ES2248457T3 - Metodo y aparato para la creacion de un prototipo de un objeto tridimensional. - Google Patents

Abstract

Un aparato para fabricar un objeto tridimensional a partir de una representación del objeto guardada en una memoria y que incluye : un aparato (22, 24, 25, 26, 27, 28) de tendido de capas para formar capas de un material en polvo (64), estando caracterizado el aparato por: un suministro de líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro, el cual reacciona con el material en polvo (60) para formar una estructura sólida, siendo combinables los líquidos aglutinantes coloreados para crear una pluralidad de colores percibidos, y un aparato (40) de impresión para depositar el líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro en posiciones seleccionadas sobre las capas de material en polvo (64), con lo cual se aglutinan zonas de material en polvo entre sí para formar secciones transversales del objeto, donde las cantidades de los líquidos aglutinantes coloreados se seleccionan para producir el color percibido deseado, y se selecciona una cantidad de líquido aglutinante incoloro tal que el total de los líquidos aglutinantes coloreados e incoloro sea suficiente para formar una estructura sólida.

Description

Método y aparato para la creación de un prototipo de un objeto tridimensional.

La presente invención se refiere a un aparato para fabricar un objeto tridimensional a partir de una representación del objeto guardada en una memoria y que incluye un aparato de tendido para formar capas de un material en polvo.

La presente invención se refiere además a un método para fabricar un objeto tridimensional a partir de una representación del objeto guardada en una memoria incluyendo la formación de capas de un material en polvo.

Antecedentes de la invención

La producción rápida de prototipos describe diversas técnicas para fabricar un prototipo tridimensional de un objeto a partir de un modelo informático del objeto. Una técnica es la impresión tridimensional, mediante la cual se usa una impresora especial para fabricar el prototipo a partir de una serie de capas bidimensionales. En particular, se guarda una representación digital de un objeto en 3-D en una memoria de ordenador. El software del ordenador secciona la representación del objeto en una serie de capas en
2-D. Entonces, una impresora de 3-D fabrica una capa de un material por cada capa seccionada por el software. Juntas, las diversas capas fabricadas forman el prototipo deseado.

En un método de impresión tridimensional, se depositan las capas de un material en polvo en un área confinada. Se deposita selectivamente una disolución de aglutinante en cada una de las capas para producir zonas de polvo aglutinado. A continuación se retira el polvo no aglutinado para producir a una pieza tridimensional.

Los documentos EEUU-A-5.059.266, EEUU-A-
5.387.380, EEUU-A-5.015.312, WO94/19112A, EEUU-A-5.260.009 y EP-A-0.431.924 describen un aparato y un método para fabricar un objeto tridimensional a partir de una representación del objeto guardada en una memoria.

El objeto de la invención es depositar selectivamente líquido aglutinante coloreado e incoloro en posiciones predeterminadas mientras se optimiza la resistencia de la pieza.

Este objeto se logra según la invención por el aparato y el método definidos en las reivindicaciones 1 y 9, respectivamente.

En las reivindicaciones subordinadas se señalan características opcionales.

Resumen de la invención

Según la invención, una impresora tridimensional fabrica un objeto tridimensional a partir de una representación digital guardada en una memoria. En una realización particular, la representación digital es proporcionada a partir de la memoria por un ordenador.

Una zona de trabajo de la impresora puede incluir un depósito de alimentación, una mesa de construcción, una cavidad de exceso de flujo y un conjunto de fabricación. Se almacena el material de construcción en el depósito de alimentación en forma de polvo y se extrae según se requiere para construir el objeto tridimensional. La mesa de construcción recibe un depósito incremental de polvo de construcción transferido desde el depósito de alimentación. Preferiblemente, el polvo de alimentación reacciona con un aglutinante aplicable para formar una zona sólida. El exceso de polveo de construcción que no se deposita en la mesa de construcción se recibe en una cavidad de exceso de flujo. Durante la fabricación, también se crea en el área de trabajo material de construcción en suspensión en el aire.

Preferiblemente, se acopla un sistema de filtración que incluye una bomba de vacío y un filtro a la cavidad de exceso de flujo y retira el polvo de construcción en exceso de la cavidad de exceso de flujo. El sistema de filtración incluye también un elemento de deshumidificación para retirar la humedad en exceso del aire. El sistema de filtración extrae aire de la cavidad de exceso de flujo durante el funcionamiento de la impresora. El usuario puede optar por desviar la aspiración a una entrada para actuar como un aspirador por vacío desplazable de miniatura.

El sistema de filtración recircula preferiblemente el aire filtrado deshumidificado de la zona de trabajo a una zona limpia de la impresora. La zona limpia puede incluir la electrónica y otros equipos que pudieran sufrir daños por el material de construcción en suspensión en el aire. Un cierre hermético parcial separa la zona de trabajo de la zona limpia y un acoplamiento mecánico se extiende a través del cierre hermético parcial para operar el conjunto de fabricación. Un diferencial de presión positivo ayuda a mantener el polvo en suspensión en el aire fuera de la zona limpia.

Preferiblemente, el líquido aglutinante es aplicado por un pórtico desplazable suspendido sobre el depósito de alimentación, la mesa de construcción y la cavidad de exceso de flujo. El pórtico puede también incluir un esparcidor para transferir material de construcción del depósito de alimentación a la mesa de construcción a fin de crear las capas incrementales. El pórtico incluye surtidores de aglutinante en al menos un cartucho de aglutinante, estando acoplado cada surtidor de aglutinante a una alimentación de aglutinante para depositar selectivamente aglutinante en las capas de material de construcción.

Se puede aplicar volúmenes variables de aglutinante a las posiciones seleccionadas en las capas de material de construcción. Aplicando estas cantidades variables de aglutinante, se puede controlar la resistencia de la pieza. En particular, se deposita un mayor volumen de aglutinante en el perímetro de la sección transversal para crear una envolvente exterior dura. Se pueden aplicar volúmenes variables modificando el caudal del aglutinante de los surtidores o depositando el aglutinante en un número variable de veces en una posición seleccionada.

Según la invención, se efectúa un suministro de aglutinante coloreado e incoloro. Se depositan selectivamente gotas de aglutinante y tintes para crear un objeto multicolor. En particular, se depositan los tintes selectivamente para colorear la superficie exterior del objeto. El propio aglutinante puede ser incoloro o se puede combinar con los tintes.

Durante el funcionamiento, se pueden obstruir los surtidores de aglutinante por residuos, incluyendo una mezcla del aglutinante y de material de construcción. Un conjunto de limpieza del pórtico puede incluir una membrana limpiadora para eliminar el material de construcción y otros residuos de los surtidores de aglutinante. En particular, se proporciona un elemento limpiador en un camino de los surtidores de aglutinante. Los surtidores de aglutinante se dirigen periódicamente para desplazarse a través del elemento limpiador de forma que el elemento limpiador pueda desprender residuos de los surtidores. Se puede limpiar el elemento limpiador haciendo fluir material aglutinante de los surtidores sobre el elemento limpiador para limpiar el elemento limpiador. El líquido residual resultante se puede recoger para su eliminación en un recipiente de residuos.

