ES2955817T3 - Un sistema para fabricación aditiva de un objeto - Google Patents

Abstract

La invención proporciona un sistema (100) para la fabricación aditiva de un objeto, con un plastificante (200) que comprende un alimentador (210) para alimentar un material, un barril horizontal (250) para licuar el material alimentado, un acondicionador (220) para calentar el cilindro (250), una boquilla (230) para sacar el material líquido en un flujo continuo y un transportador (240) para transportar el material a través del plastificante (200). La boquilla (230) comprende un cuerpo principal vertical (232) y, en un extremo inferior, un cabezal (233) que tiene la abertura de salida (231). El cuerpo principal (232) comprende un espacio de expansión (260) para acomodar el material líquido. El primer acondicionador (220) está dispuesto para calentar la boquilla (230). El sistema (100) está configurado de modo que la abertura de salida (231) esté colocada en una posición fija durante la fabricación aditiva. El sistema (100) comprende una cama de impresión (300) para aplicar el material líquido sobre ella, y un primer dispositivo de soporte (400) para mover la cama de impresión (300) según 6 grados de libertad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema para fabricación aditiva de un objeto

Campo técnico

La presente invención está relacionada con un sistema para fabricación aditiva de un objeto.

Estado de la técnica

En los sistemas conocidos para la fabricación aditiva de objetos se utiliza un plastificador o cabezal de impresión que está dispuesto para fundir un plástico, por ejemplo, suministrado en forma de un filamento o material granulado. El material plástico fundido se aplica sobre una cama de impresión plana por medio de una boquilla del plastificador para la fabricación aditiva del objeto. Tanto el plastificador como la cama de impresión están dispuestos con el movimiento permitido en el sistema. En este caso, el plastificador tiene permitido el movimiento en direcciones perpendiculares a una dirección de la altura, de modo que el plastificador puede aplicar una capa del objeto sobre la cama de impresión plana, la cual está dispuesta perpendicular a la dirección de la altura. La cama de impresión y/o el plastificador tienen permitido el movimiento en la dirección de la altura, de modo que se pueden alejar uno del otro para aplicar una siguiente capa del objeto encima de la capa anterior del objeto ya aplicada sobre la cama de impresión.

Estos sistemas tienen la desventaja de que son difíciles de fabricar a mayor escala para la fabricación aditiva de objetos más grandes. Esto se debe a que, al aumentar la escala, el plastificador también se vuelve más grande y más pesado, ya que es necesario suministrar y fundir una mayor cantidad de material plástico. El plastificador más grande es más difícil de mover, lo que dificulta la fabricación aditiva precisa del objeto. Mover el plastificador más grande también puede provocar perturbaciones en el flujo de material plástico fundido desde la boquilla, lo que puede provocar defectos en el objeto fabricado de forma aditiva.

Además, para la fabricación aditiva de objetos más grandes, es necesario proporcionar una abertura de salida más grande en la boquilla del plastificador, de modo que pueda hacer salir por la boquilla un mayor flujo de material plástico fundido. La desventaja de la abertura de salida más grande es que el flujo de material plástico fundido desde la boquilla es más difícil de aplicar de forma controlada sobre el objeto que se va a fabricar de forma aditiva. Esto incrementa el riesgo de imperfecciones en el objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

Estos sistemas también tienen la desventaja de que no siempre es posible soportar adecuadamente todas las partes del objeto durante su fabricación aditiva. Estas partes son, por ejemplo, partes que sobresalen perpendicularmente a la dirección de la altura a una altura determinada con respecto a la cama de impresión. Para soportar adecuadamente estas partes, es necesario proporcionar elementos de soporte adicionales en el objeto que se va a fabricar de forma aditiva, que luego es necesario retirar del objeto nuevamente después de su fabricación aditiva. Esto provoca, entre otras cosas, que la fabricación aditiva del objeto requiera más tiempo y, además, conduce a una pérdida de material. Retirar los elementos de soporte también es perjudicial para la capacidad de dar al objeto fabricado de forma aditiva un acabado estéticamente agradable.

Los sistemas conocidos para la fabricación aditiva de objetos también tienen la desventaja de que las impurezas en el material plástico alimentado al plastificador, por ejemplo, cuando se usa plástico reciclado, provocan un flujo irregular de material plástico fundido desde la boquilla, dado que la fusión del plástico no se produce uniformemente debido a las impurezas. Un flujo tan irregular es perjudicial para la calidad del objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

Los sistemas conocidos para la fabricación aditiva de objetos también tienen la desventaja de que sólo están concebidos para una producción a escala limitada, y no son adecuados para producción continua a escala industrial.

Además, el uso de filamento en los sistemas existentes es una desventaja, ya que se necesitan pasos adicionales para disponer por anticipado el material plástico que se va a alimentar en forma de filamento. Además, los sistemas para fabricación aditiva de objetos de mayor tamaño también requieren el uso de filamento de gran diámetro, que es más difícil de manipular. El documento US 2015/321419 describe un sistema para fabricación aditiva de un objeto, donde el sistema comprende al menos un plastificador, donde el al menos un plastificador comprende un alimentador para alimentar un material para la fabricación aditiva del objeto, un primer acondicionador al menos dispuesto para calentar el al menos un plastificador para licuar el material alimentado de tal manera que permita la fabricación aditiva del objeto usando el material líquido, una boquilla que tiene una abertura de salida para hacer salir el material líquido en un flujo continuo, y un transportador para transportar el material alimentado y el material líquido a través del al menos un plastificador desde el alimentador hasta la boquilla, una cama de impresión dispuesta para aplicar el material líquido procedente del al menos un plastificador sobre la misma para la fabricación aditiva del objeto; y un primer dispositivo de soporte para soportar la cama de impresión, donde el al menos un plastificador comprende un cilindro para licuar el material alimentado en el mismo, donde el cilindro está conectado al alimentador, donde el primer acondicionador está dispuesto para calentar el cilindro para licuar el material alimentado, donde el cilindro se extiende a lo largo de una dirección horizontal, donde el transportador está dispuesto para transportar el material alimentado y el material líquido a través del cilindro a lo largo de la dirección horizontal, donde la boquilla comprende un cuerpo principal que está conectado al cilindro y que se extiende hacia abajo a lo largo de una dirección vertical, donde la boquilla, en un extremo inferior del cuerpo principal, está provista de un cabezal que tiene la abertura de salida.

Descripción de la invención

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un sistema para fabricación aditiva de un objeto que sea más adecuado para la fabricación aditiva de objetos grandes.

Este objetivo se logra por medio de un sistema para fabricación aditiva de un objeto, presentando dicho sistema las características de la primera reivindicación independiente.

Para ello, la presente invención proporciona un sistema para fabricación aditiva de un objeto. El sistema comprende al menos un plastificador. El al menos un plastificador comprende un alimentador para alimentar un material para la fabricación aditiva del objeto. El al menos un plastificador comprende un primer acondicionador. El primer acondicionador está al menos dispuesto para calentar el al menos un plastificador para licuar el material alimentado de tal manera que permita la fabricación aditiva del objeto utilizando el material líquido. El al menos un plastificador comprende una boquilla que tiene una abertura de salida para hacer salir el material líquido, preferiblemente en un flujo continuo. El al menos un plastificador comprende un transportador para transportar el material alimentado y el material líquido a través del al menos un plastificador desde el alimentador hasta la boquilla. El sistema está configurado preferiblemente de tal manera que la abertura de salida de la boquilla, al menos durante la fabricación aditiva del objeto, está ubicada en una posición fija predeterminada en el sistema. El sistema comprende una cama de impresión dispuesta para aplicar el material líquido procedente del al menos un plastificador sobre la misma para la fabricación aditiva del objeto. Preferiblemente, la cama de impresión es una cama de impresión plana. El sistema comprende un primer dispositivo de soporte. El primer dispositivo de soporte está dispuesto para soportar la cama de impresión. El primer dispositivo de soporte está dispuesto para mover la cama de impresión según 6 grados de libertad. Preferiblemente, el sistema de acuerdo con la presente invención comprende una unidad de control que está operativamente conectada a las diferentes partes del sistema para controlar las diferentes partes del sistema. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el primer acondicionador para calentar el al menos un plastificador para licuar el material alimentado. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el transportador para transportar el material alimentado y el material líquido a través del al menos un plastificador. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al primer dispositivo de soporte para controlar el primer dispositivo de soporte para soportar y mover la cama de impresión.

