ES2934103T3

ES2934103T3 - Aparato para fabricar objetos tridimensionales a partir de múltiples materiales solidificables

Info

Publication number: ES2934103T3
Application number: ES12741811T
Authority: ES
Inventors: Ali El-Siblani; Alexandr Shkolnik
Original assignee: Global Filtration Systems Inc
Current assignee: Global Filtration Systems Inc
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: US9533450B2; US8801418B2; US20170100899A1; US9561623B2; US20170072635A1; US20120195994A1; US20140322374A1; EP2670572A4; US20140319735A1; AU2012212488A1; EP2670572B1; EP2670572A1; WO2012106256A1; US9987804B2; US10124532B2; AU2012212488B2

Abstract

Se muestran y describen métodos y aparatos para fabricar objetos tridimensionales a partir de múltiples materiales solidificables. Se proporcionan múltiples conjuntos de contenedores de material solidificable para contener diferentes materiales solidificables. El movimiento relativo entre los conjuntos de contenedores de material solidificable y una plataforma de construcción permite cambiar los materiales solidificables a medida que se construye un objeto. Se proporcionan varias estaciones de limpieza ejemplares para eliminar los materiales solidificables residuales de la superficie del objeto tridimensional a medida que se construye para garantizar mejor las transiciones suaves entre los materiales en el objeto terminado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato para fabricar objetos tridimensionales a partir de múltiples materiales solidificables

CAMPO

La descripción se refiere a un sistema para fabricar objetos tridimensionales y, más específicamente, a un aparato para fabricar objetos tridimensionales a partir de múltiples materiales solidificables.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

La fabricación y creación rápida de prototipos tridimensionales permite una producción rápida y precisa de componentes con alta precisión. Los pasos de maquinado pueden reducirse o eliminarse usando dichas técnicas y ciertos componentes pueden ser funcionalmente equivalentes a sus equivalentes de producción regular dependiendo de los materiales utilizados para la producción.

Los componentes producidos pueden variar en tamaño desde piezas pequeñas hasta piezas grandes. La fabricación de piezas puede basarse en diversas tecnologías, incluido el endurecimiento de fotopolímeros mediante métodos de curado con luz o láser. El curado secundario puede tener lugar con exposición a, por ejemplo, luz ultravioleta (UV). Se puede utilizar un proceso para convertir datos de diseño asistido por ordenador (CAD) en un modelo de datos adecuado para una fabricación rápida con el fin de producir datos adecuados para construir el componente. A continuación, se puede utilizar un generador de patrones para construir la pieza. Un ejemplo de generador de patrones puede incluir el uso de DLP® (tecnología de procesamiento de luz digital) de Texas Instruments®, SXRD™ (pantalla reflectante de silicio X-tal), LCD (pantalla de cristal líquido), cabezales de impresión LED (diodo emisor de luz), LCOS (Cristal líquido sobre silicio), DMD (dispositivo de espejo digital), J ILA de JVC, SLM (Modulador de luz espacial) o cualquier tipo de sistema de modulación selectiva de luz. Los generadores de patrones pueden comprender dispositivos de solidificación lineal que proyectan energía en un patrón unidimensional o dispositivos de solidificación bidimensional que proyectan la energía en dos dimensiones, como en el caso de una matriz bidimensional de espejos utilizada en un DLP®.

Como ejemplo, el documento US 4575330 A describe un sistema para generar objetos tridimensionales mediante la creación de un patrón de sección transversal del objeto que se va a formar en una superficie seleccionada de un medio fluido capaz de alterar su estado físico en respuesta a la estimulación sinérgica apropiada por radiación incidente, bombardeo de partículas o reacción química, láminas adyacentes sucesivas, que representan secciones transversales adyacentes sucesivas correspondientes del objeto, que se forman e integran automáticamente para proporcionar una acumulación laminar escalonada del objeto deseado, por lo que se forma un objeto tridimensional y extraído de una superficie sustancialmente plana del medio fluido durante el proceso de formación.

Como segundo ejemplo adicional, se describe el documento US 2009/179355 A1 que proporciona métodos y sistemas de estereolitografía para construir prototipos, modelos y dispositivos multimateriales, multifuncionales y multicolores rentables y que ahorran tiempo configurados para lavado intermedio y curado/secado, que incluyen: láser(es), sistema(s) de detección de nivel de líquido y/o plataforma, sistema(s) óptico(s) controlable(s), plataforma(s) móvil(es), plataforma(s) elevadora(s), sistema(s) de revestimiento y al menos un receptáculo de retención de polímero. La plataforma es accesible de forma móvil al (a los) receptáculo (s) de retención de polímero, al (a los) mecanismo (s) elevador (es) y al (a las) área (s) de lavado y curado/secado que pueden alojarse en un (los) recinto (s) protegido (s). El mecanismo del elevador está configurado para atravesar verticalmente y rotar la plataforma, proporcionando de esta manera capacidades de construcción en ángulo, lavado y curado/secado. Se puede incluir un mecanismo transversal horizontal para facilitar la fabricación entre los componentes de los armarios de SL y/o tecnologías de fabricación alternativas.

Como tercer ejemplo adicional, el documento EP 2052693 A1 describe un proceso para producir un objeto tridimensional, que comprende: proporcionar un material a solidificar, en que el material comprendeun relleno y un aglutinante; administrar radiación electromagnética y/o estimulación sinérgica en un patrón o una imagen a una región de construcción para solidificar dicho material. Como cuarto ejemplo adicional, el documento WO 2010/045950 A1 describe un aparato para producir un objeto tridimensional mediante estereolitografía, en que un contenedor de material se puede desplazar horizontalmente con respecto a la plataforma de construcción y la fuente de radiación.

En ciertos procesos de fabricación de objetos tridimensionales, resulta deseable utilizar múltiples materiales solidificables. En un escenario, se construye un objeto tridimensional con soportes adjuntos, que preferentemente son extraíbles. En tales casos, puede ser útil construir los soportes a partir de un material que se pueda quitar fácilmente de lo que será el objeto finalizado sin dañar el objeto. Por ejemplo, el objeto finalizado puede construirse a partir de un material fotoendurecible que sea resistente al calor y/o al agua, mientras que los soportes pueden fundirse o disolverse en agua para facilitar su eliminación del objeto. Desafortunadamente, muchos procesos conocidos no pueden incorporar la utilización de múltiples materiales o no pueden incorporar su utilización de una manera que facilite la construcción precisa de objetos. Por lo tanto, ha surgido la necesidad de un método y un aparato para fabricar objetos tridimensionales que aborden los problemas anteriores.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La descripción se describirá a continuación, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La FIG. 1 es una vista esquemática en sección transversal de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables representado en una primera configuración;

La FIG. 2 es una representación del sistema de la FIG.1 en una segunda configuración; La FIG. 3 es una representación del sistema de la FIG.1 en una tercera configuración;

La FIG. 4 es una representación del sistema de la FIG.1 en una cuarta configuración;

La FIG.5 es una vista en perspectiva de un conjunto de contenedores de material solidificable utilizado en el sistema de la FIG. 1;

La FIG. 6 es una vista en perspectiva despiezada del conjunto de contenedores de material solidificable de la FIG. 5 con el marco interior y el marco exterior separados entre sí;

La FIG. 7 es una vista en despiece de un marco exterior y un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido utilizado en el conjunto de contenedores de material solidificable de la FIG. 5; La FIG. 8 es una vista en sección transversal lateral parcial tomada a lo largo de la línea A-A de la FIG. 5;

La FIG. 9 es una vista esquemática en sección transversal de un primer objeto tridimensional de ejemplo que comprende una región de objeto finalizado y una región de soporte;

La FIG. 10 es una vista esquemática en sección transversal de un segundo objeto tridimensional de ejemplo que comprende una región de objeto finalizado y una región de soporte;

La f Ig . 11 es una vista esquemática en sección transversal de una primera forma de realización alternativa de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables representado en una primera configuración;

La FIG. 12 es una representación del sistema de la FIG.11 en una segunda configuración; La FIG. 13 es una representación del sistema de la FIG.11 en una tercera configuración; La FIG. 14 es una representación del sistema de la FIG.11 en una cuarta configuración; La FIG.15 es una vista esquemática en sección transversal de primer plano de un conjunto de ejemplo de contenedor de material solidificable que comprende un conjunto de formación de imágenes de transferencia de película;

La FIG. 16 es una vista esquemática en sección transversal de primer plano de un conjunto de contenedores de material solidificable de ejemplo alternativo que comprende un conjunto de formación de imágenes de transferencia de película;

La FIG. 17 es una vista esquemática en sección transversal de primer plano de una estación de limpieza utilizada en un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables;

La FIG. 18 es una vista esquemática en sección transversal de una segunda forma de realización alternativa de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables representados en una primera configuración;

La FIG. 19 es una representación del sistema de la FIG. 18 en una segunda configuración; La FIG. 20 es una representación del sistema de la FIG.18 en una tercera configuración; La FIG. 21 es una representación del sistema de la FIG. 18 en una cuarta configuración; La FIG. 22 es una representación del sistema de la FIG.18 en una quinta configuración; La FIG. 23 es una representación del sistema de la FIG.18 en una sexta configuración; La FIG. 24 es una vista en perspectiva despiezada de una estación de limpieza por aspiración para utilizar con un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables;

La FIG. 25 es una vista esquemática en sección transversal de la estación de limpieza por aspiración de la FIG. 24 en funcionamiento eliminando material solidificable no solidificado de la superficie de un objeto tridimensional;

La FIG. 26 es una vista en sección transversal de una estación de limpieza para utilizar con un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables en una primera configuración;

La FIG. 27 es una representación de la estación de limpieza de la FIG. 26 en una segunda configuración;

La FIG. 28 es una representación de la estación de limpieza de la FIG. 26 en una tercera configuración;

La FIG. 29A es una vista en perspectiva de una forma de realización de un dispositivo de solidificación lineal;

La FIG. 29B es una vista en perspectiva posterior de una solidificación lineal de la FIG. 29A;

La FIG. 29C es una vista en perspectiva frontal del dispositivo de solidificación lineal de la FIG. 29B; La FIG. 30 es una vista esquemática en sección transversal de una forma de realización de ejemplo de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables; La FIG. 31 es una vista en perspectiva de primer plano de un dispositivo de solidificación y dispensación de material solidificable integrado utilizado en el sistema de la FIG. 30;

La FIG. 32 es una vista en perspectiva de una forma de realización de ejemplo de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables;

La FIG. 33a es una vista en planta desde arriba del sistema de la FIG. 32 en una primera configuración;

La FIG. 33b es una vista en planta desde arriba del sistema de la FIG. 32 en una segunda configuración;

La FIG. 33c es una vista en planta desde arriba del sistema de la FIG. 32 en una tercera configuración;

La FIG. 33d es una vista en planta desde arriba del sistema de la FIG. 32 en una cuarta configuración;

La FIG. 34 es una vista en perspectiva inferior del sistema de la FIG.32;

La FIG. 35 es una vista en perspectiva de un conjunto de bandeja utilizado en el sistema de la FIG.

32;

La FIG. 36 es una vista en perspectiva de una estación de limpieza utilizada en el sistema de la FIG.

32;

La FIG. 37 es una vista en perspectiva de una forma de realización de ejemplo de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables;

La FIG. 38 es una vista en perspectiva inferior del sistema de la FIG.37; y

La FIG. 39 es una vista en planta desde arriba del sistema de la FIG.37.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención describe un aparato para fabricar un objeto tridimensional de acuerdo con la reivindicación 1. Otras formas de realización ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes. Las Figuras 1-25 y 29 ilustran ejemplos de un sistema y método para la fabricación. Las Figuras 26-28, 30-39 no cubren las formas de realización de la invención, sin embargo, ayudan a comprender algunos aspectos de la invención. En base a lo anterior, debe entenderse en general que la nomenclatura utilizada en el presente documento es simplemente a modo de conveniencia y los términos utilizados para describir la invención deben tener el significado más amplio por parte de un experto en la materia. A menos que se especifique lo contrario, los números similares se refieren a componentes similares en este documento.

El sistema y los métodos descritos en este documento son generalmente aplicables a la fabricación aditiva de objetos tridimensionales, como por ejemplo componentes o piezas (descritos en este documento generalmente como objetos), pero pueden utilizarse más allá de ese alcance para aplicaciones alternativas. Algunos de los ejemplos de sistemas y métodos incluyen una plataforma de construcción de objetos que se mueve en dos dimensiones (por ejemplo, dos dimensiones lineales o una dimensión lineal y una dimensión rotacional) en relación con múltiples contenedores de material solidificable. En ciertas implementaciones preferentes, los dos contenedores de material solidificable incluyen diferentes materiales solidificables dentro de sus volúmenes interiores. En otras implementaciones, se proporcionan conjuntos de recipientes de solidificador que comprenden los recipientes de material solidificado. En algunas implementaciones, se proporciona una estación de limpieza para facilitar la eliminación de un material solidificable del objeto o de los soportes del objeto antes de la aplicación de otro material solidificable. En implementaciones adicionales, el sistema incluye una plataforma de construcción y un generador de patrones que permanecen en alineación fija entre sí en un plano perpendicular al eje (el "eje de construcción") a lo largo del cual se mueve la plataforma de construcción durante una operación de construcción de un objeto.

Haciendo referencia a la FIG. 1, se proporciona un sistema 20 para fabricar un objeto tridimensional. El sistema 20 incluye un generador de patrones 22 (como por ejemplo un proyector de luz digital, láser, etc.) para suministrar una imagen que define un patrón de energía de solidificación 42 a una región de solidificación 46. La región de solidificación 46 es una región generalmente plana (x, y) perpendicular al eje de construcción (z) que recibe energía de solidificación del generador de patrones 22. Se proporciona el conjunto de materiales solidificables 29 y se proporcionan selectivamente uno o más materiales solidificables 31, 33 a la región de solidificación 46. La plataforma de construcción 24 es una superficie generalmente rígida y plana sobre la que se construye progresivamente el objeto 28 durante el proceso de construcción de un objeto. Tal como se indica en la FIG. 1, la plataforma de construcción 24 se puede mover en una dirección a lo largo del eje de construcción (z) durante el proceso de construcción de un objeto. La plataforma de construcción 24 está sostenida de forma móvil por ya lo largo de un eje 26 que es sustancialmente paralelo al eje de construcción (eje z) y es accionado en la dirección z por un motor (que no se muestra). Durante el proceso de construcción de un objeto, los materiales solidificables 31 y/o 33 se solidifican a través de la energía de solidificación proporcionada por el generador de patrones 22 para construir progresivamente el objeto 28 y/o los soportes (que no se muestran en las FIG. 1-4) en la dirección del eje de construcción (z). Si están presentes, los soportes conectan el objeto 28 a la plataforma de construcción 24 y preferentemente se pueden quitar de una parte de objeto finalizado del objeto 28 una vez que el objeto 28 está completamente construido. Cabe señalar que el eje de construcción (z) no tiene necesariamente una relación fija con ningún eje particular que pueda definirse a lo largo de un objeto que se está construyendo. En ciertas implementaciones, un objeto determinado puede orientarse en una variedad de formas diferentes durante el proceso de construcción del objeto, y un eje de objeto determinado puede o no ser paralelo al eje de construcción (z) dependiendo de la preferencia del usuario del sistema 20.

La plataforma de construcción 24 se puede mover a lo largo de la dirección del eje x con respecto a una fuente de material solidificable 31 o la fuente de material solidificable 31 se puede mover a lo largo de la dirección del eje x con respecto a la plataforma de construcción 24. En la FIG. 1, las fuentes tanto del material solidificable 31 como del material solidificable 33 son móviles en la dirección del eje x con respecto a la plataforma de construcción 24.

En la forma de realización ilustrada, el conjunto de materiales solidificables 29 se puede mover en relación con el eje de construcción (z) definido por el eje 26. En el ejemplo de la FIG. 1, se proporciona una transmisión por correa que comprende correas paralelas 36 (de las cuales solo se muestra una) que están separadas en la dirección y, es decir, la dirección que es perpendicular tanto al eje de construcción (z) como a la dirección a lo largo de la cual el conjunto de materiales solidificables 29 es móvil (la dirección del eje x). El conjunto de materiales solidificables 29 comprende además un eje de accionamiento 38 y poleas giratorias 40 (de las cuales sólo se muestra una). Un motor (que no se muestra) hace que el eje de accionamiento 38 gire alrededor de su eje longitudinal, haciendo que la correa 36 (y su equivalente paralela) circule. El conjunto de materiales solidificables 29 está preferentemente acoplado a la correa 36 y dos raíles paralelos 37 (de los cuales sólo se muestra uno), por ejemplo mediante cojinetes lineales (que no se muestran). De esta manera, el conjunto de materiales solidificables 29 se acopla de manera deslizable a los rieles 37 y se mueve en relación con el eje de construcción (z), preferentemente de forma perpendicular al mismo a lo largo del eje x que se muestra en las FIG. 1-4.

Tal como se muestra en la FIG. 1, el conjunto de materiales solidificables 29 comprende dos conjuntos de recipientes de material solidificable 30 y 34 que actúan como fuentes de los correspondientes materiales solidificables 31 y 33. Sin embargo, se pueden proporcionar conjuntos de recipientes de material solidificable y materiales solidificables adicionales y la configuración de las FIG. 1-4 es meramente de ejemplo. El conjunto de contenedores de material solidificable 30 tiene un marco o conjunto de marco (que se describe a continuación con referencia a la FIG. 5) que define un volumen interior en el que se encuentra dispuesto el primer material solidificable 31. El conjunto de contenedores de material solidificable 34 está configurado de manera similar y tiene un volumen interior en el que se encuentra dispuesto el segundo material solidificable 33. Cada material solidificable 31 y 33 es solidificable al exponerse a la energía de solidificación (es decir, energía suficiente para provocar la solidificación) suministrada por el generador de patrones 22. Los materiales solidificables primero y segundo 31 y 33 son diferentes entre sí. En una forma de realización, el material 33 comprende un material de soporte del objeto y el material 31 comprende un material del objeto finalizado. De acuerdo con la forma de realización, el material de soporte se utiliza para crear soportes de objetos que conectan el objeto finalizado a la plataforma de construcción 24. Al finalizar el proceso de construcción del objeto, se eliminan los soportes para producir el objeto finalizado.

Tal como se analiza en el presente documento, un material solidificable es un material que, cuando se somete a una densidad de energía suficiente, se endurece total o parcialmente. Esta reacción de solidificación o solidificación parcial puede utilizarse como base para construir el objeto tridimensional. Los ejemplos de un material solidificable pueden incluir un material polimerizable o reticulable, un fotopolímero, un fotopolvo, una fotopasta o un compuesto fotosensible que contenga cualquier tipo de polvo cerámico, como por ejemplo óxido de aluminio, óxido de circonio u óxido de circonio estabilizado con itteria, una composición de silicona curable, nanopartículas o nanocompuestos a base de sílice. El material solidificable puede incluir además cargas. Además, el material solidificable puede tomar una forma final (por ejemplo, después de la exposición a la radiación electromagnética) que puede variar de semisólidos, sólidos, ceras y sólidos cristalinos.

Cuando se habla de un material fotopolimerizable, fotocurable o solidificable, se entiende cualquier material, que posiblemente comprenda una resina y opcionalmente otros componentes, que sea solidificable por medio del suministro de energía estimulante como por ejemplo radiación electromagnética. De forma conveniente, un material que es polimerizable y/o reticulable (es decir, curable) por radiación electromagnética (las longitudes de onda comunes en uso hoy en día incluyen radiación UV y/o luz visible) puede utilizarse como dicho material. En un ejemplo, puede utilizarse un material que comprende una resina formada a partir de al menos un compuesto etilénicamente insaturado (que incluye, pero no se limita a, monómeros y polímeros de (met)acrilato) y/o al menos un compuesto que contiene un grupo epoxi. Otros componentes adecuados del material solidificable incluyen, por ejemplo, cargas inorgánicas y/u orgánicas, sustancias colorantes, agentes de control de la viscosidad, etc., pero no se limitan a éstos.

Cuando se utilizan fotopolímeros como material solidificable, normalmente se proporciona un fotoiniciador. El fotoiniciador absorbe luz y genera radicales libres que inician el proceso de polimerización y/o reticulación. Los fotoiniciadores tendrán un espectro de absorción basado en su concentración en el fotopolímero. Ese espectro corresponde a las longitudes de onda que deben atravesar el sustrato de solidificación 48 (o sustrato 50 en el caso del conjunto de contenedores de material solidificable 34) y, por tanto, que deben ser absorbidas por el fotoiniciador para iniciar la solidificación.

