SE461752B - Anordning och material foer framstaellning av tre-dimensionellt foeremaal - Google Patents

Description

461 752 Yß Ett sätt att åstadkomma en viss känsla för objektets tredimensionella geomelri tillämpas av vissa CAD-leverantörer, där systemet medger att konstruktören kan betrakta objektet från valfri synvinkel på bildskärmen och därigenom uppleva en fo tolik perspektivbild av detaljen. Stora ansträngningar har gjorts av leverantörer, i syfte att öka realismeni denna typ av presentation, tex. med hjälp av färgsättning och skuggeffekter. Det har i praktiken dock visat sig att denna typ av hjälpmedel tjänar större nytta vid säljande och estetiska presentationer än att de aktivt bidrager till minskat behov av rena fysiska modeller, i själva konstruktionsarbetet.

En metod, att tillverka fysiska modeller m.h.a. CAD-databaser i direkt anslutning till konstruktörens arbetsplats beskrivs i US 4575330 ( C.W. Hull ). Denna, s.k. stereolitografiska metod, bygger på principen att en UV-strâlande focuserad ljusstråle tvärbinder och därmed härdar träffpunkten på ytskiktet av en flytande fotopolymer.

Ljuskällan, som är två-dimensionellt styrbar ovanför badet med den UV-härdande plastvätskan, kan då förmås att härda ett tvärsnitt ur den önskade modellen. Den så framställda sektionen avsätts på ett, i badets djupled, rörligt bord. Genom att successivt sänka bordet efter varje fullbordad tvärsektion kan varje lager bindas till varandra och en komplett modell av objektet framställas.

Denna metod, som av tidsskäl endast bör framställa skalmodeller, har hittills med framgång endast prövats i mindre maskiner med kapacitet på några kubikdecimetrar. Måttnoggrannheten har uppgivits vara ett problem till följd av krympning och inre spänningar som orsakar skevning i den färdiga modellen.

Utrustningens höga inköpskoslnad och förhållandevis tidskrävande process för modelltillverlmíxig, på ett antal timmar per modell, är faktorer som begränsar metodens användning.

Sammanfattningsvis kan sägas, att det fortfarande saknas effektiva och praktiska hjälpmedel i produktutvecklingsarbete för interaktiv modelltillverkning i omedelbar anslutning till konstruktörens arbetsplats.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Ändamålet med uppfinningen är att skapa en anordning som möjliggör interaktiv tillverkning av tredimensionella modeller, som i allt väsentligt överensstämmer med den CAD-databas som operatören avser att reproducera. Anordningen skall på så vis medge snabb framställning av det aktuella objektet utan mänsklig inblandning efter det att operatören, via sin arbetsterminal, har beordrat tillverkning av en eller flera modeller.

Denna anordning, skall kunna placeras i kontorsmiljö och framställa komplexa tredimensionella modeller, som på ett digitalt sätt reproducerar det i databasen definierade objektet och detta har åstadkommits genom att bearbetningsmaskinen (1) innefattar minst ett organ (57) för förintning av materialpartiklar i sektionen (16) i form av minst en elektrod till en gnistbearbetningsmaskin, glödpenna eller liknande, vilket/ vilka organ och/ eller vilken sektion är medelst datorinstruktioner styrbart i sektionsplanets x- och/ eller y- riktning. , 461 752 Beskrivning av ritningarna Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 sig. 4 Pig. s Fig. 6 Fig. 7 Fig. 8 Pig. 9 Fig. 10 Pig. 11 Fig. 12 sig. 13 Fig. 14 visar en typisk användarsituation där en anordning enligt uppfinningen möjliggör interaktiv tillverkning av modeller, vid terminalarbete. visar en anordning i perspektiv och partiell genomskäming så att uppfinningens inre visas. visar en kontaktram i perspektiv med invändiga kontakttänder samt en förstoring av ett utsnitt av ramen där kontakttänderna visas. visar ett materialämne i perspektiv där tre av de yttersta materialskivorna har separerats från materialämnet och varandra, i syfte att visa gallertrâdarnas riktning. a visar ett utsnitt av en materialskiva med omgivande elektrodlager i perspektiv. En spänningskälla är symboliskt ansluten mellan en gallertràd på skivans översida och en gallertråd gränsande till skivans undersida, varvid en gnisturladdning igenom gallertråclarnas korsningsorriråde även har illustrerats. visar en gnisturladdning mellan två gallertrådar i den yttersta skivan av ett materialärrme. Det aktuella korsningsområdet är även visat i uppförstoring i syfte att åskådliggöra hur gnistan kan avverka icke önskade gallertrådsrester. visar en alternativ anordning enligt uppfinningen där galler-trådarna kontinuerligt kan avlägsnas ur materialämnet genom urdragning efter fullbordad materialbearbetning i varje tvärsnitt. Figuren visar även gallertrådarnas bägge ändpartier i förstoring varav det ena ändpartiet visas i två vyer. visar hur ett tvärsnitt S-S i ett objekt utformas i en materialskiva med sina omgivande elektroder. visar en anordning med rörligt bearbetningsverktyg, enligt uppfinningen, i perspektiv. visar anordningen i ñg. 9 från sidan. Bearbetningsverktygets arbetsställe är dessutom uppförstorat i syfte att visa detaljer tydligare. visar en annan anordning med fast elektrodmatris från sidan.