El sistema de acuerdo con la presente invención ofrece la ventaja de que la fabricación aditiva de un objeto por medio del sistema se lleva a cabo principalmente mediante movimientos de la cama de impresión, la cual tiene permitido el movimiento según 6 grados de libertad por medio del primer dispositivo de soporte. El plastificador está fijado en él en una posición predeterminada en el sistema de modo que la abertura de salida de la boquilla siempre esté situada en la posición predeterminada en el sistema, o el plastificador está dispuesto en el sistema para que sea inclinable de tal manera que la abertura de salida de la boquilla permanece situada en la posición predeterminada en el sistema. Por lo tanto, no se necesitan movimientos o sólo se necesitan movimientos limitados del plastificador para la fabricación aditiva del objeto. Esto simplifica la fabricación a mayor escala del sistema para la fabricación aditiva de objetos grandes, por ejemplo, objetos con un volumen de impresión de hasta 2 m3, debido a que ya no es necesario, o lo es en menor medida, tener en cuenta los efectos adversos de mover el plastificador.

El hecho de que la cama de impresión tenga permitido el movimiento según 6 grados de libertad por medio del primer dispositivo de soporte ofrece la ventaja de que, durante la fabricación aditiva del objeto, la cama de impresión siempre se puede situar de tal manera que las partes del objeto que aún están por fabricarse estén siempre soportadas de forma óptima por la cama de impresión y la parte del objeto ya aplicada sobre ella. Por tanto, ya no es necesario que el objeto que se va a fabricar de forma aditiva esté provisto de elementos de soporte adicionales, lo que ahorra tiempo y reduce la pérdida de materiales durante la fabricación aditiva de objetos. Además, la omisión de los elementos de soporte adicionales también es beneficiosa para la capacidad de dar al objeto fabricado de forma aditiva un acabado limpio, dado que ya no es necesario retirarlos.

Los 6 grados de libertad para mover la cama de impresión son 3 grados de libertad de traslación independientes y 3 grados de libertad de rotación independientes. Si así se desea, el primer dispositivo de soporte puede configurarse para realizar más de 6 movimientos controlables de forma independiente. El primer dispositivo de soporte puede ser, por ejemplo, un brazo robótico en el que cada una de sus articulaciones está configurada para realizar múltiples movimientos controlables de forma independiente que juntos logran el movimiento de la cama de impresión según los 6 grados de libertad.

El que la abertura de salida esté situada en la posición fija predeterminada en el sistema debería entenderse en el sentido de que al menos un punto, preferiblemente un punto central, de la abertura de salida está situado en la posición predeterminada. Esto significa que la abertura de salida ya no se puede trasladar, pero, si se desea, puede ser inclinable con respecto al al menos un punto.

El material para la fabricación aditiva del objeto puede ser, por ejemplo, un plástico, un material termoplástico, una cera de fibras, un mineral o un gel. Sin embargo, debería entenderse que también se pueden utilizar otros materiales conocidos por el experto en la técnica que son adecuados para la fabricación aditiva de objetos.

Preferiblemente, el al menos un plastificador comprende un cilindro para licuar el material alimentado en el mismo. El cilindro está conectado al alimentador. El cilindro está conectado a la boquilla. El primer acondicionador está dispuesto para calentar el cilindro para licuar el material alimentado.

Preferiblemente, la boquilla comprende un cuerpo principal que está conectado al cilindro. El cuerpo principal se extiende hacia abajo a lo largo de una dirección vertical. En un extremo inferior del cuerpo principal, la boquilla está provista de un cabezal que tiene la abertura de salida.

Preferiblemente, el cilindro se extiende a lo largo de una dirección horizontal. El transportador está dispuesto para transportar el material alimentado y el material líquido a través del cilindro a lo largo de la dirección horizontal.

Esto es ventajoso para controlar la distribución de calor en el cilindro. La disposición horizontal permite el calentamiento selectivo de una zona del cilindro usando el primer acondicionador para licuar el material alimentado. El calor ascendente en el cilindro se puede evacuar rápidamente del mismo sin que por ello se perturbe ningún proceso en otras partes del cilindro, como ocurriría en una disposición vertical, ya que el calor ascendente fluiría entonces a través de las partes más altas del cilindro.

Preferiblemente, el al menos un plastificador comprende al menos un espacio de expansión para alojar el material líquido. Preferiblemente, el cuerpo principal de la boquilla comprende el espacio de expansión, para alojar cualquier cambio en el flujo del material líquido desde el cilindro.

Esto es ventajoso para permitir que se expulse un flujo uniforme del material líquido en la abertura de salida de la boquilla, preferiblemente a una presión predeterminada, preferiblemente una presión predeterminada en el intervalo de 20-200 bar, donde no hay aumento o disminución repentinos del material líquido expulsado que podrían provocar defectos en el objeto que se va a fabricar de forma aditiva. Esto es particularmente ventajoso en sistemas para fabricación aditiva de objetos grandes, en los cuales es necesario transportar grandes cantidades del material alimentado y del material líquido a través del al menos un plastificador, incrementando el riesgo de fluctuaciones en el flujo del material líquido. Esto también es particularmente ventajoso si el material alimentado, como por ejemplo plástico reciclado, contiene impurezas, lo que incrementa el riesgo de fluctuaciones en el flujo del material líquido.

Preferiblemente, el primer acondicionador también está dispuesto para calentar la boquilla para mantener el material líquido en un estado líquido, preferiblemente independientemente del calentamiento del cilindro. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el primer acondicionador para calentar la boquilla para mantener el material líquido en un estado líquido.

Esto es ventajoso para evitar la posible solidificación del material líquido en la boquilla, lo que puede afectar negativamente a la calidad del objeto que se va a fabricar de forma aditiva, y donde el material solidificado en la boquilla también puede interferir con el proceso de fabricación aditiva del objeto.

Esto también es ventajoso para mantener el material líquido en el espacio de expansión en el cuerpo principal de la boquilla bajo condiciones controladas, y así poder expulsar un flujo uniforme del material líquido en la abertura de salida de la boquilla, preferiblemente a una presión predeterminada, donde no hay aumento o disminución repentinos del material líquido expulsado que podrían provocar defectos en el objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

El calentamiento de la boquilla también contribuye al calentamiento del cabezal de la boquilla, lo cual es ventajoso si el cabezal de la boquilla se usa para untar el material líquido expulsado sobre el objeto que se va a fabricar de forma aditiva. Cuando se utiliza de esta manera, el material líquido expulsado) también permanece líquido durante el untado, de modo que el untado puede realizarse suavemente y sin complicaciones. Esto también ofrece la ventaja de que no pueden quedar residuos solidificados del material líquido expulsado en el cabezal de la boquilla que puedan interferir con la fabricación aditiva adecuada del objeto.

Las características antes mencionadas del sistema de acuerdo con la presente invención, tales como que el espacio de expansión en el cuerpo principal de la boquilla y el primer acondicionador también estén dispuestos para calentar la boquilla, para controlar el flujo del material líquido, también hacen que el sistema de acuerdo con la presente invención sea adecuado para la producción sostenida a escala industrial. En tal producción, aumenta el riesgo de fluctuaciones en el flujo del material líquido, lo que el sistema de acuerdo con la presente invención es capaz de soportar.

En una realización, la presente invención proporciona un sistema para fabricación aditiva de un objeto. El sistema comprende al menos un plastificador. El al menos un plastificador comprende un alimentador para alimentar un plástico en estado sólido. El al menos un plastificador comprende un primer acondicionador. El primer acondicionador está al menos dispuesto para calentar el al menos un plastificador para fundir el material plástico alimentado. El al menos un plastificador comprende una boquilla que tiene una abertura de salida para hacer salir el material plástico fundido. El al menos un plastificador comprende un transportador para transportar el material plástico alimentado y el material plástico fundido a través del al menos un plastificador desde el alimentador hasta la boquilla. El sistema está configurado preferiblemente de tal manera que la abertura de salida de la boquilla, al menos durante la fabricación aditiva del objeto, está ubicada en una posición fija predeterminada en el sistema. El sistema comprende una cama de impresión dispuesta para aplicar sobre ella el material plástico fundido procedente del al menos un plastificador para la fabricación aditiva del objeto. Preferiblemente, la cama de impresión es una cama de impresión plana. El sistema comprende un primer dispositivo de soporte. El primer dispositivo de soporte está dispuesto para soportar la cama de impresión. El primer dispositivo de soporte está dispuesto para mover la cama de impresión según 6 grados de libertad. Preferiblemente, el sistema de acuerdo con la presente invención comprende una unidad de control que está operativamente conectada a las diferentes partes del sistema para controlar las diferentes partes del sistema. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el primer acondicionador para calentar el al menos un plastificador para fundir el material plástico alimentado. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el transportador para transportar el material plástico alimentado y el material plástico fundido a través del al menos un plastificador. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al primer dispositivo de soporte para controlar el primer dispositivo de soporte para soportar y mover la cama de impresión.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el volumen del espacio de expansión es ajustable.