Los tipos adecuados de fotoiniciadores incluyen metalocenos, 1,2 dicetonas, óxidos de acilfosfina, bencildimetilcetales, a-aminocetonas y a-hidroxicetonas. Los ejemplos de metalocenos adecuados incluyen Bis (eta 5-2, 4-ciclopenadien-1-il) Bis [2,6-difluoro-3-(1H-pirrol-1-il)fenil]titanio, como por ejemplo Irgacure 784, que es suministrado por Ciba Specialty Chemicals. Los ejemplos de 1,2 dicetonas adecuadas incluyen quinonas como por ejemplo canforquinona. Los ejemplos de óxidos de acilfosfina adecuados incluyen óxido de bisacilfosfina (BAPO), que se suministra con el nombre de Irgacure 819, y óxido de monoacilfosfina (MAPO), que se suministra con el nombre de Darocur® TPO. Tanto Irgacure 819 como Darocur® TPO son suministrados por Ciba Specialty Chemicals. Los ejemplos de bencildimetilcetales adecuados incluyen alfa, alfa-dimetoxi-alfa-fenilacetofenona, que se suministra con el nombre de Irgacure 651. Las a-aminocetonas adecuadas incluyen 2-bencil-2-(dimetilamino)-1-[4-(4-morfolinil)fenil]-1-butanona, que se suministra con el nombre de Irgacure 369. Las ahidroxicetonas adecuadas incluyen 1-hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona, que se suministra con el nombre de Irgacure 184 y una mezcla al 50-50 (en peso) de 1-hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona y benzofenona, que se suministra bajo el nombre de Irgacure 500.

El generador de patrones 22 puede configurarse de varias maneras. Muchos de ellos pueden proporcionar radiación electromagnética controlada para proporcionar un patrón deseado. El generador de patrones 22 puede ser unidimensional (por ejemplo, dispositivos LED de una sola fila o dispositivos de escaneo láser lineal) en el sentido de que proyecta un patrón a lo largo de una sola dimensión o bidimensional (por ejemplo, modulador de luz espacial, proyector de luz digital, dispositivo de matriz de espejos digitales, máscara LCD), ya que proyecta un patrón a lo largo de dos dimensiones. La radiación electromagnética puede incluir luz actínica, luz visible o invisible, radiación UV, radiación IR, radiación de haz de electrones, radiación de rayos X, radiación láser o similares. Además, mientras que cada tipo de radiación electromagnética en el espectro electromagnético puede describirse de forma general, la descripción no se limita a los ejemplos específicos proporcionados. Los expertos en la técnica saben que las variaciones en el tipo de radiación electromagnética y los métodos para generar la radiación electromagnética pueden determinarse en función de las necesidades de la aplicación.

El objeto 28 se muestra aquí como un ejemplo de un diseño realizado por el sistema 20. El tamaño, la forma o cualquier otra característica del objeto 28 es una función del patrón de energía 42 (que puede ser una función de la posición del eje z a lo largo del objeto) y el movimiento de la plataforma de construcción del objeto 24. Por ejemplo, la forma arbitraria que se muestra puede producirse mediante el movimiento de la plataforma de construcción 24 hacia arriba mientras el generador de patrones 22 endurece selectivamente el material solidificable 31 y/o 33 (es decir, la plataforma 24 se mueve durante la exposición). Sin embargo, dicha forma también podría construirse como una serie de capas moviendo la plataforma de construcción de objetos 24 una cierta distancia hacia arriba y a continuación exponiendo el material solidificable 31 o 33 a la energía suministrada por el generador de patrones 22 durante un tiempo predeterminado, y a continuación repetir el proceso hasta que se construye el objeto.

El generador de patrones 22 está posicionado para suministrar un patrón de energía de solidificación 42 como por ejemplo radiación electromagnética al material solidificable 31 o 33 (dependiendo de la posición del conjunto de materiales solidificables 29 en relación con el eje de construcción (z)) para solidificar selectivamente el material 31 o 33 de acuerdo con un patrón de energía generado 42. En las FIG. 1 y 2, el conjunto de contenedores de material solidificable 30 se coloca en la región de solidificación 46 para recibir energía de solidificación del generador de patrones 22. Tal como se utiliza en este documento, el término "región de solidificación" se refiere a un área ortogonal al eje de construcción (z) en el que la energía proyectada desde el generador de patrón 22 puede contactar la superficie expuesta de un material solidificable. Por ejemplo, cuando se utiliza un DLP® como generador de patrones 22, la región de solidificación será el área de la superficie expuesta del material solidificable que recibe energía electromagnética cuando todos los espejos DLP® están activados. En cualquier paso determinado de un proceso de solidificación, puede darse el caso de que no todas las áreas que se encuentran dentro de la región de solidificación 46 reciban energía de solidificación debido a que algunos de los espejos pueden estar apagados o ajustados de manera que no proyecten suficiente energía para provocar la solidificación. Con respecto a los generadores de patrones en movimiento (por ejemplo, generadores de patrones que se mueven en relación con la plataforma de construcción de objetos), el área máxima sobre la cual se puede proporcionar energía de solidificación (es decir, la extensión del área de solidificación que corresponde al área transversal completa del generador de patrones en movimiento) será la región de solidificación.

En un ejemplo en el que el generador de patrones 22 es un proyector de luz digital, el patrón de energía generado 42 corresponde a píxeles volumétricos o "vóxeles". Cada vóxel define una ubicación en el plano x, y (ortogonal al eje de construcción (z)) y tiene asociada una densidad de energía proyectada. La densidad de energía proyectada es una función tanto del tiempo como de la intensidad de potencia (por ejemplo, en J/m2/seg de la energía). La densidad de energía también puede denominarse "exposición total" para una ubicación x, y determinada.

Haciendo referencia a la FIG. 2, en el conjunto de contenedores de material solidificable 30, el material solidificable 31 define una superficie expuesta próxima al sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48, a través del cual se proyecta el patrón de energía 42. En ciertos ejemplos, el material solidificable 31 contactará directamente y se solidificará contra el sustrato transparente rígido o semirrígido 48. En otros ejemplos, se puede proporcionar un conjunto de sustrato de solidificación que comprende el sustrato 48 y una o más películas o revestimientos elásticos, en cuyo caso el material solidificable 31 estará en contacto e interfaz con una película o revestimiento elástico. Asimismo, en la FIG. 4, el material solidificable 33 define una superficie expuesta próxima al sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50 a través del cual se proyecta el patrón de energía 42 cuando el conjunto de contenedores de material solidificable 34 se coloca alineado con el patrón de energía proyectado 42. Cada vóxel define una posición en el plano x, y de la superficie expuesta del material solidificable 31 o 33, así como una profundidad de solidificación, z, a lo largo del eje de construcción (z), que en las FIG. 1-4 es una distancia por encima de la superficie expuesta del material solidificable en la que se produce la solidificación. En cualquier ubicación determinada en una superficie expuesta de material solidificable 31 o 33, la profundidad del vóxel dependerá, al menos en parte, de la intensidad localizada de la energía suministrada por el generador de patrones 22 (por ejemplo, la intensidad de la luz), así como del período de tiempo durante el cual se suministra la energía. En un ejemplo en el que el generador de patrones 22 es una fuente de luz en movimiento (por ejemplo, un láser móvil), el patrón de energía generado corresponde a la trayectoria del recorrido de la fuente de luz. Nuevamente, la profundidad del curado en cualquier ubicación particular dependerá, al menos en parte, del tiempo de exposición y la intensidad de la energía suministrada.

Una unidad de control (que no se muestra) suministra datos de imagen al generador de patrones 22 para accionar el proceso de generación de patrones y crear el patrón particular definido por el patrón de energía proyectada 42. Los datos de imagen proporcionados pueden incluir datos de vóxel que incluyen una intensidad para cada píxel en el plano x, y, archivos de datos de corte o mapas de bits que se derivan de archivos de datos de corte. Los tipos de archivos típicos utilizados para generar mapas de bits incluyen archivos STL (Litografía estéreo) u otros archivos CAD (Dibujo asistido por computadora) comúnmente traducidos para sistemas de creación rápida de prototipos en formatos como por ejemplo SLC, archivos de datos de corte CLI o archivos de datos voxelizados que pueden incluir formatos de datos como por ejemplo BMP, PNG, etc. Sin embargo, cualquier tipo de entrada de datos puede utilizarse y convertirse internamente para crear los datos de imagen utilizados por el generador de patrones 22. Los datos de la imagen corresponden al patrón de energía 42 y pueden ser generados por una unidad de control, por el generador de patrones 22 o por una fuente o dispositivo externo (por ejemplo, una red o un dispositivo de almacenamiento). Los datos de imagen también pueden modificarse a un formato adecuado para el generador de patrones 22 (por ejemplo, la modificación de un archivo comprimido como por ejemplo un archivo TIFF que utiliza compresión CCIT tipo 4 en un mapa de bits estándar). En general, los datos de la imagen se pueden definir con imágenes de mapa de bits bitonales (por ejemplo "ON/OFF"), "escala de grises" (por ejemplo, datos de píxeles con intensidades de energía variables y/o tiempos de exposición asociados con cada píxel), color o color con información de intensidad y/o tiempo de exposición. Es posible que haya otros formatos de patrón disponibles para su uso, como por ejemplo JPEG, DXF, BMP, PNG, SVG, etc., u otros archivos de imagen definidos por píxeles o vectoriales (que pueden basarse en estándares de la industria o tipos de archivos personalizados).

En ciertos ejemplos, los datos de imagen comprenden datos de vóxeles. Los datos de Voxel pueden considerarse una colección o un conjunto de datos que representan píxeles volumétricos. Los datos de vóxel pueden organizarse en un patrón de mapa de bits voxelizado que incluye un valor de escala de grises para cada píxel y/o un tiempo de exposición. El mapa de bits voxelizado puede considerarse una colección organizada de vóxeles individuales, en que cada vóxel tiene su propia profundidad que es independiente de los otros vóxeles. Aunque los vóxeles pueden estar organizados en un mapa de bits, cada vóxel generalmente se trata individualmente y tiene su propia profundidad de curado (que puede determinarse por el tiempo de exposición y/o el valor de intensidad asignado a cada vóxel) para determinar la geometría de cada vóxel independientemente de cualquier otro dato de vóxel. El objeto 28 se puede formar usando los datos de vóxel donde cada vóxel se puede crear en el material solidificable 31 o 33 exponiendo la superficie expuesta del material solidificable 31 o 33 para obtener una profundidad particular (en la dirección z hacia arriba a lo largo del eje de construcción) de curado (normalmente determinado por el valor de la escala de grises y/o el tiempo de exposición) y de esta manera crear el vóxel tridimensional en el material solidificable 31 o 33. Cada vóxel puede generarse individualmente, en un grupo o subconjunto (por ejemplo, más de un vóxel) o como un todo de los datos del vóxel (por ejemplo, todos los vóxeles a la vez).

Los datos de mapas de bits bidimensionales también se pueden utilizar como datos de imagen. La información del mapa de bits puede ser una ubicación habitual (x,y) para un píxel (ya sea inherente al formato de archivo o con ubicaciones específicas). El valor de la escala de grises corresponde a una exposición o densidad de energía total para el píxel (E) que se puede expresar de la siguiente manera:

E = Exposición total = I I dt

donde I es el flujo de energía o la intensidad de la energía de solidificación suministrada (por ejemplo, potencia/área en unidades de Watts/pixel, Watts/cm2, etc.) y la integración se realiza sobre el período de tiempo de exposición, At. En ciertos ejemplos, el valor de salida en escala de grises se puede utilizar para controlar la salida del generador de patrones con el fin de proporcionar intensidad total, sin producción o variaciones intermedias. En procesos que utilizan un tiempo de exposición fijo por píxel, el generador de patrones 22 puede reducir la cantidad de radiación electromagnética (por ejemplo, intensidad, I) a la que se expone el material solidificable 31, 33 para cada píxel durante el tiempo de exposición especificado. Por ejemplo, cuando se utiliza un generador de patrones de tipo DLP®, el microespejo DLP® para un píxel o grupo de píxeles en particular puede colocarse para dirigir la radiación electromagnética lejos del material solidificable 31 o 33. Por lo tanto, la radiación electromagnética se refleja, pero no necesariamente por completo, desde el material solidificable 31 o 33 utilizando el microespejo para reducir o eliminar la exposición después del tiempo transcurrido. Alternativamente, el generador de patrones puede "apagar" la luz por completo para ese píxel después de que haya transcurrido el tiempo de exposición. Cuando se utiliza un proceso de construcción voxelizado, cada vóxel puede tener su propio grosor (por ejemplo, profundidad de curado) que está controlado por el valor de la escala de grises.

En un ejemplo en el que se asigna un valor de escala de grises a un píxel y se utiliza un generador 22 de patrones de tipo DLP®, el microespejo DLP® se puede mover para exponer el píxel en la superficie de construcción de manera alterna para proporcionar un valor general en escala de grises. Cuando se desee una escala de grises del 50 %, el microespejo se puede mover para que el material solidificable 31 o 33 quede expuesto el 50 % del tiempo, y el otro 50 % del tiempo se puede mover el microespejo para reflejar la luz lejos de cualquier material solidificable 31 o 33 que esté en la región de solidificación 46.

La unidad de control (que no se muestra) puede construirse como parte de una máquina integral de formación de objetos tridimensionales, partes de una máquina sin conexión directa a la máquina, o distribuida en otro lugar y conectada a través de un medio de comunicación, como por ejemplo una red. La unidad de control puede ser, por ejemplo, un dispositivo informático (que puede ser un recurso incorporado, externo o un recurso distribuido) y puede configurarse como una computadora, como un dispositivo lógico programable, como un procesador especializado, etc. La unidad de control también recibe señales indicativas de los niveles de materiales solidificables 31 y 33 en sus respectivos conjuntos de contenedores de material solidificable 30 y 34. Basándose en las señales, la unidad de control ajusta el caudal y/o la duración del flujo de material solidificable adicional desde un depósito correspondiente (que no se muestra). Aunque no es visible en las figuras, en una forma de realización, se proporciona un sensor de nivel en una ubicación fija en relación con el eje de construcción (z) para detectar el nivel de material solidificable presente en cualquier conjunto de contenedores de material solidificable 30 o 34 que se encuentre en la región de solidificación 46. Se proporcionan tubos de llenado separados para cada material 31 y 33, y la unidad de control ajusta el flujo del material correspondiente 31 o 33 dependiendo del nivel en su correspondiente contenedor de material solidificable 30 o 34. En otro ejemplo, se fija un primer sensor de nivel en una ubicación relativa al eje de construcción (z) y se proporciona para detectar el nivel en el conjunto de contenedores solidificable 34 cuando está en la posición que se muestra en las FIG. 1 y 2. Un tubo de llenado próximo a la misma ubicación suministra material solidificable 33 al conjunto de contenedores de material solidificable 34 en base al nivel detectado en el mismo. Se proporciona una disposición similar para detectar el nivel de material solidificable 31 en el conjunto de contenedores de material solidificable 30 cuando está en la posición que se muestra en la FIG. 4 y proporcionar material solidificable 31 en base al nivel detectado. En un ejemplo, uno o ambos conjuntos de recipientes de material solidificable 30 y 34 tienen un nivel de líquido Az de su respectivo material solidificable (31, 33) que generalmente no es superior a aproximadamente 1,0 mm, preferentemente no superior a aproximadamente 0,5 mm, e incluso más preferentemente no mayor de aproximadamente 0,2 mm.

Los sistemas y métodos descritos en este documento pueden utilizarse con sistemas de proyección "hacia abajo", "hacia arriba" y "lateral" en modos de exposición continuos o no continuos (por ejemplo, modos de generación de patrones), cualquiera de los cuales puede incluir elementos ópticos adicionales como por ejemplo unos espejos o lentes. Los sistemas y métodos se pueden utilizar en un proceso de producción de datos en capas, cortes o voxelizados, entre otros, donde el sistema de generación de patrones proporciona la radiación electromagnética para reaccionar (por ejemplo, solidificar o solidificar parcialmente) con un material solidificable 31 u otro material para crear el objeto tridimensional. Sin embargo, los sistemas y métodos se pueden utilizar con numerosos tipos de procesos de fabricación tridimensionales, incluidos los procesos de voxelización y los procesos de laminación y estratificación. Además, los sistemas y métodos descritos en este documento también pueden aplicarse a procesos de construcción en capas que usan direcciones de construcción "hacia arriba" o "hacia abajo" que pueden usar litografía (generalmente), FTI (imágenes por transferencia de película), tecnologías de impresión tridimensional, SLS (sinterización selectiva por láser) o SLA (aparato de estereolitografía). Los ejemplos de generadores de patrones pueden incluir la tecnología de procesamiento de luz digital (DLP) de Texas Instruments® o SXRD™ o LCD o lCo S o J-ILA de JVC, o LVT (tecnología de válvula de luz), DMD (dispositivo de espejo digital) o GLV (válvula de luz de rejilla), SLM (modulador de luz espacial), o cualquier tipo de radiación electromagnética selectiva o sistema de modulación de luz, además de generadores de patrones escaneados y/o vectoriales (por ejemplo, utilizando un láser). Otros ejemplos de generadores de patrones incluyen los cabezales de impresión lEd , incluidos los cabezales de impresión LED UV. Un ejemplo de un cabezal de impresión LED UV adecuado es el cabezal de impresión P150-3072 suministrado por Optotek Ltd. de Ottawa, Canadá. El cabezal de impresión P150-3072 es un cabezal de impresión de escaneo lineal con una resolución de 150 puntos por pulgada (5,9 puntos/mm). Otro ejemplo de un generador de patrones lineales unidimensionales, que se describe más adelante, comprende una fuente láser en comunicación óptica con un deflector de luz giratorio que escanea líneas de luz láser en una dimensión mientras se mueve en una segunda dirección.

La combinación de tecnologías entre el generador de patrones 22 y los materiales solidificables 31 y 33 puede determinarse en función de la compatibilidad de las respectivas tecnologías utilizadas (por ejemplo, un material de fotopolímero UV reactivo y un generador de patrones UV). Los materiales solidificables típicos incluyen resinas fotorreactivas (o fotocurables) que pueden estar en forma de líquido, pasta, polvo u otra forma. Además, los sistemas y métodos descritos en este documento no están vinculados a un generador de patrones o tecnologías de generación de imágenes en particular.

En el caso de sistemas basados en vóxeles, la radiación electromagnética suministrada por el generador de patrones 22 puede tener un intervalo de intensidad ajustable. En un ejemplo de un sistema basado en vóxeles, la radiación electromagnética del generador de patrones 22 se escala de cero (el mínimo) a 255 (el máximo). El generador de patrones 22 puede recibir mapas de bits que tienen valores de intensidad y/o tiempo de exposición para cada píxel individual. Sin embargo, en un ejemplo en el que cada vóxel se direcciona individualmente (por ejemplo, xi, yi, z ) los mapas de bits son innecesarios ya que el generador de patrones 22 puede recibir y acceder de forma exclusiva a cada vóxel. Los mapas de bits incluyen "bits" o regiones que colectivamente determinan el patrón de energía 42. Estos "bits" o regiones (por ejemplo, que componen el mapa de bits voxelizado) se definen normalmente como regiones rectangulares o cuadradas, pero cuando cada "bit" se trata como un vóxel, la profundidad de curado (que determina la profundidad del vóxel) puede determinarse para cada vóxel independientemente del otro.

Cada bit en un mapa de bits también puede tener un valor de intensidad único asociado. Por lo tanto, un mapa de bits voxelizado puede cubrir una amplia gama de profundidades de curado mediante el uso del valor de escala de grises independiente asociado con cada bit. Aunque la intensidad se puede usar para ajustar la exposición total que recibe un vóxel determinado, también se puede usar el tiempo de exposición. Además, se pueden usar métodos que usan tanto una intensidad variable como un tiempo de exposición variable para cada píxel.

Si bien la intensidad puede expresarse como un número entero en una escala de referencia (por ejemplo, 0...255), el valor de intensidad también puede compensarse o ajustarse antes de enviarse al generador de patrones, o puede compensarse o ajustarse en el generador de patrones, o ambos. Por ejemplo, cuando el material solidificable 31 o 33 tiene un umbral de intensidad mínimo que se requiere para la polimerización o la polimerización parcial, el valor de intensidad "apagado o cero (0)" (por ejemplo, brillo y/o tiempo "encendido") puede determinarse en función del umbral de intensidad mínima específico para el material solidificable particular 31, 33. Un valor cero para la intensidad no implica necesariamente que la energía suministrada por el generador de patrones 22 sea realmente cero. En un caso habitual, un bajo nivel de brillo insuficiente para provocar la solidificación puede corresponder a una intensidad cero (0).

Los intervalos de intensidad de 0 a 255 son convenientes para ejemplos cuando se utiliza un sistema de 8 bits con el fin de determinar la intensidad. Sin embargo, pueden utilizarse sistemas que tengan más o menos resolución para la intensidad. Los ejemplos pueden incluir un sistema de 4 bits o un sistema de 16 bits. Además, el tiempo de exposición de la radiación electromagnética puede tener un intervalo amplio, por ejemplo, de 1 milisegundo a 100 segundos. Debe tenerse en cuenta que el intervalo de tiempo es simplemente un ejemplo y no es limitativo, ya que el "tiempo de encendido" para la radiación electromagnética puede depender de otras variables, como por ejemplo el tiempo mínimo de conmutación del generador de patrones, la intensidad de la radiación electromagnética, el tiempo efectivo mínimo del material solidificable y la intensidad de radiación para la solidificación, la velocidad de movimiento de la plataforma de construcción 24 y otros factores.

Tanto la intensidad como el tiempo de exposición, o cualquiera de ellos, pueden ser parámetros para el mapa de bits. Por ejemplo, cuando un generador de patrones 22 tiene una intensidad fija (como por ejemplo un láser), el tiempo que la fuente está "activada" puede modularse para producir un valor de exposición total.

