RU2648898C2 - Улучшенный картридж для питания стереолитографической машины, стереолитографическая машина, содержащая указанный картридж, и способ стереолитографии, использующий указанную машину - Google Patents

Abstract

Изобретение представляет собой картридж (2; 30; 31; 32; 33) для стереолитографической машины (1), содержащий: опорную конструкцию (34), съемно соединяемую со стереолитографической машиной (1); контейнер (3), снабженный отверстием (4) и соединенный с опорной конструкцией (34); первый резервуар (5), соединенный с опорной конструкцией (34) и предназначенный для содержания первого материала (6), жидкого или пастообразного, отверждаемого под воздействием заданного излучения (7); второй резервуар (5а), соединенный с опорной конструкцией (34), предназначенный для содержания второго материала (6а), жидкого или пастообразного, отличного от указанного первого материала (6); питающие средства (8), соединенные с опорной конструкцией (34) для передачи указанного первого материала (6) и указанного второго материала (6а) из указанных резервуаров (5, 5а) в контейнер (3). Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции картриджа для стереолитографической машины. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к картриджу для питания стереолитографической машины и к стереолитографической машине, использующей указанный картридж.

Настоящее изобретение также относится к способу стереолитографии, использующему указанную стереолитографическую машину.

Известно, что технология стереолитографии позволяет получить трехмерный объект путем наслаивания материала, жидкого или пастообразного, отверждаемого при воздействии на него заданного излучения, в основном, люминесцентного.

Стереолитографическая машина известного типа содержит контейнер, предназначенный для помещения в него материала, и моделирующую платформу, приводимую в действие так, чтобы она перемещалась в вертикальном направлении.

Кроме того, указанная машина содержит излучатели, предназначенные для излучения указанного заданного излучения и выполненные с возможностью выборочного отверждения слоя материала, смежного с моделирующей платформой.

Различные примеры стереолитографической машины известного типа раскрыты в документах US 5,573,721; US 5,503,793 и WO 2012/111655.

Известны различные материалы для стереолитографии, которые могут быть использованы для создания объекта и отличающиеся друг от друга цветом, оттенком, механическими характеристиками и другими физическими параметрами.

Та же стереолитографическая машина может быть использована с любыми из различных материалов, указанных выше, в зависимости от требований, соблюдаемых для получения каждого трехмерного объекта.

Аналогично, существует возможность использования различных материалов для различных частей трехмерного объекта.

В соответствии с уровнем техники, оснащение машины необходимыми материалами обеспечивает оператор.

Процесс, раскрытый выше, обладает тем недостатком, что требует времени и относительно неудобен в исполнении.

Кроме того, стереолитографические машины известного типа обладают тем недостатком, что требуют периодической дозаправки в целях восполнения используемых материалов.

Согласно известной технологии, указанную дозаправку производят вручную, что сопряжено с тем недостатком, что это требует больше времени и подвергает оператора риску пострадать от возможной токсичности указанного материала.

Согласно известному варианту осуществления, дозаправку осуществляют автоматически, однако, в этом случае стереолитографическая машина должна быть оснащена заправочным устройством, что увеличивает стоимость и требует технического обслуживания.

Другой недостаток этого варианта осуществления следует из факта, что, при необходимости смены материала, указанное заправочное устройство должно быть очищено так, чтобы предотвратить загрязнение нового материала старым.

В любом случае, раскрытые выше машины также обладают тем недостатком, что материал, остающийся в контейнере в конце производственного цикла, подвергается атмосферным воздействиям, в частности, контакту с воздухом и светом, что постепенно ухудшает качество материала до тех пор, пока он не станет совсем непригодным для использования.

Для предотвращения указанного ухудшения необходимо вручную перенести оставшийся материал в закрываемый контейнер и хранить его там до следующего применения.

Однако, эта операция обладает такими же недостатками, что и раскрытые в отношении ручной дозаправки контейнера.

Другое неудобство стереолитографической машины известного типа заключается в том, что излучатели заданного излучения облучают материал через дно контейнера, в данном случае являющееся прозрачным.

В этих машинах это происходит в течение производственного цикла, в ходе которого прозрачное дно контейнера подвергается постепенному помутнению вследствие прохождения заданного излучения через него.

Указанное замутняющее воздействие постепенно снижает эффективность излучения до тех пор, пока не потребуется смена контейнера.

Определение момента времени, когда необходимо осуществить указанную замену, требует определенной профессиональной компетентности.

Проблемы, связанные с операциями, необходимыми для дозаправки и опорожнения контейнера, периодической замены контейнера и, при необходимости, очистки системы подачи материала, означают, что машина раскрытого выше типа не может быть использована непрофессионалом.

Настоящее изобретение ставит своей целью преодолеть все недостатки, являющиеся типичными для раскрытых выше стереолитографических машин известного типа.

В частности, первой целью настоящего изобретения является облегчение труда оператора при использовании различных материалов в одной и той же стереолитографической машине.