Esta realización ofrece la ventaja de que el espacio de expansión puede realizar incluso mejor su función de alojar cualquier cambio en el flujo del material líquido, respondiendo dinámicamente a grandes aumentos en el flujo del material líquido aumentando el volumen del espacio de expansión, y a grandes disminuciones en el flujo del material líquido disminuyendo el volumen del espacio de expansión. De esta manera, se puede mantener una presión predeterminada del material líquido en la abertura de salida de la boquilla, para expulsar así un flujo uniforme del material líquido en la abertura de salida de la boquilla.

Esta realización también ofrece la ventaja de que, si así lo requiere la aplicación, la presión del material líquido en la abertura de salida de la boquilla se puede ajustar temporalmente, por ejemplo, para permitir temporalmente que se expulse desde la boquilla una cantidad mayor o menor del material líquido. Esto puede ser útil, por ejemplo, si, durante la fabricación aditiva del objeto, se va a aplicar más o menos material líquido en determinadas posiciones del objeto.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, una pared del espacio de expansión está provista de al menos una sección de pared deslizable para ajustar el volumen del espacio de expansión.

Los inventores han descubierto que, por medio de la al menos una sección de pared deslizable, el volumen del espacio de expansión se puede ajustar fácilmente. La al menos una sección de pared deslizable puede estar conformada, por ejemplo, por un bimetal, una membrana, un pistón o cualquier otro actuador variable en una abertura en la pared del espacio de expansión. Preferiblemente, la pared del espacio de expansión está provista de una pluralidad de las secciones de pared deslizables, para permitir responder a fluctuaciones en el flujo del material líquido en diferentes posiciones en el espacio de expansión.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la al menos una sección de pared deslizable comprende un bimetal.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un plastificador comprende un controlador para controlar el ajuste del volumen del espacio de expansión. El controlador comprende al menos un sensor de presión en al menos uno del cilindro, el espacio de expansión y el cabezal de la boquilla para medir la presión en el material líquido. El controlador está configurado para ajustar el volumen del espacio de expansión, en base a la presión medida por el al menos un sensor de presión, de tal manera que se establece una presión predeterminada en el material líquido en la abertura de salida de la boquilla.

Esta realización es ventajosa para permitir que se expulse un flujo uniforme del material líquido en la abertura de salida de la boquilla a la presión predeterminada. Aquí, la presión medida por un sensor de presión en el cabezal de la boquilla ofrece la indicación principal de la presión a la que se expulsa el flujo de líquido en la abertura de salida. Sin embargo, el sensor de presión en el cabezal de la boquilla por sí solo no siempre permite una respuesta oportuna a cambios de presión en el flujo del material líquido. Para ello también puede ser ventajoso utilizar sensores de presión de aguas arriba en el cilindro o en el espacio de expansión. En base a una presión medida por uno de estos sensores de presión, el controlador puede predecir una presión en la abertura de salida y, en base a esta presión prevista, puede ajustar el volumen del espacio de expansión según se desee para lograr la presión predeterminada en el material líquido en la abertura de salida de la boquilla. Preferiblemente, se utiliza una combinación de estos sensores de presión para una mejor precisión.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el espacio de expansión se extiende a través del cuerpo principal de la boquilla a lo largo de la dirección vertical como una canalización para el material líquido desde un conducto de paso para el material líquido desde el cilindro hasta un conducto de salida para el material líquido en el cabezal de la boquilla. El espacio de expansión tiene un diámetro mayor que el conducto de paso y el conducto de salida.

Esta realización ofrece la ventaja de que se puede proporcionar de forma sencilla un espacio de expansión en el cuerpo principal de la boquilla.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la abertura de salida de la boquilla tiene un diámetro de al menos 1 mm, preferiblemente al menos 1,5 mm, más preferiblemente al menos 2 mm, e incluso más preferiblemente al menos 2,5 mm, y como máximo 16 mm, preferiblemente como máximo 14 mm, más preferiblemente como máximo 12 mm, e incluso más preferiblemente como máximo 10 mm.

Esta realización es ventajosa para proporcionar un sistema para la fabricación aditiva de objetos grandes, ya que la mayor abertura de salida de la boquilla permite expulsar una mayor cantidad del material líquido.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el cabezal de la boquilla está provisto en un extremo inferior de una superficie de untado que se extiende alrededor de la abertura de salida.

Esta realización es ventajosa si el cabezal de la boquilla se utiliza para untar el material líquido expulsado sobre el objeto que se va a fabricar de forma aditiva. Esto significa que el material líquido se puede expulsar a una presión relativamente alta, haciendo que el material líquido no sólo fluya directamente hacia abajo saliendo de la abertura de salida hacia el objeto que se va a fabricar de forma aditiva, sino también lateralmente entre la superficie de untado y el objeto que se va a fabricar de forma aditiva. Preferiblemente, la presión del material líquido en la abertura de salida y la distancia entre el cabezal de la boquilla y el objeto que se va a fabricar de manera aditiva se adaptan la una a la otra de tal manera que el material líquido expulsado no fluya más allá de los bordes de la superficie de untado. Esto permite aplicar una capa más amplia pero uniforme del material líquido sobre el objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la superficie de untado tiene un diámetro de al menos 12 mm, preferiblemente al menos 13 mm, más preferiblemente al menos 14 mm, incluso más preferiblemente al menos 15 mm, y lo más preferiblemente al menos 16 mm, y como máximo 38 mm, preferiblemente como máximo 36 mm, más preferiblemente como máximo 34 mm, incluso más preferiblemente como máximo 32 mm, y lo más preferiblemente como máximo 30 mm.

Los inventores han descubierto que es beneficioso utilizar una superficie de untado de estas dimensiones en combinación con una abertura de salida que tenga los diámetros enumerados anteriormente. De ese modo, para una abertura de salida que tiene un diámetro pequeño, se selecciona una superficie de untado que tiene un diámetro correspondientemente pequeño, y para una abertura de salida que tiene un diámetro grande, se selecciona una superficie de untado que tiene un diámetro correspondientemente grande. Sin embargo, esto no es estrictamente necesario. Por ejemplo, también es posible seleccionar una superficie de untado que tenga un diámetro mayor para una abertura de salida que tenga un diámetro pequeño, si, por ejemplo, el objetivo es aplicar una capa ancha y delgada del material líquido sobre el objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la superficie de untado es una superficie plana con esquinas redondeadas o una superficie curva.

Esta realización es ventajosa cuando se unta el material líquido expulsado sobre el objeto que se va a fabricar de forma aditiva para obtener una capa limpia y uniforme del material líquido aplicado utilizando el cabezal de la boquilla, ya que no hay esquinas afiladas en la superficie de untado.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el primer acondicionador está dispuesto para calentar el cuerpo principal y el cabezal de la boquilla independientemente uno del otro.

Esta realización ofrece la ventaja de que el calentamiento del cuerpo principal se puede adaptar específicamente para mantener el material líquido bajo condiciones controladas en el espacio de expansión en el cuerpo principal de la boquilla, y de que el calentamiento del cabezal de la boquilla se puede adaptar específicamente al uso del cabezal al untar el material líquido expulsado sobre el objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el alimentador está dispuesto para alimentar un material termoplástico.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el plástico es un plástico reciclado.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el alimentador está dispuesto para alimentar el plástico como un material granulado, un material regranulado, un material molido y/o un material densificado.

Esta realización ofrece la ventaja de que el plástico se puede suministrar en piezas pequeñas y manejables. Esta realización también ofrece la ventaja de que el plástico requiere poco procesamiento previo para ser suministrado en la forma deseada.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el alimentador está provisto de un agitador para agitar el plástico alimentado.

