ES2849604T3 - Procedimiento de corte por láser - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento de corte por láser, que comprende: crear una serie de moldes virtuales especializados; crear una serie de moldes especializados (106, 206) basados en la serie de moldes virtuales especializados, asociándose cada molde especializado, de la serie de moldes especializados, a un plan de tratamiento virtual para dientes en movimiento incremental; en el que cada molde se asocia con un factor de forma del molde durante el plan de tratamiento, asociándose cada molde a una pieza única dentro de una porción respectiva del plan de tratamiento virtual y en el que cada molde especializado se asocia con una disposición única de los dientes a lo largo de un plan de tratamiento para dientes en movimiento incremental; formar una serie respectiva de láminas de material (208, 308) sobre la serie de moldes especializados, conformándose cada lámina de la serie de láminas a los respectivos moldes de la serie de moldes especializados para crear una serie de láminas conformadas de material, formando la serie de láminas conformadas de material una serie respectiva de aparatos dentales asociados al plan de tratamiento virtual y una serie respectiva de material sobrante (332) para ser retirado de la serie de láminas conformadas de material; para cada molde especializado de la serie de moldes especializados: definir una trayectoria de corte (334) para eliminar el respectivo exceso de material de la respectiva lámina de material conformada; formular instrucciones para guiar un láser desde un componente generador de láser (102) para cortar a través de la respectiva lámina de material conformada a lo largo de la trayectoria de corte; recortar, utilizando el láser, la respectiva lámina de material conformada para separar el respectivo aparato dental formado del respectivo material sobrante a lo largo de la trayectoria de corte de acuerdo con las instrucciones; y retirar el respectivo aparato dental (532) de cada molde especializado.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de corte por láser
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a sistemas y procedimientos de corte por láser.
Antecedentes
Se han ideado sistemas de corte por láser que se utilizan en muchas industrias. Por ejemplo, en la industria automovilística se utiliza un sistema de corte por láser para cortar el borde de un parachoques que se forma con un molde, una prensa de estampado u otra herramienta de formación.
Una vez formado, el parachoques se retira del molde, la prensa, etc., pero a menudo incluye algún material extra alrededor de los bordes del proceso de formación del molde. Un sistema de corte por láser puede ser usado para remover este material extra del parachoques. En consecuencia, el láser corta el material y el borde de la pieza se pule a través del pulido a mano, o de otras maneras, para eliminar cualquier porción afilada y generalmente alisar el borde.
En algunas otras implementaciones, se forma un artículo en un molde y se utiliza un láser para cortar el artículo del molde. Alternativamente, un artículo se forma en un molde por estampado u otro proceso de formación y el artículo se posiciona usando un soporte de algún tipo. Si el artículo ha sido moldeado, el molde puede ser usado como soporte. Sin embargo, cortar el material de soporte puede ser perjudicial para el proceso. Por ejemplo, el material de soporte, cuando se corta con el láser, puede mezclarse con el material utilizado para formar el artículo. Esto puede causar características físicas del material no deseadas o decoloración, lo que puede no ser deseable.
El proceso de corte en sí mismo también puede cambiar las características del material cercano a la trayectoria de corte. A diferencia de otras técnicas de corte, el corte por láser genera suficiente calor para cortar el material y, como tal, la interacción del material con el calor puede cambiar sus características, por ejemplo, haciéndolo más quebradizo, lo que puede ser indeseable en algunas aplicaciones. Esto puede ser particularmente cierto cuando el corte debe hacerse a una velocidad relativamente alta y, por lo tanto, se utiliza un rayo láser de alta energía para cortar rápidamente el material.
Además, el grosor del material que se corta puede cambiar en algunas implementaciones y como tal, la efectividad de la técnica de corte puede ser reducida. Por ejemplo, si una porción del material que se corta es más gruesa que una porción utilizada para calibrar el láser para un corte más efectivo, el láser puede no cortar todo el material o el material puede no ser vaporizado tan efectivamente.
Si el material es más delgado, las características del borde del material cortado pueden cambiar de forma no intencionada. El láser también puede cortar a través del artículo que se está cortando y del material de soporte, lo que puede ser indeseable en algunas aplicaciones, como se ha mencionado anteriormente. El documento US 4638 145 A revela un procedimiento de corte por láser.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra un sistema que puede utilizarse de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación.
La figura 2 ilustra una parte de material de la pieza que se aplica sobre un molde de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación.
La figura 3 ilustra una parte que se crea formando la pieza de material de la parte sobre al menos una porción de la superficie del molde de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación.
La figura 4 ilustra una trayectoria de corte en una pieza según una o más formas de realización de la presente divulgación.
La figura 5 ilustra la pieza cortada que se retira del molde según una o más formas de realización de la presente divulgación.
La figura 6 ilustra un ejemplo de los tipos de movimiento de cinco ejes que pueden utilizarse según una o más formas de realización de la presente divulgación.
La figura 7 ilustra un procedimiento según una o más formas de realización de la presente divulgación. Descripción detallada
La invención se refiere a un procedimiento de corte por láser con las características de la reivindicación 1. Por ejemplo, uno o más sistemas incluyen un componente generador de láser, un componente óptico, un dispositivo de fijación para sostener un soporte con una pieza colocada en el soporte y un mecanismo de control para ajustar al menos uno de los componentes generadores de láser, el componente óptico y el dispositivo de fijación, de manera que la relación entre la energía láser aplicada a la pieza y el espesor del material de la misma se mantenga dentro de un intervalo aceptable predeterminado en cada punto a lo largo de una trayectoria de corte para cortar la pieza, manteniendo al mismo tiempo la integridad del soporte. En el presente documento se divulgan otros sistemas y procedimientos.