Еще одной целью изобретения является уход от необходимости периодической дозаправки и/или опорожнения контейнера.

Также целью изобретения является уход от необходимости очистки системы подачи контейнера.

Также целью изобретения является упрощение операции по замене контейнера, когда дно контейнера становится непрозрачным.

Другой, но не последней, целью изобретения является предотвращение порчи материала, остающегося в конце производственного цикла.

Вышеупомянутые цели достигнуты благодаря картриджу для стереолитографической машины, выполненному согласно пункту 1 формулы изобретения.

Указанные цели также достигаются благодаря стереолитографической машине по пункту 14 формулы изобретения, содержащей указанный картридж, а также способу стереолитографии по пункту 16 формулы изобретения.

Другие признаки и подробности различных аспектов настоящего изобретения раскрыты в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Преимущественно, картридж, являющийся объектом настоящего изобретения, позволяет заменять материал более простым способом по сравнению со стереолитографическими машинами известного типа.

Преимущественно, картридж согласно настоящему изобретению облегчает изготовление трехмерных объектов, различные части которых выполняются из разных материалов.

Преимущественно, указанный картридж пригоден, в частности, к использованию неквалифицированным оператором, например, оператором, специализирующимся в ювелирной или стоматологической области.

Указанные цели и преимущества, вместе с другими, которые будут рассмотрены ниже, пояснены в описании некоторых предпочтительных вариантов осуществления изобретения, которые представлены в качестве не имеющих ограничительного характера примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показан аксонометрический вид картриджа, являющегося объектом настоящего изобретения;

на фиг. 2 показан частичный разрез картриджа, изображенного на фиг. 1;

на фиг. 3 показано боковое сечение картриджа, изображенного на фиг. 1;

на фиг. 4 показан картридж с фиг. 3 во время использования в стереолитографической машине;

на фиг. 5 показано боковое сечение картриджа, являющегося объектом настоящего изобретения и выполненного в соответствии с первым вариантом его осуществления;

на фиг. 6 показано боковое сечение картриджа, являющегося объектом настоящего изобретения и выполненного в соответствии со вторым вариантом его осуществления;

на фиг. 7 показан аксонометрический вид картриджа, являющегося объектом настоящего изобретения и выполненного в соответствии с третьим вариантом его осуществления;

на фиг. 8 показано боковое сечение картриджа с фиг. 7;

на фиг. 9 показан частичный аксонометрический вид бокового сечения картриджа, являющегося объектом настоящего изобретения и выполненного в соответствии с четвертым вариантом его осуществления.

Картридж для питания стереолитографической машины, являющийся объектом изобретения и в целом обозначенный позицией 2 на фиг. 1, содержит опорную конструкцию 34 с которой соединен контейнер 3.

Картридж 2 также содержит первый резервуар 5, соединенный с указанной опорной конструкцией 34 и предназначенный для содержания первого материала 6, жидкого или пастообразного, предназначенного для отверждения под воздействием заданного излучения 7.

Заданное излучение 7 предпочтительно, но не обязательно, является светом.

Кроме того, предпочтительно, указанный первый материал 6 представляет собой светоотверждаемую смолу или фотополимер.

Картридж 2 также содержит питающие средства 8, соединенные с опорной конструкцией 34 и предназначенные для передачи указанного первого материала 6 из первого резервуара 5 в указанный контейнер 3.

Опорная конструкция 34 снабжена средством для съемного присоединения к стереолитографической машине 1, как схематично показано на фиг. 4.

Стереолитографическая машина 1 снабжена съемными соединительными средствами 15, выполненными с возможностью взаимодействия с указанным средством для присоединения картриджа 2 так, чтобы определять для последнего рабочее положение, как показано на фиг. 4.

Кроме того, контейнер 3 снабжен отверстием 4, предназначенным для введения моделирующей платформы 14 стереолитографической машины 1 в сам контейнер 3, когда картридж 2 соединен с указанной стереолитографической машиной, как показано на фиг. 4.

Понятно, что соединение картриджа 2 с машиной 1 делает доступным контейнер 3, предназначенный для содержания первого материала 6, который, выборочно подвергаясь воздействию заданного излучения 7, затвердевает и, таким образом, придает форму трехмерному объекту.

Преимущественно, указанный картридж 2 может быть легко соединен с машиной 1 и заменен, когда это будет необходимо.

Очевидно, что существует возможность создать различные картриджи с аналогичными друг другу конструкциями, и, таким образом, все они будут в равной степени выполнены с возможностью соединения с машиной 1, но отличаться друг от друга материалом, который они содержат.

Таким образом, преимущественно, оператор время от времени может выбирать картридж, содержащий материал, наиболее подходящий для создания конкретного трехмерного объекта.

Согласно изобретению, картридж 2 содержит также второй резервуар 5а, соединенный с опорной конструкцией 34 и предназначенный для содержания второго жидкого или пастообразного материала 6а, отличного от указанного первого материала 6.