Esta realización es ventajosa para prevenir o eliminar congestiones en el material plástico alimentado en el dispositivo. Cuando se utiliza como material de alimentación plástico en forma de un material granulado, un material regranulado, un material molido y/o un material densificado, se pueden formar congestiones conocidas como "puentes" en una abertura de alimentación hacia el al menos un plastificador, obstruyendo la alimentación de plástico. Al agitar el material plástico alimentado por medio del agitador se eliminan los llamados "puentes", de modo que la alimentación de plástico puede volver a funcionar sin problemas. Esto es especialmente ventajoso si el alimentador es una tolva. El agitador puede ser, por ejemplo, un dispositivo para hacer vibrar el alimentador, pero también puede ser, por ejemplo, un dispositivo para generar corrientes de aire en el material plástico alimentado en el alimentador.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el transportador también está dispuesto para transportar el material alimentado y el material líquido a través del al menos un plastificador desde la boquilla hasta el alimentador.

Esta realización es ventajosa para controlar el flujo del material líquido desde la boquilla. Al hacer que el transportador transporte el material alimentado y el material líquido en la dirección opuesta desde la boquilla hasta el alimentador, el flujo del material líquido se puede suspender temporalmente. Esto se puede hacer, por ejemplo, durante la fabricación aditiva del objeto para permitir que la fabricación aditiva del objeto se reanude en otra posición con respecto a la cama de impresión sin que nada del material líquido fluya fuera de la boquilla mientras tanto.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la boquilla está provista de un elemento de cierre para abrir y cerrar la abertura de salida. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el elemento de cierre para abrir y cerrar la abertura de salida de la boquilla.

Esta realización es ventajosa para permitir el cierre temporal de la boquilla durante la fabricación aditiva del objeto. Esto, por ejemplo, permite cambiar la posición de la cama de impresión durante la fabricación aditiva del objeto, de modo que la fabricación aditiva del objeto se pueda reanudar en una posición diferente con respecto a la cama de impresión sin que nada del material líquido fluya fuera de la boquilla mientras tanto.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el transportador comprende al menos un tornillo para transportar el material alimentado y el material líquido a través del cilindro. El al menos un tornillo comprende un eje central que está provisto de elementos salientes. Los elementos salientes comprenden, por ejemplo, una rosca.

Los inventores han descubierto que por medio del al menos un tornillo se puede transportar el material alimentado y el material líquido a través del cilindro de forma controlada.

Preferiblemente, el espacio de expansión en la boquilla está dimensionado de modo que proporcione un amortiguador para la expulsión del material líquido como resultado de más de una revolución, preferiblemente al menos dos revoluciones, preferiblemente al menos tres revoluciones del al menos un tornillo.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un tornillo tiene un diámetro exterior de al menos 11 mm, preferiblemente al menos 12 mm, más preferiblemente al menos 13 mm, incluso más preferiblemente al menos 14 mm, y lo más preferiblemente al menos 15 mm, y como máximo 29 mm, preferiblemente como máximo 28 mm, más preferiblemente como máximo 27 mm, incluso más preferiblemente como máximo 26 mm y lo más preferiblemente como máximo 25 mm. Preferiblemente, el cilindro tiene un diámetro interior que es sustancialmente igual al diámetro exterior del al menos un tornillo. Por tanto, el diámetro interior del cilindro es el diámetro de una cavidad con forma cilíndrica en el cilindro en la que está dispuesto el al menos un tornillo.

Esta realización es ventajosa para proporcionar un sistema para fabricación aditiva de objetos grandes, ya que las dimensiones más grandes del al menos un tornillo y del cilindro permiten procesar una mayor cantidad del material alimentado y del material líquido.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un tornillo está dividido en una pluralidad de zonas de tornillo. Cada zona de tornillo está adaptada para una fase diferente en el proceso de transporte y licuación del material alimentado.

Esta realización es ventajosa para hacer que el al menos un tornillo transporte de manera óptima el material alimentado y el material líquido a través del cilindro durante diferentes fases en el proceso de transporte y licuación del material alimentado, como por ejemplo retraer el material alimentado desde el alimentador, licuar el material retraído y bombear hacia adelante el material líquido.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, en cada zona de tornillo, al menos una propiedad del al menos un tornillo seleccionada de la lista que consta de la forma y/o dimensiones de los elementos salientes, la forma y/o dimensiones del eje central, el diámetro del al menos un tornillo y el material del al menos un tornillo, está adaptada para la fase correspondiente en el proceso de transporte y licuación del material alimentado.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un tornillo comprende una primera zona de tornillo que está adaptada para retraer el material alimentado desde el alimentador. El al menos un tornillo comprende una segunda zona de tornillo que está adaptada para licuar el material retraído. El al menos un tornillo comprende una tercera zona de tornillo que está adaptada para bombear hacia adelante el material líquido.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un tornillo es de construcción modular con elementos intercambiables que proporcionan cada uno una zona de tornillo diferente.

Esta realización es ventajosa para ajustar el plastificador para usarlo con diferentes tipos de materiales sin tener que reemplazar el al menos un tornillo en su conjunto. Además, esta realización también es ventajosa para permitir que se hagan reparaciones al al menos un tornillo, donde en caso de daños al al menos un tornillo, sólo es necesario reemplazar los elementos intercambiables dañados y no el al menos un tornillo completo.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el transportador comprende un primer tornillo y un segundo tornillo. El primer tornillo y el segundo tornillo están dispuestos paralelos entre sí. El primer tornillo y el segundo tornillo giran en el mismo sentido de giro uno con respecto al otro. En una realización alternativa, el primer tornillo y el segundo tornillo giran en sentidos de giro opuestos uno con respecto al otro.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un tornillo es impulsado por al menos un motor. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el motor para impulsar el al menos un tornillo.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un motor está dispuesto para impulsar el al menos un tornillo con un par predeterminado. Preferiblemente, el al menos un motor está dispuesto para establecer el par predeterminado.

Esta realización es ventajosa para transportar el material alimentado y el material líquido a través del cilindro por medio del al menos un tornillo de forma controlada y, por tanto, también para expulsar el material líquido desde la boquilla de forma controlada.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un motor está dispuesto para posicionamiento.

Esta realización es ventajosa para permitir un control preciso sobre el transporte del material alimentado y el material líquido a través del cilindro por medio del al menos un tornillo, y por lo tanto también del flujo del material líquido expulsado desde la boquilla.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un motor es un servomotor.

Los inventores han descubierto que un servomotor es ventajoso para establecer el par predeterminado y para posicionamiento.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un tornillo es impulsado directamente por el al menos un motor.

Esta realización es ventajosa para permitir un control preciso sobre el transporte del material alimentado y el material líquido a través del cilindro por medio del al menos un tornillo, y por lo tanto también del flujo del material líquido expulsado desde la boquilla, ya que no hay ningún acoplamiento entre el motor y el al menos un tornillo en el que puedan producirse perturbaciones.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el primer dispositivo de soporte está dispuesto para mover simultáneamente la cama de impresión según al menos 3 grados de libertad.

Esta realización es ventajosa para permitir un movimiento suave de la cama de impresión y del objeto que se va a fabricar de forma aditiva que está dispuesto sobre ella durante la fabricación aditiva del objeto, lo que es beneficioso para la calidad del objeto que se va a fabricar de forma aditiva y la precisión con la que el objeto se puede fabricar de forma aditiva.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el primer dispositivo de soporte comprende un brazo robótico para soportar y mover la cama de impresión.

Los inventores han descubierto que el brazo robótico es un dispositivo de soporte ventajoso para permitir que la cama de impresión sea soportada y se mueva según 6 grados de libertad de forma estable y controlada. El brazo robótico también es ventajoso para soportar y mover objetos pesados fabricados de forma aditiva sobre la cama de impresión.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende al menos un segundo dispositivo de soporte para soportar el al menos un plastificador. El al menos un segundo dispositivo de soporte está dispuesto para inclinar el al menos un plastificador de modo que la abertura de salida permanezca situada en la posición fija predeterminada en el sistema. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un segundo dispositivo de soporte para controlar el al menos un segundo dispositivo de soporte para soportar e inclinar el al menos un plastificador. Preferiblemente, la unidad de control está dispuesta para controlar el al menos un segundo dispositivo de soporte de tal manera que la abertura de salida de la boquilla del al menos un plastificador, al menos durante la fabricación aditiva del objeto, permanezca situada en la posición fija predeterminada en el sistema.