Por diversas razones, incluyendo la obstrucción y la desalineación, un surtidor de aglutinante determinado de un cartucho de impresión puede resultar defectuoso. El surtidor defectuoso puede crear una línea no deseada de exfoliación en cada capa de material de construcción. Se puede compensar los surtidores de aglutinante desplazándolos una distancia fija entre capas sucesivas. Esta compensación crea una discontinuidad entre las líneas de exfoliación. Este efecto de cinglado se crea por la compensación lateral de los surtidores de aglutinante respecto a la dirección de un recorrido de la impresión.

El depósito de alimentación y la cámara de construcción pueden ser cajas de pistones fabricadas a partir de un único material. Las cajas de pistones incluyen costados que unen cada costado adyacente a una esquina interior curvada. Se escoge un pistón que tenga una forma que complemente la forma interna de la caja. Se establece un cierre hermético entre los bordes externos del pistón y la superficie interior de la caja para retener el material de construcción por encima los pistones. Preferiblemente, se forma la caja por conformación de una cinta de material flexible para formar una superficie interior lisa. Las esquinas interiores curvadas se forman enrollando la cinta alrededor de una pluralidad de varillas a fin de definir las esquinas. Entonces se fija la cinta en su sitio mediante un volumen de uretano curado y se retiran las varillas para dar lugar a una caja de pistones que tiene una superficie interior lisa.

Las anteriores y otras características de unas realizaciones de la invención, incluyendo diversos detalles innovadores de construcción y combinación de piezas se describirán más particularmente haciendo referencia a los dibujos anexos. Se entenderá que el método y el aparato particulares para la producción de prototipos de un objeto tridimensional que realizan la invención se muestran sólo con fines ilustrativos y no como una limitación de la invención. Se puede materializar la parte principal y las características de esta invención en variadas y numerosas realizaciones sin desviarse del objeto de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama esquemático de un aparato para la producción rápida de prototipos según la invención.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de los elementos básicos para regular el flujo de aire a través de la impresora tridimensional.

La Fig. 3 es una vista desde arriba de la impresora tridimensional según la invención.

La Fig. 4 es una vista detallada desde arriba de un pórtico de impresión según la invención.

Las Figs. 5A-5D son diagramas esquemáticos de un proceso para controlar el medio de impresión según la invención.

La Fig. 6 es un diagrama esquemático de un aparato preferido que emplea múltiples cartuchos de aglutinante.

La Fig. 7 es un diagrama esquemático de otro aparato preferido que emplea múltiples cartuchos de aglutinante.

La Fig. 8 es un diagrama esquemático de otro aparato preferido más que emplea múltiples cartuchos de aglutinante.

La Fig. 9 es un diagrama esquemático de un cartucho de aglutinante que tiene un surtidor de aglutinante defectuoso.

La Fig. 10 es un diagrama esquemático de un método preferido de impresión de dos capas con un surtidor de aglutinante defectuoso.

La Fig. 11 es un diagrama esquemático de una técnica preferida para fabricar el depósito de alimentación 24 y la cámara de construcción 26.

Descripción detallada de la realización preferida de la invención

La Fig. 1 es un diagrama esquemático de un aparato para la producción rápida de prototipos según la invención. Como se ilustra, existe un ordenador 1, una impresora tridimensional 3, un objeto 5 de impresora en 3-D formado, un sistema 7 de procesamiento posterior y un objeto 9 de prototipo en 3-D sometido a procesamiento posterior.

El ordenador 1 es preferiblemente un ordenador personal, bien un ordenador de sobremesa o un ordenador portátil. El ordenador 1 puede ser un ordenador independiente o una parte de una Red de Área Local (LAN) o de una Red de Área Amplia (WAN). Según la invención, el ordenador 1 incluye una aplicación de software 12, tal como un programa de Diseño Asistido por Ordenador (CAD)/Fabricación Asistida por Ordenador (CAM). El programa CAD/CAM 12 manipula las representaciones digitales de objetos tridimensionales 17 guardadas en un área 15 de almacenamiento de datos. El programa CAD/CAM 12 puede crear, modificar y recuperar las representaciones guardadas 17. Cuando un usuario desea fabricar un objeto prototipo 9 de la representación 17 del objeto guardada, el usuario exporta la representación guardada a un programa de software 18 de alto nivel. A partir del programa 18 de alto nivel, el usuario a continuación da instrucciones de imprimir al programa 18. El programa 18 secciona la representación digital 17 en una serie de capas bidimensionales discretas, cada una de un grosor predeterminado.

El programa 18 imprime cada capa enviando instrucciones de alto nivel a la electrónica de control 52 de la impresora 3, la cual opera la impresora tridimensional 3. Alternativamente, se puede leer directamente la representación digital del objeto de un medio de lectura por ordenador (por ejemplo, un disco magnético u óptico) por el hardware de la impresora. La impresora tridimensional 3 incluye una zona sucia 20 en la cual se realiza la impresión y una zona limpia 50 en la cual está alojada la electrónica de control.

La impresora tridimensional 3 usa un cartucho de impresión de tipo de chorro de tinta para depositar disolución de aglutinante procedente de los surtidores de tinta en las capas sucesivas de un material de construcción en polvo, tal como se describe en la solicitud de patente de EEUU Nº de serie 08/707.693, depositada el 4 de septiembre de 1996, cuyas prescripciones se incorporan aquí a título de referencia en su integridad. Donde el aglutinante se combina con el polvo de construcción, el polvo reacciona y se cura formando una estructura sólida. Controlando la colocación de las gotitas de aglutinante de estos chorros de aglutinante, se puede reproducir físicamente la estructura sólida de la sección transversal en 2-D. La impresora tridimensional 3 fabrica una capa física para cada capa seccionada proporcionada por el programa 18. Cuando se ha impreso el archivo por completo, se forma una pieza tridimensional 5 inacabada. Se revelan detalles adicionales sobre el aglutinamiento de un polvo para formar un objeto en las patentes de EEUU Nos. 5.340.656 a Sachs y otros y 5.387.380 a Cima y otros, cuyas prescripciones se incorporan aquí a título de referencia en su integridad.

El sistema de procesamiento posterior 7 se necesita típicamente para acabar el objeto prototipo 9 a partir de la pieza impresa 5. Se dispone de diversas opciones de acabado en función del resultado a lograr. A continuación se describirán con mayor detalle las opciones preferidas.