Las formas de realización de la presente divulgación pueden cortar a través de un material para formar una pieza sin cortar en un material de soporte adyacente al material de la pieza. En algunas formas de realización, el rayo láser puede cortar a través del material de la pieza, pero no sustancialmente en el material de soporte. En tales casos, puede proporcionar una pieza que se corte y no se mezcle sustancialmente con el material del soporte y/o puede permitir la reutilización del soporte, si se desea.
En este documento se ofrecen formas de realización que permiten cortar rápidamente una pieza sin modificar sustancialmente las características del borde de la pieza cerca de la trayectoria de corte realizada por el rayo láser, como la fragilidad o la decoloración de la pieza. Las formas de realización también pueden cortar a través de materiales de diferentes espesores que están adyacentes a un soporte, entre otros beneficios. Esto puede lograrse cambiando una o más características del rayo láser, como se describe con más detalle a continuación.
En la siguiente descripción detallada, se hace referencia a los dibujos adjuntos y que forman parte de la misma. Los dibujos muestran, a modo de ilustración, cómo se pueden practicar una o más formas de realización de la divulgación.
La figura 1 ilustra un sistema que puede utilizarse de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación. En la forma de realización ilustrada en la figura 1, el sistema 100 se proporciona para el corte por láser de una pieza de material de la pieza formada sobre un molde 106.
El sistema 100 de la figura 1 incluye un componente generador de láser 102, uno o más componentes ópticos 122, una fijación 104 y un molde 106 colocado en la fijación 104. En la forma de realización de la figura 1, el dispositivo de fijación también incluye una plataforma 108 para colocar el molde 106 en ella y un mecanismo de rotación 126 que permite que la pieza gire en el sentido de las agujas del reloj y/o en sentido contrario cuando se ve desde arriba de la plataforma.
En la forma de realización de la figura 1, el sistema 100 también incluye un componente de control 110. El componente de control 110 incluye un procesador 112, una memoria 114 y uno o más mecanismos de control 124, 126 y/o 128. Las instrucciones 116 pueden almacenarse en la memoria 114 y ser ejecutadas por el procesador 112 para controlar, por ejemplo, el movimiento del dispositivo de fijación 104 que sostiene la pieza, el movimiento del componente generador de láser 102, el movimiento de uno o más de los componentes ópticos 122, el ajuste de una o más características del rayo láser generado por el componente generador de láser 102, el ajuste de las características de un gas aplicado a través de la boquilla 120 y/u otras características de una succión aplicada a través del tubo 130.
Estos artículos pueden controlarse, por ejemplo, mediante los componentes de control 124, 126 y/o 128 y/o mediante mecanismos proporcionados para ajustar uno o más componentes ópticos 122, ajustar las características del componente generador de láser 102, ajustar las características de un gas proporcionado a través de la boquilla 120 y/o ajustar la presión de succión proporcionada por el tubo de succión 130. La memoria 114 también puede contener datos 118 almacenados que pueden utilizarse para ejecutar las instrucciones, como se examinará con más detalle a continuación.
La memoria puede ser un medio no transitorio legible por máquina que proporciona una memoria volátil o no volátil. La memoria también puede ser extraíble, por ejemplo, memoria portátil, o no extraíble, por ejemplo, memoria interna. Por ejemplo, la memoria puede ser una memoria de acceso aleatorio (RAM) o una memoria de sólo lectura (ROM). Las memorias pueden ser, por ejemplo, memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM), memoria de sólo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM), memoria flash, memoria de acceso aleatorio de cambio de fase (PCRAM), memoria de sólo lectura de disco compacto (CD-ROM), un disco láser, un disco versátil digital (DVD) u otro almacenamiento de disco óptico, y/o un medio magnético como casetes, cintas o discos magnéticos, entre otros tipos de memoria.
Además, aunque la memoria se ilustra como situada en un mecanismo de control 110, las formas de realización de la presente divulgación no son tan limitadas. Por ejemplo, la memoria también puede estar ubicada en un dispositivo de memoria que no sea un mecanismo de control, pero que esté conectado al mecanismo de control. En algunas formas de realización, la memoria puede ser interna o externa a un recurso informático y puede permitir que se carguen y/o descarguen instrucciones legibles por máquina a través de una red, como la Internet, u otra conexión alámbrica o inalámbrica.
Con respecto al control del componente generador de láser, la energía del rayo láser puede ser controlada de varias maneras. Por ejemplo, la potencia del componente generador de láser puede ajustarse para aumentar la energía del rayo creado.
Por ejemplo, la energía que debe aplicarse a la pieza puede controlarse dentro de un intervalo predeterminado modulando la potencia del rayo láser, ajustando un componente óptico (por ejemplo, uno o más espejos y/o lentes), y/o controlando la velocidad del sistema de fijación y/o el componente generador de láser en relación con la fijación en función de las características de la pieza y la trayectoria de corte deseada. La combinación de estos elementos puede variar en función de las características del sistema y/o de las características de los materiales que se cortan. Por ejemplo, si el sistema no tiene un componente generador de láser ajustable en cuanto a su energía, entonces puede ajustarse la velocidad del movimiento del sistema de fijación y/o el componente generador de láser y/o uno o más componentes ópticos.