Два резервуара 5 и 5а показаны на фиг. 1, где пунктирная линия схематично обозначает их контуры внутри опорной конструкции 34.

Питающие средства 8 также предназначены для передачи второго материала 6а из второго резервуара 5а в контейнер 3.

Можно считать, что наличие нескольких различных материалов 6,6а в одном картридже 2 позволяет создавать трехмерные объекты, состоящие из нескольких различных материалов.

Кроме того, поскольку оператор может за одну операцию присоединить к стереолитографической машине 1 картридж, наиболее подходящий для получения нужного вида продукта, по сравнению с машинами известного типа подготовка стереолитографической машины 1 происходит проще и быстрее.

Очевидно, что для каждого вида подлежащего изготовлению трехмерного объекта может быть изготовлен специальный картридж, содержащий материалы, наиболее подходящие для данного вида объекта.

Кроме того, питающие средства 8 обеспечивают возможность передачи материалов 6, 6а в контейнер 3 по мере необходимости использования их в производственном цикле, при отсутствии необходимости в заправке контейнера 3 извне и, следовательно, обеспечивают достижение одной из целей настоящего изобретения.

Кроме того, преимущественно, вышеописанный картридж 2 не требует наличия автоматических средств заправки в машине, что, таким образом, упрощает как саму стереолитографическую машину 1, так и ее эксплуатацию.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает достижение цели, относящейся к отсутствию необходимости очистки питающих средств 8 каждый раз после смены материала, так как они заменяются вместе с картриджем 2 каждый раз, когда происходит смена материала.

Предпочтительно, второй материал 6а является отверждаемым под воздействием указанного заданного излучения 7.

Таким образом, оба материала 6, 6а могут быть использованы в качестве альтернативы друг другу, согласно производственным нуждам.

Согласно варианту осуществления изобретения, второй материал 6а пригоден для смешивания с первым материалом 6, чтобы получить смесь 6b, отверждаемую под воздействием указанного заданного излучения 7.

В вышеуказанном варианте осуществления, первый материал 6 служит основным материалом для формирования отверждаемых слоев трехмерного объекта, тогда как второй материал 6а служит вспомогательным материалом для получения, совместно с основным материалом 6, смеси 6b, имеющей иные по сравнению с основным материалом 6 физические свойства.

Указанный второй материал 6а может быть, например, красителем, в случае, если существует необходимость придания смеси 6b различных цветовых тонов, оттенков или других визуальных особенностей.

Указанный второй материал 6а может также содержать порошки, например, частицы керамики, предназначенные для наделения смеси 6b специальными механическими свойствами, такими как сопротивляемость, твердость и т.д.

Предпочтительно, питающие средства 8 выполнены с возможностью их эксплуатации таким образом, что они могут дозировать первый материал 6 и второй материал 6а в различных процентных долях, для получения соответствующих смесей 6b с различными свойствами.

Предпочтительно, и как можно увидеть на фиг. 1 и 2, картридж 2 содержит два вторых резервуара 5а, каждый из которых предназначен для содержания соответствующих вторых материалов 6а, отличных друг от друга.

Преимущественно, наличие двух или более вторых резервуаров 5а, каждый из которых содержит различный материал 6а, обеспечивает более гибкое использование машины 1, как в случаях, когда материалы используются индивидуально, так и в случаях, когда материалы используются в смеси.

Предпочтительно, резервуары 5, 5а, и контейнер 3 неподвижно соединены друг с другом посредством опорной конструкции 34 таким образом, что образуют единое целое.

Еще более предпочтительно, опорная конструкция 34 выполнена таким образом, чтобы определять резервуары 5, 5а и контейнер 3.

Точнее, и как показано на фиг. 2 и 3, опорная конструкция 34, предпочтительно, содержит наружную стенку, определяющую границы ограничиваемого объема, разделительную стенку 16, расположенную внутри указанного ограничиваемого объема и предназначенную для отделения контейнера 3 от резервуаров 5, 5а, и разделительные перегородки 22, расположенные внутри ограничиваемого объема и предназначенные для отделения первого резервуара 5 и вторых резервуаров 5а друг от друга.

Предпочтительно, и как показано на фиг. 3, контейнер 3 имеет дно 9, по меньшей мере, частично прозрачное для указанного заданного излучения 7, и расположенное напротив отверстие 4.

Пространственное расположение отверстия 4 и прозрачного дна 9 позволяет использовать картридж 2 в стереолитографической машине 1 типа, схематично показанного на фиг. 4, где посредством расположенного под контейнером 3 излучателя 13 излучают заданное излучение 7.

Фактически, прозрачное дно 9 позволяет проходить заданному излучению 7 для отверждения материала 6b, содержащегося в контейнере 3.

Более того, отверстие 4 позволяет размещать моделирующую платформу 14 в контейнере 3 и перемещать ее с целью выполнения процесса стереолитографии.

Предпочтительно, резервуары 5, 5а снабжены средствами для изоляции содержащихся в них материалов 6, 6а от внешней среды.