Flujo de aire

Según una realización preferida de la invención, se puede hacer circular el aire a través de la máquina para mantener un ambiente de humedad controlada y resolver una variedad de problemas. Uno de los principales problemas tratados por la invención es el que se refiere al polvo en suspensión en el aire que puede originar problemas de fiabilidad. El polvo en suspensión en el aire puede llegar a los surtidores de aglutinante y con ello hacer que se obstruyan y entorpezcan la impresión. Asimismo, el polvo puede causar daños a la electrónica de impresión y a otros equipos de hardware sensibles. Finalmente, se puede verter al ambiente el polvo desprendido cuando esté abierta una envolvente superior que cubre la impresora, causando con ello molestias al usuario.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de un sistema de flujo de aire preferido para la impresora tridimensional 3. Como se ilustra, la impresora tridimensional 3 incluye una plataforma superior 22 que tiene una pluralidad de cavidades entrantes. Ilustrados a lo largo del eje x se encuentran un depósito de alimentación 24 rectangular que tiene un pistón de alimentación 25 por el fondo, una cámara de construcción 26 rectangular que tiene un pistón de construcción en el fondo que define una mesa de construcción 27, y una cavidad 28 de exceso de flujo en forma de embudo. Aunque en aras de la claridad se ha omitido en el dibujo, se fija un cierre hermético a los pistones 25, 27 y es deslizable contra las paredes interiores de las cajas de pistones 24, 26. Aunque tampoco se ha ilustrado, una tapa superior aísla el área de impresión del entorno exterior.

La cavidad 28 de exceso de flujo está conectada a un sistema 30 de filtración y acondicionamiento de aire. Una bomba de vacío 34 extrae el aire de la cavidad 28 de exceso de flujo a través de un conducto 31 a una cámara de filtro 32. Se extrae las materias extrañas del aire por la cámara de filtro 32, tal como mediante una bolsa de recogida y la disposición del filtro. El aire filtrado de la bomba de vacío 34 es conducido por un conducto 35 de filtro a un cartucho de desecante 36 para controlar la humedad del aire filtrado. El aire filtrado deshumidificado se lleva por un conducto 37 de evacuación a un acceso que conduce a la zona limpia 50.

Además de capturar el exceso de polvo, el flujo de aire a través de la cavidad 28 de exceso de flujo reduce la cantidad de polvo en suspensión en el aire para facilitar la fiabilidad de la máquina y la satisfacción del usuario.

El flujo de aire a través de la cavidad 28 de exceso de flujo se puede interrumpir por el usuario apretando un botón o accionando un interruptor (no representado), lo cual cierra una válvula 39. La aspiración es desviada a un tubo alternativo 31' de flujo de entrada, el cual termina en una admisión 38 la cual se puede extender y manipular por el usuario como un aspirador de vacío en miniatura para eliminar por vacío el exceso de polvo no aglutinado de la cámara de construcción 26 y de alrededor de la misma una vez que se ha terminado la construcción de la pieza 5. Para facilitar este proceso de limpieza, el tubo alternativo 31' de flujo de entrada es de un diámetro más pequeño que el conducto 31 de flujo de entrada, de manera que el flujo de aire automáticamente salta a una velocidad mucho mayor cuando se usa este aspirador de vacío 38 en miniatura. El flujo de aire retorna a su nivel inferior cuando el usuario desconecta la válvula 39 volviendo a generar flujo desde la cavidad 28 de exceso de flujo. Preferiblemente, la válvula 39 conmuta automáticamente a la cavidad de exceso de flujo 28 cuando vuelve a comenzar la construcción.

La Fig. 3 es una vista desde arriba de la impresora tridimensional 3 de la Fig. 1. Se muestra con más detalle la zona sucia 20 y la zona limpia 50 posterior, con ambas tapas retiradas. La tapa superior 22,, además de las tres cajas 24, 26, 28 incluye una sección abrasiva 29 tratada más adelante. Un pórtico 40 de impresión está suspendido sobre la plataforma superior 22 por un conjunto de brazo 55 conectado a una vía 57 y una varilla de soporte 23. Durante el funcionamiento, el brazo se desplaza a lo largo del eje x sobre la vía 57 y la varilla de soporte 23 para desplazar el pórtico 40.

La zona sucia 90 está separada de la zona limpia 50 por un cierre hermético 29 deslizante a través del cual se extiende el conjunto del brazo 55. El cierre hermético puede ser una hendidura formada en una hoja de plástico. La electrónica operacional 52 está situada en la zona limpia 50. Debido a un diferencial de presión entre la zona sucia 90 y la zona limpia 50, el aire fluye desde la zona limpia 50 a la zona sucia 90 a través del cierre hermético 29 deslizante. Se conserva este diferencial de presión positivo para mantener las partículas de polvo y la suciedad fuera del área limpia 50. Este flujo de aire hacia la zona limpia 50 desde el sistema de flujo de aire 30 ayuda también a enfriar la electrónica 52.

Como se ilustra, el pórtico 40 incluye una ranura de impresión 42 que define el área a imprimir, y un cartucho de aglutinante 45. El cartucho de aglutinante 45 se mueve alternativamente en el eje y a lo largo de una vía de impresión 46. Durante la impresión, el eje y es un eje de impresión más rápido que el eje x del movimiento del pórtico. El pórtico 40 incluye preferiblemente al menos un cartucho 45 de impresión por chorro de tinta, teniendo cada uno una pluralidad de surtidores de aglutinante para depositar un líquido aglutinante. Los surtidores de aglutinante reciben disolución aglutinante de un depósito de aglutinante 75 (Fig. 72) a través de al menos un conducto de aglutinante 77. También se ilustra un rodillo esparcidor 48 para esparcir polvo de construcción del depósito de alimentación 24 a la cámara de construcción 26.

La Fig. 4 es un diagrama esquemático ampliado del pórtico de impresión 40 de la Fig. 3. Se ilustra una fila de surtidores 47 de aglutinante en el cartucho 45. Se incluye un limpiador 43 de surtidores, por ejemplo una hoja de goma flexible, el cual retira residuos de los surtidores 47 de aglutinante durante cada ciclo de alternativo. También se muestra un recinto 44 sobre el área de avance del primer cartucho 45. El rodillo 48 está flanqueado por dos miembros de roturado 49, los cuales cooperan para prevenir una acumulación de medio de impresión en exceso desde los bordes del rodillo de alimentación 24 y la cavidad de construcción 26, como se describe con más detalle a continuación.

También fluye el aire desde la zona limpia 50 al recinto 44 del cartucho a través de un tubo de aire 58. Se puede hacer corresponder un flujo de aire positivo con un diferencial de presión entre la zona limpia 50 y la zona sucia 20, aunque se puede usar un ventilador 59 colocado en la zona limpia 50 para ayudar al flujo de aire de salida del recinto 44 del cartucho a proporcionar una presión positiva y con ello dificultar que entre el polvo en el recinto 44. Esto dificulta que el polvo en suspensión en el aire, que resulta del impacto del aglutinante líquido que choca con el polvo, se desplace a los surtidores de aglutinante y de esta manera los obstruyan.