Alternativamente, cuando el tiempo de exposición es un valor predeterminado, la intensidad de los vóxeles generados por el generador de patrones 22 puede modificarse para producir el valor de exposición total deseado.

Tal como se analiza en el presente documento, los términos "exposición total" o "densidad de energía" pueden considerarse la integral de la intensidad de la radiación electromagnética con respecto al tiempo (E=Jl dt) durante el período de exposición. Al realizar una construcción voxelizada, la exposición total determina la profundidad de curado de cada vóxel por separado e independientemente de cualquier otro vóxel. El tiempo y la intensidad para lograr una profundidad particular de curado dependen del material. Por lo tanto, el tiempo y la intensidad determinados para proporcionar una profundidad de curado particular para el primer material solidificable 31 pueden no ser útiles para el segundo material solidificable 33. La profundidad de curado puede ser función de al menos el tiempo de exposición, la intensidad de la radiación electromagnética y las propiedades del material solidificable 31 o 33. La combinación de intensidad y tiempo de exposición se puede expresar de forma independiente (por ejemplo, en un archivo de datos o en una estructura de datos) o se pueden combinar y expresar para cada vóxel como un valor de escala de grises donde el tiempo de exposición está predeterminado.

El material solidificable 31 o 33 puede comportarse de manera diferente según la intensidad de la radiación electromagnética y/o el tiempo. Por ejemplo, una intensidad de bajo nivel puede no alcanzar un umbral mínimo requerido para que el material solidificable 31 o 33 se solidifique total o parcialmente. En este caso, ninguna cantidad de tiempo de exposición será suficiente para endurecer el material solidificable 31 ya que no se iniciarán las reacciones de polimerización y/o reticulación necesarias. Alternativamente, una intensidad más alta puede hacer que el material solidificable 31 se solidifique o se solidifique parcialmente de forma no lineal más rápidamente.

Haciendo referencia a la FIG. 5, se muestra un conjunto de contenedores de material solidificable 30 a modo de ejemplo. La construcción ilustrada también se puede utilizar para el conjunto de contenedores de material solidificable 34. El conjunto de contenedores de material solidificable 30 comprende un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48, una base 52 y un conjunto de marco 44 que comprende un marco interior 45 y un marco exterior 59. Tal como se aprecia mejor en la FIG. 6, el marco interior 45 es generalmente rígido (por ejemplo, de plástico o metal) y comprende cuatro paredes laterales 49a-49d y un labio horizontal 47 que sobresale hacia fuera del espacio interior definido por las paredes verticales 49a-49d. El marco exterior 59 también es generalmente rígido (de plástico o metal) y comprende cuatro paredes verticales 53a-53d. Tal como se muestra en las FIG. 5 y 6, el marco interior 45 y el marco exterior 59 definen el conjunto de marco 44. En un estado instalado, el labio horizontal 47 del marco interior 45 encaja sobre la superficie superior del marco exterior 59 para definir la superficie superior del conjunto de marco 44. Una pluralidad de elementos de sujeción 56a-56d sobresalen a través del labio horizontal 47 y encajan en los agujeros correspondientes 58a-58d formados en la superficie superior del marco exterior 59 para asegurar el marco interior 45 al marco exterior 59. En un ejemplo, tal como se muestra en la FIG. 8, la base 52 está conectada al marco exterior 59 por ejemplo mediante una pluralidad de tornillos u otros elementos de sujeción. En la FIG. 8, se muestra un tornillo 60.

El sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 está conectado a la base 52 por ejemplo mediante un adhesivo aplicado alrededor del perímetro interior de la base 52 y/o el perímetro exterior del sustrato 48. En el ejemplo de la FIG. 8, la superficie inferior 49 del sustrato 48 está dispuesta sobre la superficie inferior 62 de la base 52 para evitar dañar el sustrato 48 cuando la base 52 se coloca sobre una mesa u otra superficie, como por ejemplo durante las actividades de mantenimiento. El sustrato de solidificación 48 es generalmente rígido o semirrígido y sustancialmente permeable a la energía suministrada por el generador de patrones 22. En ciertos ejemplos, se prefiere que la energía del generador de patrones 22 pueda pasar a través del sustrato de solidificación 48 sin una disminución significativa en la energía transmitida o una alteración significativa del espectro de energía transmitido al material solidificable 31 o 33 en relación con el espectro de la radiación que incide en la superficie inferior del sustrato de solidificación 49 (FIG. 8). En el caso de que el patrón de energía 42 sea un patrón de luz (incluida la luz no visible, como por ejemplo la luz ultravioleta), el sustrato de solidificación 48 es preferentemente sustancialmente transparente a las longitudes de onda de la luz suministrada por el generador de patrones 22. A medida que se suministra energía a la superficie expuesta del material solidificable 31, comenzará a solidificarse de acuerdo con el patrón de energía 42 suministrado por el generador de patrones 22.

Un ejemplo de un sustrato de solidificación rígido o semirrígido 48 es un vidrio flotado transparente. Otro ejemplo es un plástico transparente. Se puede utilizar una variedad de diferentes vidrios flotantes y plásticos. Ejemplos de plásticos que pueden usarse incluyen plásticos acrílicos transparentes suministrados por Evonik bajo el nombre Acrylite®. El sustrato 48 es preferentemente lo suficientemente rígido para proporcionar una superficie expuesta sustancialmente plana del material de solidificación 31 cuando el patrón de energía 42 se proyecta sobre la superficie expuesta. El término "transparente" pretende indicar que el sustrato 48 es capaz de transmitir las longitudes de onda de la luz (incluida la luz no visible, como por ejemplo la luz ultravioleta, si la suministra el generador de patrones 22) necesarias para solidificar el material solidificable 31 y que la intensidad de dichas longitudes de onda no se altere significativamente cuando la luz pasa a través del sustrato 48. En consecuencia, en el caso del conjunto de contenedores de material solidificable 34, el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50 es preferentemente capaz de transmitir las longitudes de onda de luz necesarias para solidificar el material solidificable 33 de modo que la intensidad de las longitudes de onda no se altere significativamente a medida que la luz pasa a través del sustrato 50. En ciertos ejemplos, el conjunto de contenedores de material solidificable 30 se puede inclinar en relación con una plataforma de construcción de objetos y una sección de objeto formada sobre ella para facilitar el pelado del material solidificado del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50.

En ciertas formas de realización, el material solidificable 31, 33 puede adherirse fuertemente al sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48, 50 correspondiente, lo que hace que el objeto 28 se rompa o se deforme cuando la plataforma de construcción se aleja del generador de patrones 22 durante un proceso de construcción. Así, en determinados ejemplos, se proporciona un conjunto de sustrato de solidificación que comprende un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido y una o más películas. En el ejemplo de la FIG. 8, se proporciona una sola película 54 adyacente al sustrato de solidificación rígido o semirrígido 50. En algunos ejemplos, la película 54 es elástica, mientras que en otros no se requiere una película elástica. Las películas elásticas adecuadas incluyen elastómeros de silicona. Un ejemplo particular de un elastómero de silicona adecuado es Elastosil® RT 601, que es suministrado por Wacker Silicones. Elastosil® RT 601 es un caucho de silicona transparente de curado por adición que tiene más del 88 por ciento de transmisión de luz en el intervalo de 325-700 nm (para una capa de 10 mm). El material tiene una elongación en la rotura de alrededor del 100 por ciento (ISO 37) y una resistencia a la tracción de alrededor de 7,0 N/mm2 (DIN ISO 37) y una resistencia al desgarro (ASTM D 624B) de alrededor de 3,0 N/mm2. Las películas no elásticas adecuadas incluyen homopolímeros o copolímeros formados a partir de monómeros halogenados etilénicamente insaturados, como por ejemplo fluoropolímeros. Los ejemplos de películas no elásticas adecuadas incluyen fluoruro de polivinilideno (PVDF), etilenclorotrifluoroetileno (ECTFE), etilentetrafluoroetileno (ETFE), politetrafluoroetileno (PTFE), perfluoroalcoxi (PFA) y fluoroalcoxi modificado (un copolímero de tetrafluoroetileno y perfluorometilviniléter, también conocido como MFA). Otras películas adecuadas incluyen películas PVDF vendidas bajo el nombre Kynar® por Arkema, películas ECTFE vendidas bajo el nombre Halar® por SolvaySolexis, películas ETFE vendidas bajo el nombre Tefzel® por DuPont, películas PFA vendidas bajo el nombre Teflon® -PFA por DuPont, y películas MFA vendidas bajo el nombre de Nowofol.

Se puede utilizar una variedad de combinaciones de películas y configuraciones para crear un conjunto de sustrato de solidificación adecuado. En un ejemplo, un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido se une a una película elástica, como por ejemplo una película de silicona. En otro ejemplo, un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido se une a una película elástica que, a su vez, se une a una película no elástica, como por ejemplo una película MFA. En otro ejemplo más, se une un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido a una película elástica y se proporciona una película no elástica suelta entre la película elástica y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido.

Como alternativa a la estructura representada en la FIG. 5, el conjunto de contenedores de material solidificable 30 puede comprender un recipiente formado por materiales poliméricos. En un ejemplo, se utiliza un recipiente que comprende un fondo elástico transparente y paredes laterales elásticas. En ciertas implementaciones, tanto el fondo elástico transparente como las paredes laterales no elásticas se forman a partir de polímeros de silicona iguales o diferentes. En otra implementación, se utiliza un recipiente que comprende paredes laterales acrílicas no elásticas y un fondo de silicona elástica. En otro ejemplo, el fondo del recipiente está definido por un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50 que está conectado a paredes laterales formadas por un material polimérico elástico o plásticamente deformable. En otro ejemplo, el sustrato 50 se puede recubrir con un material transparente elástico, como por ejemplo una silicona, que se extiende solo una parte del recorrido hacia las paredes laterales, dejando un espacio periférico alrededor del revestimiento y entre el revestimiento y las paredes laterales. En otro ejemplo más, el sustrato 50 puede estar revestido con un material transparente elástico que se extiende hasta las paredes laterales. En determinados ejemplos, puede proporcionarse un mecanismo de inclinación que incline la cubeta con respecto a la plataforma de construcción 24 para despegar el material solidificado del fondo de la cubeta. También se puede proporcionar un material no elástico, como por ejemplo una película transparente no elástica 54, como por ejemplo una capa encima del fondo elástico entre el fondo elástico y la plataforma de construcción 24.

En el ejemplo de la FIG. 8, una parte del perímetro 55 de la película 54 está dispuesta entre el marco interior 45 y el marco exterior 59, y otra parte 57 hacia el interior de la parte del perímetro 55 se extiende a lo largo de la superficie superior 51 del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48. En ciertos ejemplos, la película 54 se estira preferentemente de forma sustancialmente tensa y al ras contra el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 para asegurar que cualquier material solidificable en contacto con la película 54 se solidifica uniformemente y no se distorsiona. Para facilitar el estiramiento de la película tensa y al ras, el marco interior 45 puede estar provisto de una superficie de pared inferior 64 que se coloca debajo de la superficie superior 51 del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48. En ciertos ejemplos, se crea un espacio vertical entre la superficie superior 51 del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 y la superficie de la pared inferior 64 que es de al menos aproximadamente 0,2 mm, más preferentemente de al menos aproximadamente 0,5 mm, y más preferentemente de al menos aproximadamente 1,0 mm. El espacio vertical es preferentemente no superior a unos 3,0 mm, más preferentemente no superior a unos 2,5 mm e incluso más preferentemente no superior a unos 2,0 mm. En un ejemplo, se utiliza un espacio de 1,5 mm. En algunas aplicaciones, las fuerzas de aspiración pueden hacer que la película 54 se adhiera al sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48, lo que da como resultado daños al objeto 28 a medida que la plataforma de construcción 24 se separa del sustrato 48. En tales casos, se puede proporcionar una película adicional (que no se muestra) entre el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 y la película 54. En determinadas formas de realización, la película adicional y/o el sustrato 48 tiene microtexturización, como por ejemplo una pluralidad de ranuras, que permiten la entrada de aire entre la película adicional y el sustrato 50, evitando de esta manera la formación de aspiración.

Tal como se muestra en las FIG. 1-4, en ciertas formas de realización, se proporciona una estación de limpieza 32. La estación de limpieza 32 se proporciona para eliminar el material solidificable residual 31 o 33 del objeto parcialmente construido 28 antes de la aplicación del otro material solidificable 31 o 33. La utilización de la estación de limpieza 32 facilita la creación de una interfaz uniforme entre las regiones del objeto solidificado del material 31 y el material 33. La estación de limpieza 32 puede adoptar varias formas diferentes, cada una de las cuales está destinada a eliminar el material solidificable residual 31 o 33 de la superficie inferior del objeto 28. En un ejemplo, representado en la FIG. 17, la estación de limpieza 32 incluye una carcasa 35 y un rodillo adjunto 70. El rodillo 70 está montado con su eje longitudinal L sustancialmente perpendicular al eje de construcción (z) y a la dirección de desplazamiento (dirección x) del conjunto de materiales solidificables 29. El rodillo 70 está configurado para girar sobre su eje longitudinal L. Durante una operación de limpieza, el rodillo 70 entra en contacto con la superficie inferior expuesta del objeto 28. El contacto de fricción entre el rodillo 70 y el objeto 28 elimina el material solidificable residual 31 o 33 del objeto 28. En una forma de realización, un motor (que no se muestra) está dispuesto en la carcasa 35 y está conectado operativamente al rodillo 70 para hacer que gire. El rodillo 70 está preferentemente construido de un material que es lo suficientemente rígido para eliminar el material solidificable 31 o 33 del objeto 28 sin dañar el objeto 28. Un material de ejemplo del rodillo 70 es un caucho duro. En un ejemplo, una cuchilla fija 72 también está dispuesta en el alojamiento 35 de la estación de limpieza 32 y está en contacto con el rodillo 70 a lo largo de su longitud. La cuchilla fija 72 elimina el material solidificable 31 o 33 acumulado en el rodillo 70 para proporcionar una superficie de contacto limpia entre el rodillo 70 y el objeto 28. La cuchilla fija 72 puede construirse con un material rígido o semirrígido, como por ejemplo plástico, metal o goma dura, y puede actuar como una "escobilla de goma" para eliminar el material solidificable 31 o 33 del rodillo 70. En el ejemplo de la FIG. 17, el rodillo 70 y la cuchilla 72 están configurados de modo que durante una revolución dada, una ubicación determinada en la superficie del rodillo 70 hace contacto primero con el objeto 28 y a continuación con la parte inferior de la cuchilla 72 (es decir, el lado que mira hacia la parte inferior de la estación de limpieza 32) de modo que cualquier material raspado del rodillo 70 caiga al fondo de la estación de limpieza 32.

En ciertos ejemplos, puede ser deseable aplanar la superficie inferior expuesta del objeto 28 antes de aplicar un nuevo material solidificable. En una implementación, el rodillo 70 comprende una pluralidad de cuchillas (que no se muestran). En otra implementación, el rodillo 70 comprende una cuchilla de corte helicoidal (que no se muestra) que se acopla por fricción con la superficie inferior expuesta del objeto 28 para aumentar la planeidad de la superficie eliminando material solidificable 31 o 33 y/o eliminando material previamente solidificado. En las implementaciones que utilizan un rodillo 70 con una cuchilla de corte helicoidal, la cuchilla fija 72 puede proporcionarse opcionalmente para eliminar el material residual acumulado en la cuchilla de corte helicoidal y reducir la probabilidad de que se obstruyan los espacios entre cuchillas en el mismo. En algunos ejemplos, la estación de limpieza 32 también puede incluir una fuente de energía de solidificación que se puede utilizar para solidificar cualquier material solidificable no solidificado restante que no se elimine de otro modo del objeto 28. Alternativamente, la solidificación de dicho material puede llevarse a cabo mediante el generador de patrones 22 u otro generador de patrones después de que la estación de limpieza 32 realice una operación de limpieza.

En otra forma de realización, la estación de limpieza 32 puede configurarse como un recinto con su interior sustancialmente aislado de la atmósfera. Puede proporcionarse un compresor 74 (que no se muestra) dentro del interior de la estación de limpieza 32 para controlar y mantener la presión interior en la estación de limpieza 32 por debajo de la presión atmosférica (es decir, a "presión subatmosférica"). Durante una operación de limpieza, el objeto 28 se inserta total o parcialmente en la estación de limpieza 32 y se somete a la presión subatmosférica que se mantiene allí, lo que hace que el material solidificable residual se separe del objeto 28. En un ejemplo, se proporciona un fuelle extensible y retráctil que encierra parcialmente el objeto 28 y la plataforma de construcción 24. Durante una operación de limpieza, el fuelle se ajusta, preferentemente de forma automática utilizando un mecanismo de control adecuado, para sellar sustancialmente el objeto 28 de la atmósfera. Se crea una presión subatmosférica en el interior del fuelle, utilizando un compresor 74 (que no se muestra). Las formas de realización que utilizan un sistema de aspiración de esta manera también se pueden combinar con rodillos, rodillos de cuchillas cortadoras helicoidales y/o cuchillas fijas de acuerdo con el diseño del sistema y los resultados deseados.

En las FIG. 24-25 se proporciona otro ejemplo de una estación de limpieza que se puede utilizar para aplicar una presión subatmosférica a la superficie de un objeto tridimensional. En este ejemplo, no se utilizan fuelles para encerrar o aislar el objeto de la atmósfera. En cambio, una superficie del objeto tridimensional se coloca en comunicación fluida con una región de presión subatmosférica sin encerrar el objeto. De acuerdo con las figuras, la estación de limpieza 332 comprende un recinto 334 que tiene una superficie superior permeable al aire en comunicación fluida con un espacio interior que es selectivamente ajustable y mantenible a una presión subatmosférica. En la forma de realización de las FIG. 24-25, la capa de rejilla perforada 340 proporciona una superficie superior permeable al aire. Si se desea, también se puede proporcionar una capa permeable al aire adicional, como por ejemplo la capa de rejilla 342. En la forma de realización de ejemplo, la capa superior permeable al aire 342 tiene una malla más fina que la capa superior permeable al aire 340. En determinados ejemplos, la capa permeable al aire 340 está formada por plástico rígido o metal, y la capa superior permeable al aire 322 es una malla de plástico.

El recinto 334 comprende además un primer conjunto de paredes laterales opuestas 336a y 336b, un segundo conjunto de paredes laterales opuestas 338a y 338b y un fondo 344. La capa superior permeable al aire 340 está preferentemente separada de la parte inferior 344 en la dirección del eje de construcción, que es la dirección del eje z en las FIG. 1-4.

Tal como se muestra en la FIG. 25, la parte inferior 344 incluye un puerto de línea de aspiración 346 para conectar una línea de aspiración 348. La línea de aspiración 348 está conectada a una fuente de aspiración (que no se muestra) que está en comunicación fluida con el espacio interior 337. En ejemplos preferentes, la fuente de aspiración puede activarse y desactivarse selectivamente para mantener selectivamente el espacio interior 337 a presión subatmosférica cuando se desea eliminar el material solidificable residual 31 de la superficie de un objeto solidificado del objeto 28. En ciertos ejemplos, la superficie solidificada más recientemente del objeto 28 se pone en contacto con la superficie superior permeable al aire (340 o 342 si se usa una capa de malla adicional) del recinto 334, y la fuente de aspiración se activa para reducir la presión del interior del recinto 337 a una presión subatmosférica. La aplicación de la presión subatmosférica al material no solidificado 31 hace que el material fluya hacia el recinto 334 y hacia la línea de aspiración 348 para su posterior eliminación. En ciertos ejemplos, se pueden usar sensores de fuerza o presión para activar la fuente de aspiración cuando se ejerce una fuerza o presión de umbral contra la capa superior permeable al aire 342 y/o la capa superior permeable al aire 340. Alternativamente, los sensores de posición podrían utilizarse para activar la fuente de aspiración en función de la posición de la plataforma de construcción con respecto a la estación de limpieza 332.

Haciendo referencia de nuevo a las FIG. 1-4, en otro ejemplo, la estación de limpieza 32 comprende un depósito ultrasónico en el que está contenido un solvente acuoso, orgánico o acuoso-orgánico. Un generador de ondas ultrasónicas genera ondas ultrasónicas en el solvente para causar cavitación y limpiar el objeto 28. En un ejemplo, se proporciona una mezcla de agua y un solvente orgánico polar. En otro ejemplo, el solvente orgánico polar es un alcohol orgánico. En una implementación particular, el solvente comprende una mezcla de alcohol isopropílico y agua en una proporción definida. La cantidad de alcohol isopropílico (en volumen) es preferentemente de aproximadamente el 50% a aproximadamente el 90%, más preferentemente de aproximadamente el 65% a aproximadamente el 85%, e incluso más preferentemente de aproximadamente el 70% a aproximadamente el 80% del volumen total de la mezcla. De acuerdo con el ejemplo, el objeto 28 y la plataforma de construcción 24 se sumergen en el solvente y a continuación se retiran. El objeto 28 y la plataforma de construcción 24 se soplan a continuación con aire seco para eliminar el solvente residual, después de lo cual se puede aplicar el siguiente material solidificable y se puede reanudar la solidificación.