Преимущественно, указанная изоляция позволяет защитить материалы 6, 6а от воздуха и/или света окружающей среды.

Предпочтительно, указанные средства для изоляции содержат герметичные стенки, которые ограничивают резервуары 5, 5а.

В частности, стенки резервуаров 5, 5а, предпочтительно, непроницаемы для света окружающей среды.

Что касается питающих средств 8, то они содержат подающие каналы 8а, каждый из которых своим первым концом сообщается с соответствующим резервуаром 5, 5а, а противоположным, вторым концом сообщается с указанным контейнером 3 через соответствующее дозирующее отверстие 3а, изображенное на фиг. 2, обособленное от дозирующих отверстий 3а, соответствующих другим резервуарам.

Наличие дозирующего отверстия 3а для каждого из резервуаров 5, 5а позволяет предотвратить смешивание материалов 6, 6а, содержащихся в резервуарах 5, 5а, до их попадания в контейнер 3.

Таким образом, преимущественно, обеспечивается возможность точного контроля за составом материала 6b, перемещаемого в контейнер 3.

Предпочтительно, и как показано на фиг. 3, указанные подающие каналы 8а соответствуют сквозным отверстиям, принадлежащим разделительной стенке 16, отделяющей контейнер от резервуаров 5, 5а.

Предпочтительно, питающие средства 8 выполнены с возможностью поддержания уровня материала 6b в контейнере 3 в течение заданного интервала времени, независимо от уровня материалов 6, 6а, присутствующих в резервуарах 5, 5а.

Преимущественно, это позволяет постоянно поддерживать оптимальную для изготовления величину уровня в контейнере 3, и при этом предотвращать возможные утечки материала 6b через контейнер 3.

Предпочтительно, это достигается за счет обеспечения надлежащего размера каждого подающего канала 8а.

В частности, размеры подающих каналов 8а могут быть обеспечены настолько точно, чтобы при понижении уровня в контейнере 3 могло быть обеспечено самопроизвольное вытекание материалов 6, 6а из соответствующих резервуаров 5, 5а, прекращающееся, как только указанный уровень восстановится до своей нормальной величины.

Результат, раскрытый выше, может быть достигнут, например, за счет выполнения подающих каналов 8а с такими размерами, чтобы использовать различные давления, действующие на материал 6, 6а, находящийся в резервуарах 5, 5а и в контейнере 3, так же, как и капиллярность в подающих каналах 8а.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 5 и обозначенному на ней позицией 30, указанные питающие средства 8 содержат клапанные средства 19, выполненные с возможностью управления ими так, чтобы обеспечивать или предотвращать вытекание материалов 6, 6а из соответствующих резервуаров 5, 5а в контейнер 3, исходя из уровня материала 6b, находящегося в последнем.

Предпочтительно, указанные клапанные средства 19 содержат дыхательные клапаны, предназначенные для обеспечения притока воздуха в один или более резервуаров 5, 5а.

Согласно варианту осуществления изобретения, не изображенному здесь, клапанные средства расположены вдоль подающего канала 8а так, что они могут быть открыты и закрыты по необходимости.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 6 и обозначенному на ней позицией 31, питающие средства 8 содержат напорное устройство 18, предназначенное для проталкивания материалов 6, 6а из резервуаров 5, 5а в контейнер 3.

В частности, указанное напорное устройство 18 выполнено таким образом, что оно не активно, пока уровень материала 6b в контейнере 3 остается в пределах указанного заданного интервала.

Предпочтительно, но необязательно, указанное напорное устройство 18 содержит насос.

Согласно варианту осуществления изобретения, не изображенному здесь, напорное устройство содержит плунжер, расположенный в каждом резервуаре 5, 5а.

Предпочтительно, картриджи 30 и 31 содержат средства 20 электропитания, предназначенные для обеспечения электроэнергией клапанных средств 19 и/или напорного устройства 18 соответственно.

Предпочтительно, указанные средства 20 электропитания содержат соединитель электропитания, который может быть соединен с аналогичным соединителем, принадлежащим стереолитографической машине 1.

Согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения, не изображенным здесь, питающие средства 8 содержат отверстие, которое может быть закрыто и может обеспечивать использование внешних средств управления для регулирования вытекания материал 6, 6а в контейнер 3, съемным образом соединенных с резервуарами 5, 5а.

Указанные внешние средства управления могут содержать, например, клапанные средства и/или напорные устройства, аналогичные тем, что описаны выше.

В частности, средства управления могут принадлежать стереолитографической машине 1.

Очевидно, что варианты осуществления изобретения могут содержать любую комбинацию вышеописанных питающих средств.

Более того, во всех вышеописанных вариантах осуществления, питающие средства 8 могут содержать датчики 17, предназначенные для определения уровня материала 6b в контейнере 3 и выполненные с возможностью извещения о любом нештатном уровне.

Предпочтительно, датчики 17 функционально соединены с клапанными средствами 19 и/или напорным устройством 18 так, чтобы управлять их действием.