Esta realización es ventajosa para permitir adaptar la orientación del al menos un plastificador, y en particular de su boquilla, teniendo en cuenta la posición fija de la abertura de salida, a la posición y orientación de la cama de impresión y del objeto que se va a fabricar de forma aditiva que está dispuesto sobre la misma. Esto se debe a que en ciertas orientaciones de la cama de impresión, y por lo tanto del objeto que se va a fabricar de forma aditiva, puede ser más beneficioso para la calidad del objeto que se va a fabricar de forma aditiva si se adapta la orientación de la boquilla del al menos un plastificador para permitir que el material líquido se aplique adecuadamente sobre la cama de impresión o la parte del objeto que se va a fabricar de forma aditiva ya aplicada sobre la misma.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la boquilla del al menos un plastificador es inclinable con respecto al al menos un plastificador.

Esta realización es ventajosa para permitir cambiar la orientación de la boquilla, si esa orientación específica de la boquilla puede ser beneficiosa para la fabricación aditiva de un objeto específico.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la cama de impresión comprende una pluralidad de zonas de control. La cama de impresión comprende un segundo acondicionador que está dispuesto para calentar y enfriar las zonas de control independientemente unas de otras. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada a la cama de impresión para controlar el segundo acondicionador para calentar y enfriar las zonas de control independientemente unas de otras.

Esta realización es ventajosa para evitar deformaciones no deseadas del objeto que se va a fabricar de forma aditiva, que se pueden producir como resultado de diferencias de temperatura entre diferentes partes del objeto que se va a fabricar de manera aditiva. Estas diferencias de temperatura se pueden contrarrestar en esta realización calentando y enfriando independientemente unas de otras las diferentes zonas de control de la cama de impresión.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende un tercer acondicionador que está dispuesto para ajustar al menos un parámetro ambiental seleccionado de entre la temperatura, la humedad atmosférica y la composición del aire fuera de la boquilla en la abertura de salida. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un plastificador para controlar el tercer acondicionador para ajustar el al menos un parámetro ambiental fuera de la boquilla en la abertura de salida.

Esta realización es ventajosa para permitir que el material líquido se solidifique de forma controlada después de ser expulsado desde la boquilla durante la fabricación aditiva del objeto y, por tanto, para evitar deformaciones en el objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, la cama de impresión comprende una placa de impresión intercambiable para aplicar el material líquido procedente de la boquilla sobre la misma para la fabricación aditiva del objeto, o la cama de impresión es intercambiable en su totalidad.

El uso de placas de impresión intercambiables en la cama de impresión es ventajoso para permitir iniciar rápidamente la fabricación aditiva de un siguiente objeto después de fabricar de forma aditiva un primer objeto, sin tener que esperar hasta que el primer objeto pueda retirarse de la cama de impresión. El primer objeto se puede dejar a un lado junto con la placa de impresión, después de lo cual se puede colocar una nueva placa de impresión sobre la cama de impresión para fabricar de forma aditiva el siguiente objeto sobre ella.

El uso de una cama de impresión intercambiable sirve para permitir que el sistema se proporcione para diferentes tipos de aplicaciones con un tipo de cama de impresión que está adaptado para cada aplicación específica. Aquí, se proporciona preferiblemente un acoplamiento universal entre el dispositivo de soporte y la cama de impresión para controlar la cama de impresión, alimentar de energía la cama de impresión y otras disposiciones.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende un almacenamiento para almacenar una pluralidad de las placas de impresión intercambiables.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende al menos un elemento de acabado para dar un acabado al objeto. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al al menos un elemento de acabado para controlar el al menos un elemento de acabado para dar un acabado al objeto.

Esta realización es ventajosa para permitir que se aplique un posprocesamiento adicional al objeto en el sistema, si así se desea, después de fabricar el objeto de forma aditiva. Este posprocesamiento puede ser, por ejemplo, la eliminación del exceso de material o la limpieza de la superficie del objeto fabricado de forma aditiva.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende una pluralidad de estaciones. En cada estación, uno del al menos un plastificador y, si está presente, del al menos un elemento de acabado está dispuesto de manera intercambiable.

Esta realización es ventajosa para la fabricación aditiva de objetos a partir de diferentes tipos de materiales, donde el plastificador se puede usar en una estación diferente para aplicar cada tipo de material, y para llevar a cabo diferentes tipos de posprocesamiento en el objeto fabricado de forma aditiva, donde el elemento de acabado se puede utilizar en una estación diferente para cada tipo de posprocesamiento.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende además un dispositivo de preparación que está dispuesto para hacer que el material que se va a alimentar al al menos un plastificador sea adecuado para su uso en el al menos un plastificador. Preferiblemente, la unidad de control está operativamente conectada al dispositivo de preparación para controlar el dispositivo de preparación para hacer que el material que se va a alimentar al al menos un plastificador sea adecuado para su uso en el al menos un plastificador.

Esta realización es ventajosa para mejorar la calidad del objeto que se va a fabricar de forma aditiva al evitar el suministro de material inadecuado al al menos un plastificador, lo que posiblemente podría provocar defectos en el objeto que se va a fabricar de forma aditiva.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende un primer compartimento en el que se aloja principalmente el al menos un plastificador. El sistema comprende un segundo compartimento en el que se alojan el primer dispositivo de soporte y la cama de impresión. El primer compartimento conecta con el segundo compartimento. La boquilla del al menos un plastificador se extiende desde el primer compartimento hasta el segundo compartimento. Preferiblemente, el primer compartimento está ubicado por encima del segundo compartimento.

Esta realización ofrece la ventaja de que la cama de impresión y el objeto fabricado de forma aditiva aplicado sobre la cama de impresión se pueden separar tanto como sea posible del al menos un plastificador, cuya generación de calor puede tener un impacto negativo durante la fabricación aditiva del objeto. Además, esta realización también es ventajosa para mejorar la calidad del objeto que se va a fabricar de forma aditiva, ya que el objeto que se va a fabricar de forma aditiva aplicado sobre la cama de impresión en el segundo compartimento puede protegerse de contaminaciones, y porque la fabricación aditiva puede tener lugar bajo condiciones ambientales controladas en el segundo compartimento.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende un cuarto acondicionador que está dispuesto para ajustar al menos un parámetro ambiental seleccionado de la lista que consiste en la temperatura y la humedad atmosférica en el segundo compartimento.

Esta realización es ventajosa para la calidad del objeto que se va a fabricar de forma aditiva, ya que la fabricación aditiva del objeto se puede llevar a cabo en el segundo compartimento bajo condiciones ambientales óptimas controladas por el cuarto acondicionador.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el almacenamiento está alojado en el segundo compartimento.

Esta realización ofrece la ventaja de que cuando se fabrican de forma aditiva diferentes objetos sucesivamente, la placa de impresión de la cama de impresión se puede cambiar sin tener que introducir cada vez nuevas placas de impresión desde fuera del segundo compartimento, lo que podría introducir contaminaciones en el segundo compartimento y afectar a cualquier condición ambiental controlada en el segundo compartimento.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un elemento de acabado se aloja principalmente en el primer compartimento cuando el al menos un elemento de acabado genera más de una cantidad predeterminada de calor mientras se da un acabado al objeto. En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el al menos un elemento de acabado se aloja principalmente en el segundo compartimento cuando el al menos un elemento de acabado genera menos de la cantidad predeterminada de calor mientras se da un acabado al objeto.

Esta realización ofrece la ventaja de que la cama de impresión y el objeto fabricado de forma aditiva aplicado sobre la cama de impresión se pueden separar tanto como sea posible de al menos un elemento de acabado, el cual genera una cantidad relativamente grande de calor que puede tener efectos adversos durante la fabricación aditiva del objeto.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende un tercer compartimento en el que se aloja una unidad de control que está operativamente conectada a las diferentes partes del sistema para controlar las diferentes partes del sistema.

Esta realización es ventajosa para la seguridad del usuario del sistema de acuerdo con la presente invención, ya que el usuario, en el tercer compartimento, está protegido de las otras partes del sistema.

En una realización del sistema de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende un cuarto compartimento en el que se aloja el dispositivo de preparación.

Esta realización es ventajosa para permitir que el material que se va a alimentar al al menos un plastificador se adecúe para su uso en el al menos un plastificador mientras está protegido y bajo condiciones ambientales controladas. Además, la presente invención también proporciona un uso del sistema de acuerdo con la presente invención para la fabricación aditiva de un objeto, o un método para la fabricación aditiva de un objeto por medio del sistema de acuerdo con la presente invención. Por tanto, el uso o el método comprende al menos el paso de aplicar el material líquido expulsado desde la abertura de salida de la boquilla del al menos un plastificador en una capa sobre la cama de impresión o sobre una capa del material líquido expulsado previamente aplicado sobre la cama de impresión.