Bearbetningsverktygets arbetsställe är dessutom uppförstorat i syfte att visa detaljer tydligare. visar hur en flatbäddsplotter kan förses med ett tillbehör som kan bearbeta skivor enligt uppfinningen. visar en anordning enligt uppfinningen från sidan där en enkelradig gnistelektrodkam kan föras med mycket hög hastigheti närheten av en obearbetad materialskíva. visar anordningen enligt fig.13 från ovansidan. 461 752 Beskrivning av utföringsexemp el På ritningarna, som visar utföringsexempel på anordningar för genomförande av sättet, betecknas med: 1 En komplett anordning för framställning av modeller, enligt uppfinningen. 2 En terminal eller arbetsstation ansluten till en CAD-dator eller liknande. 3 En modell framställd enligt uppfinningen. 4 En matningsskruv för framdrivning av materialämnet genom en kontaktram.

En drivanordníng för matníngsskruv. 6 Ett materialämne. 7 En styrenhet ansluten till en CAD-dator eller lil 8 Ett anslutningsdon, t.ex. en kabel, mellan styrenhet och kontakttänder. 9 En ram med invändiga kontaktdon för elektrisk anslutning till gallertrådar, kallad kontaktrarn. 11 Ett bord för färdigtillverkade modeller. 13 Ett kontaktdon kallat kontakttand. 16 En ark-, ban- eller skivformad sektion av material kallad materialskiva. 17 En gallemåd. 18 En gnista eller ljusbåge. 19 En spänningS-l strömkälla.

En tänkt geometri i en materialskiva vilken avses att kvarlärnnas efter fullbordad gnístbearbeming. 21 En symboliskt illustrerad, av styrenheten pâverkbar, strömbrytare eller annat organ vilket kan bilda den avsedda strömkretsen. 22 Ett termiskt spärrskikt. 23 Ett kontaktblock för gallertrâdar. 24 Ett isolerande skikt, t.ex. ett lacklager, omslutande en gallertråd.

Ett hålrum orsakat av bearbemingen där material har avlägsnats, t.ex. smälts eller förångats, från materialskivan. 26 Ett anslutningsdon, t.ex. ett koniskt hål, för gallertrådar mot styrenhetens anslutningsdon. 27 Ett segment av en materialskiva motsvarande det aktuella tvärsnitt i det objekt som avses att tillverka en modell efter. 28 Ett magasin med obearbetat skivformigt material, t.ex. en rulle. 29 En servostyrd rörlig anordning för förflyttning av bearbetningsverktyget i två, med materialsklvan parallella, oberoende riktningar, kallad x-y servo.