Предпочтительно, картридж 2 содержит также детекционные средства 10, предназначенные для определения уровня материалов 6, 6а, содержащихся в резервуарах 5, 5а.

Указанные детекционные средства 10 обеспечивают возможность сигнализирования об уменьшении в резервуарах 5, 5а материалов 6, 6а, чтобы в надлежащий момент оператор может заменить картридж 2.

Преимущественно, детекционные средства 10 еще больше упрощают эксплуатацию стереолитографической машины 1.

Очевидно, что указанные детекционные средства 10 могут быть преимущественно использованы также в картриджах 2, встроенных в стереолитографическую машину, для сигнализирования о необходимости заправки резервуаров 5, 5а.

Предпочтительно, детекционные средства 10 выполнены с возможностью генерирования электрических сигналов, соответствующих уровням материалов 6, 6а, находящихся в резервуарах 5, 5а.

Указанные электрические сигналы, предпочтительно, передают на устройство, расположенное снаружи по отношению к картриджу 2, через соединительные средства 11, которые могут содержать, например, первый разъем, предназначенный для разъемного соединения со вторым разъемом, принадлежащим стереолитографической машине 1.

Стереолитографическая машина 1, предпочтительно, снабжена средствами сигнализирования, не показанными здесь, но известными как таковыми, выполненными с возможностью предупреждения оператора об израсходовании материалов 6, 6а в соответствующих резервуарах 5, 5а посредством указанных электрических сигналов.

Предпочтительно, картридж 2 содержит также заслонку 12, подвижно соединенную с отверстием 4 контейнера 3 так, чтобы иметь возможность принимать закрытое положение, как показано на фиг. 3, и открытое положение, как показано на фиг. 4.

Преимущественно, закрытие указанной заслонки 12 означает полное изолирование содержимого картриджа 2 от внешней среды, например, в период неиспользования картриджа, чтобы сохранить материалы 6, 6а и, таким образом, избежать ухудшения их свойств.

Также преимущественно, указанная заслонка 12 предотвращает любой случайный контакт оператора с материалами 6, 6а в целях безопасности и простоты использования картриджа 2.

Предпочтительно, заслонка 12 автоматизирована так, что самостоятельно принимает закрытое положение.

Указанная автоматизация может быть получена, например, за счет средств упругости.

Согласно одному варианту осуществления, автоматизация осуществляется за счет закрывающего устройства, принадлежащего стереолитографической машине 1.

В этом случае, могут быть предусмотрены средства, предназначенные для блокировки заслонки 12 в закрытом положении, которые также предназначенны для предотвращения открытия указанной заслонки оператором.

Указанная потребность может быть удовлетворена, например, путем настройки указанных средств блокировки так, чтобы они могли быть переведены в разблокированное состояние только при помощи устройства, автоматически управляемого стереолитографической машиной 1, до начала производственного цикла.

В любом случае, заслонка 12, предпочтительно, содержит профилированную часть 12а, предназначенную для определения концов хода, соответствующих указанным открытому и закрытому положениям.

Предпочтительно, но необязательно, каждый резервуар 5, 5а имеет объем от 1 см³ до 50 см³ включительно.

Объем, указанный выше, соответствует количеству материала 6, 6а, необходимого для изготовления слепка зубного ряда, используемого в области протезирования зубов.

Следовательно, преимущественно, картридж 2 с резервуарами 5, 5а, в размерах, указанных выше, может быть использован в качестве одноразового картриджа, еще больше упрощая для неопытного оператора использование машины, в то же время уменьшая количество необходимого материала 6, 6а до необходимого минимума.

Безусловно, резервуары 5, 5а могут иметь различные объемы.

Например, если первый материал 6 является базовым, а вторые материалы 6а являются вспомогательными, то вторые резервуары 5а будут, скорее всего, иметь меньшие объемы по сравнению с объемом первого резервуара 5.

Что касается прозрачного дна 9 контейнера 3, то оно, предпочтительно, выполнено так, что энергия в виде заданного излучения 7, приводящая к его помутнению, не превышает 110% от энергии в виде того же заданного излучения 7, необходимого для отверждения количества материала 6, 6а, соответствующего общему объему резервуаров 5, 5а.

Таким образом, длительность эксплуатации прозрачного дна 9 адаптирована к материалу 6, 6а, содержащемуся в картридже 2, с преимуществом сокращения стоимости прозрачного дна 9 и, таким образом, картриджа 2.

Предпочтительно, картридж 2 содержит отверстия для заправки резервуаров 5, 5а, герметизируемые после окончания процедуры заправки.

Предпочтительно, заслонка 12 выполнена с возможностью обеспечения картриджу 2 полной герметичности, по меньшей мере, до тех пор, пока заслонка открыта в первый раз.

Согласно варианту осуществления изобретения, отмеченному на фиг. 7 и 8 позицией 32, подающие каналы 8а выходят в контейнер 3 на том же уровне, что и общее дозирующее отверстие 3а.