Breve descripción de los dibujos

La invención se explicará a continuación con mayor detalle por medio de la siguiente descripción y las figuras adjuntas.

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un sistema para fabricación aditiva de un objeto de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

La Figura 2 muestra una vista lateral del sistema de la Figura 1.

La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de un sistema para fabricación aditiva de un objeto de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.

La Figura 4 muestra una vista lateral del sistema de la Figura 3.

La Figura 5 muestra una vista superior del sistema de la Figura 3.

La Figura 6 muestra una vista en perspectiva de un plastificador de un sistema para fabricación aditiva de un objeto de acuerdo con una realización de la presente invención.

La Figura 7 muestra una sección transversal a través del plastificador de la Figura 6.

La Figura 8 muestra una sección transversal a través de la boquilla de la Figura 6.

Las Figuras 9A y 9B muestran una representación esquemática en sección transversal de un cabezal de una boquilla de acuerdo con una realización de la presente invención mientras se unta el material líquido expulsado.

La Figura 10 muestra un tornillo de un plastificador de un sistema para fabricación aditiva de un objeto de acuerdo con una realización de la presente invención.

Modos de llevar a cabo la invención.

La presente invención se describirá a continuación con respecto a realizaciones particulares y con referencia a ciertos dibujos, pero la invención no está limitada a ellos y está definida únicamente por las reivindicaciones. Los dibujos aquí mostrados son representaciones meramente esquemáticas y son no limitativos. En los dibujos, las dimensiones de determinadas piezas pueden estar exageradas, lo que significa que las piezas en cuestión no están dibujadas a escala, sólo con fines ilustrativos. Las dimensiones y las dimensiones relativas no corresponden necesariamente a las puestas en práctica reales de la invención.

Además, términos tales como "primero", "segundo", "tercero" y similares se utilizan en la descripción y en las reivindicaciones para distinguir entre elementos similares, y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronológico. Los términos en cuestión son intercambiables en las circunstancias apropiadas y las realizaciones de la invención pueden operar en secuencias diferentes a las descritas o ilustradas aquí.

Además, términos tales como "arriba", "abajo", "por encima", "por debajo" y similares se utilizan en la descripción y las reivindicaciones con fines descriptivos y no necesariamente para indicar posiciones relativas. Los términos así utilizados son intercambiables en las circunstancias apropiadas, y las realizaciones de la invención pueden operar en otras orientaciones distintas a las descritas o ilustradas en el presente documento.

El término "que comprende" y términos derivados, tal como se utilizan en las reivindicaciones, no se deberían interpretar como restringidos a los medios enumerados respectivamente a continuación; el término no excluye otros elementos o pasos. Debería interpretarse como que especifica los rasgos, números enteros, pasos o componentes mencionados como se hace referencia a ellos, sin excluir, sin embargo, la presencia o adición de uno o más rasgos, números enteros, pasos o componentes adicionales, o grupos de los mismos. Así, el alcance de una expresión como "un dispositivo que comprende los medios A y B" no está limitado a dispositivos que consisten únicamente en los componentes A y B. Al contrario, lo que se quiere decir es que, con respecto a la presente invención, los únicos componentes relevantes del dispositivo son A y B.

Las Figuras 1 y 2 muestran un sistema 100 de acuerdo con una primera realización de la presente invención para la fabricación aditiva de un objeto, en una vista en perspectiva y en una vista lateral, respectivamente. Las Figuras 3-5 muestran un sistema 100 de acuerdo con una segunda realización de la presente invención para la fabricación aditiva de un objeto, en una vista en perspectiva, en una vista lateral y en una vista superior, respectivamente.

Los sistemas 100 de acuerdo con ambas realizaciones comprenden tres plastificadores 200, cada uno de los cuales está dispuesto para hacer salir un tipo diferente de material plástico fundido para su uso durante la fabricación aditiva del objeto. Esto ofrece la ventaja de que usando el mismo sistema 100 se pueden fabricar objetos que constan de diferentes materiales plásticos o diferentes objetos a partir de diferentes materiales plásticos. Cabe señalar que, aunque en las realizaciones expuestas se usa material plástico como material para la fabricación aditiva del objeto, en realizaciones alternativas también se puede utilizar cualquier otro material conocido por el experto en la técnica que sea adecuado para la fabricación aditiva de objetos, como por ejemplo una cera de fibras, un mineral o un gel. También cabe señalar que, en realizaciones alternativas, el sistema 100 puede estar provisto de un número diferente de plastificadores 200.

Cada plastificador 200 se aloja en una estación 150 diferente del sistema 100. Preferiblemente, los plastificadores 200 se alojan de manera intercambiable en las estaciones 150, de modo que el sistema 100 es ajustable para el uso de otros materiales plásticos para la fabricación aditiva de objetos. Si así se desea, en las estaciones 150 también se pueden alojarlos elementos de acabado (no mostrados), que están dispuestos para dar un acabado a un objeto que fue fabricado de forma aditiva usando el sistema 100. El acabado del objeto puede implicar, por ejemplo, eliminar el exceso de material plástico, limpiar o recubrir el objeto.

Los plastificadores 100 están alojados en un primer compartimento 110 del sistema 100. El primer compartimento 110 está reservado preferiblemente para alojar partes del sistema 100 que generan calor, pudiendo dicho calor tener un impacto negativo en el proceso de fabricación aditiva del objeto, el cual tiene lugar principalmente en un segundo compartimento 120 específico para ello del sistema 100. Por la misma razón, el primer compartimento 110 está ubicado preferiblemente por encima del segundo compartimento 120, de modo que el calor generado por las partes del sistema 100 alojadas en el primer compartimento 110 no pasa a través del segundo compartimento 120 a medida que asciende.

Para proporcionar el primer compartimento 110 y el segundo compartimento 120, se pueden usar contenedores 160, como en las realizaciones mostradas, pero esto también se puede lograr de cualquier otra manera adecuada conocida por el experto en la técnica. Los contenedores 160 ofrecen la ventaja de que proporcionan bloques de construcción simples para la construcción modular del primer compartimento 110, del segundo compartimento 120 y de cualquier compartimento adicional del sistema 100.

El plastificador 200, como se muestra con más detalle en las Figuras 6 y 7, comprende un alimentador 210 que está dispuesto para alimentar un plástico en estado sólido en el plastificador 200. En la realización mostrada, se usa una tolva 210 para el alimentador 210, pero en otras realizaciones también se pueden usar otros alimentadores adecuados conocidos por el experto en la técnica. El material plástico alimentado es preferiblemente un material termoplástico. Preferiblemente, el plástico también se suministra en forma de un material granulado, un material regranulado, un material molido, un material densificado o una combinación de los mismos.

El alimentador 210 está provisto de un agitador 215 para agitar el material plástico alimentado, en forma de un material granulado, un material regranulado, un material molido, un material densificado o similar, por ejemplo, haciéndolo vibrar. Esto se debe a que, cuando se utiliza un material plástico alimentado en esta forma, se pueden formar "puentes" en el material plástico alimentado al nivel de una abertura de alimentación 211 hacia las partes adicionales del plastificador 200, formando dichos "puentes" una obstrucción para una alimentación suave del plástico. Al agitar el material plástico alimentado, el agitador 215 garantiza que se rompan los "puentes", de modo que la alimentación de plástico pueda volver a funcionar sin problemas. El agitador 215 puede ser un actuador vibratorio para hacer vibrar la propia tolva 210 y con ella el material plástico alimentado presente en la tolva. Sin embargo, también son posibles otras configuraciones del agitador, como por ejemplo un dispositivo para crear corrientes de aire en el material plástico alimentado.

El plástico se alimenta desde el alimentador 210 a través de la abertura de alimentación 211 hasta un cilindro 250 del plastificador 200, estando dispuesto dicho cilindro 250 para fundir el material plástico alimentado en su interior. A continuación, el material plástico fundido se transporta hacia adelante mediante un transportador 240 del plastificador 200 hasta una boquilla 230 del plastificador 200. Finalmente, el material plástico fundido se expulsa del plastificador 200 a través de una abertura de salida 231 de la boquilla 230, para ser utilizado para la fabricación aditiva de un objeto. El diámetro d4 de la abertura de salida 231 está preferiblemente en el intervalo de 2,5 a 10 mm, para hacer salir una cantidad suficiente del material plástico fundido para la fabricación aditiva de objetos grandes.