En styrlist, t.ex. en kuggstång, för styrning och drift av x-y servot. 31 En modell, framställd med en anordning enligt uppfinningen, under uppbyggnad. 32 En montageplatta för fixering, t.ex. genom vakuum, av en modells första färdigbearbetade skivsektion. 33 En driv- och styranordning för translaterande rörelse, av den icke kompletta modellen, kallad stämpel. 34 Ett relativt mothållarplattan fast fundament. 4 S 461 752 En kabel för energiförsörining. 36 Ett bearbetningsverktyg, t.ex. en griistelektrod eller laserkanon, kallat verktyg. 37 En, för bearbetningsprocessen icke påverkande platta kallad mothållarplatta. 38 Ett, ur materialskivan, av bearbetningsprocessen skapat hålrum. 39 Ett magasin för uppsamling av materialskivsrester efter fullbordad bearbetning, t.ex. en rulle. 40 ' En kabel för anslutning mellan släpkontakten och anordningens strömförsörjning. 41 En släpkontakt för galvanisk kontakt till materialskivans folieskikt. 42 En gnistelektrod. 43 Ett elektriskt ledande skikt, t.e>c grafit eller rnetallfolie, väsentligen täckande hela materialskivarts ena sida, kallat folieskikt. 44 En logisk och/ eller lcraftförsörjande enhet vilken fördelar erforderliga spänningar till aktuella gnistelektroder, i enlighet med styrdata från. styr-enheten, kallad drivkrets. 45 En kabel för seriell komunikation och energiförsörjning mellan drivkretsar och styrenhet och/ eller strömförsörjningsenehet. 46 En flatbäddsplotter. 47 Ett aggregat vilket förser bearbetningsverktyget med erfoderlig energi. 48 En fjädrande anordning vilken förspärmer magasinet med icke sammanfogade materialskivor mot hörnbleck. 49 Ett för obearbetade materialskivor styrande magasin. 50 En stapel med obearbetade och icke sammartfogade materialskivor. 51 En servostyrd rörlig anordning för förflyttning av en enradig gnistelektrodkam och ett t.ex. IR-rör i en rikting parallel med materialskivan. 52 Ett hömbleck vilket positionerar en obearbetad materialskiva. 53 Ett värmestrålande element, t.ex. ett IR-rör. 54 Ett till en färdigtbearbetad materialslciva omgivande spillämne. 55 Ett skikt av termiskt påverkbart sammanfogande ämne, t.ex. smältlim. 56 En enradig gnistelektrodkam. 57 Ett organ för bearbetning av material. 58 En enhet för sammanfogning av bearbetade materialskivor.

Ett sätt vid vilket uppfinningen kan användas möjliggör olika principer för utformningen och funktionen hos materialämnet och anordningen. Enligt den ena möjliggörs god tredimensionell styrbarhet av bearbetningen med avsevärt mindre antal gallertxådar per materialskiva, än vad som vore fallet om varje enskilt' gnisturladdningsställe skulle vara anslutet till separata ledare. lig. 2, 3, 4, 5 och 6 visar anordningar enligt denna princip.

Genom att låta materialämnet 6, t.ex. ett block med större dimensioner än den färdiga modellen 3, vara sammanfogat av ett stort antal skivor l6a och 16b, mellan vilka materialskivor ett stort antal elektriskt ledande trâdformade och i sin 461 752 längsriktning parallella elektroder 17, kallade galler-trådar, är från varandra elektriskt isolerande anbringade, i ett gallerliknande mönster utefter hela den yta som bildas i tvärsnittet mellan varje materialskiva 16. Varje sådant elektrodlager är dessutom anordnat att vara transversellt mot närstående elektrodlager. Materialämnet 6 kan härigenom i sin längsrikming (enligt fig. 4) vara uppbyggt enligt; Elektrodlager med liggande gallertrådar 17 - materialskiva 16a- elektrodlager med stående gallertrådar 17- materialskiva 16b- elektrodlager med liggande galler-trådar 17, - materialskiva 16a, - osv. - osv. Ett materialärnne 6 uppbyggt på detta sätt skall vara homogent sammanfogat och utvändigt uppvisa släta och måttriktiga yttre begränsningsytor.

Varje enskild gallertråd 17 bör, i sin ena ände, vara avslutad i, eller i anslutning till, en av materialämnets yttre begränsningsytor.

Gallertrådar 17, vilka omsluter en enskild xnaterialskiva 16 i två korsande lager, bildar ett rutmönster med ett stort antal korsningsområden, definierade av två transversella gallertrådars korsningspurikt, setti materialämnets längsrikming, och där mellan beläget material, setti materialärnnets tvärsriktning, se fig. 4.