Преимущественно, указанное общее дозирующее отверстие упрощает смешивание материалов 6, 6а, пока они передаются в контейнер 3.

Кроме того, предпочтительно, питающие средства 8 содержат смесительный канал 8b, один конец которого соединен со вторыми концами подающих каналов 8а, а противоположный конец которого совпадает с дозирующим отверстием 3а; причем смесительный канал внутри имеет фигурный элемент 8с, способный придавать материалам 6, 6а, протекающим через указанный смесительный канал, вихревое движение.

Преимущественно, указанный фигурный элемент 8с способствует смешиванию материалов на шаге дозирования.

Предпочтительно, но необязательно, фигурный элемент 8с имеет форму спирали.

В еще одном варианте осуществления изобретения, отмеченном на фиг.9 позицией 33, два вторых резервуара 5а принадлежат блоку 23 распределения, подвижно соединенному с контейнером 3 на уровне имеющегося в последнем дозирующего отверстия 3а.

Каждый из вторых резервуаров 5а содержит соответствующее отверстие 21, а блок 23 распределения выполнен так, что его перемещение позволяет расположить любое из указанных отверстий 21 напротив дозирующего отверстия 3а контейнера 3.

Таким образом, существует возможность выбора материала для передачи в контейнер 3 за счет различного размещения блока 23 распределения.

Первый резервуар 5 неподвижно соединен с контейнером 3 и сообщается с ним через дозирующее отверстие 3b, которое предпочтительно, но необязательно, отличается от дозирующего отверстия 3а, относящегося ко вторым резервуарам 5а.

Очевидно, что согласно вариантам осуществления изобретения, первый резервуар 5 также может принадлежать блоку 23 распределения.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 9, блок 23 распределения имеет конфигурацию, согласно которой указанный блок соединен с опорной конструкцией 34 посредством линейных направляющих, не изображенных на указанной фигуре, но известных как таковых.

Различные варианты осуществления изобретения могут включать в себя блоки распределения, отличные от раскрытого выше, и, например, могут иметь конфигурацию вращающегося барабана или любую другую конфигурацию.

Функционально картридж 2 используют в стереолитографической машине 1, схематически изображенной на фиг. 4 и содержащей излучатель 13, способный излучать заданное излучение 7, и моделирующую платформу 14, соединенную со средствами электропитания, предназначенными для перемещения указанной платформы вдоль траектории X перемещения.

Предпочтительно, картридж 2 соединен с машиной 1 в таком рабочем положении, что прозрачное дно 9 контейнера 3 расположено вдоль траектории заданного излучения 7, а отверстие 4 расположено вдоль траектории X перемещения платформы 14.

Предпочтительно, соединительные средства 15 снабжены датчиками, не изображенными здесь, но известными как таковыми, предназначенными для определения наличия картриджа 2 и уведомления, при необходимости, о любом неверном его положении, тем самым дополнительно упрощая эксплуатацию всей системы в целом.

Когда картридж 2 находится в рабочем положении, заслонку 12 контейнера 3 открывают, предпочтительно - автоматически, чтобы обеспечить моделирующей платформе 14 возможность перемещения внутрь контейнера 3.

После перемещения заданного количества одного или более материалов 6, 6а из резервуаров 5, 5а в контейнер 3 трехмерный объект изготавливают с использованием процесса стереолитографии известного типа.

Контейнер 3, таким образом, будет содержать материал 6 или материал 6а, или их смесь 6b.

Моделирующую платформу 14 последовательно располагают в контакте с материалом 6, 6а или 6b, находящимся в контейнере 3.

Затем слой материала 6, 6а или 6b, находящегося в контакте с моделирующей платформой 14, с целью его отверждения выборочно облучают при помощи заданного излучения 7.

Каждый слой объекта может быть изготовлен из любого из материал 6, 6а, время от времени поступающих в контейнер 3 из резервуаров 5, 5а.

В случае, когда слои выполняют из смеси 6b различных материал 6 и 6а, однородное смешивание указанных материал 6, 6а может происходить непосредственно в процессе их дозирования, например, путем их подачи через единое дозирующее отверстие 3а, как в варианте осуществления 32, показанном на фиг. 7 и 8.

Согласно варианту осуществления, не изображенному на фигурах, материалы 6, 6а смешивают после того, как они поступят в контейнер 3 и до воздействия на них заданного излучения 7.

В последнем раскрытом варианте осуществления, указанное смешивание, предпочтительно, выполняют посредством перемещения моделирующей платформы 14 относительно контейнера 3 при сохранении контакта с материалами 6, 6а, содержащимися в указанном контейнере.

Предпочтительно, платформу 14 перемещают параллельно дну 9 контейнера 3, при этом такое перемещение включает в себя, например, серию полных оборотов платформы 14 вокруг оси, ортогональной дну 9, предпочтительно совпадающей с траекторией X перемещения платформы 14.