Impresión

Las Figs. 5A-5D son diagramas esquemáticos que ilustran un proceso preferido para manipular el polvo de impresión. Se ilustra el depósito de alimentación 24, la cámara de construcción 26 y la cavidad 28 de exceso de flujo como entrantes en la plataforma superior 22. En el depósito de alimentación 24 se sostiene un suministro de polvo de construcción 60 por el pistón de alimentación 25 móvil y se muestra la mesa de construcción 27 dentro de la cámara de construcción 26. Como se sabe en la técnica, el pistón de alimentación 25 se desplaza por incrementos hacia arriba en el eje z durante el funcionamiento, mientras que la mesa de construcción 27 se desplaza por incrementos hacia abajo en el eje z. Se crea un flujo de aire constante hacia abajo en la cavidad 28 por la bomba de vacío 34 (Fig. 2).

Haciendo referencia a la Fig. 5A, el fondo 25 del depósito 24 ha sido colocado de tal manera que sobresale por encima del depósito 24 de alimentación una cantidad suficiente 62 de material de construcción 60 para una capa. La mesa de construcción 27 ha sido colocada a una profundidad específica para recibir una primera capa de material de construcción. Preferiblemente, se hace bajar por incrementos la mesa de construcción 27 para crear una pluralidad de capas de construcción sucesivas, cada una aproximadamente de 0,127-0,229 mm (5-9 milésimas de pulgada) de grosor o menos.

Haciendo referencia a la Fig. 5B, se hace girar al rodillo en el sentido contrario a su movimiento de avance para empujar la cantidad de material de construcción 62 hacia la cámara de construcción 26. Como se ilustra en la Fig. 5C, el rodillo 48 continúa a través de la cámara de construcción 26 para depositar una capa finita de material de construcción 64 en la mesa de construcción 27. Para asegurar que se deposita una capa entera en la mesa de construcción 27, se proporciona una cantidad de material de construcción 60 en exceso y se retira del depósito de alimentación 24. Este material de construcción en exceso 66 es arrojado por el rodillo 48 a la cavidad 28 de exceso de flujo, en la cual el flujo de aire lleva las partículas al sistema de filtración 30 (Fig. 2).

Al menos una parte del pórtico 40 pasa también sobre la cavidad 28 de exceso de flujo para limpiar restos de la parte inferior del pórtico 40. Se genera típicamente una capa incrustada en la parte delantera del fondo del pórtico como resultado del polvo en suspensión en el aire mezclándose con el material aglutinante. Esta capa tiende a hacerse gruesa a lo largo del tiempo y se arrastra sobre el lecho de polvo causando hendiduras en la capa superior del lecho de polvo y que dan lugar a poros en la pieza final. Se colocan escobillas, material de bucles (por ejemplo, material de fijación Velcro®) u otro abrasivo 29 en la parte superior de la plataforma superior 22 para raspar los restos en exceso de la parte inferior del pórtico. Estos restos son aspirados a continuación bajando a la cavidad 28 de exceso de flujo cuando el borde de guía del pórtico 40 pasa sobre ella.

Habiendo extendido una capa presente con el movimiento del pórtico en la dirección x, se imprime la sección bidimensional de esa capa. En particular, la impresión se produce durante las pasadas sucesivas del cartucho de impresión en la dirección y en el curso de la pasada inversa del pórtico en la dirección x negativa. Se puede usar otros métodos de impresión en vez de éste, como se describe con detalle a continuación.

Como se observa, el rodillo esparcidor 48, unido al pórtico, recoge polvo 62 de la parte superior del pistón de alimentación 25 y lo esparce sobre la parte superior de la mesa de construcción 27 en la cámara de construcción 26. Moviendo el polvo 62 sobre estas distancias, este procedimiento es potencialmente el que causa más polvo en suspensión en el aire.

Mientras se esparce el material de construcción, se forma una ola de polvo 65 y tiende a desplazarse lateralmente respecto a la dirección de movimiento del rodillo. Los roturadores 49 (Fig. 4) tienden a contener la ola de polvo 65. Esto previene que el material de construcción se derrame por encima sobre la plataforma superior 22 y forme un montón, lo cual no es deseable desde el punto de vista de la fiabilidad de la máquina y de la satisfacción del usuario. Los roturadores 49 forman un cierre hermético contra los extremos del rodillo esparcidor 48 que gira y se traslada y contra la parte superior de la plataforma superior 22. Se utilizan preferentemente resortes para generar una fuerza hacia dentro en los roturadores 49 cada uno hacia el otro, originando que los roturadores 49 formen un cierre hermético con el rodillo esparcidor 48. Los resortes generan también una fuerza hacia abajo en los roturadores 49 para formar un cierre hermético con la parte superior de la plataforma superior 22.

Los roturadores 49 se fabrican preferiblemente de un material plástico impregnado de aceite para reducir el rozamiento entre la parte inferior de los roturadores 49 y la parte superior de la plataforma superior 22 durante la dispersión del polvo. El material impregnado de aceite puede proporcionar también una barrera que impide que el polvo se pegue en la parte inferior de los roturadores 49. Adicionalmente, el material impregnado de aceite puede proporcionar también una capa de emisión que se rellena sí misma.

Conforme el rodillo esparcidor 48 empuja la ola de polvo 65, se produce una acumulación de polvo en el borde de guía que es empujado lateralmente a las zonas delante de los roturadores 49. Este polvo es empujado por los roturadores 49 hasta que finalmente es aspirado a través de la cavidad 28 de exceso de flujo o amontonado fuera del camino. La cavidad 28 de exceso de flujo es preferiblemente más ancha que las aberturas del depósito de alimentación 24 y de la cámara de construcción 26 para capturar este polvo.

El impacto del aglutinante chocando con la capa de polvo durante la operación de aglutinado hace que el polvo vuele y choque contra el fondo del cartucho de aglutinante. Debido a que el cartucho está húmedo de aglutinante, entonces el polvo se puede endurecer y formar una costra en la parte inferior del cartucho o podría posiblemente en forma eventual entrar dentro de los surtidores, obstruyendo de esta forma la salida de los surtidores. Adicionalmente, el exceso de aglutinante forma ocasionalmente una gotita que descansa en el fondo del cartucho y permanece allí como resultado de la tensión superficial. Esto puede causar también la obstrucción de la salida de los surtidores o la deflexión de los surtidores. Cuando los surtidores están obstruidos, el aglutinante no se deposita donde se desea, causando por tanto defectos en la pieza final. Por tanto, se desea un método para limpiar el polvo o el aglutinante del cartucho después del tendido de cada capa de polvo para mantener las salidas de los surtidores abiertas.