En ciertos métodos para fabricar un objeto tridimensional a partir de un material fotoendurecible, la superficie expuesta (que mira hacia abajo) del objeto 28 se sumergirá debajo de la superficie que mira hacia arriba (es decir, la superficie que mira hacia arriba en la dirección del eje de construcción (z)) de material solidificable 31, 33 en el conjunto de contenedores de material solidificable 30, 34. En ciertos ejemplos, la distancia entre la superficie expuesta del objeto 28 y el fondo del conjunto de contenedores de material solidificable 30, 34 oscila entre unas 20 micras y unas 80 micras, preferentemente entre unas 40 micras y unas 60 micras, y más preferentemente entre unas 45 micras y unas 55 micras. En algunos ejemplos, la distancia desde la superficie expuesta del objeto 28 y el fondo del conjunto de contenedores de material solidificable 30, 34 es la profundidad máxima de solidificación en cualquier punto del plano x, y. En ciertos ejemplos, el nivel de material solidificable 31, 33 en su respectivo conjunto de contenedores de material solidificable 30, 34 (es decir, la distancia desde la superficie que mira hacia arriba del material solidificable 31, 33 y el fondo del contenedor de material solidificable correspondiente 30, 34) varía de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 4 mm, más preferentemente de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 3 mm, e incluso más preferentemente de aproximadamente 1,5 mm a aproximadamente 2,5 mm. En aquellas implementaciones en las que el objeto 28 se sumerge debajo de la superficie superior del material solidificable 31, 33, el material solidificable 31, 33 puede acumularse alrededor del perímetro del objeto 28. Puede ser deseable eliminar el material solidificable acumulado 31, 33 antes de cambiar de material. En dichas formas de realización, el uso de una estación de limpieza 32 con un solvente del tipo descrito anteriormente se puede utilizar de forma ventajosa para eliminar el material solidificable no solidificado acumulado 31, 33 alrededor del perímetro del objeto 28. De acuerdo con dichas formas de realización, el objeto 28 se sumerge preferentemente en el solvente a una profundidad suficiente para eliminar el material solidificable no solidificado acumulado 31, 33. De acuerdo con un ejemplo, el nivel de material solidificable 31 en el conjunto de contenedores de material solidificable 30 (en relación con la parte inferior del conjunto 30) es de aproximadamente 2 mm, y la distancia entre la superficie expuesta inferior del objeto 28 y la parte inferior del conjunto de contenedores de material solidificable es de unas 50 micras (0,050 mm). Después de la solidificación del material 31, el objeto 28 se limpia en la estación de limpieza 32. Cuando se limpia el objeto 28, se sumerge preferentemente en el solvente hasta un nivel de aproximadamente 2 mm con respecto a la superficie inferior expuesta del objeto 28 para asegurar que el material solidificable residual 31 se elimine sustancialmente por completo. En ciertos ejemplos, la profundidad del solvente a la que se sumerge el objeto 28 en el solvente de la estación de limpieza 32 es al menos tan grande como la profundidad a la que se sumergió el objeto 28 en el material solidificable 31 o 33 en el momento de la solidificación anterior (exposición) antes de la limpieza.

El ejemplo de las FIG. 1-4 proporciona un sistema 20 en el que se pueden usar múltiples materiales para construir un objeto tridimensional a la vez que se mantiene una alineación fija en el plano x-y (es decir, ortogonal al eje de construcción (z)) entre la plataforma de construcción 24 y tanto la región de construcción 46 como el generador de patrones 22, eliminando así las distorsiones en el objeto 28 que pueden surgir cuando la alineación x-y entre la plataforma de construcción 24 y el generador de patrones 22 se altera durante los cambios de material solidificable o las operaciones de limpieza.

A continuación se describirá un método para utilizar el sistema 20 con el fin de construir un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables. En este ejemplo, se forma un objeto sin terminar 28 que comprende una sección de objeto finalizado 27a (FIG. 9 y 10) y una sección de soporte extraíble 27b (FIG. 9 y 10). La sección de soporte extraíble 27b comprende una o más secciones de material solidificado que conectan la sección del objeto finalizado 27a a la plataforma de construcción 24. Después de completar el proceso de construcción, la sección de soporte extraíble 27b se retira por medios mecánicos, calor y/o la aplicación de un solvente que disuelve la sección de soporte 27b (por ejemplo, agua), produciendo así el objeto finalizado 27a. En determinados ejemplos, la sección de soporte 27b se puede disolver con un solvente de base acuosa (por ejemplo, agua o soluciones de agua alcalina) y/o solvente de base orgánica (por ejemplo, acetona, alcohol isopropílico, etc.). Los ejemplos de materiales de soporte solubles en solvente adecuados incluyen acrilatos y metacrilatos altamente etoxilados solubles en agua, acrilatos y metacrilatos de polietilenglicol solubles en agua, fotopolímeros basados en monómeros acrilados higroscópicos, fotopolímeros basados en monómeros acrilatados con funcionalidad ácida y resinas acrílicas solubles en álcali.

Los ejemplos de acrilatos y metacrilatos altamente etoxilados solubles en agua adecuados incluyen dimetacrilatos de bisfenol A etoxilados solubles en agua, diacrilatos de bisfenol A etoxilados y trialquilatos de alquilo etoxilados. Un ejemplo de un metacrilato etoxilado adecuado es SR 9036A, un dimetacrilato de bisfenol A etoxilado que es suministrado por Sartomer y que incluye 30 moles de funcionalidad etoxi por mol del compuesto. Un ejemplo de un diacrilato etoxilado adecuado es CD 9038, un diacrilato de bisfenol A etoxilado que es suministrado por Sartomer y que incluye 30 moles de funcionalidad etoxi por mol del compuesto. Un ejemplo de un trialquilato de alquilo etoxilado adecuado es SR 415, un triacrilato de trimetilpropano etoxilado suministrado por Sartomer y que comprende 20 moles de funcionalidad etoxi por mol de compuesto. Otro ejemplo de un trialquilato de alquilo etoxilado adecuado es SR 9035, un triacrilato de trimetilpropano etoxilado con 15 moles de funcionalidad etoxi por mol de compuesto.

Los fotopolímeros solubles en agua adecuados basados en monómeros acrilados higroscópicos incluyen los basados en SR 256, un monómero de acrilato de 2(2-etoxietoxi)etilo suministrado por Sartomer o N,N-DMA (dimetilacrilamida). Los fotopolímeros solubles en agua adecuados basados en monómeros acrilados con funcionalidad ácida incluyen aquellos basados en acrilato de p-carboxietilo. Los fotopolímeros solubles en agua adecuados basados en resinas acrílicas solubles en álcali incluyen los basados en resinas acrílicas solubles en álcali suministradas por Inortech Chimie. Los acrilatos y metacrilatos de polietilenglicol adecuados incluyen SR 344, un diacrilato de polietilenglicol (400) suministrado por Sartomer, SR 610, un diacrilato de polietilenglicol (600), suministrado por Sartomer, y SR 252, un dimetacrilato de polietilenglicol (600) suministrado por Sartomer. En las FIG. 1-4, el objeto 28 se representa de forma genérica. Sin embargo, a continuación se describirá un método en el que el objeto 28 comprende tanto una región de soporte como una región de objeto finalizado. Aunque los soportes no se muestran por separado, debe entenderse que para los fines de este método de ejemplo se forman en la operación representada en la FIG. 2 mientras que el objeto finalizado se forma en la operación representada en la FIG. 4.

Haciendo referencia a la FIG. 4, el conjunto de materiales solidificables 29 se coloca con un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50 en la región de solidificación 46, permitiendo de esta forma que el patrón de energía proyectado 42 entre en contacto y solidifique el material solidificable 33. El objeto 28 (que comprende una región de soporte extraíble en este punto) se sumerge total o parcialmente en el material solidificable 33 de modo que su superficie inferior expuesta esté separada del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 por la máxima profundidad de curado en el plano x, y. En los sistemas basados en vóxeles, esta profundidad será la máxima profundidad de vóxeles. Esta separación asegura que la superficie solidificada expuesta inferior entrará en contacto con la siguiente región solidificada y mantendrá la integridad del objeto 28.

El patrón de energía proyectado 42 hace que el material solidificable 33 se solidifique de acuerdo con el patrón proyectado 42. En sistemas basados en vóxeles o sistemas en los que se proporcionan densidades de energía variables en el plano de proyección (x-y), las profundidades de solidificación en la dirección del eje de construcción (z) variarán a través del plano x-y. Se proyecta una serie de patrones de energía y la plataforma de construcción 24 se mueve hacia arriba para construir progresivamente el objeto 28. En la FIG. 4, el objeto 28 comprende solo una región de soporte de objeto extraíble (como por ejemplo la región 27b que se muestra en la FIG. 9) que está unida a la plataforma de construcción 24. Se proporcionan exposiciones múltiples que utilizan uno o más patrones de energía 42 para construir progresivamente la región de soporte en la dirección del eje de construcción (z).

En algún momento durante el proceso de construcción, se realizará una transición desde la formación de soportes extraíbles hasta la formación del objeto finalizado. En el ejemplo de la FIG. 9, la transición ocurre cuando la sección del objeto solidificado más bajo está en una posición Azi con respecto a la plataforma de construcción 24. Para llevar a cabo la transición, el conjunto de materiales solidificables 29 se mueve a la configuración de la FIG. 3 para alinear el objeto 28 con la estación de limpieza 32. Tal como se muestra en las FIG. 1-4, después de aplicar el material solidificable 33, el conjunto de materiales solidificables 29 se mueve hacia la izquierda para mover la estación de limpieza 32 hacia el eje de construcción (z) definido por el eje 26. Al mismo tiempo, el conjunto de contenedores de material solidificable 34 se aleja del eje de construcción (z), y el conjunto de contenedores de material solidificable 30 se mueve hacia él. La estación de limpieza 32 limpia y/o aplana la superficie inferior expuesta del objeto 28 de la manera descrita anteriormente. Durante o después de la operación de limpieza, cualquier líquido residual que quede en la superficie del objeto solidificado 28 puede solidificarse por ejemplo exponiendo el objeto 28 a una energía de solidificación de una longitud de onda adecuada.

Después de completar la limpieza y/o planarización, el conjunto de materiales solidificables 29 se mueve a la posición que se muestra en la FIG. 2 para crear parte o la totalidad de la región del objeto finalizado (como por ejemplo la región 27a en la FIG. 9). El objeto 28 se sumerge total o parcialmente en el material solidificable 31 de modo que su superficie expuesta más baja esté separada del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 por no más de la profundidad máxima de curado en cualquier lugar del plano x, y, que es la profundidad máxima de vóxel en sistemas basados en vóxel. El generador de patrones 22 proyecta el patrón de energía 42 para solidificar el material solidificable 31 en contacto con el objeto previamente solidificado. La plataforma de construcción 24 se mueve hacia arriba para permitir que el material solidificable 31 no solidificado fluya debajo del objeto 28 para su posterior solidificación. El proceso continúa y el objeto 28 se construye progresivamente en la dirección del eje de construcción (z). En ciertas implementaciones, se utiliza un proceso de "construcción continua" en el que la plataforma de construcción 24 se mueve durante una o más exposiciones y entre una o más exposiciones. En otras implementaciones, la plataforma de construcción 24 permanece estacionaria durante una o más exposiciones. En el ejemplo de las FIG. 1-4, se utilizan dos materiales solidificables 31 y 33. Sin embargo, pueden utilizarse materiales solidificables adicionales. Por ejemplo, se puede utilizar un material solidificable para crear soportes de objetos y se pueden utilizar dos o más para crear lo que finalmente será el objeto finalizado. Si se llevan a cabo múltiples operaciones de limpieza, durante o después de cualquiera o todas dichas operaciones, el material solidificable no solidificado residual que queda sobre el objeto 28 puede solidificarse por exposición a la energía de solidificación del generador de patrones 22 u otra fuente adecuada de dicha energía.

En el ejemplo de la FIG. 10, la sección de objeto finalizado 27a tiene una superficie curva que está conectada a la plataforma de construcción 24 a través de soportes extraíbles 27b. Tal como se indica en la figura, en dichos ejemplos, una parte de la región de soporte 27b y una parte de la región del objeto finalizado 27a se formarán en la misma posición del eje de construcción (z). Una de dichas posiciones se identifica con una línea discontinua en la FIG. 10 y se coloca a una distancia Az¹con respecto a la plataforma de construcción 24. En tales casos, tanto el material 31 como el 33 deben aplicarse en la misma posición de la plataforma de construcción 24 a lo largo del eje de construcción (z). En un ejemplo, el conjunto de materiales solidificables 29 se coloca tal como se muestra en la FIG. 4 para crear partes de la región de soporte 27b y a continuación se mueve a la posición de la FIG. 3 para la limpieza. Mientras mantiene la plataforma de construcción 24 en la misma posición del eje z tal como se muestra en la FIG. 4, el conjunto de materiales solidificables 29 se mueve posteriormente a la posición de la FIG. 2 para aplicar material solidificable 31 y crear las partes de la sección de objeto finalizado 27a dictadas por el patrón de energía 42. Por lo tanto, en la misma posición del eje z, se proyectarán dos patrones de energía diferentes 42, cada uno correspondiente respectivamente a la región de soporte 27b (utilizando material solidificable 33) y la región del objeto finalizado 27a (utilizando material solidificable 31).

Haciendo referencia a las FIG. 11-14, se representa una primera forma de realización alternativa de un sistema 120 para fabricar un objeto tridimensional. En las FIG. 11-14, al menos uno de una plataforma de construcción 124 y una fuente de un material solidificable 131 se puede mover en la dirección del eje x con respecto al otro de la fuente del material solidificable 131 y la plataforma de construcción 124. En el ejemplo ilustrado, el conjunto de materiales solidificables 129 comprende fuentes de materiales solidificables 131 y 133 (que se muestran en la FIG. 16) y se puede mover en la dirección del eje x con respecto a la plataforma de construcción 124. Al igual que sucedde con las formas de realización anteriores, el sistema 120 puede utilizarse para preparar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales. La principal diferencia entre la forma de realización de las FIG. 11 14 y la de las FIG. 1-4 está en el diseño y funcionamiento de los conjuntos de contenedores de material solidificable 130 y 134. En la forma de realización de las FIG. 11-14, los conjuntos de recipientes de material solidificable 130 y 134 comprenden conjuntos de formación de imágenes por transferencia de película. Los conjuntos de formación de imágenes por transferencia de película adecuados son conocidos en la técnica e incluyen los descritos en la patente de E^e. UU. n° 7.614.866.

Haciendo referencia a la FIG. 11, el conjunto de contenedores de material solidificable 130 comprende un cartucho 152 que tiene una película transparente 159 que está parcialmente dispuesta en el cartucho 152 y que es extensible desde el mismo y retráctil dentro del mismo. El cartucho 152 y la película transparente 159 comprenden una fuente de material solidificable 131. De manera correspondiente, el conjunto de contenedores de material solidificable 134 comprende un cartucho 158 que tiene una película transparente 162 que está parcialmente dispuesta en el cartucho 158 y que es extensible desde el mismo y retráctil dentro del mismo. El cartucho 158 y la película transparente 162 comprenden una fuente de material solidificable 133. Las películas transparentes 159 y 162 permiten preferentemente que pase la radiación electromagnética del generador de patrones 122 sin alterar significativamente las longitudes de onda y/o las intensidades de la radiación que pasa. En ciertas implementaciones, las películas transparentes 159 y 162 están compuestas por una o más resinas de fluoropolímero, como por ejemplo poli (propileno), poli (carbonato), etileno propileno fluorado y mezclas y copolímeros de los mismos. Las películas de politetrafluororeetileno (PTFE) que incluyen películas de Teflon® son generalmente adecuadas.

Cada cartucho 152 y 158 incluye un volumen de un material solidificable correspondiente, 131 y 133 (que no se muestra en la FIG. 11), dispuestos respectivamente en su interior junto con un aparato de revestimiento (que no se muestra) para aplicar un revestimiento a las películas respectivas. Los aparatos de revestimiento adecuados incluyen los aparatos de revestimiento por huecograbado descritos en la patente de EE. UU. n° 7.614.866. Cuando cada película 159 y 162 está en una posición retraída, una parte retraída de la película se dispone dentro del interior de su cartucho respectivo, 152 y 158. Durante una operación de revestimiento de película, las partes previamente retraídas de las películas 159 y 162 se extienden desde sus respectivos cartuchos 152 y 158, lo que hace que se aplique un revestimiento del respectivo material solidificable 131 y 133 a la parte previamente retraída de la película correspondiente 159 y 162. El objeto parcialmente construido 128 se mueve a continuación hacia abajo a lo largo del eje de construcción (z) para hacer contacto con el revestimiento, y se proyecta un patrón de energía de solidificación 142 para solidificar partes seleccionadas del revestimiento en contacto con el objeto 128. El cartucho 152, la película 159 y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 148 definen de forma colectiva una unidad de suministro de material solidificable para suministrar material solidificable 131. De manera correspondiente, el cartucho 158, la película 162 y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 150 definen colectivamente una unidad de suministro de material solidificable para suministrar material solidificable 133 (FIG. 16).

Haciendo referencia a la FIG. 11, el sistema 120 se muestra siguiendo el revestimiento de la película 159 con una capa delgada de material solidificable 131. La película 159 está en una configuración extendida en la que se estira a través de la superficie del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 148. Se puede utilizar una variedad de técnicas y dispositivos para extender la película 159 desde el cartucho 152, como por ejemplo, conectando el extremo libre de la película 159 a un mecanismo de accionamiento lineal que extrae la película 159 del cartucho 152. Dichos mecanismos se describen en la Patente de EE. UU. No. 7,614,866, mencionada anteriormente. En ciertos ejemplos, los rodillos 156 y 157 se proporcionan y están separados a lo largo del eje x (es decir, a lo largo de la dirección en la que se mueve el conjunto de materiales solidificables 129). En la FIG. 11, la película 162 está en una configuración retraída con respecto al cartucho 158 ya que el conjunto de contenedores de material solidificable 134 no se está utilizando.

Después de la aplicación de un revestimiento de material solidificable 131 a la película 159, la plataforma de construcción 124 se mueve desde la posición de la FIG. 11 en la dirección del eje de construcción negativo (z) hacia el conjunto de contenedores de material solidificable 130 hasta llegar a la posición del eje de construcción (z) que se muestra en la FIG. 12. En la FIG. 12, el objeto parcialmente construido 128 está en contacto con el revestimiento (que no se muestra) de material solidificable 131 sobre la película transparente 159. Una vez que el objeto 128 está en contacto con el revestimiento, se proyecta un patrón de energía deseado 142 desde el generador de patrones 122 para solidificar partes del revestimiento en contacto con la película 159 y en correspondencia con la forma del objeto definido por los datos del objeto (por ejemplo, vóxeles, mapas de bits, etc.) en la posición actual del eje de construcción (z). El patrón de energía proyectado 142 viaja a través de una abertura 147 en la parte inferior del conjunto de contenedores de material solidificable 130, a través del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 148 y a través de la película 159. El patrón de energía proyectado 142 determina qué regiones del revestimiento se solidifican. Después de la solidificación del material solidificable 131, la plataforma de construcción 124 se mueve (o sigue moviéndose) verticalmente hacia arriba en la dirección del eje de construcción positivo (z), separando así el objeto 128 de la película 159. A continuación, la película 159 se retrae parcialmente en el cartucho 152 para aplicar un revestimiento nuevo a la película 159. Seguidamente se extiende la película 159 y se repite el proceso hasta que se desea una limpieza o un cambio en el material solidificable. En ciertas formas de realización, el cartucho 152 incluye una cuchilla o un dispositivo similar en la abertura a través de la cual se proyecta la película 159 para eliminar el material solidificable sin curar y asegurar un nivel de revestimiento uniforme.

A continuación del número deseado de operaciones de revestimiento y solidificación con material solidificable 131, el conjunto de materiales solidificables 129 se mueve en la dirección x para mover la estación de limpieza 132 y el conjunto de contenedores de material solidificable 134 hacia la plataforma de construcción 124 y el eje de construcción (z). Simultáneamente, el conjunto de contenedores de material solidificable 130 se mueve en la dirección del eje x alejándose de la plataforma de construcción 124 y el eje de construcción (z). La estación de limpieza 132 es similar a la estación de limpieza 32 descrita anteriormente. Tal como se muestra en la FIG. 13, la plataforma de construcción 124 se mueve verticalmente hacia abajo en la dirección del eje de construcción negativo (z) para acoplar el objeto 128 con la estación de limpieza 132 y eliminar cualquier material solidificable residual 131. Si se proporciona un aplanador, se puede usar para aplanar la superficie expuesta inferior del objeto 128. A continuación, se puede aplicar energía de solidificación para solidificar cualquier material solidificable no solidificado restante que no haya sido eliminado por la estación de limpieza 32.

Después de una operación de limpieza, se puede aplicar el material solidificable 133. Por lo tanto, el objeto 128 se desacopla de la estación de limpieza 132 moviendo la plataforma de construcción 124 en la dirección del eje de construcción positivo (z). A continuación el conjunto de materiales solidificables 129 se mueve en la dirección x para mover el conjunto de contenedores de material solidificable 134 hacia la plataforma de construcción 124 y el eje de construcción (z). Simultáneamente, tanto la estación de limpieza 132 como el conjunto de contenedores de material solidificable 130 se alejan de la plataforma de construcción 124 y el eje de construcción (z) en una dirección a lo largo del eje x, es decir, a lo largo de la dirección de movimiento del conjunto de materiales solidificables 129.