В этом случае платформа 14, предпочтительно, имеет круглую форму.

Кроме того, машина 1 предпочтительно содержит детекционное устройство, не изображенное здесь, выполненное с возможностью определения угловой ориентации платформы 14 так, что в конце указанного поворота платформа 14 обратно возвращается в свое исходное положение.

Указанное детекционное устройство, предпочтительно, содержит реперный элемент, принадлежащий платформе 14, и детекционный элемент, не являющийся часть конструкции указанной платформы.

Предпочтительно, реперный элемент представляет собой боковую выемку, а детекционный элемент представляет собой реперное тело, взаимодействующее с указанной боковой выемкой и имеющее также функцию блокирования платформы 14 в правильном положении.

В конце производственного цикла моделирующая платформа 14 и, вместе с ней, готовый объект, вынимают из контейнера 3.

Предпочтительно, съемная заслонка 12 контейнера 3 закрывается так, чтобы защитить материалы 6, 6а, остающиеся в картридже 2, от атмосферных воздействий для их дальнейшего использования позже.

Стереолитографическая машина 1 может быть выполнена так, чтобы в случае, если текущий уровень материалов 6, 6а, находящихся в резервуарах 5, 5а, находится ниже заданного значения, то перед началом последовательного производственного цикла она предупреждает об этом оператора.

Согласно одному из вариантов осуществления, стереолитографическая машина 1 выполнена так, что она может вычислить необходимое для создания объекта количество материала, сравнивая его с количеством материала 6, 6а, доступного в резервуарах 5, 5а.

В случае, если доступное количество является недостаточным, стереолитографическая машина 1 предупреждает пользователя.

Вышеприведенная информация отчетливо показывает, что раскрытые выше картриджи обеспечивают достижение поставленных целей.

В частности, наличие нескольких резервуаров в одном и том же картридже для содержания в них различных материалов позволяет выполнять трехмерные объекты с различными физическими свойствами и/или содержать несколько различных материалов в более простом и автоматизированном виде.

Кроме того, использование картриджей избавляет оператора от необходимости периодической заправки и/или опорожнения контейнера картриджа.

Кроме того, удобное соединение картриджа с машиной и отсоединение картриджа от машины облегчает его замену, когда дно контейнера становится непрозрачным.

Указанное удобство использования дополнительно усиливается за счет наличия средств для определения уровня материала, находящегося в резервуаре.

Удобству использования также способствует тот факт, что отсутствует необходимость промывки системы подачи материала в контейнер, так как указанная система подачи встроена в картридж и, таким образом, заменяется вместе с ним, когда необходимо заменить материал.

Кроме того, возможность закрытия отверстия в картридже делает возможной консервацию находящихся в нем материалов и, тем самым, предотвращает их преждевременную порчу.

Claims (29)

1. Картридж (2; 30; 31; 32; 33) для стереолитографической машины (1), содержащий:

- опорную конструкцию (34), снабженную средством для разъемного соединения с указанной стереолитографической машиной (1);

- контейнер (3), снабженный отверстием (4) и соединенный с указанной опорной конструкцией (34);

- первый резервуар (5), соединенный с указанной опорной конструкцией (34) и предназначенный для содержания первого материала (6), жидкого или пастообразного, отверждаемого под воздействием заданного излучения (7);

- по меньшей мере один второй резервуар (5а), соединенный с указанной опорной конструкцией (34) и предназначенный для содержания второго материала (6а), жидкого или пастообразного, отличного от указанного первого материала (6), причем указанный второй резервуар (5а) снабжен средствами для изоляции указанного второго материала (6а), содержащегося в указанном втором резервуаре (5а), от внешней среды;

- питающие средства (8), соединенные с указанной опорной конструкцией (34) для передачи указанного первого материала (6) и указанного второго материала (6а) из указанных резервуаров (5, 5а) в указанный контейнер (3); отличающийся тем, что указанный первый резервуар (5) оснащен средствами для изоляции указанного первого материала, содержащегося в указанном первом резервуаре (5) от внешней среды, причем указанный второй материал (6а) является отверждаемым под воздействием указанного заданного излучения (7) и/или способен образовывать, вместе с указанным первым материалом (6), смесь (6b), отверждаемую под воздействием указанного заданного излучения (7).

2. Картридж (2; 30; 31; 32; 33) по п. 1, отличающийся тем, что он содержит множество указанных вторых резервуаров (5а), каждый из которых содержит соответствующие вторые материалы (6а), отличные друг от друга.

3. Картридж (2; 30; 31; 32) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный первый резервуар (5) и указанные один или более вторых резервуаров (5а) неподвижно соединены с указанным контейнером (3).

4. Картридж (2; 30; 31; 32; 33) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанные питающие средства (8) содержат несколько подающих каналов (8а), каждый из которых своим первым концом сообщается с соответствующим одним из указанных резервуаров (5, 5а), а противоположным вторым концом сообщается с указанным контейнером (3).