Genom att ansluta en gallertråd 17, i vardera elektrodlagret på ömse sidor om en enskild materialskíva 16 i materialämnet, till en lämpligt vald spänning 19 kan överslag fås att orsaka en gnisturladdriing med tillhörande ljusbåge 18 i koršningsområdet, mellan de anslutna elektroderna. Genom att anpassa strömmen och varakfigheten på derma ljusbåge, genom materialskivan 16, kan materialet i korsningsområdet fås att antingen smälta eller förångas. Ett hål genom materialskivan 16, i korsningsontrådet, kan på detta sätt åstadkommas, varvid den tillför-da energin och dess tidsmässiga varaktighet avgör hålets storlek och ytbeskaffenhet. Fler än en gallertråd 17 kan samtidigt anslutas varvid flera gnistöverslag 18 samtidigt kan åstadkommas.

Genom att sekvensiellt tillföra elektrisk energi i lämpligt valda galler-trådar 17, kan på detta sätt, önskade mönster av hål skapas i materialskivoma 16. Om delningen mellan gallertrådama 17 anpassas till hålens storlek, kan hålen fås att överlappa varandra, varvid gnisturladdningar i närliggande korsningsornråden bildar gatforrnade hålrum. Materialets ledningsfönnåga kan även anpassas så att gnisturladdningen kan fås att initialt uppstå genom ett tidigare skapat närliggande hål, varvid ljusbâgen söker den kortaste vägen genom materialet genom korsningsområdet. Ljusbågen 18 kan på detta sätt "rita" en hålbana mellan två närliggande korsningspunkter.

Det är således möjligt att smälta eller förånga bort önskade delar av rnaterialämnet 6 genom att sekvensiellt tillföra energi till lämpligt valda gallertrådar 17. Detta visas i fig. 8. Genom att samtidigt galvaniskt ansluta alla galleruådar 17, som omsluter en enskild materialskiva 16 och låta en styrenhet 7 ansluten till ett CAD-system 2, sekvensiellt omvandla alla korsningsorrtrådcn, som representerar hålrunt eller yttre begränsningsytor, för en motsvarande tvärsektíon S-S, i den på CAD-systemet kontruerade detaljen, till hålrum ZSa i den aktuella materialskivan 16, kan uppfinningen återge den fysiska detaljens geornetrier i den aktuella tvärsektionen S-S. Detta kan sekvensiellt upprepas genom att alla gallertrådar, som omsluter intilliggande materialskiva, anslutes och via styrenheten 7 fås att framställa nästa motsvarande tvä rsektion av den CAD-konstruerade detaljen. Materialskiva för materialskiva kan på detta sätt materialämnet 6's oönskade delar avlägsnas, så att en 6 7 461 752 komplett tre-dímensionell modell 3 av detaljen kan frarnställas. Anordningens styrenhet bör även bränna bort material 25b i materialämnet, så att operatören kan avskilja materialämnesrester och blottlägga modellen.

Modellen 3's förmåga att återge CAD-databasens geometrier beror på materialskivornal6's tjocklek och elektrodema 17's inbördes delning.

Materialärrmet 6 kan liknas vid en tre-dimensionen gíttermatris i vilken material kan förångas eller smältas genom styrd griisturladdning. Gittermatrisens upplösning ger därvid modellens digitala ytstriiktiir. g En anordning 1 för genomförande av detta sätt skulle sålunda kunna bestå av en ram 9 i vilken tunna spetsformade kontakttänder 13 invändigt finns applicerade med samma delning som gallertrådarna. Ramen 9 skall därmed med god precision ornsluta materialämnet 6's yttre begränsningsytor varvid de från ramen 9 uppstickande kontakttändema 13 fås att tränga in någoti materialämnet 6.

Kontakttändema 13 hamnar därvid antingen i galvanisk kontakt med gallertrådarna 17 eller tillräckligt nära så att energin kan överföras med kontrollerad gnisturladdning. D.v.s. gallertrådama 17's delning vid materialämnet 6's yttre begränsningsytor och kontakttändema 13's tjocklek måste anpassas så att alla tänkbara toleransutfall på gallertrådarna 17's läge relativt kontakttänderna 13 garanterar en entydig koppling, även om tändema 13 inte står i galvanisk kontakt med gallertrådaxna 17.

Vidare bör ramen förses med en mamingsanordning 4 och 5 vilken med god precision kan mata fram materialänmet 6 genom ramen 9 så att kontattändema 13 entydigt står i förbindelse med den avsedda materialskivan 16's omgivande gallertrådar 17. Matningsanordningen 4 och 5 skall härvid, på uppdrag av styrenheten 7, kunna pressa materialämnet 6 genom ramen 9 så att kontakttänderna 13's anslutningar skiftar fram ett elektrodlager i taget. Materialämnet 6 kan med fördel göras så långt i längsriktningen så att flera modeller kan tillverkas ur ett och samma ämne.