Tal como se muestra en la FIG. 14, la película 162 se extiende desde la configuración retraída que se muestra en la FIG. 12 a una configuración extendida en la que la película 162 se extiende a lo largo de la superficie superior del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 150. Se puede utilizar una variedad de técnicas y dispositivos para extender la película 162 desde el cartucho 158, como por ejemplo los descritos anteriormente con respecto a la película 159. La extensión de la película 162 hace que se aplique un revestimiento desde el cartucho 158 a la superficie superior de la película 162. En el ejemplo de las Fig. 11-14, los rodillos 164 y 166 están separados a lo largo del eje x y ayudan a mantener la película 162 en una condición tensa al ras contra el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 150.

Una vez que se aplica un revestimiento de material solidificable 133 (que no se muestra en la FIG. 14) a la superficie superior de la película 162, la plataforma de construcción 124 se mueve en la dirección del eje de construcción negativo (z) para contactar con el revestimiento. A continuación, el generador de patrones 122 proyecta un patrón de energía correspondiente a la forma del objeto 128 en su posición actual del eje de construcción (z). El patrón de energía proyectado 142 se desplaza a través de la abertura 149 en la parte inferior del conjunto de contenedores de material solidificable 134, a través del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 150 y a través de la película 162, lo que hace que el material solidificable 133 se solidifique en contacto con la película 162 y en un patrón correspondiente al patrón de energía proyectado 142. Después de la solidificación, la película 162 se retrae en el cartucho 158 para aplicarle material solidificable nuevo 133. En ciertos ejemplos, la abertura del cartucho a través de la cual se dispone la película 162 de manera extensible y retráctil puede incluir una cuchilla u otro dispositivo para raspar el material 133 no solidificado de la superficie superior de la película 162 y para asegurar que el revestimiento aplicado posteriormente se aplique uniformemente. A continuación, el proceso se repite hasta que se desea una operación de limpieza o un cambio en el material solidificable, o se llega a la conclusión del proceso de construcción.

Haciendo referencia a las FIG. 15-16, se representan vistas en primer plano de formas de realización alternativas de un conjunto de contenedores de material solidificable que comprende un aparato de formación de imágenes por transferencia de película. Las formas de realización ilustradas se pueden utilizar para uno o para ambos conjuntos de contenedores de material solidificable 130 y 134. Las FIG. 15 y 16 ilustran sus respectivos ejemplos utilizando el conjunto 134.

Tal como se ha mencionado anteriormente, en ciertos ejemplos es deseable asegurarse de que la película 162 se estire de manera suave y tensa a través de la superficie superior 151 del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 150. En el ejemplo de la FIG. 15, esto se logra proporcionando rodillos 164 y 166 de modo que sus puntos tangentes superiores 168 y 170 estén debajo (en la dirección del eje de construcción negativo (z)) de la superficie superior 151 del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 150. En la forma de realización de la FIG. 15, la película 162 se estira sobre el punto tangente superior 170 del rodillo 164 y sobre el rodillo 166. Otra implementación se representa en la FIG. 16 en que la película 162 se estira bajo el rodillo 164. La implementación de la FIG. 16 hace que el rodillo 164 entre en contacto con el revestimiento de material solidificable 133 sobre la película 162. Por lo tanto, se toman medidas preferentemente para minimizar la distorsión del revestimiento debido al contacto con el rodillo 164. Por el contrario, en el ejemplo de la FIG. 15, el revestimiento 133 no hace contacto con el rodillo 164. Sin embargo, en ciertas implementaciones, colocar el punto tangente inferior del rodillo 164 debajo de la abertura del cartucho 158 (que no se muestra) a través de la cual la película 162 se extiende retráctilmente y colocar el punto tangente superior del rodillo 164 debajo de la superficie superior 151 del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 150 mejora la tensión y planitud de la película 162, mejorando así la suavidad y precisión del objeto 128.

Tal como se ha descrito anteriormente, se puede utilizar una variedad de técnicas para extender y retraer la película 162 del cartucho 158, incluidas las descritas en la Patente de EE. UU. n° 7,614,866. Sin embargo, la película 162 también se puede enrollar en el rodillo 166, y la rotación del rodillo 166 se puede impulsar (por ejemplo, mediante un motor) para extender la película desde el cartucho 158. El otro extremo de la película 162 se puede enrollar en un carrete interno dentro del cartucho 158. El carrete interno puede estar cargado por resorte para desviar el carrete a la configuración retraída.

La forma de realización de las FIG. 11-14 permite de forma ventajosa que se usen múltiples materiales solidificables para crear un objeto tridimensional usando técnicas de formación de imágenes de películas. En ciertas formas de realización, el objeto tridimensional puede comprender una región de objeto finalizado y una región de soporte, tal como se ilustra en los ejemplos de las FIG. 9 y 10. Al igual que en el ejemplo de las FIG. 1 4, el sistema 120 permite que se utilicen múltiples materiales para construir un objeto tridimensional a la vez que se mantiene una alineación fija en el plano x-y (es decir, ortogonal al eje de construcción (z)) entre la plataforma de construcción 124 y el generador de patrones 122, eliminando así las distorsiones en el objeto 128 que pueden surgir cuando la alineación x-y entre la plataforma de construcción 124 y el generador de patrones 122 se altera durante los cambios de material solidificable o las operaciones de limpieza.

En el ejemplo de las FIG. 11 a 16, cada uno de los conjuntos de contenedores de material solidificable 130 y 134 incluye conjuntos de formación de imágenes por transferencia de película (es decir, cartucho 158/película 162 y cartucho 152/película 159) en los que la película 159, 162 se mueve con respecto a su cartucho correspondiente 152, 158. De acuerdo con una modificación de los conjuntos 130 y 134 de las FIG. 11 a 16, cada conjunto puede incluir películas estacionarias correspondientes que se recubren con un material solidificable correspondiente 131, 133 mediante una brocha, escobilla, rodillo u otro tipo de aplicador correspondiente. La solidificación de los materiales solidificables 131, 133 por medio del generador de patrones 122 se produciría como en el ejemplo de las FIG. 11-16. Sin embargo, el proceso de solidificación dejará material solidificable residual en las películas estacionarias. Por lo tanto, la brocha, la escobilla, el rodillo u otro tipo de aplicador atravesará su película estacionaria correspondiente para eliminar el material solidificable no solidificado residual después de un paso de solidificación y a continuación aplicará un revestimiento fresco a la película estacionaria antes de un paso de solidificación posterior. Alternativamente, se pueden utilizar diferentes aplicadores para aplicar material solidificable nuevo y para eliminar el material solidificable residual que queda después de la solidificación.

Haciendo referencia a las FIG. 18-23, se representa una segunda forma de realización alternativa de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables. El sistema es una versión modificada del sistema 20 y el conjunto de materiales solidificables 29 de las FIG. 1-4, y números similares en las FIG. 18-23 se refieren a componentes similares en las FIG. 1-4. Por lo tanto, el conjunto de materiales solidificables 29 se mueve en la dirección del eje x en relación con la plataforma de construcción 24 y el eje 26. El eje 38 es accionado de forma giratoria por un motor (que no se muestra) para girar la polea 40 (y una polea equivalente paralela que no se muestra) y mover la correa 36 y una correa equivalente paralela (que no se muestra) para trasladar el conjunto 29 a lo largo de un conjunto de bastidor (que no se muestra). La versión modificada del conjunto de materiales solidificables 29 incluye una estación de limpieza 32 que comprende al menos dos estaciones (o "subestaciones") de limpieza. En la forma de realización representada, la estación de limpieza 32 comprende cuatro estaciones de limpieza 232a-232d. Las al menos dos estaciones de limpieza, 232a y 232c, están destinadas a proporcionar lavados sucesivos para eliminar el material solidificable residual de la superficie del objeto 28. En el ejemplo de las FIG. 18-23, el segundo material solidificable 33 se solidifica para crear una primera parte solidificada del objeto 28 antes de aplicar y solidificar el primer material solidificable 31, tal como sería el caso cuando el segundo material solidificable 33 se utiliza para formar una sección de soporte y el primer material solidificable 31 se utiliza para formar una sección de objeto finalizado. Así, después de la aplicación y solidificación del material solidificable 33, se crea una superficie de objeto formada a partir del material solidificable solidificado 33 que puede tener material solidificable residual no solidificado 33 sobre la misma. Para asegurar mejor una transición limpia entre los materiales solidificables 31 y 33, el material solidificable residual no solidificado 33 se elimina preferentemente.

Las estaciones de limpieza 232a-232d están dispuestas entre los conjuntos de contenedores de material solidificable 30 y 34 y se pueden mover hacia y desde la plataforma de construcción 24 en la dirección x. Cada una de las estaciones de limpieza 232a y 232c incluye un volumen de líquido, 238 y 236, respectivamente, que se utiliza para eliminar el material solidificable residual 33 del objeto 28. En ciertos ejemplos, los líquidos 236 y 238 son del tipo descrito anteriormente con respecto a la estación de limpieza 32. En otros ejemplos, uno o ambos de los líquidos 236 y 238 son polares. En otros ejemplos, uno o ambos de los líquidos 236 y 238 es un alcohol orgánico. En otros ejemplos, uno o ambos de los líquidos 236 y 238 es un éter de glicol. Un éter de glicol preferente es el éter de tripropilmetilglicol (TPM). En ejemplos adicionales, uno o ambos de los líquidos 236 y 238 es una mezcla de un alcohol orgánico y agua, como por ejemplo una mezcla de alcohol isopropílico y agua. También se pueden proporcionar generadores de ondas ultrasónicas para una o ambas estaciones de limpieza 232a y 232c de la manera descrita anteriormente con respecto a la estación de limpieza 32.

La primera estación de limpieza 232a puede describirse como que proporciona un "lavado sucio" ya que en la secuencia de operaciones representada en las FIG. 18-23 proporciona limpieza primaria y contacta primero con el objeto 28. La segunda estación de limpieza 232c puede describirse como que proporciona un "lavado limpio" ya que en la secuencia de operaciones representada en las FIG. 18 a 23 proporciona una limpieza secundaria después del "lavado sucio" de la estación de limpieza 236a.

En ciertos ejemplos, las al menos dos estaciones de limpieza de las FIG. 18-23 comprenden las cuatro estaciones de limpieza representadas 232a-232d. Se pueden proporcionar estaciones de limpieza 232b y/o 232d para eliminar el líquido residual (es decir, el solvente residual 238 y 236 respectivamente, así como el segundo material solidificable residual 33). En el ejemplo representado, las estaciones de limpieza 232b y 232d incluyen cada una un soplador de aire que sopla aire al menos sobre la superficie expuesta (inferior) del objeto 28. Cada estación de limpieza 232b y 232d puede estar conectada a un sistema de drenaje que elimine cualquier líquido expulsado del objeto 28. El sistema de drenaje puede estar conectado a una fuente de aspiración para facilitar la eliminación de líquido del interior de las estaciones de limpieza 232b y 232d. Tal como se muestra en las figuras, las estaciones de limpieza 232b y 232d están ubicadas entre los conjuntos de contenedores de material solidificable 30 y 34 a lo largo de la dirección del eje x. La estación de limpieza 232c (es decir, el "lavado limpio") está ubicada entre las estaciones de limpieza 232b y 232d. Durante o después de las operaciones de limpieza llevadas a cabo por las estaciones de limpieza 232a-232d, se puede aplicar energía de solidificación al objeto 28 para solidificar cualquier material solidificable no solidificado restante que no haya sido eliminado por la operación de limpieza.

A continuación se describirá un método de uso del sistema 20 representado en las FIG. 18-23. En las FIG. 18-23, el conjunto de materiales solidificables se muestra en seis posiciones diferentes a lo largo del eje x en relación con el eje de construcción (z) definido por el eje 26 y la región de construcción 46, cada una de las cuales tiene una posición fija a lo largo del eje x. En la primera posición de la FIG. 18, una parte del objeto 28 se sumerge en el segundo material solidificable 33 próximo al sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50. El generador de patrones 22 proyecta un patrón de energía de solidificación 42 que se transmite a través del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido próximo 50 para contactar y solidificar un volumen del segundo material solidificable 33 ubicado cerca del sustrato 50. Después de que se solidifica cada volumen del segundo material solidificable 33, la plataforma de construcción 24 se mueve hacia arriba en la dirección del eje z alejándose del generador de patrones 22 y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50, permitiendo que el material solidificable nuevo 33 fluya hacia el espacio entre la superficie expuesta más inferior del objeto 28 y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50, y se proyecta otro patrón 42. El proceso continúa hasta que se alcanza una ubicación (posición del eje de construcción (z)) en el objeto 28 en la que se desea cambiar al material solidificable 31.

Una vez que es deseable cambiar al material solidificable 31, la plataforma de construcción 24 se mueve hacia arriba en la dirección del eje z para retirar el objeto 28 del interior del conjunto de contenedores de material solidificable 34. A continuación se activa una transmisión por correa del tipo descrito anteriormente con respecto a las FIG. 1-4, lo que hace que el eje 38 y la polea 40 giren y la correa 36 circule, lo que a su vez mueve el conjunto de materiales solidificables 29 a lo largo de un conjunto de marco y riel (que no se muestra) en la dirección x alejándose del generador de patrones 22 y de la plataforma de construcción 24, llevando así la estación de limpieza 232a a una posición a lo largo del eje x que está alineada con el área de construcción 46. Tal como se muestra en la FIG. 19, el generador de patrones 22 puede apagarse ya que no es necesario durante el proceso de limpieza llevado a cabo por la estación de limpieza 232a. Sin embargo, puede activarse de forma selectiva para solidificar cualquier material solidificable no solidificado que quede sobre la superficie del objeto 28 que no pueda eliminarse mediante la limpieza. Tal como se muestra en la FIG. 19, la plataforma de construcción 24 se mueve hacia abajo en la dirección del eje z hacia el generador de patrones 22 de manera que al menos una parte del objeto 28 se sumerge en el líquido de limpieza 238. Se permite que el objeto 28 se asiente en el líquido de limpieza 238 durante un período de tiempo suficiente para eliminar una cantidad deseada de segundo material solidificable residual 33. Tal como se ha mencionado anteriormente, la generación de ondas ultrasónicas también se puede utilizar para crear turbulencias y facilitar una mayor eliminación de líquidos.

Después de la operación de "lavado sucio" proporcionada por la estación de limpieza 232a, la plataforma de construcción 24 se mueve hacia arriba en la dirección del eje z para que el objeto 28 se retire del interior de la estación de limpieza 232a. A continuación se activa la transmisión por correa, lo que hace que el eje 38 y la polea 40 giren de manera que la correa 36 lleve el conjunto de materiales de solidificación 29 a la posición del eje x que se muestra en la FIG. 20. A continuación, se baja la plataforma de construcción 24 de manera que al menos una parte del objeto 28 se dispone en el interior de la estación de limpieza 232b. A continuación se activa un soplador de aire primario (que no se muestra) para eliminar el líquido residual 238 de la estación de limpieza 232a y/o el segundo material solidificable residual 33 del objeto 28. A continuación, el líquido eliminado se recoge en la estación de limpieza 232a y, opcionalmente, se drena de la misma. A continuación, el objeto 28 puede exponerse a la energía de solidificación para solidificar cualquier material solidificable no solidificado residual que no se eliminó mediante la limpieza. A continuación, se activa la transmisión por correa para mover el conjunto de material de solidificación 29 a la posición que se muestra en la FIG. 21.

La FIG. 21 representa una operación de lavado secundaria o "limpia" proporcionada por la estación de limpieza 232c. La operación de limpieza funciona de la misma manera descrita con respecto a la estación de limpieza 232a. Después del lavado limpio, se activa la transmisión por correa, moviendo así el conjunto de materiales solidificables 29 a lo largo del eje x y en la posición que se muestra en la FIG. 22. En la FIG. 22, la estación de limpieza 232d lleva a cabo una operación de soplado de aire secundario de la misma manera que la estación de limpieza 232b lleva a cabo la operación de soplado de aire primario. A continuación, el objeto 28 puede exponerse a la energía de solidificación para solidificar cualquier material solidificable no solidificado residual que no se eliminó mediante la limpieza.

Después de las operaciones de limpieza realizadas por las estaciones de limpieza 232a-232d, la plataforma de construcción 24 se eleva en la dirección del eje z para que el objeto 28 se retire del interior de la estación de limpieza 232d. A continuación, se activa la transmisión por correa para mover el conjunto de materiales solidificables 29 a lo largo del eje x hasta la posición de la FIG. 23. En la FIG. 23, el conjunto de contenedores de material solidificable 30 se coloca a lo largo del eje x de modo que su sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 se ubica en la región de construcción 46. La plataforma de construcción 24 se baja en la dirección del eje de construcción (z) de modo que la superficie más baja expuesta del objeto 28 se separe del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 en una cantidad deseada. El generador de patrones 22 proporciona un patrón para solidificar todo o parte del volumen del primer material solidificable 31 ubicado entre la superficie inferior más expuesta del objeto 28 y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48. El primer material solidificable 31 se solidifica en contacto con el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 de acuerdo con el patrón de energía de solidificación 42 proyectado por el generador de patrón 22. En ciertas configuraciones, el conjunto de contenedores de material solidificable 30 está configurado para inclinarse con el fin de despegar el primer material solidificable 31 solidificado del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48. Después de la solidificación, la plataforma de construcción 24 se mueve hacia arriba en la dirección del eje de construcción (z) para permitir que el primer material solidificable fresco 31 fluya entre la superficie expuesta más baja del objeto 28 y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 48 y el proceso se repite hasta que se haya solidificado una cantidad deseada del primer material solidificable 31 (es decir, hasta que se haya solidificado el grosor deseado en el eje z del primer material solidificable 31).

En ciertas implementaciones del conjunto de materiales solidificables 29 de las FIG. 18-23, múltiples regiones del primer material solidificable 31 y el segundo material solidificable 33 pueden solidificarse para crear el objeto 28. En ciertos ejemplos, la estación de limpieza 232c puede servir como un lavado sucio para eliminar uno o ambos del primer material solidificable 31 y el segundo material solidificable 33 del objeto 28 y la estación de limpieza 232a puede servir como un lavado limpio para eliminar el primer material solidificable o tanto el material 31 como el segundo material solidificable 33 de modo que todo el conjunto de materiales solidificables 29 alternaría entre las posiciones mostradas en las FIG. 18-23 a medida que se crean las regiones alternas de los dos materiales solidificables 31 y 33.

Alternativamente, en lugar de utilizar las estaciones de limpieza 232a y 232c para proporcionar lavados sucesivos, cada estación de limpieza 232a y 232c puede dedicarse a la eliminación de uno u otro de los materiales solidificables primero y segundo 31 y 33 del objeto 28. Esto proporciona una forma de crear secciones alternas de cada material 31 y 33 a la vez que se minimiza la contaminación de un lavado con el material solidificable al que no está dedicado. Así, en un ejemplo, el segundo material solidificable 33 puede aplicarse y solidificarse tal como se muestra en la FIG. 18 seguido de una limpieza con la estación de limpieza 232a o la combinación de las estaciones de limpieza 232a y 232b o 232d. La transmisión por correa puede entonces activarse para mover el conjunto de materiales solidificables 29 a lo largo del eje x hasta la posición que se muestra en la FIG. 23, en que el primer material solidificable 31 se aplica y solidifica al objeto 28. Si a continuación se desea agregar nuevamente el segundo material solidificable 33 al objeto 28, la estación de limpieza 232c o la combinación de la estación de limpieza 232c y 232d o 232b se puede utilizar para eliminar primero cualquier primer material solidificable residual 31. En ciertos ejemplos, el movimiento de la transmisión por correa y la plataforma de construcción están controlados por un controlador que es operado por un software de control que permite al usuario determinar qué secuencia de operaciones se aplicará. Después de la limpieza, el objeto 28 puede exponerse a la energía de solidificación para eliminar cualquier material solidificable no solidificado residual que quede en la superficie del objeto 28.

Haciendo referencia a las FIG. 26-28, se representa una estación de limpieza 432 para utilizar en un sistema con el fin de fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables. La estación de limpieza 432 proporciona preferentemente al menos dos operaciones de limpieza y opcionalmente una tercera. En ciertos ejemplos, la estación de limpieza 432 proporciona al menos una operación de limpieza por aspiración y una operación de limpieza por solidificación para eliminar el líquido residual de la superficie expuesta más inferior del objeto 28. En otros ejemplos, la estación de limpieza 432 proporciona una operación adicional opcional de limpieza con esponja. La estación de limpieza de la FIG. 26 puede usarse, por ejemplo, como parte del conjunto de materiales solidificables 29 de las FIG. 1-4 y 18-26 o en el conjunto 129 de las FIG. 11-16 o los sistemas adicionales descritos a continuación.

La estación de limpieza 432 comprende un recinto 434 que incluye unas paredes laterales 438a y 438b y un fondo 447. También se proporcionan paredes posteriores y anteriores, pero no se muestran. La parte superior del recinto 434 es preferentemente abierta. La estación de limpieza 432 también proporciona múltiples operaciones de limpieza diferentes en una única estación de limpieza 432.