Como ya se ha dicho, un ajuste que se puede hacer es con respecto a los componentes ópticos utilizados. Cambiando los componentes (por ejemplo, cambiando las lentes) o ajustándolos (por ejemplo, cambiando la distancia focal y/o moviendo los componentes ópticos), la energía generada por el componente generador de láser puede cambiarse al pasar o ser dirigida por uno o más componentes ópticos.
Estos movimientos pueden ser controlados por uno o más mecanismos de control ilustrados en la figura 1 y/o por las instrucciones ejecutables almacenadas en la memoria. Por ejemplo, se puede utilizar una distancia focal de 12,7 cm (cinco pulgadas), pero se puede ajustar a una distancia más corta o más larga. Esta longitud focal puede ser beneficiosa para aplicaciones como el corte de aparatos dentales, ya que permite una buena cantidad de variabilidad y puede mantener una energía láser suficientemente alta en el foco para vaporizar adecuadamente el material de la pieza.
El componente de control 110 puede incluir un control de la fijación (por ejemplo, software y actuadores eléctricos y/o mecánicos) que ajusta la velocidad de la fijación y en el que el componente de control recibe datos relativos al espesor del material de la pieza, en múltiples puntos a lo largo de una trayectoria de corte en los que el rayo láser cortará la pieza, y ajusta la velocidad de movimiento de la pieza más allá del rayo láser basándose en los datos de espesor, de forma que la relación entre la energía láser aplicada a la pieza y el espesor del material de la pieza se mantenga dentro del intervalo predeterminado aceptable.
En tales formas de realización, la relación puede ser predeterminada o determinada dinámicamente en base a los datos de espesor y/o datos de potencia de láser tomados durante el proceso de corte. El intervalo aceptable de la relación se basa en la energía láser necesaria para cortar el material de la pieza sin cortar el material de soporte o, en algunos casos, sin cortar el material de soporte hasta el punto de dañar el soporte o facilitar la mezcla del material de soporte con el material de la pieza.
Tal y como se utiliza aquí, un material de soporte puede incluir material sobre el que se moldean los artículos, dentro del cual se moldean los artículos, bajo el cual se moldean los artículos, o sobre el cual se colocan los artículos después de moldearlos, como un material de respaldo utilizado para sujetar una pieza para su corte. La relación puede determinarse, por ejemplo, en base a al menos una o más de las características del material de la pieza y una o más características de un material de respaldo. En algunas de estas formas de realización, las características de la pieza, el soporte y/o el material de respaldo pueden incluir, por ejemplo, al menos una de una composición del material y/o el espesor del material.
En algunas formas de realización, el material de la pieza puede incluir múltiples partes (por ejemplo, material de la capa). Por ejemplo, las partes múltiples pueden estar unidas o adheridas entre sí. Por ejemplo, la pieza puede incluir una capa intermedia (por ejemplo, adhesivo ligero o silicona) entre el soporte (por ejemplo, el molde) y el material de alineación para permitir que el material (por ejemplo, el material formado térmicamente) se forme y se cure o se elimine después del curado. En algunas formas de realización, la capa intermedia puede actuar como espesor de amortiguación y/o proporcionar una reacción diferente al láser para asegurar que sólo se corte el material de la pieza y no el soporte.
A continuación se ofrece un ejemplo de cómo puede aplicarse en la práctica una relación. Con respecto a un láser que tiene una longitud de onda de 9,3 micrómetros, fijada a una tasa de repetición en el intervalo de 15.000 y 25.000 y que tiene un tamaño de rayo de salida en el intervalo de 1 a 4 mm, el láser tiene un intervalo de salida deseado de entre 8 y 15 vatios porque este intervalo de potencia de salida desenfocada permite cortar el material de la pieza sin decolorar el material aplicando demasiada energía láser al material de soporte que está debajo de la pieza. Por ejemplo, cuando se utiliza un material de prototipado rápido (por ejemplo, material SLA) como material de moldeo, la interacción del material de moldeo y el rayo láser puede hacer que el material de moldeo se mezcle con el material de la pieza. En algunos casos, esto puede dar lugar a una decoloración.
El componente de control 110 puede incluir un control de ajuste de la potencia del láser que recibe datos relativos al espesor del material de la pieza, en múltiples puntos a lo largo de la trayectoria de corte donde el rayo láser cortará la pieza, y ajusta una potencia del componente generador de láser en función de los datos de espesor, de manera que la relación entre la energía láser aplicada a la pieza y el espesor del material de la pieza se mantenga dentro del intervalo aceptable predeterminado, como se ha explicado anteriormente.
El componente de control 110 puede incluir un control óptico que ajusta una posición de uno o más del número de componentes ópticos donde el componente de control recibe datos relativos al espesor del material de la pieza, en múltiples puntos a lo largo de una trayectoria de corte donde el rayo láser cortará la pieza, y ajusta una posición de uno o más del número de componentes ópticos basándose en los datos de espesor, de manera que la relación entre la energía láser aplicada a la pieza y el espesor del material de la pieza se mantenga dentro del intervalo predeterminado aceptable, como se ha explicado anteriormente.