Slutligen måste anordningen 1 även omfatta ett sätt att avlägsna eller på annat sätt eliminera kvarvarande gallertrådar 17 från modellen 3. Detta kan åstadkommas genom att anordningen förångar eller smälter bort gallertrådama 17i takt med att dessa förbrukas och inte längre behövs i processen. Fig. 6 illustrerar ett sätt att genomföra detta. I detta utföringsexempel skall gallertrådarna 17 uppvisa väsentligen samma terxniska egenskaper som materialämnet 6 i övrigt.

Gallertrådarna 17 kan härvid med fördel bestå av strängar 17 med låg resistivitet i själva materialskivan 16. Detta kan åstadkommas genom att ledande partiklar, t.ex. kolpulver, injiceras i tunna munstycken vid framställningen av materialskivan, t.ex. vid extrudering. Ett annat sätt är att sammanfoga materialskivorna 16 med ett ledande lim med väsentligen samma termiska egenskaper som materialskivorna.

Det kan vara önskvärt att låta gallertrådarna 17 uppvisa något högre smälttemperatur det omgivande materialämnet, för att härigenom säkerställa att gallertrådens ledningsiörmåga upprätthålls under det att materialskivan 16 smäl ts i korsningsornrådet. Fi g. 6 visar den ordning, enligt pilen P, med vilken lämpliga gallertrådar 17b måste anslutas via de symboliskt markerade strömbrytarna 21a - 21 n för att gallertråden 17a skall förbrukas, d.v.s. brännas bort, på ett korrekt sätt.

Om temperaturledningsegenskapema från det obearbetade materialämnet 6 inte 7 461 752 förmår att kyla gallertrådarria 17a, så. att dessa förblir intakta, efter fullbordad bortbränning av gallertråden 17b, kan ett termiskt spärrskikt 22, t.ex. ett kristallint lim med hög smältpurikt, appliceras i delningsplanet mellan varje materialskiva 16.

Spärrskiktet 22 säkerställer därmed att gallertrådarna 17 endast kan förbrännas från ena sidan.

Denna anslutningsiiktning P och detta spärrskikt 22 säkerställer att gallertråden l7a förblir opåverkad intill dess att denna inte längre behöver användas i processen.

Kvar blir dock rester av det tenniska spärrskiktet 22 vilket företrädesvis kan uppvisa mycket spröda mekaniska hållfastheter. Skiktet 2 kommer därför inte att ensamt kunna utgöra en självbärande struktur i de ornråden av materialämnet som har blivit förångade eller bortsmälta, d.v.s. skiktet 22 övergår till någon form av stoft eller pulver, då detta inte bärs upp av materialskivor 16.

Ett annat sätt att avlägsna gallertrådarna är att förbränna bort en viss mängd material vid ämnet 6's yttre begränsningsytor så att gallertrådarna 17 blottas, som utstickande fransar, varvid urdragning med hjälp av valsar, placerade runt ämnets utgångsöppning, underlättas.

Ett annat sätt, är att utföra gallertrådaina 17 i ett termiskt resistent med mekaniskt svagt material, t.ex. tunn metallfolie. Tunna enfibriga koltrådar har också uppvisat lämpliga egenskaper, enär dessa lätt går att böjutmatta efter fullbordad mode1ltillverl Ytterligare ett annat sätt att avlägsna gallertrådarna 17 utgörs av termisk förbränning, varvid varje gallertråd 17 måste stå i galvanisk kontakt i sina bägge ändar med en strörnförsörjande krets. Trådens inre resistans kommer härvid att mycket has tigt orsaka en förbränning av tråden som inte behöver påverka omgivande material på grund av den stora skillnaden i massa och kyleffekt.