El dispositivo de limpieza 440 se proporciona dentro del interior del recinto 434 y en ciertas formas de realización se mueve en la dirección del eje x con respecto al recinto 434. En otras formas de realización, el dispositivo de limpieza 440 se mueve en la dirección del eje x con respecto a la plataforma de construcción 24 y/o con respecto al recinto 434. Cuando se utiliza en los sistemas para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables descritos anteriormente, el recinto 434 también se moverá en la dirección del eje x a medida que la plataforma de construcción 24 pasa de un conjunto de contenedores de material solidificable como por ejemplo los conjuntos 30, 130, 34, y 34 a la estación de limpieza 432. Así, en ciertos ejemplos, la dirección de desplazamiento de todo el conjunto de materiales solidificables 29, 129 será la misma que la dirección de desplazamiento del dispositivo de limpieza 440. Aunque el dispositivo de limpieza 440 puede atravesar la superficie inferior expuesta del objeto 28 moviéndose con respecto al recinto 434, no es necesario. Si el dispositivo de limpieza 440 está incluido en un recinto 434 que se mueve con respecto al objeto 28, el movimiento del recinto 434 con respecto al objeto 28 se puede utilizar para atravesar el dispositivo de limpieza 440 a lo largo de la superficie inferior expuesta del objeto 28.

El dispositivo de limpieza 440 incluye un dispositivo de aspiración 444 y un dispositivo de solidificación 446. El dispositivo de limpieza 440 también puede incluir una esponja estacionaria o giratoria 442. Tal como se muestra en la secuencia de configuraciones representadas en las FIG. 26-28, en ciertos ejemplos, la esponja 442, el dispositivo de aspiración 444 y el dispositivo de solidificación lineal 446 atraviesan secuencialmente la superficie expuesta más baja del objeto 28, es decir, la superficie que se ha formado más recientemente a partir de un material solidificable como por ejemplo el material 31, 131, 33 o 133. El dispositivo de limpieza 440 es transportado por un sistema de transmisión por correa 450 que comprende dos ejes 452 y 454, cada extremo de los cuales está conectado a una correa 456a o 456b (que no se muestra). El dispositivo de limpieza 440 puede conectarse a un conjunto de rieles deslizantes lineales (que no se muestran) mediante cojinetes lineales que a su vez están conectados a las correas 456a y 456b (que no se muestran). Se proporciona un motor (que no se muestra) para hacer girar los ejes 452 y 454. Sin embargo, el dispositivo de limpieza 440 puede ser estacionario con respecto al recinto 434, en cuyo caso el movimiento del recinto 434 con respecto a la plataforma de construcción 24 se utiliza para atravesar el dispositivo de limpieza 440 a lo largo de la superficie inferior expuesta del objeto 28.

Tal como se muestra en las FIG. 26-28, en un ejemplo, una operación de limpieza comienza al desplazar el dispositivo de limpieza 440 en la dirección del eje x en relación con el objeto 28 y la plataforma de construcción de objetos 24 de manera que la esponja 442 primero contacta con la superficie inferior expuesta del objeto 28. La esponja 442 puede ser estacionaria o puede proporcionarse en un rodillo giratorio. A medida que la esponja 442 entra en contacto con el objeto 28, la esponja 442 eliminará y/o recogerá cierta cantidad de material solidificable no solidificado residual 31, 131, 33 o 133.

En la FIG. 26, la esponja 442 realiza una operación de limpieza absorbente sobre el objeto 28. En la FIG. 27, el dispositivo de aspiración 444 proporciona una operación de limpieza por aspiración en el objeto 28. El dispositivo de aspiración 444 está separado de la esponja 442 en la dirección de desplazamiento (eje x) del dispositivo de limpieza 440, preferentemente en una cantidad fija. El dispositivo de aspiración 444 comprende un recinto rectangular con una superficie superior permeable al aire que se pone en contacto con o cerca de la superficie más inferior del objeto 28, que acaba de solidificarse en uno de los conjuntos de contenedores de material solidificable 30, 34, 130 , 134. El dispositivo de aspiración 444 puede ser similar a la estación de aspiración 332 representada en la FIG. 24 e incluye un interior hueco que se puede mantener selectivamente a una presión subatmosférica. En ciertos ejemplos, el dispositivo de aspiración 444 incluye un puerto que se puede conectar a una línea de aspiración que se conecta a una fuente de aspiración. Por lo tanto, cuando el dispositivo de aspiración 444 se activa en un modo de generación de aspiración y se coloca cerca de o en contacto con la superficie expuesta más inferior del objeto 28, el material solidificable no solidificado residual 31, 33, 131 o 133 será atraído hacia el recinto del dispositivo de aspiración 444 en el que se puede recoger o del que se puede drenar (por ejemplo, mediante una manguera de drenaje). En ciertos ejemplos, una unidad de control está programada para activar y desactivar selectivamente una fuente de aspiración que está en comunicación fluida con el interior del dispositivo de aspiración 444. En un ejemplo, se puede utilizar un sensor para determinar cuándo el dispositivo de aspiración 444 está dentro de la dimensión del eje x de la plataforma de construcción 24 en función del movimiento del dispositivo de limpieza 440 (por ejemplo, colocando un sensor en el eje del motor que se usa para mover el dispositivo de limpieza y detectando su número total de revoluciones). En otro ejemplo, un sensor de fuerza o presión puede detectar directa o indirectamente el contacto entre el dispositivo de aspiración 444 y el objeto 28, y un programa de unidad de control puede usar la fuerza o presión detectada (o el cambio en cualquiera de las variables) para determinar cuándo activar o desactivar la fuente de aspiración.

En la FIG. 28, el dispositivo de solidificación 446 realiza una operación de limpieza de solidificación en el objeto 28. El dispositivo de solidificación 446 está separado del dispositivo de aspiración 444 en una dirección a lo largo del eje x, preferentemente en una cantidad fija, y también está separado de la esponja 442 en la dirección del eje x, preferentemente en una cantidad fija. El dispositivo de solidificación 446 aplica energía de solidificación al material solidificable no solidificado residual en la superficie expuesta más inferior del objeto 28. En ciertos ejemplos preferentes, el dispositivo de solidificación 446 proporciona un amplio espectro de energía de solidificación para permitirle solidificar diferentes materiales solidificables residuales en la superficie expuesta inferior del objeto 28. En un ejemplo, el dispositivo de solidificación 446 proyecta energía que tiene una pluralidad de longitudes de onda que van desde alrededor de 380 nm hasta alrededor de 420 nm, preferentemente desde alrededor de 370 nm hasta alrededor de 430 nm, y más preferentemente desde alrededor de 350 nm hasta alrededor de 450 nm. En ciertos ejemplos, el dispositivo de solidificación es un dispositivo de solidificación lineal que proporciona energía de solidificación en una serie de patrones generalmente lineales que se encuentran adyacentes entre sí a lo largo del eje x. Un dispositivo de solidificación lineal adecuado es una o más matrices de LED, cada una de las cuales se extiende a lo largo del eje y, perpendicular a la dirección de desplazamiento del dispositivo de limpieza 440 y el eje de construcción (z).

Otro dispositivo de solidificación lineal adecuado de ejemplo que puede utilizarse como dispositivo de solidificación 446 se muestra en las FIG. 29A-29C. En la FIG. 29A se elimina una parte de la carcasa 466 para facilitar la visualización. El dispositivo de solidificación 446 explora progresivamente la energía de solidificación en la dirección del eje y a lo largo y a través de una ranura 468 formada en la parte inferior de la carcasa 466 para solidificar el material residual no solidificado adyacente a la ranura 468 a medida que el dispositivo de solidificación lineal 446 se desplaza en la dirección del eje x.

El deflector de energía giratorio 462 desvía la energía de solidificación que incide sobre él hacia la lente de campo plano 472 (se omite en la FIG. 29A). El deflector de energía giratorio 462 preferentemente gira en un plano de rotación a medida que el dispositivo de solidificación lineal 446 se mueve en la dirección longitudinal (eje x). En ciertos ejemplos, el plano de rotación es sustancialmente perpendicular a la dirección en la que se mueve el dispositivo de solidificación lineal 446 (es decir, el plano de rotación es el plano y z que se muestra en las FIG. 29B - 20C). En determinados ejemplos, el deflector de energía giratorio 462 gira a una velocidad de giro sustancialmente constante. En otros ejemplos, el dispositivo de solidificación lineal 446 se mueve a una velocidad sustancialmente constante en la dirección de la longitud (eje x). En otros ejemplos, el deflector de energía giratorio 462 gira a una velocidad de giro sustancialmente constante y el dispositivo de solidificación lineal 446 se mueve en la dirección longitudinal (eje x) a una velocidad sustancialmente constante. La lente de campo plano 472 (que no se muestra en la FIG. 29A) redirige la energía de solidificación reflejada que, de otro modo, incidiría en la superficie del material solidificable en ángulo, de modo que incidiría en el material de forma sustancialmente perpendicular.

Cuando la fuente de energía de solidificación 460 es una fuente de luz, el deflector de energía giratorio 462 es preferentemente un deflector de luz giratorio capaz de desviar luz visible o UV. En una forma de realización de ejemplo, la fuente de energía de solidificación 460 es una fuente de láser activable selectivamente y el deflector de energía giratorio 462 es un espejo poligonal que tiene una o más facetas 464a, b, c, etc. definidas alrededor de su perímetro. De acuerdo con dichas formas de realización, el tiempo de activación y desactivación de la fuente de energía de solidificación 460 dicta el perfil del eje y de la energía de solidificación aplicada a la ranura adyacente de material solidificable 468. En el ejemplo de las FIG. 29A y 29B, el deflector de energía giratorio 462 es un espejo hexagonal que tiene facetas 464a a 464f. Cada faceta 464a-464f tiene al menos una posición rotacional, y preferentemente varias, en las que estará en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 460 para recibir la luz proyectada desde allí. A medida que gira el deflector de energía giratorio 462, la energía de solidificación (por ejemplo, luz visible o ultravioleta) se desviará a lo largo de cada faceta 464a-464f de forma sucesiva. En cualquier momento, una de las facetas 464a-464f recibirá y desviará energía de solidificación. A medida que la faceta cambia su posición de rotación, el ángulo de incidencia de la energía de solidificación con respecto a la faceta cambiará, alterando el ángulo de desviación y, por lo tanto, la ubicación del eje y en la que la energía de solidificación desviada incide sobre el objeto 28 y el material solidificable residual en él.

Las facetas 464a-464f son idealmente planas para asegurar que la energía de solidificación desviada atraviese una trayectoria sustancialmente lineal en la dirección del eje y sin desviaciones en la dirección del eje x, una condición a veces denominada "error de pirámide" o "error de desviación". Sin embargo, en ciertos casos, una o más de las facetas 464a-464f pueden desviarse de una forma de superficie perfectamente plana. En tales casos, la lente de campo plano 472 puede combinarse con otros dispositivos ópticos para reducir la magnitud del error piramidal o el error de desviación. En un ejemplo, se proporcionan dos lentes F-theta en lugar de una sola lente de campo plano 472, en que cada lente F-theta tiene una curvatura en dos dimensiones para crear un campo plano de energía de solidificación que no tiene una desviación del eje x apreciable que incide sobre el material solidificable.

La longitud máxima de escaneo en la dirección del eje y corresponderá a la longitud total de una faceta individual 464a-464f. Es decir, a medida que la luz incide progresivamente a lo largo de toda la longitud de cualquiera de las facetas 464a-464f, la luz desviada completará de manera correspondiente una longitud de exploración completa en la dirección del eje y. El número de facetas 464a, 464b, etc. en el deflector de energía giratorio 462 corresponderá al número de escaneos del eje y que se realizan para una revolución completa del deflector de energía giratorio 462. En el caso de un espejo hexagonal, se producirán seis exploraciones del eje y por cada rotación completa del deflector de energía giratorio 462. Para los deflectores de energía giratorios que mantienen una dirección de rotación constante (por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj), los escaneos serán unidireccionales a lo largo del eje y. Dicho de otra manera, a medida que la luz pasa de una faceta 464a a otra 464b, el escaneo volverá a su posición inicial en el eje y, en lugar de escanear hacia atrás en la dirección opuesta. Sin embargo, se pueden utilizar otras configuraciones de deflectores de energía giratoria, incluidas aquellas en las que el deflector 462 gira en dos direcciones de rotación para producir una exploración de "ida y vuelta" en la dirección del eje y.

Las FIG. 29B y 29C muestran lados opuestos del dispositivo de solidificación lineal 446. La carcasa 466 es una estructura generalmente poligonal. Tal como se representa en las figuras, la carcasa 466 tiene una cara abierta, pero la cara puede estar cerrada. El deflector de energía giratorio 462 está separado de la fuente de energía de solidificación 460 en las direcciones de altura (eje z) y ancho (eje y), y también puede estar ligeramente desplazado de la fuente de energía de solidificación en la dirección de longitud (eje x). El deflector de energía giratorio 462 está montado de forma giratoria en la carcasa 466 para girar sustancialmente dentro de un plano que preferentemente puede orientarse sustancialmente perpendicular a la dirección de la longitud (eje x) (es decir, el deflector 462 gira dentro del plano y-z). El puerto de fuente de energía de solidificación 474 se proporciona para montar la fuente de energía de solidificación (por ejemplo, un diodo láser) de modo que esté en comunicación óptica con al menos una, y preferentemente solo una, faceta 464a-464f del deflector de energía giratorio 462 en cualquier momento. Tal como se ha indicado anteriormente, la lente 472 está separada y debajo del deflector de energía giratorio 462 en la dirección de la altura (eje z) y está ubicada sobre la abertura de la luz de la carcasa 468.

El motor 470 (FIG. 29 B) está montado en una superficie posterior de la carcasa 466 y está conectado operativamente al deflector de energía giratorio 462. El motor 470 está conectado a una fuente de energía (que no se muestra). Cuando el motor 470 recibe energía, el deflector de energía giratorio 462 gira, poniendo las diversas facetas 464a-464f secuencialmente en comunicación óptica con la fuente de energía de solidificación 460. También se puede proporcionar una unidad de control (que no se muestra) para suministrar energía al motor 470, a la fuente de energía de solidificación 460 y/o al motor 470.

En ciertas implementaciones, resulta deseable proporcionar una velocidad de escaneo del eje y (es decir, una velocidad a la que la energía de solidificación se mueve a lo largo de la superficie expuesta del material solidificable en la dirección del eje y) que es significativamente mayor que la velocidad del eje x a la que se mueve el dispositivo de solidificación lineal 446. Proporcionar esta disparidad en las velocidades del eje Y y el eje X ayuda a garantizar mejor que el patrón de energía escaneado sea lineal y ortogonal a la dirección del eje X, lo que reduce la probabilidad de que falle y deje de solidificar el material solidificable residual en el objeto 28. En ciertos ejemplos, la velocidad de exploración en la dirección del eje y es al menos unas 1000 veces, preferentemente al menos unas 1500 veces, más preferentemente al menos unas 2000 veces, y aún más preferentemente al menos unas 2200 veces la velocidad de movimiento del dispositivo de solidificación lineal 446 en la dirección del eje x. En un ejemplo, el dispositivo de solidificación lineal 446 se mueve a una velocidad de aproximadamente 2,54 cm/segundo (1 pulgada/segundo) en la dirección del eje x y la velocidad de escaneo del eje y es de aproximadamente 6096 cm/segundo (2400 pulgadas/segundo) cuando el dispositivo de solidificación 446 se utiliza en una operación de limpieza para solidificar material solidificable no solidificado residual que no pudo eliminarse mediante una operación de eliminación de líquido, se prefiere escanear toda la dimensión del eje y sin desactivar selectivamente la fuente de energía de solidificación 460, ya que en este modo no se desea crear un patrón de objeto solidificado particular. Sin embargo, cuando se utiliza el dispositivo de solidificación 446 para formar un objeto tridimensional, la fuente de energía de solidificación 460 se activa de forma selectiva para crear un perfil de solidificación del eje y en cada ubicación del eje x del dispositivo de solidificación 446 que corresponde a la forma del objeto deseado.

La velocidad de escaneo a la que la energía de solidificación se aplica progresivamente a la superficie expuesta más inferior del objeto 28 en la dirección de la anchura (eje y) corresponde a la velocidad de rotación del deflector de energía giratorio 462 dividida por el número de facetas 464a-f. En ciertos ejemplos, la velocidad rotacional es de alrededor de 1000 a alrededor de 10000 rpm, preferentemente de alrededor de 2000 a alrededor de 8000 rpm, y más preferentemente de alrededor de 3000 a alrededor de 5000 rpm.

Haciendo referencia a las FIG. 30-31, se representa un ejemplo de un sistema 520 para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables. El sistema 520 incluye un conjunto de materiales solidificables 529, un generador de patrones 22, una plataforma de construcción 24 y un eje 26 a lo largo del cual la plataforma de construcción se mueve en la dirección del eje de construcción (z). El conjunto de materiales solidificables 529 incluye un conjunto de contenedores de material solidificable 30 (o 130) y un formador de soporte 530.

En el ejemplo de las FIG. 30-31, se proporciona un conjunto de contenedores de material solidificable 30 junto con un tubo de llenado (que no se muestra) a través del cual se dispensa el material solidificable 31 según sea necesario para reponer la cantidad de material solidificable 31 no solidificado. Aunque no se muestra, se proporciona un marco adecuado y un sistema de accionamiento al formador de soporte 530 y se traslada en la dirección del eje x en relación con el conjunto de contenedores de material solidificable 30. Por ejemplo, se puede proporcionar una transmisión por correa que esté operativamente conectada al formador de soporte 530 y que haga que el formador de soporte 530 se deslice a lo largo de los rieles deslizantes lineales en la dirección del eje x.

El formador de soporte 530 comprende una fuente de un primer material solidificable que incluye un dispensador de material solidificable (como por ejemplo una pluralidad de boquillas 532a-532f) y un dispositivo de solidificación 546, que puede ser un generador de patrones del tipo descrito anteriormente. El formador de soporte 530 se denomina así porque en ciertas implementaciones de ejemplo, se utiliza para crear soportes extraíbles que conectan un objeto finalizado a la plataforma de construcción 24. Sin embargo, también se puede utilizar para dispensar materiales solidificables que forman parte del objeto acabado.

Las boquillas 532a-532f dispensan un primer material solidificable hacia arriba, hacia la plataforma de construcción 24 en la dirección del eje de construcción (z). Las boquillas 532a-532f están en comunicación fluida con una fuente del primer material solidificable, que puede estar incluido dentro del formador de soporte 530. Las boquillas 532a-532f pueden comprender chorros piezoeléctricos y están separadas en una dirección (eje y) que es perpendicular a la dirección (eje x) de movimiento del formador de soporte 530 y perpendicular a la dirección del eje de construcción (z). Si bien solo se representa una fila de boquillas, se pueden proporcionar varias, y las boquillas de una fila se pueden desplazar de las de otra fila a lo largo de la dirección del eje y para proporcionar una cobertura más completa a lo largo de la dirección del eje y. Las boquillas 532a-532f se activan selectivamente cuando el formador de soporte 530 se mueve en la dirección del eje x. Las boquillas específicas 532a-532f que se activan en cualquier momento corresponderán al patrón de objeto solidificable deseado que se crea a partir del primer material solidificable. En cada ubicación a lo largo del eje x, las boquillas 532a-532f que se activan dictarán el perfil del eje y del material solidificable.

El dispositivo de solidificación 546 puede ser cualquier dispositivo de energía de solidificación adecuado que esté configurado para hacer que el material dispensado desde las boquillas 532a-532f se solidifique. En determinados ejemplos, el dispositivo de solidificación 546 proporciona energía de una longitud de onda que hace que se produzca la reticulación y/o la polimerización. En ejemplos adicionales, el material solidificable dispensado por las boquillas 532a-532f incluye un fotoiniciador que responde a longitudes de onda particulares de energía de solidificación para iniciar la reticulación y/o la polimerización.

En un ejemplo, el dispositivo de solidificación 546 es un dispositivo de energía de solidificación lineal. Los dispositivos de energía de solidificación lineal adecuados incluyen matrices lineales de elementos de formación de imágenes (por ejemplo, LED) y los descritos anteriormente con respecto al dispositivo de solidificación lineal 446 en las FIG. 26-28. En la FIG. 31, se representa un dispositivo de energía de solidificación lineal 546 que comprende una fuente de energía de solidificación 560 que está en comunicación óptica con una de varias facetas 564a-f de un deflector de energía de solidificación giratorio 562 montado en una carcasa 566. La carcasa se retira parcialmente y la lente de campo plano 472 se retira en la FIG. 31 para facilitar la comprensión. Sin embargo, en todos los aspectos, el dispositivo 546 funciona de la misma manera que el dispositivo 446. Tal como se indica en la FIG. 31, la pluralidad de boquillas 532a-f están separadas del dispositivo de energía de solidificación lineal 546 en la dirección (eje x) de desplazamiento del formador de soporte 530, preferentemente por una distancia fija. Tanto las boquillas 532a-f como el dispositivo de solidificación 546 están provistos sobre una base 531. Cuando las boquillas 532a-f se activan selectivamente para dispensar material solidificable en un patrón, el dispositivo de solidificación lineal 546 no necesita suministrar un patrón de energía variable para solidificar el material solidificable, pero puede hacerlo si se desea.