Un solo componente de control puede utilizarse para controlar todas las funcionalidades anteriores, o estas funcionalidades pueden ser controladas por múltiples componentes (por ejemplo, procesadores). En algunas formas de realización, la velocidad de la pieza en la posición de corte en relación con el rayo láser en la posición de corte puede mantenerse sustancialmente constante mientras que la pieza es móvil en al menos tres ejes de movimiento y la potencia del rayo láser se controla dentro de intervalo determinado en base a la información sobre una o más características de al menos uno de el material de la pieza, un soporte y un material de respaldo.
Estas características pueden proporcionarse al procesador del componente de control a través de la memoria, y/o pueden ser proporcionadas por un usuario a través de una interfaz de usuario en comunicación con el componente de control. En varias formas de realización, el componente de control puede ajustar la velocidad de la fijación de manera que la energía láser vaporice todo el material de la pieza en cada punto de la trayectoria de corte de la pieza, manteniendo al mismo tiempo la integridad del soporte.
En algunas formas de realización, el componente de control para ajustar la energía del láser proporciona un mecanismo para ajustar al menos una de las siguientes características: potencia del componente generador de láser, movimiento del componente generador de láser, tipo de componente óptico, movimiento del componente óptico, movimiento de la fijación, tipo de gas, presión del gas, temperatura del gas y succión, de manera que la relación entre la energía láser aplicada a la pieza y el espesor del material de la pieza se mantenga dentro de un intervalo predeterminado aceptable.
En algunas de estas formas de realización, la energía láser aplicada al espesor de la pieza se mantiene a medida que la pieza se mueve a una velocidad de avance constante o sustancialmente constante. Esto puede ser beneficioso en el sentido de que la energía láser que hace el corte se distribuye generalmente de manera uniforme a medida que el rayo láser progresa a lo largo de la trayectoria del corte, entre otros beneficios. Un ejemplo de una velocidad de avance sustancialmente constante puede, por ejemplo, ser de 1000-1500 mm/s. Otro ejemplo incluye el uso de un láser de 10,6 micrómetros de longitud de onda que puede funcionar a 5-10 W y tener una velocidad de avance constante de entre 1500 y 2000 mm/s. Esta configuración puede permitir reducir la fragilidad en el borde de la trayectoria de corte, en algunas aplicaciones.
En algunas formas de realización, la energía láser aplicada al espesor de la pieza se mantiene aumentando la potencia del componente generador de láser. Esto puede ser beneficioso en los casos en que no se puede ajustar la velocidad del movimiento de la fijación y/o del rayo láser, entre otros beneficios.
La energía láser aplicada al espesor de la pieza puede mantenerse ajustando el componente óptico para crear una energía láser más fuerte o más débil aplicada a la pieza, en algunas formas de realización. Esto puede ser beneficioso, por ejemplo, porque el movimiento de los componentes ópticos puede ser un enfoque más rentable para ajustar la energía láser que otras disposiciones, como el movimiento del láser y/o de la fijación, entre otros beneficios.
Además, en algunas formas de realización, si la potencia total del láser es baja en comparación con su potencial de salida, se puede utilizar un divisor de rayos para aumentar el porcentaje de salida de la potencia generada por el componente generador del láser. Esto puede permitir que el componente generador de láser opere en un intervalo más estable en relación con su ciclo de trabajo, en algunos casos. Esto puede aumentar la durabilidad del sistema al hacer funcionar el láser en su intervalo de potencia media (por ejemplo, entre el 40 y el 60%, mientras que la entrega en el lugar de corte puede ser tan baja como el 10% debido a la división del rayo), en algunas aplicaciones. Otra ventaja de esta disposición puede ser la reducción de la pulsación del láser (es decir, una fluctuación de la energía del láser) porque el láser no funciona a baja potencia, en algunos casos.
Además, el uso de una energía más baja con respecto a la ubicación del corte puede reducir la presencia de varios fenómenos que causan fragilidad. Por ejemplo, la reforma del material de la pieza calentada (es decir, una región junto al borde del corte que es lisa y brillante debido a la fusión y el enfriamiento), montículos o labios (es decir, una región junto al borde del corte que forma un borde levantado de perlas lisas y brillantes), y la refundición (es decir, un borde que es áspero y tiene restos del material fundido al ser expulsado de su punto de reposo por el gas desde la boquilla de gas, si se utiliza).
Los mecanismos de control que se utilizan para ajustar los diversos componentes del sistema pueden ser cualquier mecanismo adecuado. Por ejemplo, pueden ser actuadores eléctricos y/o mecánicos que mueven un componente con respecto a otro componente del sistema 100. Por ejemplo, en la forma de realización de la figura 1, el mecanismo de control 128 puede utilizarse para mover el componente generador de láser 102, el componente óptico 122 y la boquilla de gas 120 más cerca o más lejos con respecto a la plataforma 108 y, por lo tanto, más cerca o más lejos del molde 106.
Tales movimientos pueden cambiar las características del rayo láser generado, la forma en que la óptica interactúa con el rayo generado y el gas aplicado. En algunas formas de realización, la boquilla 120, el componente óptico 122 y el componente generador de láser pueden moverse cada uno independientemente uno del otro.