En annan princip, enligt uppfinningen, visas i fig. 7 där gallertrådarna 17 är anbringade med sin längsriktrring parallell med materialämnet 6's utmatnings- riktning ur anordningen 1. Denna princip förutsätter att anordningen 1 kan dra gallertrådarna 17 ur materialämnet 6 på ett kontrollerat sätt. Varje gallertråd 17 är eletriskt isolerad från omgivningen med t.ex. ett laclskikt. Tråden 17's bägge ändytor är dock oísolerade. I gallertrådarna 17's ena fria ände skapas därmed en punktforrnad elektrodyta, inuti materialämnet 6, som genom relativrörelse mellan tråden 17 och materíalämnet 6 kan posítioneras var som helst i materialämnet 6.

Alla gallertrådar 17 är i sin andra, icke fria ände, fastsatta i ett kontaktblocl< 23, genom t.ex. ingjutning av tråden 17. Kontaktblocket skall även medge galvanisk anslutning av gallertrådarna via anslutningsdon 26 till styrenheten. För varje läge av de fria gallertrådsändarna inuti materialämnet 6, blir det således möjligt att åstadkomma gnisturladdning 18 och därmed genererade hålrum 25. Anordningen bör således steg för steg dra ur gallertrådarna 17 genom relativrörelse mellan kontaktblocket 23 och materialämnet 6.

Fördelen med den sistnämda anordningen är att de färdigproducerade modellerna direkt är fria från kvarvarande gallertrådar 17. Nackdelen är att antalet gallertrådar är avsevärt större än vad som krävs vid den först beskrivna principen.

Enligt en annan utföringsvariant av uppfinningen, är ett bearbetningsverktyg 36 8 ”l 461 752 rörligt i två dimensioner (pil C och D) utefter en mothållarplatta 37, vilken inte bör påverka bearbemingsprocessen. En sådan anordning visas i fig. 9. Obearbetade materialskivor, t.ex. i form av kontinuerligt band 16 matas i steg fram från en rulle 28 (pil A) i läge bakom mothållarplattan 37, sett från verktyget 36, och fasthåller t.ex. med hjälp av vakuum, materialskivan 16 mot mothâllarplattan 37. Styrenheten, ej visad, startar verktyget 36 och för detta med x-y servot 29 i en bana 25, motsvarande t.ex. ytterkonturema av det aktuella tvärsnitteti det aktuella objektet, med hjälp av data från CAD-systemet. Se även fig. 8. Vertyget 36 förmår då antingen frånskilja material, t.ex. genom smältning eller förångning, eller sammanfoga material t.ex. genom terrnisk härdning och eller sintring, till en skivsektion, visas ej i ñg.9, som i allt väsentligt avbildar det aktuella tvärsnittets form i det aktuella objektet.

Efter fullbordad bearbetning, matas stämpeln 32 med tillhörande, ej fullbordade, modell 31, fram till anliggning mot den färdiga skivsektionen (pil B). Således kommer denna färdiga skivsektion att pressas mellan den yttersta och sist monterade skívsektionen på modellen 31 och mothållarplattan 37. Genom att t.ex. tillföra värme från mothållarplattan 37 med inbyggd motståndsuppvärnming, kan ett smältlim på den sist färdigställda skivsektionen, fås att sammafoga denna skivsektion till den tidigare frarnställda stapeln av skivsektioner 31.

Det är således möjligt, enligt detta sätt,att skiva för skiva bearbeta och sammanfoga en modell, som på ett digitalt sätt återger CAD-databasens geometrier. Efter tullbordad samrnanfogning kan den färdiga modellen frigöras från anordningen genom t.ex. att ett vakuumsug mellan modell och montageplatta 32 upphör.

Detta sätt, med olika lösningar på transport av materialskivor 16, restprodukter 39 och modell 31 medger olika typer av bearbetning. Endast ett fåtal utföringsvarianter har visats i ritningarna.

Pig. 10 visar en skärande bearbetning med hjälp av ljusbåge 18 orsakad av ett gnistöverslag mellan en gnistelektrod 42 i verktyget 36 och ett elektriskt ledande folieskikt 43 på materialskivan 16's baksida. Motliållarplattan 37 bör härvid uppvisa en optimerad elektrisk och termisk resistans, så att ljusbågen 18 inte störs eller på armat sätt påverkas negativt. Den tillförda energin i ljusbågen 18 och x-y servot 29's rörelsehastighet kommer därvid att påverka det bearbetade hålrummet 25's geometri.

En släpkontakt 41 ansluten till t.ex. elektrisk jord via kabeln 40 möjligör att ett elektriskt slutet system kan skapas mellan folieskiktet 43 och gnistelektroden 42.