Volviendo a la Fig. 4, se coloca una membrana delgada 43, tal como una bayeta, en el pórtico fuera de la ranura de impresión 42 y de las cajas de pistón 24, 26. El cartucho pasa sobre la bayeta para hacer que cualquier polvo y aglutinante sean raspados de las salidas de los surtidores. El problema entonces se convierte en como limpiar la bayeta 43 y retirar el polvo y el aglutinante de esta zona.

Un método preferido de limpiar la zona de la bayeta es chorrear una disolución limpiadora de una boquilla de limpieza situada proximalmente sobre la bayeta 43. Esta disolución es drenada a continuación, con los restos, bajando por el tubo de residuos y a un recipiente de residuos. Otro método preferido es disparar los surtidores de forma que el material aglutinante actúa como una disolución de limpieza para enjuagar los restos apartándolos de la bayeta 43 y bajarlos por el tubo de residuos al recipiente de residuos.

Velocidad de impresión y calidad de la pieza

Es de gran interés para el usuario maximizar la velocidad de construcción. El tiempo de construcción tiene dos componentes principales: el esparcimiento del polvo y la deposición del líquido aglutinante. La velocidad de esparcimiento del polvo está limitada por diversos factores, incluyendo la necesidad de mantener una capa superior lisa y de minimizar el polvo en suspensión en el aire. Por tanto, el método preferido de aumentar la velocidad de construcción es aumentar la velocidad de deposición de aglutinante. Un método preferido para aumentar la velocidad con que se deposita el aglutinante es usar múltiples cartuchos de aglutinante.

La Fig. 6 es un diagrama esquemático de un aparato preferido que emplea múltiples cartuchos de aglutinante. Cuando se emplea múltiples cartuchos de aglutinante, los cartuchos se colocan a 90º respecto a la realización de un cartucho único descrita anteriormente. Es decir, la impresión se produce ahora a lo largo del eje x conforme se desplaza el pórtico. Debido a que cada cartucho 45'a,....,45'n es más ancho que el área ocupada por los surtidores de aglutinante 47'a,....,47'n, los cartuchos 45'a,....,45'n deben estar dispuestos de una manera especial para poder depositar el líquido aglutinante sobre la totalidad de la superficie de la capa superior de polvo de la cámara de construcción 26. Si los cartuchos 45'a,....,45'n se colocan simplemente lado a lado, existen zonas en las cuales los cartuchos 45'a,....,45'n no pueden depositar aglutinante.

Como se ilustra, un método de disponer los cartuchos 45'a,....,45'n para proporcionar una capacidad de aglutinamiento en toda el área de impresión 72 es disponer los cartuchos 45'a,....,45'n en varias filas en el eje x, de manera que los cartuchos 45'a,....,45'n se solapen para formar una secuencia continua de surtidores de aglutinante 47'a,....,47'n a lo largo del eje y. Por tanto, no existe movimiento o alternancia de ningún cartucho en la dirección del eje y durante la deposición de aglutinante, en contraste con el sistema de cartucho único. El aglutinante es suministrado preferiblemente a cada uno de los surtidores de cada cartucho a través de un distribuidor 70 desde un depósito 75 común.

La Fig. 7 es un diagrama esquemático de otro aparato preferido que emplea múltiples cartuchos de aglutinante. Como se ilustra, se dispone una pluralidad de cartuchos 45''a,....,45''g de aglutinante lado a lado y entonces se deposita el aglutinante en dos direcciones. Es decir, partes del área de construcción 74a,....,74g se pueden cubrir con aglutinante conforme los cartuchos 45''a,....,45''g de aglutinante se mueven en la dirección negativa del eje x, con lo cual se aglutina una fila de franjas, Los cartuchos 45''a,....,45''g de aglutinante son entonces orientados en la dirección del eje y por la longitud del conjunto de surtidores 47''a,....,47''g. Otra parte del área de impresión puede ser cubierta con aglutinante al retorno de los cartuchos 45''a,....,45''g de aglutinante en la dirección positiva del eje x. Se puede repetir esto tantas veces como sea necesario para cubrir la totalidad del área de impresión. Si el último tramo de desplazamiento es en la dirección positiva del eje x, entonces la impresión tiene lugar inmediatamente antes del esparcimiento.

Una ventaja de esta técnica es que no existen tramos de desplazamiento extra y por tanto no existe penalización en cuanto a la velocidad de aglutinamiento usando este método. Una posible desventaja de este método es que el polvo que se suspende en el aire como resultado del esparcimiento puede alcanzar los surtidores y causar problemas de fiabilidad con el depósito de aglutinante.

Si el último tramo de desplazamiento es en la dirección x positiva, entonces el pórtico 40 retorna al depósito 24 de alimentación antes de esparcir el polvo. Otro método de depositar aglutinante en dos direcciones es que el pórtico aglutine en dos tramos de desplazamiento, retorne al depósito 24 de alimentación y a continuación esparza el polvo. Esto tiene una posible desventaja de requerir un número adicional de tramos de desplazamiento. Sin embargo, este método ofrece una ventaja en cuanto a que el polvo que queda suspendido en el aire como resultado del esparcimiento no interfiere con la deposición del aglutinante. Alternativamente, se puede hacer la impresión sólo en una dirección para todos o simplemente para los dos últimos tramos de desplazamiento de impresión.

La Fig. 8 es un diagrama esquemático de otro aparato preferido que emplea múltiples cartuchos de aglutinante. Como se ilustra, se dispone los cartuchos 45'''a,....,45'''m de aglutinante lado a lado en ángulos, por ejemplo, de 45º respecto al eje x. De esta forma, los surtidores cartuchos 47'''a,....,47'''m de aglutinante se disponen en una línea continua a lo largo del eje y para imprimir un área de impresión 78 continua. Una ventaja de este método es que se puede hacer la impresión en un tramo de desplazamiento o en un número mínimo de tramos de desplazamiento, dependiendo de la geometría de la cabeza.

Una persona de experiencia normal en la técnica reconocería muchas variaciones en los métodos arriba descritos para optimizar diversos parámetros. Por ejemplo, las cabezas podrían tener un ángulo e imprimir en dos direcciones, una franja en cada dirección.

Se desea lograr una resistencia consistentemente elevada de la pieza a pesar de los diversos problemas con la impresión de surtidores concretos. Por ejemplo, ocasionalmente algunos surtidores del cartucho de aglutinante pueden no disparar o el disparo puede oscilar como resultado de una cabeza de fabricación defectuosa o que haya resultado contaminada por polvo.

La Fig. 9 es un diagrama esquemático de un cartucho de aglutinante que tiene un surtidor de aglutinante defectuoso. Como se ilustra, el cartucho 45 es uno de una serie de cartuchos que imprimen a lo largo del eje x conforme se mueve el pórtico 40 (Fig, 3). Si un surtidor concreto 47-6 de un cartucho 45 no dispara, entonces puede aparecer una franja 96 en la dirección x en la capa concreta de aglutinante que se está imprimiendo 64. Esto crea una discontinuidad no deseada en el área impresa 95. El problema es que esta franja vertical de polvo no aglutinado 96 está en el mismo emplazamiento y en cada capa y_{f}, causando con ello un plano de exfoliación una vez esté completa la pieza.