El mecanismo de control 124 puede, por ejemplo, ser un actuador mecánico que mueve el aparato en varias direcciones. Por ejemplo, en la forma de realización de la figura 1, el mecanismo 124 puede mover la pieza horizontalmente con respecto al componente generador de láser 102 y también puede girar la fijación 104 en el sentido de las agujas del reloj y/o en sentido contrario a las agujas del reloj cuando se mira desde el lado de la plataforma 104 (por ejemplo, desde la perspectiva del tubo de succión 130 de la figura 1). En la forma de realización de la figura 1, la combinación de los movimientos del mecanismo 124 y los del mecanismo 126 permiten que la fijación se mueva en cinco ejes de movimiento con respecto al componente generador de láser 102, como se verá con más detalle a continuación.
En una o más formas de realización, la fijación para manipular la pieza puede incluir, por ejemplo, un mecanismo robot de succión y/o de pinzado para asegurar y/o mover el soporte y/o la pieza durante el proceso de corte por láser.
Como se ilustra en la figura 1, en algunas formas de realización, el sistema puede incluir una o más boquillas de gas (por ejemplo, la boquilla 120) que dispensan gas o aspiran gas. En varias formas de realización, la una o más boquillas pueden ser dirigidas a un punto en el que la energía del láser entra en contacto con la pieza. El gas puede ser cualquier tipo de gas adecuado, incluido gas refrigerado, calentado y/o a temperatura ambiente (por ejemplo, un tipo para una boquilla y otro tipo para otra boquilla). Los ejemplos pueden incluir el aire, el oxígeno y/o el nitrógeno, entre otros.
Esto puede ser beneficioso por varias razones. Por ejemplo, el gas puede utilizarse para calentar o enfriar la pieza, disipar el calor generado por el láser, cambiar la composición química del gas (por ejemplo, el aire) en el área del corte, y/o aspirar o soplar los desechos de la trayectoria del corte si no se vaporiza del proceso de corte, entre otros beneficios.
En varias formas de realización, el área afectada por el calor puede ser reducida dependiendo de la dirección en la que el gas y el rayo láser están orientados. Por ejemplo, el área de efecto del calor puede reducirse cuando el rayo láser se desplaza en línea con el gas dirigido y puede aumentar cuando se desplaza a través de la trayectoria del gas que sale de la punta de la boquilla.
En algunas formas de realización, una boquilla se encuentra en un lugar alejado del componente generador de láser y en un ángulo respecto de una dirección de un rayo láser que dirige la energía del láser hacia la pieza. Tal forma de realización se ilustra en la figura 1, donde la boquilla 120 está orientada en un ángulo respecto del rayo láser generado por el componente generador de láser 102. Esto puede ser beneficioso, en algunas formas de realización, por ejemplo, porque el gas puede utilizarse para eliminar los desechos del área de la trayectoria de corte.
Otros beneficios incluyen: la superficie del corte es mejorada así como se reduce el enturbiamiento del proceso de corte mediante el uso de soplar un gas a velocidad moderada. Esto puede, por ejemplo, alejar del borde del corte las partículas pesadas creadas por el proceso de corte, entre otros beneficios.
Las boquillas pueden tener varias formas y tamaños según la aplicación en la que se utilicen. Por ejemplo, el diámetro interior de una boquilla, el ángulo de la punta de la boquilla, el ángulo total de una boquilla con respecto al lugar de corte y la forma de la punta de la boquilla pueden ser ajustados.
Las boquillas también pueden orientarse en diferentes posiciones con respecto al lugar de corte. Por ejemplo, una boquilla puede orientarse en un ángulo de 32 grados usando un tubo con un diámetro interior de 1,7 mm para la eliminación de residuos. El tubo puede ser de latón con la punta comprimida en forma de abanico de aproximadamente 1 mm de altura desde la abertura, en algunas formas de realización. Estas características se proporcionan a título de ejemplo y no deben limitar las reivindicaciones de la presente memoria, ya que se pueden utilizar otros materiales, formas y orientaciones en diversas formas de realización.
En algunas formas de realización, el sistema incluye un mecanismo de succión situado cerca de donde la energía láser contacta con la pieza para eliminar los desechos creados cuando la energía láser contacta con la pieza. Por ejemplo, una de estas formas de realización se ilustra en la figura 1. Esto puede ser beneficioso, en algunas formas de realización, por ejemplo, porque el mecanismo de succión (por ejemplo, el tubo de succión 130) puede utilizarse para succionar los desechos del área de la trayectoria de corte, entre otros beneficios. Esto puede utilizarse en combinación con una o más boquillas que, en algunos casos, pueden eliminar mejor los desechos de la zona, por ejemplo, soplando los desechos hacia el mecanismo de succión.
Otra forma de realización del sistema incluye un componente generador de láser para producir un rayo láser, un dispositivo de fijación para sostener un soporte con una pieza a cortar por el rayo láser en el que la pieza se coloca en el soporte, un componente óptico para enfocar el rayo láser a fin de crear un intervalo predeterminado de energía en una trayectoria de corte para cortar a través de la pieza sin cortar sustancialmente el soporte (manteniendo la integridad del soporte), y un controlador para ajustar la energía láser aplicada al espesor de la pieza, en el que el controlador recibe datos relativos al espesor del material de la pieza, en múltiples puntos a lo largo de la trayectoria de corte, y ajusta una relación de la energía láser aplicada a la pieza y al espesor del material de la pieza para mantener la relación dentro de un intervalo predeterminado aceptable.
La figura 2 ilustra una parte de material de la pieza que se aplica sobre un molde de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación. Con respecto al alcance de la presente divulgación, el molde puede tener cualquier forma adecuada. Por ejemplo, en la forma de realización ilustrada en la figura 2, el molde 206 tiene la forma de un conjunto de dientes de una mandíbula de un paciente para ser tratado con un aparato de alineamiento dental.