Para fundir el material plástico alimentado, el plastificador 200 está provisto de un primer acondicionador 220 alrededor del cilindro 250. El primer acondicionador 220 está dispuesto para calentar el cilindro 250 y el material plástico presente en el mismo, y así fundir el material plástico alimentado. El cilindro 250 se extiende a lo largo de una dirección horizontal H, de modo que el exceso de calor generado por el primer acondicionador 220 puede elevarse rápidamente y salir del plastificador 200 sin impactar ni perturbar ningún otro proceso en el cilindro 250 y en el plastificador 200. En la realización mostrada, el primer acondicionador 220 también está dispuesto para calentar la boquilla 230, para asegurar que el material plástico fundido permanece en estado líquido mientras pasa a través de la boquilla 230, y para mantener el material plástico fundido en la boquilla 230 bajo condiciones controladas, y para permitir así que se expulse un flujo uniforme del material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230, preferiblemente a una presión predeterminada, preferiblemente a una presión predeterminada en el intervalo de 20-200 bar. Aquí, el calentamiento de la boquilla 230 y el calentamiento del cilindro 250 mediante el primer acondicionador 220 se pueden llevar a cabo independientemente uno del otro, de modo que el calentamiento del cilindro 250 se puede adaptar específicamente a la fusión del material plástico alimentado, y de modo que el calentamiento de la boquilla 230 se puede adaptar específicamente para mantener el material plástico fundido en estado líquido y bajo condiciones controladas.

En el cilindro 250 se pueden distinguir diferentes zonas 251,252, 253. En una primera zona 251, el material plástico alimentado desde el alimentador 210, todavía en estado sólido, se arrastra hacia el interior del cilindro 250. En una segunda zona 252, el material plástico retraído se funde a continuación por medio del primer acondicionador 220. Así, en la segunda zona 252, se realiza la transición del plástico en estado sólido al material plástico fundido en estado líquido. En una tercera zona 253, el material plástico fundido se bombea a continuación a la boquilla 230.

El material plástico alimentado y el material plástico fundido se transportan a través del cilindro 250 a lo largo de la dirección horizontal H por medio del transportador 240. En la realización mostrada, el transportador 240 comprende un tornillo 241 impulsado por un motor 249. El tornillo 241 se extiende en su dirección longitudinal a través de todo el cilindro en la dirección horizontal H. El diámetro exterior d1 del tornillo 241 es sustancialmente igual al diámetro interior del cilindro 250, haciendo que el material plástico alimentado al interior del cilindro por medio de la rosca 244 del tornillo 241 sea transportado a través del cilindro 250 al hacer girar el tornillo 241 por medio del motor 249. El diámetro exterior d1 del tornillo 241 está preferiblemente en el intervalo de 15-25 mm. Estas dimensiones del tornillo 241 y, en consecuencia, del cilindro 250 permiten procesar mayores cantidades del material plástico alimentado y del material plástico fundido con vistas a fabricar objetos grandes.

El tornillo 241, que se muestra con más detalle en la Figura 10, está formado por un eje central 243 provisto de elementos salientes 244. En la realización mostrada, estos elementos salientes 244 son una rosca 244, pero en otras realizaciones, si así se desea, se pueden utilizar otros elementos salientes adecuados conocidos por el experto en la técnica que cumplan la función de transportar y mezclar el material plástico alimentado y el material plástico fundido.

El tornillo 241 está dividido en diferentes zonas de tornillo 245, 246, 247 que están adaptadas para diferentes fases en el proceso de transporte y fusión del material plástico alimentado, teniendo lugar dichas fases en las diferentes zonas 251,252, 253 del cilindro 250. Así, la primera zona de tornillo 245 está adaptada para retraer el material plástico alimentado en la primera zona 251 del cilindro 250, la segunda zona de tornillo 246 está adaptada para el proceso de fundir el material plástico retraído en la segunda zona 252 del cilindro 250, y la tercera zona de tornillo 247 está adaptada para bombear el material plástico fundido a lo largo de la boquilla 230. En realizaciones alternativas, el tornillo también puede estar provisto de menos zonas de tornillo o de zonas de tornillo adicionales que están adaptadas para posibles fases adicionales de transportar y derretir el material plástico alimentado.

Con este objetivo, en la realización mostrada, el diámetro del eje central 243 aumenta y la anchura de la rosca 244 aumenta desde la primera zona de tornillo 245 hacia la tercera zona de tornillo 247. Como resultado, por cada zona de tornillo 245, 246, 247, hay menos espacio disponible entre el tornillo 241 y la pared del cilindro 250. Esto se debe a que en la primera zona de tornillo 245, es necesario que este espacio sea de tamaño suficiente para permitir que una cantidad suficiente del material plástico alimentado sea arrastrado hacia el interior del cilindro 250 como un material granulado, un material regranulado, un material molido y/o un material densificado, teniendo en cuenta el espacio abierto entre las piezas alimentadas de material plástico, para obtener un flujo continuo del material plástico fundido más adelante en la abertura de salida 231 de la boquilla 230. Al nivel de la segunda zona de tornillo 246, el espacio disponible se hace más pequeño para presionar aún más el material plástico retraído, que ya comienza a fundirse. Al nivel de la tercera zona de tornillo 247, el espacio disponible se hace aún más pequeño, con el fin de apretar apropiadamente el material plástico fundido y permitir así que se bombee un flujo continuo de material plástico fundido a la boquilla 230. En realizaciones alternativas del tornillo, otras propiedades además del diámetro del eje central y la anchura de la rosca también se pueden adaptar a las diferentes fases del proceso de fusión y transporte del plástico, como por ejemplo el tipo de elementos salientes, la forma y/o las dimensiones de los elementos salientes, la forma y/o las dimensiones del eje central, el diámetro del tornillo, y/o el material del tornillo.

En la realización mostrada, el tornillo 241 está hecho de una sola pieza, pero en realizaciones alternativas el tornillo también puede construirse de forma modular a partir de elementos intercambiables, cada uno de los cuales proporciona una zona de tornillo diferente. Esto permite reparar o modificar el tornillo para su uso en diferentes circunstancias de una manera sencilla.

En la realización mostrada, el transportador 240 comprende un único tornillo 241. Sin embargo, en realizaciones alternativas, el transportador 240 puede estar provisto de múltiples tornillos. Una posibilidad es, por ejemplo, el uso de dos tornillos dispuestos paralelos y adyacentes uno al otro, donde los dos tornillos giran en el mismo sentido de giro o en sentidos de giro opuestos.

El motor 249 está dispuesto para hacer girar el tornillo 241 al menos en un primer sentido de giro, donde el material plástico alimentado y el material plástico fundido se transportan a través del cilindro 250 en una dirección desde el alimentador 210 hasta la boquilla 230, y en particular hasta la abertura de salida 231 de la boquilla. El motor 249 también puede estar dispuesto para hacer girar el tornillo en un segundo sentido de giro, opuesto al primer sentido de giro, donde el material plástico alimentado y el material plástico fundido se transportan a través del cilindro 250 en una dirección inversa desde la boquilla 230 al alimentador 210. Esto último puede ser útil para detener temporalmente el flujo de material plástico fundido desde la boquilla 230 para permitir que se mueva el objeto durante su fabricación aditiva. Esto evita que, mientras tanto, el material plástico fundido no deseado continúe fluyendo desde la boquilla 230. Si así se desea, por la misma razón, la boquilla 230 también puede estar provista de un elemento de cierre (no mostrado) para abrir y cerrar la abertura de salida 231. Preferiblemente, el motor 249 está provisto de posicionamiento, y el motor 249 está dispuesto para impulsar el tornillo 241 con un par ajustable que puede mantenerse constante mientras se impulsa el tornillo 241. Esto permite controlar y ajustar con precisión el flujo de material plástico fundido desde la abertura de salida 231 de la boquilla 230. Para ello, como motor 249 se usa preferiblemente un servomotor. El motor 249 está conectado directamente al tornillo 241 y el eje de rotación del motor 249 está ubicado como una extensión del tornillo 241 para una transmisión óptima desde el motor 249 al tornillo 241.