La Fig. 10 es un diagrama esquemático de un método preferido de impresión de dos capas con un surtidor de aglutinante defectuoso. De acuerdo con la invención, se usa una técnica de cinglado para hacer que las franjas verticales no aglutinadas 96-1, 96-2, se coloquen en emplazamientos y diferentes en cada capa 64-1, 64-2, distribuyendo con ello las áreas de debilidad a través de toda la pieza, en vez de concentrarlas en un plano. Por tanto, el surtidor defectuoso 47-6 es colocado en un emplazamiento y diferente en cada pasada con respecto a cada capa adyacente. El cinglado con un sistema de cartuchos múltiples se puede conseguir por una ligera compensación y_{o} del cartucho 45 a lo largo del eje y antes de tender cada nueva capa de aglutinante.

Es también deseable optimizar la resistencia de la pieza mientras se mantiene una velocidad de construcción elevada. Depositando más aglutinante por unidad de superficie, se puede mejorar la resistencia de la pieza a expensas de disminuir la velocidad de construcción. Adicionalmente, un volumen de aglutinante alto dentro de un gran volumen da lugar a la distorsión de la pieza. Un método preferido para mejorar la resistencia de la pieza sin una gran disminución en la velocidad de construcción es aumentar el volumen de aglutinante conforme se aplica en el perímetro de cada capa, formando por tanto una envolvente dura alrededor de la pieza. Esto se puede lograr aumentando el caudal cuando se aplica el aglutinante al perímetro o aplicando el aglutinante dos veces al perímetro de la pieza. Este método tiene la ventaja añadida de que controla la distorsión de la pieza en el interior de las piezas.

Impresión en color

Según la invención, se incorporan cabezas de impresión por chorro de tinta a color en el cartucho de aglutinante, proporcionando de esta manera la capacidad de imprimir una amplia gama de colores o tinta. Puesto que un sistema preferido usa estas cabezas para depositar aglutinante líquido, se pueden usar para depositar un aglutinante de color como el material que hace que se aglutine el material poroso. Preferiblemente, el material en polvo es blanco o incoloro y puede absorber la tinta para colorear el polvo. Como resultado, una realización preferida de la invención puede construir piezas tridimensionales que son de color, variando el color a través de la pieza.

Según la invención, un diseñador de productos puede obtener modelos de productos con diversos esquemas de color y decoraciones ya aplicadas a la superficie. Una coloración de este tipo se hace habitualmente en forma laboriosa a mano. Adicionalmente, un cirujano se puede preparar para una operación diseccionando un modelo impreso en 3-D de una parte del cuerpo de un paciente para familiarizarse con la disposición tridimensional de órganos, tumores, vasos sanguíneos, etc. Se pueden obtener datos del modelo por escaneado con tomografía informatizada (CT) o imágenes de resonancia magnética (MRI).

Según una realización preferida de la invención, el software ajusta la tinta de color a usar sólo en los bordes exteriores de cada capa, que es la única parte finalmente visible al usuario una vez concluida la impresión. En tal caso, se usa un aglutinante monocromático (por ejemplo, negro) en el interior de la pieza que no es visible al usuario. Esto conserva el aglutinante de color que puede ser más caro y más engorroso para que el usuario obtenga la recarga. Adicionalmente, el aglutinante monocromático puede tener propiedades superiores y de esta manera hacer un núcleo más fuerte en las piezas.

Según la realización preferida de la invención, se deposita una cierta cantidad de líquido aglutinante en un volumen dado de polvo para producir una pieza bien formada. Demasiado aglutinante da lugar a que el aglutinante migre más allá del área de la pieza a la que se destina. Este efecto se denomina habitualmente "sangría". Cantidades de aglutinante por debajo de este cierto valor, sin embargo, producen piezas progresivamente más débiles. Es deseable usar una cantidad óptima de aglutinante independientemente de la cantidad de color. Un método para producir piezas con variaciones controladas de color es el siguiente.

La impresora imprime sobre polvo blanco y tiene dos conjuntos de boquillas. Un conjunto de boquillas deposita un aglutinante negro, el otro conjunto de boquillas deposita un aglutinante blanco, que debería ser entendido como un aglutinante incoloro o transparente. En cada emplazamiento de la pieza que se construye, se depositan los dos tipos de aglutinante en una proporción que produce el matiz de gris, blanco o negro deseado en esa zona de la pieza. Todas las zonas de la pieza reciben así la cantidad total óptima de aglutinante necesaria para producir una pieza fuerte. Una técnica de este tipo, sin embargo, requiere cabezas de chorro de aglutinante que puedan producir gotitas de tamaño controlado.

Aunque se puede escoger una cabeza de impresión de chorro de tinta que produzca gotitas de una gama de tamaños controlada, la mayoría de las cabezas trabajan mejor con un único tamaño. Así, si se distribuyen uniformemente las gotitas a través de la capa, cada emplazamiento de la sección transversal de la pieza es ocupado por una gotita negra o una gotita transparente. Se puede distribuir estas gotitas de tal manera que cuando se ven desde una distancia suficiente se percibe un gris, pero cuando se aumenta, se ve como un modelo de puntos. Los esquemas para hacer esto se conocen como dithering y halftoning. Se pueden usar métodos tradicionales de dithering y halftoning en cada capa para determinar donde colocar las gotitas de cada aglutinante. También existen algoritmos para que las técnicas de dithering y de halftoning determinen el emplazamiento óptimo de las gotitas que caen en lo que será la superficie de la pieza acabada.

Añadiendo boquillas adicionales que depositen otros colores de aglutinante, se pueden extender los esquemas anteriores para obtener piezas a todo color.

Surge un problema cuando la cantidad de aglutinante coloreado necesaria para producir una pieza bien coloreada es mayor que la necesaria para producir una pieza bien formada. En ese caso, se debe hacer un compromiso, bien en el coloreado o bien en la sangría. Si los líquidos pigmentados no funcionan como aglutinante, es posible depositar cantidades mucho mayores sin afectar a las propiedades mecánicas de la pieza.

En un mundo ideal, existen tintas en tres colores aditivos primarios: cian, magenta y amarillo. Mezclando los tres colores primarios en cantidades iguales se obtiene el negro. Mezclando dos cantidades iguales se hacen los tres colores secundarios púrpura, verde y anaranjado. Mezclando diferentes proporciones de estas tintas y diluyendo con blanco, son posibles todos los colores. Sin embargo, las tintas reales se apartan ligeramente en tono y varían en brillo. Por tanto, típicamente no se pueden combinar para obtener un negro puro.