La pieza se forma sobre el molde 206 mediante el uso de una lámina de material 208. En este caso, el material es un material de poliuretano, pero se pueden utilizar otros materiales adecuados para dar forma a las piezas en un molde.
La figura 3 ilustra una pieza que se crea formando la parte de material de la pieza sobre al menos una porción del molde de la superficie de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación. Por ejemplo, la figura 3 ilustra la pieza creada a partir de la lámina de material 208 que se forma sobre el molde 206. Este procedimiento puede realizarse mediante un sistema, como por ejemplo el sistema 100 descrito anteriormente en relación con la figura 1.
En la forma de realización de la figura 3, la lámina de material 308 se ha formado sobre el molde para crear la pieza 332 (por ejemplo, un aparato dental). La figura 3 también ilustra una trayectoria de corte 334 en el que un rayo láser ha cortado la pieza de la lámina de material 308 y una trayectoria de corte 336 en el que una característica (por ejemplo, una ventana de forma cuadrada) del aparato se ha cortado en la pieza 332.
En el campo de los aparatos dentales, las piezas pueden cortarse mediante el uso de una herramienta de corte rotativa y, por lo tanto, sólo puede hacerse el corte a lo largo del borde de la pieza y el corte resultante tiene bordes ásperos que deben pulirse a mano o mediante un proceso de pulido antes de que pueda enviarse a un paciente. Las formas de realización de la presente divulgación permite realizar cortes en otras posiciones de la pieza (por ejemplo, creando una característica como la ventana 336) y reducir o eliminar la necesidad de pulido posterior al corte, entre otros beneficios.
La figura 4 es una vista superior recortada tomada en la trayectoria de corte que ilustra una trayectoria de corte en una pieza de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación. En la forma de realización ilustrada en la figura 4, la lámina de material 432 utilizada para crear la pieza se coloca sobre el molde 406 formando así porciones superiores y laterales que se convertirán en el aparato dental. En esta vista, se muestra una porción lateral formada adyacente a la superficie lateral del molde. Como se ilustra además en la Figura 2, el molde 206 y 406 tiene la forma de los dientes de un paciente y la pieza resultante después de recortar el material sobrante es un aparato alineador dental 532 (ver Figura 5). En la forma de realización de la Figura 4, se muestra una trayectoria de corte 434 donde el rayo láser ha cortado la lámina de material 432 una porción del camino a lo largo de la trayectoria de corte. El área marcada es representativa de la lámina de material que se encuentra debajo de la trayectoria de corte. En esta forma de realización, la trayectoria de corte 434 ha sido cortada a través de la lámina de material 432, pero no ha cortado la superficie 438 del molde 406.
En algunas aplicaciones, como cuando se forma una lámina de material en un molde, puede cambiar el grosor de algunas porciones de la lámina al ajustarse a la forma del molde. En esos casos, a fin de proporcionar una cantidad adecuada de energía del rayo láser para cortar a través del material de la lámina, pero no cortar el material del molde o cortar en el material del molde de manera sustancial (por ejemplo, la energía láser puede utilizarse para cortar a través del material de la pieza y en una superficie exterior del material del molde, pero no corta a través del molde, manteniendo así la integridad del molde), el espesor del material a lo largo de la trayectoria de corte puede medirse o estimarse (por ejemplo, mediante la modelización virtual del proceso de formación).
Por ejemplo, en algunas formas de realización, se puede utilizar un dispositivo de exploración para proporcionar dinámicamente (es decir, justo antes y/o mientras se realiza el corte) el grosor de la pieza (por ejemplo, material de lámina) antes de que se corte. En varias formas de realización, se puede utilizar un sensor para medir y/o detectar el espesor de la pieza a lo largo de la trayectoria de corte 434. El sensor puede, por ejemplo, colocarse para medir el espesor de la pieza a lo largo de la trayectoria de corte en una posición inmediatamente anterior al rayo láser que corta la pieza en esa posición. Los sensores también pueden utilizarse para proporcionar dinámicamente el espesor de la pieza antes de que se corte.
Si se estima el espesor, puede basarse, por ejemplo, en un modelo virtual y/o en datos experimentales almacenados en la memoria. En algunas formas de realización, el espesor a lo largo de la trayectoria de corte puede determinarse para cada punto de la trayectoria de corte, estimarse para ciertas longitudes a lo largo de la trayectoria de corte (por ejemplo, segmentos de línea de 1 mm) o estimarse para toda la longitud de la trayectoria de corte. En algunas formas de realización, el espesor de la pieza a lo largo de la trayectoria de corte se ha predeterminado antes de comenzar la operación de corte virtualmente o midiendo el espesor real de la pieza mediante herramientas de medición de espesor con o sin contacto. Por consiguiente, cualquier herramienta de medición adecuada puede ser utilizada dentro del ámbito de varias formas de realización discutidas aquí (quereres posible que se desee añadir algunos ejemplos)
La figura 5 ilustra la pieza cortada que se retira del molde según una o más formas de realización de la presente divulgación. En la forma de realización ilustrada en la figura 5, la pieza 532 ha sido cortada a lo largo de la trayectoria de corte 534, la característica 536 ha sido cortada en la pieza 532, y la pieza ha sido retirada del molde 506. El molde no ha sido cortado por el rayo láser y, por lo tanto, puede ser reutilizado, si se desea.