Tal como se ha mencionado anteriormente, en ciertos ejemplos, el formador de soporte 530 se utiliza para aplicar un primer material solidificable (que no se muestra) a través de las boquillas 532a-f que es diferente de un segundo material solidificable 31 que se utiliza para formar el objeto finalizado. Tal como se muestra en la FIG.

30, el sistema 20 incluye un generador de patrones 22 que está separado del formador de soporte 530 en la dirección del eje de construcción (z) y que suministra energía de solidificación adecuada para solidificar el segundo material solidificable 31. El conjunto de contenedores de material solidificable 30 actúa como una fuente de material solidificable 31. De acuerdo con dichos ejemplos, los materiales solidificables primero y segundo se formulan preferentemente para solidificarse en respuesta a diferentes espectros de energía de solidificación. En un ejemplo, el primer material solidificable (de soporte) se formula con un fotoiniciador que tiene una longitud de onda de excitación máxima que es diferente de la longitud de onda de excitación máxima de un fotoiniciador utilizado para formular el segundo material solidificable 31 (objeto finalizado). En determinados ejemplos, la longitud de onda máxima de excitación del primer material solidificable difiere de la longitud de onda máxima de excitación del segundo material solidificable en una cantidad que no es inferior a unos 200 nm, preferentemente no inferior a unos 250 nm, e incluso más preferentemente no inferior a alrededor de 300 nanómetros. En otros ejemplos, las longitudes de onda de excitación máxima para el primer y segundo materiales solidificables difieren en no más de aproximadamente 450 nm, más preferentemente no más de aproximadamente 425 nm, e incluso más preferentemente no más de aproximadamente 400 nm. En consecuencia, el dispositivo de solidificación 546 proyecta energía de solidificación que tiene una longitud de onda máxima que difiere de la longitud de onda máxima de la energía de solidificación proporcionada por el generador de patrones 22 en una cantidad que no es inferior a aproximadamente 200 nm, preferentemente no inferior a aproximadamente 250 nm, e incluso más preferentemente no menos de unos 300 nm. En otros ejemplos, las longitudes de onda máximas para el dispositivo de solidificación 546 y el generador de patrones 22 difieren en no más de aproximadamente 450 nm, más preferentemente no más de aproximadamente 425 nm e incluso más preferentemente no más de aproximadamente 400 nm.

En un ejemplo, el material de soporte tiene una longitud de onda de excitación máxima mayor que la del material del objeto finalizado. En otro ejemplo, el material de soporte se solidifica en respuesta a la energía de solidificación infrarroja, y el material del objeto finalizado (por ejemplo, el segundo material solidificable 31) se solidifica en respuesta a la energía de solidificación ultravioleta. En otro ejemplo, el material de soporte tiene una energía de excitación máxima de aproximadamente 780 nm y el material del objeto finalizado tiene una energía de excitación máxima de aproximadamente 390 nm. Irgacure 819 es un fotoiniciador conocido con una energía de excitación máxima de 390 nm. Para los materiales de soporte que se solidifican en respuesta a la energía de solidificación infrarroja, los fotoiniciadores adecuados conocidos incluyen la canforquinona, suministrada por Hampford Research y los fotoiniciadores Hu-Nu640, Hu-Nu745 y Hu-Nu820 suministrados por Spectra Group Limited, en que los últimos tres dígitos de cada compuesto se refieren a la longitud de onda para la cual el iniciador es más eficiente. El uso de fotoiniciadores que tienen diferentes longitudes de onda de excitación es solo una técnica de ejemplo para proporcionar materiales solidificables primeros y segundos que se solidifican en respuesta a diferentes longitudes de onda de energía de solidificación. También se pueden usar rellenos sólidos como por ejemplo polvos, espuma de embalaje y plastificantes para proporcionar materiales solidificables con diferentes características de solidificación.

En ciertos ejemplos, el material 31 del objeto acabado solidificable y el material de soporte tienen diferentes características de solubilidad cuando se solidifican. Las solubilidades diferenciales permiten que el objeto tridimensional entre en contacto con un líquido capaz de eliminar selectivamente los soportes sólidos sin dañar el objeto finalizado. En ciertas implementaciones, el material de soporte solidificado es soluble en un líquido polar como por ejemplo agua o un alcohol orgánico en el que el material del objeto finalizado es insoluble.

A continuación se describirá un método para formar un objeto tridimensional que comprende un objeto tridimensional acabado y soportes que utilizan el sistema 520. De acuerdo con el método, el formador de soporte 530 imprime un material de soporte solidificable en la plataforma de construcción 24. El formador de soporte 530 se mueve en la dirección del eje x, y el material de soporte se dispensa a lo largo de la dirección del eje y mediante las boquillas 532a-f. En cualquier ubicación determinada del eje x, las boquillas particulares 532a-f que dispensan material a lo largo de la dirección del eje y corresponderán al patrón de soporte y la geometría deseados. El dispositivo de solidificación 546 también se mueve en la dirección del eje x y proyecta energía de solidificación sobre el material de soporte impreso para solidificarlo. El proceso se repite hasta que la región de soporte está completa y ha alcanzado la altura deseada del eje de construcción (z).

Una vez que los soportes están completos, el soporte anterior 530 se aleja de la plataforma de construcción 24 (en las direcciones del eje x y/o del eje y). A continuación, la plataforma de construcción 24 se mueve en la dirección del eje de construcción (z) hacia el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 50 en la parte inferior del conjunto de contenedores de material solidificable 30 a una posición que está separada del sustrato 50 por la máxima profundidad de solidificación deseada. A continuación, la energía de solidificación es suministrada por el generador de patrones 22 para solidificar el material solidificable 31 del objeto finalizado en contacto con el material de soporte solidificado. La plataforma de construcción 24 se aleja en la dirección del eje de construcción (z) para permitir que el material solidificable 31 del objeto finalizado nuevo fluya por debajo del material solidificable del objeto finalizado solidificado recién formado que está unido al material de soporte solidificado, y el generador de patrones 22 vuelve a suministrar energía de solidificación en un patrón correspondiente a la forma del objeto tridimensional deseada. Tal como se ha descrito anteriormente, el material de soporte y el material del objeto finalizado 31 pueden tener diferentes longitudes de onda máximas de excitación, y el dispositivo de solidificación 546 y el generador de patrones 22 pueden suministrar energía de solidificación con diferentes longitudes de onda máximas tal como se ha descrito anteriormente.

Haciendo referencia a las FIG. 32-36, se representa otro ejemplo de un sistema 620 para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables. El sistema 620 incluye un conjunto de materiales solidificables 629, una plataforma de construcción 624 y un conjunto de accionamiento de plataforma de construcción 623. A diferencia de las formas de realización anteriores de sistemas para fabricar un objeto tridimensional, en el sistema 620 la plataforma de construcción 624 y su conjunto de accionamiento 623 se mueven en una dirección perpendicular a la dirección del eje de construcción (z), que en el caso de las FIG. 32 36 es la dirección del eje y.

El conjunto de materiales solidificables 629 comprende conjuntos de contenedores de material solidificable 630 y 634 que están separados entre sí en la dirección del eje y, es decir, perpendicularmente a la dirección del eje de construcción (z) y en paralelo a la dirección de desplazamiento del conjunto de accionamiento de la plataforma de construcción 623. El conjunto de materiales solidificables 629 también comprende una estación de limpieza 632 que está ubicada entre los conjuntos de contenedores de material solidificable 630 y 634. Los conjuntos 630 y 634 actúan como fuentes de materiales solidificables correspondientes. El sistema 620 también incluye los dispositivos de solidificación primero y segundo 668a y 668b, que corresponden a los conjuntos de contenedores de material solidificable 630 y 634, respectivamente.

El conjunto de materiales solidificables 629 también comprende una mesa de trabajo 664 y un retenedor de bastidor 671. Los conjuntos de contenedores de material solidificable primero y segundo 630 y 634 están dispuestos en aberturas respectivas dentro de la mesa de trabajo 664 y se mantienen en su lugar mediante el retenedor de bastidor 671. Los contenedores de material solidificable primero y segundo 630 y 634 están estacionarios con respecto a la mesa de trabajo 664.

Cada conjunto de contenedores de material solidificable 630 y 634 está configurado como un recipiente para contener un material solidificable. Cada conjunto 630 y 634 comprende cuatro paredes laterales y un fondo (648 y 650, respectivamente) y está abierto en la dirección hacia arriba en la dirección del eje de construcción (z). Los fondos pueden configurarse como un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido similar a los sustratos 48 y 50 descritos anteriormente. Sin embargo, en el ejemplo específico de las FIG. 32-36, los fondos están configurados como sustratos de solidificación transparentes, semirrígidos o rígidos curvos 648 y 650 con una curvatura a lo largo de la dirección del eje x (es decir, perpendicular tanto a la dirección del eje de construcción (z) como a la dirección de desplazamiento del conjunto de accionamiento de la plataforma de construcción 623 en la dirección del eje y). Se pueden proporcionar revestimientos elásticos del tipo descrito anteriormente en la superficie orientada hacia arriba (dirección del eje de construcción (z)) de los sustratos 648 y 650 para facilitar la separación de ciertos materiales solidificables solidificados. Además, se pueden proporcionar revestimientos no elásticos del tipo descrito anteriormente.

Como alternativa, uno o cada uno de los conjuntos de contenedores de material solidificable 630 y 634 pueden comprender un recipiente inclinable que tiene un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido sustancialmente plano 648, 650. En un ejemplo, se utiliza un recipiente que comprende un fondo elástico transparente y paredes laterales elásticas. En ciertas implementaciones, tanto el fondo elástico transparente como las paredes laterales no elásticas se forman a partir de polímeros de silicona iguales o diferentes. En otra implementación, se utiliza un recipiente que comprende paredes laterales acrílicas no elásticas y un fondo de silicona elástica. En otro ejemplo, el fondo del recipiente está definido por un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 648 y/o 650 que está conectado a paredes laterales formadas por un material polimérico elástico o plásticamente deformable. En otro ejemplo, el sustrato 648 y/o 650 se puede recubrir con un material transparente elástico, como por ejemplo una silicona, que se extiende solo una parte del recorrido hacia las paredes laterales, dejando un espacio periférico alrededor del revestimiento y entre el revestimiento y las paredes laterales. En otro ejemplo más, el sustrato 648 y/o 650 puede estar revestido con un material transparente elástico que se extiende hasta las paredes laterales. En determinados ejemplos, puede proporcionarse un mecanismo de inclinación que incline los recipientes con respecto a la plataforma de construcción 24 para despegar el material solidificable solidificado del fondo del recipiente. También se puede proporcionar un material no elástico, como por ejemplo una película transparente no elástica 54, como una capa encima del fondo elástico entre el fondo elástico y la plataforma de construcción 24.

El conjunto de accionamiento de plataforma de construcción 623 incluye rieles de plataforma de construcción 626a y 626b que están montados en los correspondientes soportes verticales 625a y 625b (que no se muestran). Un soporte 628 conecta el soporte de plataforma de construcción 625 a los rieles 626a y 626b. La plataforma de construcción 624 se puede conectar y desconectar selectivamente del soporte de la plataforma de construcción 625. Se puede activar selectivamente un motor (que no se muestra) para mover el soporte 628 en la dirección del eje de construcción (z) a lo largo de los rieles 629a y 629b con el fin de mover la plataforma de construcción 624 y el soporte de la plataforma de construcción 625 en la dirección del eje de construcción (z).

El conjunto de accionamiento de la plataforma de construcción 623 también incluye un motor 652, rieles 656a y 656b, un engranaje de cremallera 657 y un engranaje de piñón 658. El motor 652 se puede activar selectivamente para girar el piñón 658. El engranaje de piñón 658 incluye dientes que engranan con dientes complementarios en el engranaje de cremallera 657. Por lo tanto, la rotación del engranaje de piñón 658 hace que el engranaje de piñón 658 se desplace en la dirección del eje y a lo largo del engranaje de cremallera 657. A medida que el piñón 658 se desplaza en la dirección del eje y, el motor 652, los soportes verticales 625a, 625b, la plataforma de construcción 624 y el soporte de la plataforma de construcción 625 también se mueven en la dirección del eje y. Los cojinetes lineales (que no se muestran) conectados a la base sobre la que están montados los soportes verticales 625a y 625b se acoplan a los rieles 656a y 656b para permitir el movimiento deslizante del piñón 658, el motor 652, los soportes verticales 625a, 625b, la plataforma de construcción 624, y el soporte de la plataforma de construcción 625 en la dirección del eje y. Como resultado, la plataforma de construcción 624 se puede mover desde el contenedor de material solidificable 630 a la estación de limpieza 632 y al contenedor de material solidificable 634.

La estación de limpieza 632 puede configurarse de manera similar a las estaciones de limpieza 32, 132, 232a-d y 332. En ciertos ejemplos, la estación de limpieza 632 comprende al menos una sección de limpieza por aspiración. En otros ejemplos, la estación de limpieza 632 comprende un número de secciones de limpieza por aspiración igual al número de materiales solidificables y/o contenedores de materiales solidificables que se utilizan. En la FIG. 1 se representa un ejemplo específico de una estación de limpieza que comprende dos secciones de aspiración 36. Tal como se muestra en la figura, la estación de limpieza 632 comprende una primera sección de aspiración 660a y una segunda sección de aspiración 660b que se encuentran adyacentes en una dirección perpendicular al eje de construcción (z), que en la figura está a lo largo del eje y. La estación de limpieza 632 comprende unas paredes laterales primera y segunda 661a y 661b y unas paredes laterales tercera y cuarta 665a y 665b. Las paredes laterales 661a y 661b están separadas entre sí en la dirección del eje x e incluyen secciones horizontales 663a y 663b que definen una base de soporte para la estación de limpieza 632.

Cada sección de aspiración 660a y 660b tiene un interior hueco y un puerto 662a y 662b, respectivamente, a los que se puede conectar una fuente de aspiración. Una parte superior de malla perforada como por ejemplo la parte superior de malla perforada 340 que se muestra en la FIG. 24 (no se muestra en la FIG. 36) y también puede incluir una segunda capa de malla como la capa de malla 342 en la FIG. 24. Los interiores huecos de cada sección de aspiración se pueden mantener selectivamente a una presión subatmosférica, lo que permite que el líquido residual en la superficie de un objeto solidificado se recoja en los interiores huecos. En determinados ejemplos, el líquido recogido puede eliminarse a través de los puertos 662a y 662b mediante una fuente de aspiración. La utilización de secciones de aspiración separadas 660a y 660b permite que cada sección se dedique a la eliminación de un material solidificable específico, lo que reduce las posibilidades de contaminar un material con el otro en el objeto tridimensional a medida que se construye. En formas de realización con tapas de malla que entran en contacto o están muy cerca de la superficie de un objeto tridimensional, esto puede resultar particularmente útil. Sin embargo, en ciertos ejemplos, puede ser deseable proporcionar una estación de limpieza 632 que comprenda una sola estación de aspiración.

En ciertos casos, puede ser deseable proporcionar los conjuntos de contenedores de material solidificable 630 y 634 como una estructura integral unitaria. Un ejemplo de una estructura de este tipo se representa en la FIG. 35. Tal como se muestra en la figura, el conjunto de contenedores de material solidificable 630 está conectado al conjunto de contenedores de material solidificable 634 mediante dos paredes de conexión 688a y 688b que están separadas entre sí en la dirección del eje x. El conjunto de contenedores de material solidificable 634 incluye una leva 672a, y el conjunto de contenedores de material solidificable 630 incluye una leva 672b. Las levas 672a y 672b están separadas entre sí a lo largo de la dirección del eje y y cada una tiene una longitud que se extiende a lo largo de la dirección del eje x.

Las paredes laterales 682b y 684b junto con las paredes laterales de conexión 688a y 688b definen un recinto 649 en el que se puede colocar la estación de limpieza 632 tal como se muestra en la FIG. 32. Tal como se muestra en la FIG. 35, el recinto 649 puede no tener parte superior ni inferior. Alternativamente, se puede proporcionar un fondo. Más específicamente, la estación de limpieza 632 puede colocarse con sus secciones de soporte horizontal 663a y 663b colocadas fuera del recinto 649 y sobre las paredes de conexión 688a y 688b. En esta configuración, las paredes de conexión 688a y 688b restringen el movimiento de la estación de limpieza 632 en la dirección del eje x, mientras que las paredes laterales 684a y 682b de los conjuntos de contenedores de material solidificable 630 y 634 restringen el movimiento de la estación de limpieza 632 en la dirección del eje y.

Por tanto, la estación de limpieza 632 se retira fácilmente del recinto 649 para su limpieza o sustitución. En otro ejemplo, se utiliza una sola pieza de material formado integralmente como sustratos de solidificación transparentes rígidos o semirrígidos 648 y 650, proporcionando así un fondo para el recinto 649.

Tal como se aprecia mejor en la FIG. 34, los dispositivos de solidificación 668a y 668b se proporcionan como parte del sistema 620. Los dispositivos de solidificación 668a y 668b pueden ser generadores de patrones del tipo descrito anteriormente. Sin embargo, en determinados ejemplos, y tal y como se ilustra en la figura, se trata de dispositivos de solidificación lineales que son móviles en la dirección del eje x. Los dispositivos de solidificación lineal adecuados incluyen conjuntos de elementos de formación de imágenes (por ejemplo, conjuntos de LED), así como dispositivos de solidificación lineal que comprenden una fuente de láser activable selectivamente en comunicación óptica con un deflector de luz giratorio. En el ejemplo específico de la FIG. 34, cada dispositivo de solidificación 668a y 668b está configurado de la misma manera que el dispositivo de solidificación lineal 446 ilustrado en las FIG. 29A-C. Los dispositivos de solidificación 668a y 668b también están conectados a un sistema de accionamiento (que no se muestra) que los mueve en la dirección del eje y, preferentemente en respuesta a una señal de control de una unidad de control. En ciertos ejemplos, los dispositivos de solidificación 668a y 668b incluyen diodos láser de luz azul como fuentes de energía de solidificación que están en comunicación óptica con los respectivos deflectores de luz giratorios.

Los dispositivos de solidificación 668a y 668b están separados entre sí en la dirección del eje y. A medida que se desplazan en la dirección del eje x, proyectan progresivamente energía de solidificación en la dirección del eje y a través de sus respectivos sustratos de solidificación 648 y 650, lo que hace que los materiales solidificables contenidos en los correspondientes conjuntos de contenedores de material de solidificación 630 y 634 se solidifiquen en contacto con los sustratos 648 y 650. En el ejemplo de la FIG. 34, el material solidificado se separa de los sustratos de solidificación transparentes rígidos o semirrígidos 648 y 650 balanceando los sustratos 648 y 650 con respecto a la plataforma de construcción 624 y un objeto tridimensional formado sobre ella.

El balanceo de los sustratos 648 y 650 es provocado por el acoplamiento de los seguidores de leva 676a y 676b (FIG. 34) con sus respectivas levas 672a y 672b. En el ejemplo de la FIG. 34, los seguidores de leva 676a y 676b son rodillos que atraviesan la superficie de las levas 672a y 672b. Cada dispositivo de solidificación 668a y 668b está conectado a un soporte respectivo 674a y 674b al que están conectados respectivamente los seguidores de leva 676a y 676b. Tal como se aprecia mejor en la FIG. 32, cada soporte 674a y 674b está conectado a un cojinete lineal respectivo 678a (que no se muestra) y 678b que a su vez se acopla a un riel respectivo 670a y 670b (FIG. 33A-D). El acoplamiento de los cojinetes lineales 678a y 678b con sus respectivos rieles 670a y 670b permite el deslizamiento del correspondiente dispositivo de solidificación 668a y 668b a lo largo del riel 670a y 670b.

A medida que los seguidores de leva 676a y 676b atraviesan sus respectivas levas 672a y 672b, ejercen una fuerza hacia arriba contra las superficies más bajas de la leva (es decir, las superficies de las levas 672a y 672b que miran en dirección opuesta a la mesa de trabajo 664 en la dirección del eje de construcción (z)) en la dirección del eje de construcción (z). En el punto medio a lo largo de la longitud de las levas 672a y 672b, sustancialmente no hay inclinación de los sustratos de solidificación rígidos o semirrígidos 648, 650. Sin embargo, en los extremos de las levas 672a y 672b, la inclinación alcanza un máximo debido a la curvatura de las levas 672a y 672b en la dirección del eje x.

Para facilitar aún más la separación de los sustratos de solidificación transparentes rígidos o semirrígidos 648 y 650 del material solidificable que se ha solidificado en contacto con los sustratos 648 y 650, los sustratos 648 y 650 están curvados en la dirección del eje x (es decir, la dirección de inclinación). En ciertos ejemplos, el grado de curvatura de los sustratos 648 y 650 es sustancialmente igual a la curvatura de la leva correspondiente 672b y 672a. En consecuencia, en la forma de realización ilustrada, a medida que los dispositivos de solidificación 668a y 668b se mueven en la dirección x, provocan una inclinación de los sustratos 648 y 650b en la dirección del eje x que depende de la ubicación en el eje x de los dispositivos de solidificación 668a y 668b a lo largo de las levas 672a y 672b.