La impresión en color con tintas del mundo real se hace colocando gotas de color próximas entre sí de manera que realmente no se mezclen. La luz reflejada de los puntos adyacentes se mezcla en el ojo y crea la ilusión de un color intermedio, cuando se ve desde una distancia suficiente. Si se mezclaran entre sí esas mismas tintas, darían un color turbio. Los esquemas para disponer los puntos de color se denominan halftoning de color o dithering de color.

Es deseable que los pigmentos no migren de un área en la cual están colocados o mezclados con gotitas adyacentes de un color diferente. Esto se obtiene haciendo que los pigmentos se fijen, coagulen o precipiten de la disolución o suspensión calentando el polvo de construcción. Alternativamente, los líquidos de la tinta se pueden hacer inmiscibles con el aglutinante y con los otros colores de tinta. Así, los pigmentos de la gotita en cuestión sólo se pueden difundir en otra gotita del mismo color.

Procesamiento posterior

Es deseable tener piezas fuertes que no se desconchen cuando se manipulan y que tenga el potencial de ser acabadas (por ejemplo, lijadas, pintadas o taladradas) para tener un buen aspecto final. El resultado de la cámara de construcción 26, sin embargo, puede tener partes porosas que sean débiles. Adicionalmente, la parte superficial puede ser áspera y escamosa. Se emplean preferiblemente técnicas 7 de procesamiento posterior (Fig. 1) para acabar el prototipo 9 del objeto en 3-D.

Según la invención, las piezas pueden ser sumergidas en una disolución o pintadas con la misma, la cual, mediante la acción capilar, se infiltre por los poros de la pieza. La disolución incluye preferiblemente un material suplementario, tal como un epoxi, un material en base a disolventes, cera, plástico, uretano, o monómeros. Una vez la disolución forma enlaces entre las partículas de polvo, se seca y endurece, la pieza resultante tiene una resistencia mejorada. Adicionalmente, este proceso endurece la envolvente externa, lo cual permite que la pieza sea lijada, pintada y taladrada. Esto permite también que se manipule la pieza sin que se desprenda polvo de la pieza, lo cual puede ser una molestia para el usuario y puede dar lugar a un deterioro gradual de la pieza.

El proceso de inmersión anteriormente descrito puede tener lugar en un baño. Las piezas se pueden poner en un cesto con un tamiz en el fondo y entonces se puede sumergir el cesto en el baño. Cuando se retira el cesto, se cuelga sobre el baño para que se escurra el exceso de disolución del cesto y vuelva al baño. Esta inmersión puede tener lugar por tandas o en un proceso continuo.

Una disolución preferida para la infiltración de piezas puede ser epoxi o un sistema basado en disolventes. La resina epoxi puede ser una epoxi de dos partes o una epoxi curable por UV. Alternativamente, la disolución puede ser un material fundido, que se funde a una temperatura inferior a aquella a la cual se reblandecen las piezas. Ejemplos de tales materiales fundidos incluyen: cera, plástico, goma o metal. Para sumergir en un material fundido, se puede colocar una pieza en un baño que esté dentro de un recinto en el cual esté controlada la temperatura del aire. Se ponen las piezas en un cesto, se calientan en el aire y entonces se sumergen. A continuación se pueden retirar y permanecer calientes en el aire caliente.

Según una realización preferida de la invención, se puede precalentar la pieza en aire caliente. Precalentar la pieza antes de sumergirla en un material fundido cumple tres objetivos. Primero, elimina la humedad de la pieza y por tanto endurece la pieza, lo cual reduce la cuantía del combado posterior al tratamiento. Segundo, elimina humedad de la pieza que libera un volumen adicional, el cual puede ser infiltrado por el material. Esto tiene como resultado que se aumenta la densidad de infiltración final en la pieza y con ello se mejora la resistencia de la pieza. Tercero, precalentar la pieza entera impide que el material de infiltración se funda sobre la parte de la envolvente externa de la pieza cuando se sumerge la pieza. Cuando se calienta la pieza, el material se puede infiltrar mucho más profundamente en el interior de la pieza, lo cual mejora la resistencia final de la pieza.

Según una realización alternativa de la invención, la pieza puede ser secada por congelación a fin de eliminar la humedad sin alterar la estructura de la pieza. También se pueden usar luces de infrarrojos por encima de la cámara de construcción para aumentar la velocidad de extracción del aglutinante. Esto puede mejorar también la velocidad general de construcción. Adicionalmente, se puede usar un flujo de aire calentado a través de la cámara de construcción para acelerar la extracción del aglutinante y posiblemente controlar la humedad.

También se puede usar el calentamiento posterior de la pieza y se logran dos objetivos. Primero, permite el drenaje de volúmenes atrapados de material al fundirse el material dentro de las trampas y salir por la parte inferior de la trampa. Segundo, mejora el acabado de servicio al volver a fundir y distribuir cualquier material en exceso que se hubiera congelado en la superficie de la pieza.

Se puede conseguir una doble inmersión precalentando la pieza, sumergiéndola, calentándola posteriormente y luego dejándola enfriar. A continuación, la pieza se precalienta de nuevo, se sumerge otra vez y se vuelve a calentar posteriormente. Esto proporciona una envolvente externa más dura a la pieza, lo cual mejora su apariencia y características de manipulación. La segunda inmersión puede ser a la misma temperatura, a temperatura superior o a temperatura inferior que la inmersión original. Se espera que cada una de estas alternativas tenga resultados diferentes en las características finales de la pieza.

Otro método para mejorar la resistencia de la pieza y endurecer a envolvente exterior es utilizar un endurecedor de partes múltiples. Por ejemplo, un componente reactivo de un sistema binario u otro de partes múltiples se puede mezclar con el polvo y esparcir de esta manera con el polvo en cada capa. El segundo componente (y cualesquiera componentes subsiguientes) se puede añadir posteriormente mediante una infiltración posterior al proceso descrito anteriormente para endurecer la envolvente exterior. Alternativamente, un componente reactivo de un sistema de partes múltiples se puede mezclar con el aglutinante y por tanto ser depositado con el aglutinante en cualquier lugar en que el aglutinante sea depositado.

Según una realización alternativa de la invención, se sumerge la pieza en una disolución en una cámara de vacío. Cuando se abandona el vacío, la disolución es absorbida por la pieza.

Existen diversos métodos para retirar las piezas acabadas de la cámara de construcción. Un método es aspirar al vacío las partículas sueltas de alrededor de la pieza y entonces coger la pieza. Se puede usar también un carrito para retirar las piezas. Por ejemplo, se puede colocar una caja en la parte superior de la cámara de construcción 26, se eleva el polvo a la caja, y entonces se desliza una hoja de metal entre el polvo y la mesa de construcción 27. Entonces se transfiere el conjunto entero a otro lugar para eliminar el polvo.