La figura 6 ilustra un ejemplo de los tipos de movimiento de cinco ejes que pueden utilizarse de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación. En esta ilustración, se ilustran los cinco ejes de movimiento que se proporcionan en la forma de realización de la figura 1.
Por ejemplo, el mecanismo de control 128 proporciona movimiento en las direcciones 644, el mecanismo de control 124 proporciona movimiento en las direcciones 640 y 646, y el mecanismo de control 126 proporciona movimiento en las direcciones 648. En algunas formas de realización, se puede implementar un mecanismo de control para proporcionar movimiento en las direcciones 642. Ese movimiento podría ser proporcionado, por ejemplo, por los mecanismos de control 122, 124 y/o 128 o podría ser proporcionado por otro mecanismo que no se muestra.
La figura 7 ilustra un procedimiento de acuerdo con una o más formas de realización de la presente divulgación. Este procedimiento puede realizarse mediante un sistema, como por ejemplo el sistema 100 descrito anteriormente en relación con la figura 1.
En la forma de realización de la figura 7, el procedimiento incluye la creación de una versión virtual de un molde especializado y una pieza especializada colocada en el molde, en el bloque 750. En algunas formas de realización, la creación del molde especializado para crear la pieza especializada que se colocará en el molde incluye la creación de un plan de desarrollo o de tratamiento del proyecto virtual en el que el molde es una representación de un factor de forma del molde durante el plan de desarrollo o de tratamiento virtual. En algunas formas de realización el procedimiento incluye la creación de un molde virtual basado en el plan de tratamiento o plan de desarrollo virtual y en el que las múltiples estimaciones del espesor del material de la pieza para múltiples puntos a lo largo de la trayectoria de corte virtual se determinan basándose en el análisis del molde virtual.
Algunas formas de realización de procedimientos pueden incluir la creación de varios moldes especializados, cada uno de los cuales representa una pieza única dentro de una porción respectiva del plan de desarrollo del proyecto o del plan de tratamiento virtual. Por ejemplo, algunos procedimientos incluyen la creación de una serie de moldes especializados en los que cada molde especializado representa una disposición única de los dientes a lo largo de un plan de tratamiento para los dientes en movimiento incremental. En algunas formas de realización que tienen varios moldes especializados, el procedimiento incluye la creación de múltiples moldes virtuales en base al plan de tratamiento virtual y en los que las múltiples estimaciones del espesor del material de la pieza para múltiples puntos a lo largo de la trayectoria de corte virtual se determinan para cada molde virtual individualmente en base al análisis de cada molde virtual.
El procedimiento también incluye la definición de una trayectoria de corte virtual en el que un componente generador de láser dirigirá la energía para cortar la pieza especializada, en el bloque 752. En algunas formas de realización, el procedimiento incluye la definición de múltiples trayectorias de corte en las que una de las múltiples trayectorias de corte representa una porción de la trayectoria a lo largo de la línea de la encía de un paciente. Las formas de realización del procedimiento también pueden incluir la definición de múltiples trayectorias de corte en las que una de las múltiples trayectorias de corte representa un corte en la pieza que no está a lo largo de la línea de la encía de un paciente.
En el bloque 754, el procedimiento incluye la determinación de estimaciones de espesor de material de múltiples piezas para múltiples puntos a lo largo de la trayectoria de corte virtual. El procedimiento también incluye la definición de un conjunto de instrucciones de ajuste para ajustar al menos uno de los componentes generadores de láser, un componente óptico y una fijación que sostiene el molde especializado de manera que la relación entre la energía láser aplicada a la pieza y el espesor del material de la misma se mantenga dentro de un intervalo aceptable predeterminado en cada punto a lo largo de una trayectoria de corte real para cortar la pieza manteniendo la integridad del soporte, en el bloque 756.
En varias formas de realización que tienen una serie de moldes especializados, la definición del conjunto de instrucciones de ajuste puede incluir la definición de un conjunto de instrucciones de ajuste de movimiento y velocidad para cada molde virtual. En algunas formas de realización, la definición del conjunto de instrucciones de ajuste incluye la definición de un conjunto de instrucciones de ajuste de movimiento y velocidad para mover la fijación con la pieza colocada en el molde, en el que las instrucciones ajustan la velocidad de movimiento de la pieza más allá del rayo láser basándose en las estimaciones del espesor del material de la pieza determinado, de manera que la relación entre la energía láser aplicada a la pieza y el espesor del material de la pieza se mantenga dentro del intervalo predeterminado aceptable. En algunas de estas formas de realización, la definición del conjunto de instrucciones de ajuste de movimiento y velocidad puede incluir la definición del movimiento y la velocidad de la fijación en cinco ejes en relación con una orientación del componente generador de láser.
Estas formas de realización se describen con suficiente detalle para permitir a los expertos en la materia practicar una o más formas de realización de esta divulgación. Debe entenderse que pueden utilizarse otras formas de realización y que pueden hacerse cambios de proceso, eléctricos y/o estructurales sin apartarse del ámbito de la presente divulgación.
Como se apreciará, los elementos mostrados en las diversas formas de realización aquí contenidas pueden ser añadidos, intercambiados, combinados y/o eliminados para proporcionar una serie de formas de realización adicionales de la presente divulgación, dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.