En cualquier momento, solamente se utilizará un conjunto de contenedores de material solidificable 630 y 634, dependiendo de la posición de la plataforma de construcción 624 a lo largo del eje y. El sistema 620 para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables puede configurarse de modo que solo un dispositivo de solidificación 668a y 668b se mueva en la dirección del eje x en un momento determinado. Sin embargo, en los casos en los que los conjuntos de contenedores de material solidificable 630 y 634 están conectados (como por ejemplo en la FIG. 35), puede ser deseable que los dos dispositivos de solidificación 668a y 668b se muevan juntos en la dirección del eje x aunque solo uno de ellos estará proyectando energía de solidificación en un momento dado. De lo contrario, los conjuntos de contenedores de material solidificable conectados 630 y 634 pueden inclinarse de manera desigual.

A continuación, se describirá un método de uso del sistema 620 de las FIG. 32-36 para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables. De acuerdo con el método, se proporciona un primer material solidificable en el conjunto de contenedores de material solidificable 630 y se proporciona un segundo material solidificable en el conjunto de contenedores de material solidificable 634. La plataforma de construcción 624 se mueve en la dirección del eje y hasta la posición que se muestra en la FIG. 33a (comenzando desde la posición que se muestra en la FIG. 32) y a continuación se mueve hacia abajo en la dirección del eje z hasta que se separa del sustrato de solidificación rígido o semirrígido 648 por un espesor deseado del material solidificable contenido en el conjunto de contenedores de material solidificable 630.

A continuación, el dispositivo de solidificación 668b se inicializa en una posición en un extremo de la leva 672b a lo largo de la dirección del eje x. Una unidad de control activa un sistema de accionamiento para mover el dispositivo de solidificación 668b en la dirección del eje x, y el dispositivo de solidificación 668b escanea la energía de solidificación en la dirección del eje y mientras se mueve en la dirección del eje x. Tal como se ha descrito anteriormente, cada faceta de un deflector de energía de solidificación giratorio (por ejemplo, las facetas 464a-f del deflector de energía giratorio 462 en la FIG. 29C) corresponderá a un solo escaneo. Por lo tanto, se proporciona una serie de regiones escaneadas generalmente lineales, en que cada región lineal se extiende a lo largo de la dirección del eje y y en que el conjunto de regiones escaneadas lineales se extiende a lo largo de la dirección del eje x. En cualquier ubicación determinada del eje x, la fuente de energía de solidificación (por ejemplo, la fuente 460 de las FIG. 29B-29C) se activará selectivamente de una manera que corresponda al perfil del eje y deseado del objeto tridimensional en dicha ubicación del eje x. A medida que el dispositivo de solidificación 668b se mueve en la dirección del eje x, el acoplamiento del seguidor de leva 676b y la leva 672b hace que el sustrato de solidificación rígido o semirrígido 648 y su conjunto de contenedores de material solidificable 630 se incline a lo largo del eje x en relación con el plano x-y para separar el material solidificado del sustrato 648. Mientras experimenta esta primera operación de solidificación, el sistema 620 aparecerá (visto desde arriba) tal como se muestra en la FIG. 33A.

Una vez que el dispositivo de solidificación 668b realiza un recorrido completo de la leva 672b, la plataforma de construcción 624 se moverá hacia arriba una cantidad suficiente para permitir que el líquido fresco fluya debajo de la superficie expuesta más inferior del objeto tridimensional (que no se muestra). A continuación, el proceso se repite a medida que el material solidificable se solidifica progresivamente y el objeto crece en la dirección del eje de construcción (z).

En algún punto del proceso, es deseable cambiar los materiales solidificables. Entonces se activa el motor 652 para hacer que el engranaje de piñón 658 se acople con el engranaje de cremallera 657, moviendo así la plataforma de construcción 624 a lo largo de la dirección del eje y desde la posición que se muestra en la FIG.

33A a la posición mostrada en la FIG. 33B. En la posición de la FIG. 33B, la plataforma de construcción 624 se coloca próxima o en contacto con una superficie superior (por ejemplo, una superficie de malla permeable al aire) de la sección de aspiración 660b. Tal como se muestra en la figura, en ciertos ejemplos, solo una parte de la plataforma de construcción puede extenderse sobre la sección de aspiración 660b en la dirección del eje y, dependiendo de las dimensiones de la plataforma de construcción 624 y la sección de aspiración 660b. Mientras está en esta posición, se aplica una presión subatmosférica al interior de la sección de aspiración 660b para eliminar el líquido residual en una primera parte de la superficie del objeto solidificado. A continuación, el motor 652 se activa de nuevo para mover la plataforma de construcción 624 a lo largo de la dirección del eje y hasta la posición que se muestra en la FIG. 33c para que una segunda parte del objeto pueda entrar en comunicación fluida con la sección de aspiración 660b para la limpieza. Una vez en esta posición, se aplica de nuevo una presión subatmosférica al interior de la sección de aspiración 660b para eliminar el líquido residual de la segunda parte de la superficie del objeto. Así, en el método ilustrado por las FIG. 33B-C, se llevan a cabo dos operaciones de limpieza en la sección de aspiración 660b en dos partes del objeto que son adyacentes entre sí en la dirección del eje y.

A continuación se activa el motor 652 para mover la plataforma de construcción 624 a la posición que se muestra en la FIG. 33D. El conjunto de contenedores de material solidificable 634 se llena con un segundo material solidificable que puede ser diferente del material proporcionado en el conjunto de contenedores de material solidificable 630. En determinados ejemplos, uno de los dos materiales solidificables se utiliza para formar soportes y el otro se utiliza para formar un objeto acabado al que se conectan inicialmente los soportes extraíbles, tal como se ha descrito anteriormente.

Una vez en la posición mostrada en la FIG. 33D, la plataforma de construcción 624 se baja en la dirección del eje de construcción (z) a una distancia deseada del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 650. A continuación, el dispositivo de solidificación 668a se inicializa en una posición a lo largo de la leva 672a y se mueve en la dirección del eje x. A medida que el dispositivo de solidificación 668a se mueve en la dirección del eje x, la energía de solidificación se escanea en la dirección del eje y de una manera que corresponde a la forma del objeto deseado, tal como se ha descrito anteriormente con respecto al dispositivo de solidificación 668a.

A continuación, el proceso se repite hasta que se ha añadido una cantidad deseada del material solidificable proporcionado en el conjunto de contenedores de material solidificable 634. La plataforma de construcción 624 se mueve en la dirección del eje y para que el objeto esté en comunicación fluida con la estación de aspiración 660a. A continuación, se activa la estación de aspiración 660a para eliminar el líquido del objeto. El objeto puede ponerse en contacto con la sección de aspiración 660a en dos pasos, de modo que la sección de aspiración 660a limpie secuencialmente dos partes del objeto. Si se desea, la plataforma de construcción 624 se puede mover de nuevo en la dirección del eje y para aplicar material solidificable que se encuentra en el conjunto de contenedores de material solidificable 634 al objeto. De lo contrario, el proceso termina y la plataforma de construcción 624 se eleva en la dirección del eje de construcción (z) para que la plataforma de construcción 624 pueda retirarse del soporte 625. A continuación, el objeto se retira de la plataforma de construcción 624.

Haciendo referencia a las FIG. 37-39, se representa otro ejemplo más de un sistema para fabricar un objeto tridimensional a partir de múltiples materiales solidificables. El sistema 720 comprende un conjunto de materiales solidificables 729, una plataforma de construcción 724 y un conjunto de accionamiento de plataforma de construcción 723. En esta forma de realización, la plataforma de construcción 724 se puede mover a lo largo de la dirección del eje de construcción (z) y también puede girar en una dirección de rotación alrededor del eje de construcción (z) (es decir, puede girar dentro del plano x-y perpendicular al eje de construcción (z)).

El conjunto de materiales solidificables 729 comprende unos conjuntos de contenedores de material solidificable primero y segundo 730 y 734, que actúan como fuentes de materiales solidificables correspondientes y están separados entre sí en una dirección perpendicular al eje de construcción (z), que en esta forma de realización es el eje x. El conjunto de materiales solidificables 729 también incluye estaciones de limpieza 732a y 732b que están separadas entre sí en una dirección perpendicular al eje de construcción (z) y en una dirección perpendicular a la dirección en la que los conjuntos de contenedores de material solidificable 730 y 734 están separados, que en esta forma de realización es el eje y. A medida que la plataforma de construcción 724 gira alrededor del eje de construcción (z) en la dirección de rotación desde la posición que se muestra en la FIG. 37, llega secuencialmente a la estación de limpieza 732b, al conjunto de contenedores de material solidificable 734, a la estación de limpieza 732a, y de retorno al conjunto de contenedores de material solidificable 730.

Las estaciones de limpieza 732a y 732b pueden configurarse de la misma manera que cualquiera de las estaciones de limpieza 32, 132, 232a-d, 332 y 632 descritas anteriormente. En un ejemplo particular, cada una de las estaciones de limpieza 732a y 732b es una estación de aspiración con una superficie superior permeable al aire y un interior hueco que se puede mantener selectivamente a una presión subatmosférica.

Los conjuntos de contenedores de material solidificable 730 y 734 pueden configurarse de manera similar a los conjuntos de contenedores de material solidificable 30, 34, 130, 134, 630, 634. Tal como se muestra en la FIG.

38, se proporcionan dispositivos de solidificación 768a y 768b. Uno o ambos dispositivos de solidificación 768a y 768b pueden configurarse como un generador de patrones. En el ejemplo de la FIG. 38, los dispositivos de solidificación 768a y 768b son dispositivos de solidificación lineal que comprenden una fuente de energía de solidificación (por ejemplo, un láser) en comunicación óptica con un deflector de energía de solidificación giratorio de la misma manera que se ha descrito anteriormente con respecto al dispositivo de solidificación lineal 446 de las FIG. 29A-29C. Aunque no se muestra en la FIG. 38, cada dispositivo de solidificación 768a y 768b está conectado operativamente a un sistema de accionamiento que traslada el dispositivo de solidificación 768a y 768b en la dirección del eje x, hacia y alejándose del conjunto de accionamiento del eje de construcción (z) de la plataforma de construcción 723. Aunque no se representa, en ciertos ejemplos, cada conjunto de contenedores de material solidificable 730 y 734 incluye levas separadas en la dirección del eje y que tienen el perfil de las levas 672a y 672b de las FIG. 34-35. Por lo tanto, los conjuntos de contenedores de material solidificable 730 y 734 proporcionan el mismo mecanismo de inclinación para separar el material solidificado de los sustratos de solidificación transparentes rígidos o semirrígidos 748 y 750 tal como se describe para el sistema 620. A medida que los dispositivos de solidificación 768a y 768b se mueven en la dirección del eje x, proporcionan progresivamente energía de solidificación en la dirección del eje y para solidificar el material solidificable en contacto con sus respectivos sustratos de solidificación transparentes rígidos o semirrígidos 750 y 748, y las secciones solidificadas se despegan de los sustratos 750 y 748 a través del mecanismo de inclinación. Se pueden proporcionar revestimientos elásticos del tipo descrito anteriormente en la superficie orientada hacia arriba (dirección del eje de construcción (z)) de los sustratos 748 y 750 para facilitar la separación de ciertos materiales solidificables solidificados. Además, se pueden proporcionar revestimientos no elásticos del tipo descrito anteriormente. En una implementación alternativa, uno o ambos conjuntos de recipientes de material solidificable 730 y 734 pueden comprender depósitos poliméricos u otras estructuras alternativas descritas anteriormente con respecto a los conjuntos de recipientes de material solidificable 630 y 634.

Cada conjunto de contenedores de material solidificable 730 y 734 está montado en una abertura correspondiente dentro de la mesa de trabajo 764. El conjunto de accionamiento de la plataforma de construcción 723 comprende soportes verticales 725a y 725b (que no se muestran) sobre los cuales se montan los rieles 726a y 726b. El soporte 728 está conectado a un soporte de plataforma de construcción 725 que está conectado de forma desmontable a la plataforma de construcción 724. Los soportes verticales 725a y 725b (que no se muestran) están montados sobre una base giratoria 721. La base giratoria 721 está conectada a un sistema de accionamiento giratorio (que no se muestra), que está operativamente conectado a un motor giratorio (que no se muestra).

A continuación se describirá un método de uso del sistema 720 para hacer un objeto tridimensional utilizando múltiples materiales. Haciendo referencia a la FIG. 37, cada uno de los conjuntos de recipientes de material solidificable 730 y 734 está lleno de materiales solidificables respectivos. Partiendo de la posición mostrada en la FIG. 37, se inicia una operación de solidificación. Un motor conectado operativamente al conjunto de accionamiento del eje de construcción (z) de la plataforma de construcción 723 se activa para mover la plataforma de construcción 724 verticalmente hacia abajo en la dirección del eje de construcción (z) a una distancia especificada del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 748. A continuación, el dispositivo de solidificación 768b se inicializa en una posición inicial a lo largo del eje x. A continuación, se activa un motor (que no se muestra) para proporcionar energía a un sistema de accionamiento (que no se muestra) y mover el dispositivo de solidificación 768b en la dirección del eje x. A medida que el dispositivo de solidificación 768b se mueve en la dirección del eje x, proyecta energía de solidificación sobre ubicaciones seleccionadas a lo largo de la dirección del eje y de acuerdo con la forma deseada del objeto tridimensional que se está formando. A medida que el dispositivo de solidificación 768b se mueve en la dirección del eje x, el conjunto de contenedores de material solidificable 730 y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 748 se inclinan con respecto a la plataforma de construcción 724 y el objeto parcialmente formado unido a ella. Una vez que el dispositivo de solidificación 768b completa un recorrido completo en la dirección del eje x, la plataforma de construcción 724 se mueve hacia arriba en la dirección del eje de construcción (z) para permitir que el material solidificable nuevo fluya entre ella y el sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 748. A continuación, el proceso se repite hasta que se haya solidificado la cantidad deseada de material solidificable contenido en el conjunto de contenedores de material solidificable 730.

En este punto, la plataforma de construcción 724 se eleva en la dirección del eje de construcción (z) y a continuación gira alrededor del eje de construcción (z) hacia la estación de limpieza 732b para realizar una operación de limpieza. La estación de limpieza 732b elimina el material solidificable no solidificado residual de la superficie del objeto tridimensional. En el ejemplo específico de la FIG. 37, la estación de limpieza 732b está conectada a una fuente de aspiración que se activa selectivamente para mantener el interior de la estación de limpieza en 732b a una presión subatmosférica, provocando que el material solidificable no solidificado sea aspirado al interior de la estación de limpieza 732b. Entonces, el objeto puede exponerse opcionalmente a energía de solidificación para solidificar cualquier material solidificable no solidificado residual sobre la superficie del objeto que no se eliminó durante la operación de limpieza de eliminación de líquido.

Una vez que se completa la operación de limpieza realizada por la estación de limpieza 732b, la plataforma de construcción 724 gira sobre el eje de construcción (z) hacia el conjunto de contenedores de material solidificable 734 para comenzar una segunda operación de solidificación. A continuación, la plataforma de construcción 724 se baja a una distancia especificada del sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido 750. La posición del dispositivo de solidificación 768a se inicializa a lo largo del eje x, y se activa un motor (que no se muestra) para mover el mecanismo de accionamiento (que no se muestra) conectado operativamente al dispositivo de solidificación 768a, lo que hace que el dispositivo 768a comience a moverse en la dirección del eje x. A medida que el dispositivo 768a se mueve en la dirección del eje x, su fuente de energía de solidificación se activa selectivamente para proyectar energía de solidificación a aquellas ubicaciones en la dirección del eje y que corresponden a la geometría del objeto tridimensional que se van a construir. Una vez que el dispositivo de solidificación 768a completa un recorrido completo en la dirección del eje x, la plataforma de construcción 724 se eleva en la dirección del eje de construcción (z). El proceso se repite hasta que se ha solidificado la cantidad deseada de material solidificable en el conjunto de contenedores de material solidificable 734.

Una vez que se completa la segunda operación de solidificación, la plataforma de construcción 724 gira sobre el eje de construcción (z) hacia la estación de limpieza 732a, y se realiza una segunda operación de limpieza. A continuación, el objeto puede exponerse opcionalmente a la energía de solidificación para solidificar cualquier material solidificable no solidificado residual sobre la superficie del objeto que no se eliminó durante la operación de limpieza.

A continuación, si se desea, la plataforma de construcción 724 se gira hacia el conjunto de contenedores de material solidificable 730 para que se pueda solidificar más material solidificable contenido en ella. De lo contrario, la plataforma de construcción 724 se eleva y la plataforma de construcción 724 se retira del soporte 725, después de lo cual el objeto tridimensional se retira de la plataforma de construcción 724.

La presente invención se ha descrito con referencia a ciertas formas de realización de ejemplo de la misma. Sin embargo, será evidente para los expertos en la técnica que es posible realizar la invención en formas específicas distintas de las formas de realización de ejemplo descritas anteriormente.

Las formas de realización de ejemplo son meramente ilustrativas y no deben considerarse restrictivas de ninguna manera. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para fabricar un objeto tridimensional (28) mediante la solidificación de múltiples materiales solidificables, que comprende:

una primera fuente de material solidificable que comprende un primer contenedor (30, 130) que tiene un fondo transparente y que contiene el primer material solidificable (31, 131); un generador de patrones (22, 122);

una segunda fuente de material solidificable que comprende un segundo contenedor (34, 134) que tiene un fondo transparente y que contiene el segundo material solidificable (33, 133), en que la segunda fuente de material solidificable está separada de la primera fuente de material solidificable en la primera dirección que define un primer eje (x) y el segundo material solidificable (33, 133) es diferente del primer material solidificable (31, 131); y una plataforma de construcción (24, 124) móvil a lo largo de una segunda dirección que define un segundo eje (z), en que (i) la plataforma de construcción (24, 124) se puede mover a lo largo del primer eje (x) en relación con cada una de la primera fuente de material solidificable y la segunda fuente de material solidificable, o (ii) cada una de la primera fuente de material solidificable y la segunda fuente de material solidificable se puede mover a lo largo del primer eje (x) en relación con la plataforma de construcción (24, 124), en que la plataforma de construcción (24, 124) y el generador de patrones (22, 122) permanecen en alineación fija entre sí en un plano perpendicular al segundo eje (z), y durante una operación de solidificación del objeto, el generador de patrones (22, 122) proyecta energía de solidificación a través del fondo transparente del primer contenedor o el fondo transparente del segundo contenedor,

que comprende además una estación de limpieza (32, 132, 332) entre la primera fuente de material solidificable y la segunda fuente de material solidificable.

2. El aparato de la reivindicación 1, en que la estación de limpieza (32, 132, 332) comprende al menos un recinto con un interior que se puede mantener selectivamente a una presión subatmosférica.

3. El aparato de la reivindicación 1, en que el fondo del primer contenedor comprende un primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (48), y durante la operación de solidificación del objeto, el generador de patrones (22) proyecta energía de solidificación a través del primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (48) y se mueve en una tercera dirección definiendo un tercer eje (y), y a medida que el generador de patrones (22) se mueve en la tercera dirección, el primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (48) se inclina.

4. El aparato de la reivindicación 1, en que el generador de patrones (22, 122) es un dispositivo de solidificación lineal.

5. El aparato de la reivindicación 4, en que el dispositivo de solidificación lineal comprende una fuente de láser en comunicación óptica con un reflector de luz giratorio.

6. El aparato de la reivindicación 1, en que el generador de patrones (22, 122) es un proyector de luz digital.

7. El aparato de la reivindicación 1, en que el fondo del primer contenedor comprende un primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido, y el primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido está curvado en una tercera dirección a lo largo de un tercer eje.

8. El aparato de la reivindicación 1, en que la primera fuente de material solidificable incluye un sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (48) que tiene un revestimiento elástico.

9. El aparato de la reivindicación 8, en que el generador de patrones (22, 122) comprende una fuente de láser en comunicación óptica con un deflector de luz giratorio.

10. El aparato de la reivindicación 1, en que la primera fuente de material solidificable comprende una primera unidad de suministro de material solidificable y la segunda fuente de material solidificable comprende una segunda unidad de suministro de material solidificable, en que la primera unidad de suministro de material solidificable comprende un primer cartucho (152) que tiene el primer material solidificable (131) dispuesto en el mismo, una primera película retráctil (159) que tiene una posición retraída y una posición extendida con respecto al primer cartucho, y un primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (148), en que la primera película retráctil (159) tiene una primera superficie, en que el primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (148) tiene una primera superficie, y la primera superficie de la primera película retráctil (159) mira hacia la primera superficie del primer sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (148), en que la segunda unidad de suministro de material solidificable comprende un segundo cartucho (158) que tiene el segundo material solidificable (133) dispuesto en el mismo, una segunda película retráctil (162) que tiene una posición retraída y una posición extendida con respecto al segundo cartucho (158), y un segundo sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (150), en que la segunda película retráctil (162) tiene una primera superficie, en que el segundo sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (150) tiene una primera superficie, y la primera superficie de la segunda película retráctil (162) mira hacia la primera superficie del segundo sustrato de solidificación transparente rígido o semirrígido (150).

11. El aparato de la reivindicación 10, en que (i) la estación de limpieza (32, 132, 332) se puede mover a lo largo del primer eje (x) con respecto a la plataforma de construcción (24, 124) o (ii) la plataforma de construcción (24, 124) se puede mover a lo largo del primer eje (x) con respecto a la estación de limpieza (32, 132, 332).