Según una realización preferida de la invención, las paredes de la cámara de construcción 26 pueden ser cintas que se mueven en las direcciones verticales para reducir la fuerza cortante contra el polvo cuando se levanta el polvo de la cámara de construcción y se mete en el carrito.

Cajas de pistones

El depósito de alimentación 24 y la cámara de construcción 26 contienen ambos habitualmente material de construcción en polvo. Es deseable prevenir que este polvo caiga a través de la parte inferior de estas cajas de pistones 24, 26, porque esto podría causar problemas con el mecanismo de los pistones situado por debajo y podría dar lugar a la acumulación de polvo bajo las cajas. Adicionalmente, como se mencionó anteriormente, cualquier polvo en suspensión en el aire puede causar una variedad de otros problemas.

El pistón de alimentación 25 y el pistón de construcción 27 son preferiblemente rectangulares para maximizar los volúmenes de alimentación y de construcción dentro de las limitaciones de las dimensiones generales de a máquina. Aunque es deseable con fines de diseño tener pistones rectangulares en vez de pistones cilíndricos, 25, 27, el depósito de alimentación 24 y la cámara de construcción 26 tienen preferiblemente esquinas interiores redondeadas para hacer más fácil la formación de un cierre hermético alrededor de los pistones 25, 27, con lo cual se previene que cualquier cantidad de polvo caiga a través de la parte inferior de las cajas de pistones 24, 26. Este cierre hermético se fabrica preferiblemente de un material plástico y se fija a los pistones 25, 27.

La Fig. 11 es un diagrama esquemático de una técnica preferida para fabricar el depósito de alimentación 24 y la cámara de construcción 26. Las esquinas interiores redondeadas se cortan preferiblemente de una sección de una cinta metálica 102 de hoja unicorporal delgada (por ejemplo, 0,07-0,13 mm, 3-5 milésimas de pulgada) que tiene una circunferencia igual a la circunferencia deseada del interior de la caja. Se corta una longitud de la cinta 102 igual a la altura final de la caja deseada 24, 26. Esta sección de la cinta 102 se pone a continuación alrededor de cuatro varillas 104 que definen las esquinas de las cajas 24, 26. Se coloca la cinta 102 dentro de una caja de contención 106 que tiene lados cuyas longitudes son ligeramente mayores que la distancia entre las varillas respectivas. Se vierte a continuación uretano 108 entre la parte exterior de la cinta 102 y la parte interior de la caja de contención 106. Se deja endurecer el uretano 108. Después de que se haya curado el uretano, se retiran las varillas, formando así una caja con un interior de metal, esquinas redondeadas y paredes delgadas (aproximadamente, 3,18-6,35 mm, 0,125-0,25 pulgadas).

Equivalentes

Aunque se ha mostrado y descrito particularmente esta invención haciendo referencia a realizaciones preferidas de la misma, se entenderá por los expertos en la técnica que se pueden hacer diversos cambios en forma y detalles sin apartarse del objeto de la invención, tal como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (16)

1. Un aparato para fabricar un objeto tridimensional a partir de una representación del objeto guardada en una memoria y que incluye:

un aparato (22, 24, 25, 26, 27, 28) de tendido de capas para formar capas de un material en polvo (64), estando caracterizado el aparato por:

un suministro de líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro, el cual reacciona con el material en polvo (60) para formar una estructura sólida, siendo combinables los líquidos aglutinantes coloreados para crear una pluralidad de colores percibidos, y

un aparato (40) de impresión para depositar el líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro en posiciones seleccionadas sobre las capas de material en polvo (64), con lo cual se aglutinan zonas de material en polvo entre sí para formar secciones transversales del objeto, donde las cantidades de los líquidos aglutinantes coloreados se seleccionan para producir el color percibido deseado, y se selecciona una cantidad de líquido aglutinante incoloro tal que el total de los líquidos aglutinantes coloreados e incoloro sea suficiente para formar una estructura sólida.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el suministro de liquido aglutinante (75) coloreado incluye un suministro de tres colores primarios.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que el suministro de líquido aglutinante (75) coloreado incluye adicionalmente un suministro de negro.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que el suministro de líquido aglutinante (75) incoloro incluye un suministro de aglutinante transparente.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que las posiciones seleccionadas para la deposición de liquido aglutinante definen una superficie exterior del objeto.

6. El aparato de la reivindicación 5, en el que la superficie exterior del objeto es coloreada.

7. El aparato de la reivindicación 1, en el que el aparato de impresión comprende una pluralidad de surtidores (47) de aglutinante acoplados al suministro de líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro para depositar el líquido aglutinante en las posiciones seleccionadas sobre el material en polvo (64).

8. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado además por una unidad de control (52) para controlar el depósito de una cantidad controlada del líquido aglutinante coloreado e incoloro en emplazamientos controlados sobre las capas de material en polvo (64).

9. Un método para fabricar un objeto tridimensional a partir de una representación del objeto guardada en una memoria, incluyendo la formación de capas de un material en polvo (64); estando caracterizado el método por:

proporcionar un suministro de líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro, el cual reacciona con el material en polvo para formar una estructura sólida, siendo combinable el líquido aglutinante coloreado para crear una pluralidad de colores percibidos, y

depositar el líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro en posiciones seleccionadas sobre las capas de material en polvo (64), con lo cual se aglutinan zonas del material en polvo entre sí para formar secciones transversales del objeto, donde las cantidades de los líquidos aglutinantes coloreados se seleccionan para producir el color percibido deseado, y se selecciona una cantidad de líquido aglutinante incoloro tal que el total de los líquidos aglutinantes coloreados e incoloro sea suficiente para formar una estructura sólida.

10. El método de la reivindicación 9, en el que el suministro de liquido aglutinante (75) coloreado incluye un suministro de tres colores primarios.

11. El método de la reivindicación 10, en el que el suministro de líquido aglutinante (75) coloreado incluye adicionalmente un suministro de negro.

12. El método de la reivindicación 9, en el que el suministro de líquido aglutinante (75) incoloro incluye un suministro de aglutinante transparente.

13. El método de la reivindicación 9, en el que las posiciones seleccionadas para la deposición de liquido aglutinante definen una superficie exterior del objeto.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende además colorear la superficie exterior del objeto.

15. El método de la reivindicación 9, en el que la deposición de líquido aglutinante coloreado e incoloro se caracteriza además por depositar el líquido aglutinante en las posiciones seleccionadas sobre el material en polvo (64) a partir de una pluralidad de surtidores (47) de aglutinante acoplados al suministro de líquido aglutinante (75) coloreado e incoloro.

16. El método de la reivindicación 9, caracterizado además por emplear una unidad de control (52) para controlar el depósito de una cantidad controlada del líquido aglutinante coloreado e incoloro en emplazamientos controlados sobre las capas de material en polvo (64).