Vertyget 36 skulle även kunna vara ett energistrålande organ t.ex. en laserkanon vilken avger en väl fokuserad stnåle. Strålens energi måste härvid vara anpassad så att lämpligt hålrum 25 kan åstadkommas genom smältnirig eller förångning.

Mothållarplattan 37 bör då vara utformad i ett för laserstrâlen perrneabelt material med tillräcklig termisk resistans, t.ex. kvartsglas.

En annan anordning för termisk bearbetning av materialskivoma visas i fig.11. I detta utföringsexempel har x-y servot ersatts med en relativt materialskivan fast elektrodmatris, eller grid av ledande punkter 42, t.ex. gnistelektroder, vilka sekvensiellt kan anslutas med styrdata från styrenheten, ej visad,i kabeln 45 via serie/ parallellomvandlande drivkretsar 44. I detta utföringsexempel kan elektrodmatrisen fungera som mothållarplatta, varför denna ej behövs. 9 461 752 ,0 Ytterligare ett annat utföringsexempel visas i fig. 12 där ett enkelt tillbehör gör det möjligt att använda en vanlig standard flatbäddsplotter 46 såsom bearbetningsmasldn enligt uppfinningen. I derma variant ersätts pennan i plotter-n 46's pennhållare med ett bearbetningsverktyg 36. Detta verktyg kan t.ex. antingen vara en gnistelektrod ifrån vilken en ljusbåge uppstår eller en varmspetselekuod uppvärmd genom värmeledriing, som t.ex. i en lödkolv eller genom en rörformad tunn hylsa i vilken ström kan tillföras och avledas genom en isolerad kabel i rörhylsans inre hålrum. Hylsan kan härvid upphettas till en för bearbetningen optimal temperatur. Energin till bearbetningsverktyget tillförs genom kabeln 35 från ett kraftaggregat 47. Denna variant kan också med fördel arbeta med en fokuserad vännestråle med tillräckligt hög energi för processen. Verktyget 36 kan då utgöras av en eller flera linser, kabeln 35 av en ñberoptisk ledare samt att kraftaggregatet 47 kan vara en ljuskälla för generering av t.ex. laser- eller IR-ljus.

Utföringsvarianten i fig. 13 och 14 bygger på en linjärt rörlig kam av gnistelektroder 56. Denna kam 56 kan med hög hastighet föras med servo anordningen 51 strax ovanför ytan av en obearbetad materialskiva 16. Varje materialskiva 16, som inte är sammanfogad med någon arman materialskiva före dess bearbetning, är försedd med dels ett ledande skikt 43 och ett tenniskt påverbart skikt av t.ex. smältlirn 55 på den sida av materialskivan som är vänd ifrån gnistelektroderna 42. Dessa skikt 43 och 55 kan med fördel vara integreradei ett och samma skikt, t.ex. ett ledande smältlimsskikt.

Under det att servoenheten 51 för fram elektrodkammen 56 kan styrenheten (ej visad) ansluta aktuella griistelekboder 42, i enlighet med det aktuella tvärsnittets geometrier, så att ljusbågar 18 uppstår mellan de på detta sätt aktivaerade gnistelektroderna 42 och det genom en lämpligt utforrnad jordningsanordning (ej visad) anslutna ledande skiktet 43. Det är på detta sätt möjligt att med mycket hög hastighet permanent avlägsna de material sektioner 25 av materialsldvan 16 som önskas. Anordningen kan alltså på detta sätt bearbeta en skiva per svep med servoanordningen 51.

Den första så bearbetade skivan i varje ny modell kan efter fullbordad bearbetning och transport av elektrodkammen 56 till ett läge vid sidan, gripas av ett oscillerande montageplatta 32 med t.ex. vacuumkrafter. Den färdigbearbetade materialskivan kan därvid fås att ryckas loss från magasinet 49 ur fyra hörnbleck 52. När montageplattan 32 och den därpå fasthållna materialskivan har återgått till sitt ursprungsläge kan servot 51 åter starta och driva elektrodkammen 56 över nästkommande materialskiva vilken av fjäderanordningen 48 har pressats i läge mot de fyra hörnblecken 52 då den förutvarande skivan rycktes loss. Bearbetningen kan därvid upprepas. En på servoanordningen 51 monterad värmestrålande enhet 53 kommer parallellt med det att bearbetningen utförs eller separat att värma ett smältlirn 55 applicerat på den tidigare bearbetade skivans baksida.