5. Картридж (2; 30; 31; 33) по п. 4, отличающийся тем, что по меньшей мере два из указанных подающих каналов (8а) оканчиваются в указанном контейнере (3), причем каждый на уровне расположения разных дозирующих отверстий (3а; 3b).

6. Картридж (32) по п. 4, отличающийся тем, что по меньшей мере два из указанных подающих каналов (8а) оканчиваются в указанном контейнере (3) на уровне расположения одного и того же дозирующего отверстия (3а).

7. Картридж (32) по п. 6, отличающийся тем, что указанные питающие средства (8) содержат смесительный канал (8b), имеющий один конец, соединенный с указанными вторыми концами указанных подающих каналов (8а) и противоположный конец, совпадающий с указанным дозирующим отверстием (3а); причем указанный смесительный канал (8b) внутри имеет фигурный элемент (8с), выполненный так, чтобы придавать материалу (6, 6а), протекающему через указанный смесительный канал (8b), вихревое движение.

8. Картридж (33) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанные питающие средства (8) содержат дозирующее отверстие (3а), сообщающееся с указанным контейнером (3), причем по меньшей мере два из указанных резервуаров (5, 5а), каждый содержащий отверстие (21) и принадлежащий к блоку распределения (23), съемным образом соединены с указанным контейнером (3) так, чтобы обеспечивать возможность расположения указанного отверстия (21) любого из указанных резервуаров (5, 5а) в сообщении с указанным дозирующим отверстием (3а).

9. Картридж (2; 30; 31; 32; 33) по любому из пп. 1-2, 5-7, отличающийся тем, что указанные питающие средства (8) выполнены с возможностью поддержания уровня материала (6b), содержащегося в указанном контейнере (3), в пределах заданного диапазона.

10. Картридж (30) по любому из пп. 1-2, 5-7, отличающийся тем, что указанные питающие средства (8) содержат клапанные средства (19), выполненные с возможностью обеспечения или предотвращения вытекания указанного первого материала (6) и/или указанного второго материала (6а) из соответствующего одного из указанных резервуаров (5, 5а) в указанный контейнер (3).

11. Картридж (31) по любому из пп. 1, 2, 5-7, отличающийся тем, что указанные питающие средства (8) содержат напорное устройство (18), предназначенное для проталкивания указанного первого материала (6) и/или указанного второго материала (6а) из соответствующего одного из указанных резервуаров (5, 5а) в указанный контейнер (3).

12. Картридж (2; 30; 31; 32; 33) по любому из пп. 1, 2, 5-7, отличающийся тем, что содержит заслонку (12), подвижно соединенную с указанным отверстием (4) так, чтобы обеспечивать по меньшей мере одно открытое положение и по меньшей мере одно закрытое положение указанного отверстия (4).

13. Картридж (2; 30; 31; 32; 33) по любому из пп. 1, 2, 5-7, отличающийся тем, что указанный контейнер (3) содержит дно (9), по меньшей мере частично прозрачное для указанного заданного излучения (7), расположенное напротив указанного отверстия (4).

14. Стереолитографическая машина (1), содержащая:

- излучатель (13), предназначенный для излучения заданного излучения (7);

- моделирующую платформу (14), связанную с источником питания, предназначенным для обеспечения перемещения указанной платформы (14) вдоль траектории (X) перемещения;

отличающаяся тем, что она содержит картридж (2; 30; 31; 32; 33) по п. 13 и съемные соединительные средства (15), выполненные с возможностью вмещения указанного картриджа (2; 30; 31; 32; 33) в таком рабочем положении, при котором указанное прозрачное дно (9) расположено вдоль указанной траектории (X) перемещения указанной моделирующей платформы (14).

15. Стереолитографическая машина (1) по п. 14, отличающаяся тем, что она содержит средства управления, предназначенные для подключения к указанным питающим средствам (8) для управления указанными питающими средствами (8), чтобы управлять вытеканием указанного первого материала (6) и указанного второго материала (6а) из соответствующих резервуаров (5, 5а) в указанный контейнер (3).

16. Способ стереолитографии, содержащий следующую последовательность операций:

- подготавливают картридж (2; 30; 31; 32; 33) по любому из пп. 1-13;

- используют указанные питающие средства (8) так, чтобы обеспечить перемещение указанного первого материала (6) и указанного второго материала (6а) из указанных резервуаров (5, 5а) в указанный контейнер (3);

- размещают моделирующую платформу (14) в контакте с указанными материалами (6, 6а), находящимися в указанном контейнере (3);

- указанным заданным излучением (7) выборочно облучают слой указанных материалов (6, 6а), находящихся в указанном контейнере (3), размещенной в контакте с указанной моделирующей платформой (14);

отличающийся тем, что перед операцией облучения содержит операцию, на которой перемещают указанную моделирующую платформу (14) относительно указанного контейнера (3) при сохранении контакта с указанными материалами (6, 6а), находящимися в указанном контейнере (3), с целью получения однородной смеси (6b).

Images