La proporción y la escala relativa de los elementos proporcionados en las figuras tienen por objeto ilustrar las características de la presente divulgación y no deben tomarse en sentido limitativo.
Tal como se usa aquí, "un" o "un número de algo" puede referirse a una o más de esas cosas. Por ejemplo, "un número de soportes" puede referirse a uno o más soportes.
Aunque se han ilustrado y descrito aquí formas de realización específicas, los expertos en la materia apreciarán que cualquier disposición calculada para lograr las mismas técnicas puede ser sustituido por las formas de realización específicas mostradas, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Esta divulgación tiene por objeto abarcar todas y cada una de las adaptaciones o variaciones de las diversas formas de realización de la divulgación.
Debe entenderse que la descripción anterior se ha hecho de manera ilustrativa, y no restrictiva. La combinación de las formas de realización anteriores y otras formas de realización no descritas específicamente en este documento serán evidentes para los expertos en la materia cuando revisen la descripción anterior, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
El ámbito de las diversas formas de realización de la divulgación incluye cualquier otra aplicación en la que se utilicen las estructuras y procedimientos mencionados. Por consiguiente, el alcance de las diversas formas de realización de la divulgación debe determinarse con referencia a las reivindicaciones adjuntas, junto con toda la gama de equivalentes a que tienen derecho dichas reivindicaciones.
En la anterior Descripción detallada, se agrupan diversas características en ejemplos ilustrados en las figuras con el fin de racionalizar la divulgación. Este procedimiento de divulgación no debe interpretarse como un reflejo de la intención de que las formas de realización de la divulgación requieran más características de las que se recitan expresamente en cada reivindicación.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de corte por láser, que comprende:
crear una serie de moldes virtuales especializados;
crear una serie de moldes especializados (106, 206) basados en la serie de moldes virtuales especializados, asociándose cada molde especializado, de la serie de moldes especializados, a un plan de tratamiento virtual para dientes en movimiento incremental; en el que cada molde se asocia con un factor de forma del molde durante el plan de tratamiento, asociándose cada molde a una pieza única dentro de una porción respectiva del plan de tratamiento virtual y en el que cada molde especializado se asocia con una disposición única de los dientes a lo largo de un plan de tratamiento para dientes en movimiento incremental;
formar una serie respectiva de láminas de material (208, 308) sobre la serie de moldes especializados, conformándose cada lámina de la serie de láminas a los respectivos moldes de la serie de moldes especializados para crear una serie de láminas conformadas de material, formando la serie de láminas conformadas de material una serie respectiva de aparatos dentales asociados al plan de tratamiento virtual y una serie respectiva de material sobrante (332) para ser retirado de la serie de láminas conformadas de material;
para cada molde especializado de la serie de moldes especializados:
definir una trayectoria de corte (334) para eliminar el respectivo exceso de material de la respectiva lámina de material conformada;
formular instrucciones para guiar un láser desde un componente generador de láser (102) para cortar a través de la respectiva lámina de material conformada a lo largo de la trayectoria de corte; recortar, utilizando el láser, la respectiva lámina de material conformada para separar el respectivo aparato dental formado del respectivo material sobrante a lo largo de la trayectoria de corte de acuerdo con las instrucciones; y
retirar el respectivo aparato dental (532) de cada molde especializado.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además la determinación, para cada molde especializado de la serie de moldes especializados, del espesor de la respectiva lámina de material conformada a lo largo de cada una de las trayectorias de corte definidas.
3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que determinar, para cada molde especializado de la serie de moldes especializados, el espesor de la respectiva lámina de material conformada a lo largo de cada una de las trayectorias de corte definidas, comprende la estimación del espesor en base a los moldes virtuales asociados a cada uno de los moldes especializados.
4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que determinar, para cada molde especializado de la serie de moldes especializados, el espesor de la lámina de material a lo largo de cada una de las trayectorias de corte definidas, comprende la estimación del espesor mediante la modelización virtual del proceso de formación de la lámina de material sobre cada uno de los moldes especializados y/o la estimación del espesor en base a los datos experimentales almacenados en la memoria.
5. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que las instrucciones mantienen una relación entre la energía láser aplicada al material y el espesor determinado de la lámina de material a lo largo de cada una de las trayectorias de corte definidas dentro de un intervalo predeterminado en cada punto a lo largo de las trayectorias de corte.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el intervalo predeterminado de la relación permite al láser cortar a través de la lámina de material a lo largo de la trayectoria de corte manteniendo la integridad del molde y/o manteniendo las características físicas del material dental.
7. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que las instrucciones mantienen la relación dentro del intervalo predeterminado en cada punto a lo largo de las trayectorias de corte definiendo un conjunto de instrucciones de movimiento y velocidad para mover la fijación.
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la creación de la serie de moldes virtuales especializados comprende la creación del plan de tratamiento virtual.
9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que cada uno de los moldes especializados puede ser reutilizado después de retirar cada uno de los aparatos dentales de cada uno de los moldes especializados.
10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que se mantiene la energía láser aplicada al aparato dental mientras las láminas de material conformado se mueven a una velocidad de avance sustancialmente constante.
11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la velocidad de avance está entre unos 1000-2000 mm/s.
12. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además uno o más mecanismos de succión situados cerca del lugar donde la energía láser entra en contacto con la pieza para eliminar los desechos creados cuando la energía láser entra en contacto con la pieza, y configurado para eliminar los desechos asociados con la aplicación del láser a las láminas de material conformado.
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