' När så bearbetningen av skiva nummer 2 är fullbordad kommer även limmet på skiva nummer 1 att vara smält och färdigt för sammanfogning med skiva nummer 2. Detta sker genom att montageplattan 32 ånyo utför en oscillerande rörelse så att skiva nummer 1 hinner pressas tillräckligt lång tid mot skiva nummer 2 för att Ü 461 752 smältlimmet skall sammanfoga skivorna. När så montage plattan återvänder till sitt ursprungsläge kommer skiva nummer 2 att ryckas loss från de fyra hörnblecken 52.

Anordningen enligt fig. 13 och 14 kan därefter med mycket hög hastighet upprepa denna sekvens varvid en ny materialskiva 16 tillförs modellen 31 för varje svep med elektrodkammen 56 och moniageplattan 32. När modellen så har blivit fullbordad kan vacuumkraften mellan modellen och montageplattan fås att upphöra varvid den färdiga modellen jämte omgivande spillmaterial 54 frigörs från anordningen.

Vid brukandet av denna utföringsvariant och andra här beskrivna, där det omgivande spillmaterialet 54 medföljer den färdiga modellen 31, måste operatören manuellt avlägsna det omgivande spillmatexialet 54 som företrädesvis sitter lätt fastsatt vid modellen i mindre materialsektioner utplacerade av anordníngens styrenhet.

Uppfinningen inskränker sig inte till här beskrivna exempel på anordningar utan ett flertal varianter och kombinationer är tänkbara inom ramen för uppfinningen.

Det är således möjligt, inom ramen för uppfinningen, att utföra anordningar med fas ta nålformade eleklroder, istället för gallertrådförsedda materialärrmen, vilka nålelektroder tränger in i materialämnen och därigenom möjliggör partiell förângning eller srnältning. Det är också tänkbart att åstadkomma materialämnen av lättsrnälta homogena eller sintrade metallegeringar.

Det är även tänkbart att använda keramiska material där bearbetningen kan åstadkommas genom nedbrytning av materialet genom koncentrerad mekanisk svängningsenergi t.ex. fokuserat ultraljud.

Härigenom kan mycket snabbt utan mänsklig inblandning tillverkas måttriktiga tredimensionella modeller och föremål ien anordning eller maskin som kan placeras i vanlig kontorsmiljö. Utrustningen och materialskivor borde gå att marknadsföra till förhållandevis låga kostnader och sättet borde därigenom bereda tillfälle för många konstruktörer, fonngívare och arkitekter, att ha direkt tillgång till uppfinningen vid sin arbetsplats. 11

Claims (5)

461 752 (2. PATENTKRAV

1. Anordning för framställning av tredimensionella föremål (3) av ett väsentligen homogent material med hjälp av en bearbetnings- maskin (1), vilken är styrbar medelst datorinstruktioner, och vilket material, som utgöres av ett antal banark- eller skiv- formade sektioner (16), är införbart i sagda bearbetningsmaskin, där varje enskild sektion, är anordnad att underkastas en materialavverkande behandling i enlighet med givna datorinstruk- tioner, varefter de bearbetade, átskilda sektionerna är anordnade att i programmerad ordningsföljd sammanföras och integreras med varandra, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att bearbetningsmaskinen (1) innefattar minst ett organ (57) för förintning av materialpartiklar i sektionen (16) i form av minst en elektrod till en gnistbearbetningsmaskin, glödpenna eller liknande, vilket/vilka organ och/eller vilken sektion är medelst datorinstruktioner styrbart i sektionsplanets x- och/eller Y- riktning.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att materialet utgöres av en cellstruktur i form av ett skummat plastmaterial, företrädesvis av polystyrén.

3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att plastmaterialet innehåller elektriskt ledande tillsats- material, vilket ger plastmaterialet ett elektriskt överslagsmot- stånd motsvarande ungefär överslagsmotstándet hos det omgivande mediet, som exempelvis kan utgöras av luft.

4. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att tillsatsmaterialet utgöres av eller innehåller < 20% kol- pulver, företrädesvis 5 - 10%. V* 461 752

5. Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknad därav, att materialet innehåller minst ett ämne som bildar eller frigör en skyddsgas vid bearbetningen.l -