .
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los valores de dichos parámetros seleccionados (13), (13a), (13b), (13c), (14), (14a), (14b), (15), (15a), (15b) se calculan como una función de la relación entre dicha área de superficie y el perímetro de dicha superficie de soporte (6a), (7a).
5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque dicho cálculo de dichos parámetros seleccionados (13), (13a), (13b), (13c), (14), (14a), (14b), (15), (15a), (15b) comprende las siguientes operaciones: dividir dicha área de superficie de dicha superficie de soporte (6a), (7a) en una pluralidad de celdas ; - asignar a cada celda un peso proporcional al número de celdas adyacentes a dicha celda; - sumar dichos pesos con el fin de obtener un parámetro de forma; calcular los valores de dichos parámetros seleccionados (13), (13a), (13b), (13c), (14), (14a), (14b) , (15) , (15a) , (15b) de acuerdo con dicho parámetro de forma .
6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los movimientos de aproximación (12a), (12b), (12c) después de la primera de dichas paradas intermedias (14) tienen longitudes respectivas (13a) , (13b) , (13c) que son iguales entre sí.
7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha superficie de soporte (6a) pertenece a dicha capa solidificada (6') de dicho objeto tridimensional.
8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6, caracterizado porque dicha superficie de soporte (7a) pertenece a una placa de modelado (7) perteneciente a dichos medios de accionamiento (8) .
9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el último uno de dichos movimientos de aproximación (12c) es tal como para mover dicha superficie de soporte (6a), (7a) más allá de dicha posición de funcionamiento (17), dicho movimiento de posicionamiento (11') terminando con un movimiento de retroceso (12d) de dicha superficie de soporte (6a) , (7a) lejos de dicha parte inferior (2a) .
10. Un producto de programación de cómputo que comprende un soporte de datos provisto con porciones de software configurados de manera que, cuando se ejecutan en un dispositivo programable, hacen que dicho dispositivo esté configurado para controlar una máquina de estereolitografía (1) de acuerdo con el método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a .
11. Una máquina de estereolitografía (1) que comprende : - un contenedor (2) para contener una sustancia líquida (3) adecuada para ser solidificada a través de la exposición a la radiación predefinida (4); medios (5) para emitir dicha radiación predefinida (4) , adecuada para irradiar selectivamente una capa (6) de dicha sustancia líquida (3) que tiene un espesor predefinido y dispuesta adyacente a la parte inferior (2a) de dicho contenedor (2) con el fin de solidificarla; medios de accionamiento (8) adecuados para mover dicha capa solidificada (6') con respecto a dicha parte inferior (2a) de acuerdo con una dirección (Z) perpendicular a dicha parte inferior (2a) , caracterizada porque comprende una unidad lógica de control (9) conectada operativamente a dichos medios de emisión de luz (5) y a dichos medios de accionamiento (8), dicha unidad lógica de control (9) siendo un dispositivo programable cargado con un producto de programación de cómputo de acuerdo con la reivindicación 10.
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