La boquilla 230 del plastificador 200, mostrada con más detalle en la Figura 8, comprende un cuerpo principal 232 que está conectado al cilindro 250 y desde allí se extiende hacia abajo a lo largo de la dirección vertical V, y en un extremo inferior del cuerpo principal 232, la boquilla 230 está provista de un cabezal 233 que tiene la abertura de salida 231. La boquilla 230 se extiende desde el primer compartimento 110 del sistema 100 hasta el segundo compartimento 120 del sistema 100. La boquilla 230 está fijada de forma inclinable al cilindro 250 por medio de una rótula 270. La rótula 270 permite que la boquilla 230 se incline con respecto al plastificador 200 más alejado en momentos en que el sistema 100 no está involucrado en ese momento en la fabricación aditiva de un objeto. Por otra parte, durante la fabricación aditiva de un objeto, la boquilla 230 permanece en la misma posición con respecto al plastificador 200 más alejado. Esto permite colocar la boquilla 230, antes de comenzar la fabricación aditiva de un determinado tipo de objeto, en una posición deseada que es beneficiosa para la fabricación aditiva de ese tipo de objeto específico.

La boquilla 230 está provista de un espacio de expansión 260 en el cuerpo principal 233. El espacio de expansión 260 se extiende a lo largo de la dirección vertical V a través del cuerpo principal 232 como una canalización para el material plástico fundido. El espacio de expansión 260 se extiende así desde un conducto de paso 255 para el material plástico fundido saliendo del cilindro 250 hasta un conducto de salida 235 para el material plástico fundido en el cabezal 233 de la boquilla 230. El espacio de expansión 260 tiene un diámetro d3 que es mayor que el diámetro d2 del conducto de paso 255 de aguas arriba y el diámetro d4 del conducto de salida 235 de aguas abajo. Por lo tanto, el espacio de expansión 260 forma un amortiguador para alojar cambios en el flujo del material plástico fundido desde el cilindro 250, de modo que en la abertura de salida 231 de la boquilla 230, se puede expulsar un flujo uniforme del material plástico fundido. Preferiblemente, el espacio de expansión 260 está dimensionado de manera que proporciona un amortiguador para la expulsión de material plástico fundido fuera del cilindro 250 como resultado de múltiples revoluciones del tornillo 241 en el cilindro 250, preferiblemente al menos dos revoluciones, preferiblemente al menos tres revoluciones.

Si así se desea, el espacio de expansión 260 puede disponerse de manera que su volumen sea ajustable, lo que permite responder a mayores fluctuaciones en el flujo del material plástico fundido procedente del cilindro 250 de modo que, incluso en estas circunstancias, se puede obtener un flujo uniforme del material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230. Un espacio de expansión 260 proporcionado de esta manera hace posible responder a un gran aumento en el flujo del material plástico fundido aumentando el volumen del espacio de expansión 260, y responder a una gran disminución en el flujo del material plástico fundido disminuyendo el volumen del espacio de expansión. Preferiblemente, el volumen del espacio de expansión se ajusta de tal manera que se pueda mantener una presión predeterminada en la abertura de salida 230 de la boquilla 230.

El volumen ajustable del espacio de expansión 260 también, si así lo requiere la aplicación, permite ajustar temporalmente la presión del material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230, por ejemplo para hacer posible expulsar temporalmente una cantidad mayor o menor del material plástico fundido desde la boquilla 230. Esto puede ser útil, por ejemplo, si durante la fabricación aditiva del objeto se va a aplicar más o menos material plástico fundido en ciertas posiciones en el objeto. Esto también se puede usar como un ajuste fino de la cantidad de material plástico fundido expulsado, combinado con un ajuste grueso ajustando la velocidad de rotación del tornillo 421 del plastificador 200.

El ajuste del volumen del espacio de expansión 260 se puede llevar a cabo, por ejemplo, proporcionando a las paredes del espacio de expansión 260 una o más secciones de pared deslizables que se pueden deslizar hacia el interior del espacio de expansión 260 para disminuir el volumen del espacio de expansión 260, y que se pueden deslizar hacia el exterior del espacio de expansión 260 para aumentar el volumen del espacio de expansión 260. Estas secciones de pared deslizables pueden ser, por ejemplo, elementos bimetálicos en la pared del espacio de expansión 260, que, por así decirlo, forman "músculos" que pueden contraer y relajar la pared del espacio de expansión para disminuir y aumentar respectivamente el volumen del espacio de expansión 260. Sin embargo, las secciones de pared deslizables también pueden proporcionarse de otras maneras, por ejemplo, en forma de una membrana o de un pistón o cualquier otro actuador variable en una abertura en la pared.

El plastificador 200 comprende un controlador para controlar el ajuste del volumen del espacio de expansión 260 de tal manera que se mantenga una presión predeterminada en el material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230. Para permitir ajustar el volumen del espacio de expansión 260, el controlador está conectado operativamente a las secciones de pared deslizables o a cualquier otro mecanismo para ajustar el volumen del espacio de expansión 260. Para permitir el ajuste del volumen del espacio de expansión 260 a controlar para lograr una presión predeterminada en el material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230, el controlador está provisto de sensores de presión en el cilindro 250, en el espacio de expansión 260 y en el cabezal 233 de la boquilla 230. La presión en el material plástico fundido medida mediante estos sensores de presión ofrece una indicación de la presión en el material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230, en base a la cual el controlador puede ajustar el volumen del espacio de expansión 260 si esta indicación se desvía de la presión predeterminada. El sensor de presión en el cabezal 233 de la boquilla 230 ofrece una indicación directa de la presión en el material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230, ya que este sensor de presión está ubicado directamente en la abertura de salida 231. Los sensores de presión en el cilindro 250 y en el espacio de expansión 260 no ofrecen una indicación directa de la presión en el material plástico fundido en la abertura de salida 231 de la boquilla 230, pero hacen que sea posible predecir una presión esperada en el material plástico fundido, en base a la cual el volumen del espacio de expansión 260 puede ajustarse a continuación para permitir una respuesta temprana a cambios de presión incluso antes de que ocurran en la abertura de salida 231 de la boquilla 230. La presión medida por el sensor de presión en el cilindro 250 ofrece una indicación de los cambios de presión que se pueden esperar en el espacio de expansión 260, lo que permite que el controlador ajuste el volumen del espacio de expansión 260 de manera oportuna para compensar estos cambios de presión. La presión medida por el sensor de presión en el espacio de expansión 260 ofrece una indicación directa de los cambios de presión en el espacio de expansión 260, lo que permite que el controlador ajuste directamente el volumen del espacio de expansión 260 para evitar que estos cambios de presión se propaguen a la abertura de salida 231 de la boquilla 230. Estos sensores de presión se pueden usar por separado para el propósito especificado, pero la combinación de los sensores de presión ofrece la ventaja de que, a lo largo de la trayectoria del flujo del material plástico fundido, se pueden realizar diferentes comprobaciones para verificar si los ajustes del volumen del espacio de expansión 260 tienen o no el efecto deseado. Así, el sensor de presión en el espacio de expansión 260 se puede usar para comprobar si ajustes de volumen del espacio de expansión 260 basados en la presión medida por el sensor de presión en el cilindro 250 tienen el efecto deseado, y el sensor de presión en el cabezal 233 de la boquilla 230 se puede usar para comprobar si ajustes de volumen del espacio de expansión 260 basados en la presión medida por el sensor de presión en el cilindro 250 y/o el espacio de expansión 260 tienen el efecto deseado.

Como ya se mencionó anteriormente, el proceso real de fabricación aditiva del objeto tiene lugar principalmente en el segundo compartimento 120. Para ello, en el segundo compartimento 120, el sistema 100 está provisto de una cama de impresión 300 que tiene una placa de impresión 310 dispuesta para aplicar el material plástico fundido desde la boquilla 230 de los plastificadores 200 sobre la misma para la fabricación aditiva del objeto. La placa de impresión 310 tiene un diámetro de aproximadamente 1,5 m. La realización mostrada del sistema 100 está dispuesta para fabricar de forma aditiva un objeto en la placa de impresión 310 hasta una altura de aproximadamente 0,75 m, de modo que el objeto puede ocupar un volumen de aproximadamente 1,3 m3.

El plastificador 200 está dispuesto, cuando se aplica el material plástico fundido 800 sobre la placa de impresión 310 o sobre una capa de material plástico del objeto que se va a fabricar de forma aditiva que se aplicó previamente sobre la placa de impresión 310, para untar el material plástico fundido 800 expulsado sobre la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya estaba aplicada. Para ello, el cabezal 233 de la boquilla 230, como se muestra en las Figuras 9A y 9B, está provisto en un extremo inferior de una superficie de untado 234 que se extiende alrededor de la abertura de salida 231. La superficie de untado 234 tiene preferiblemente un diámetro d5 en el intervalo de 16-30 mm, preferiblemente, pero que no depende necesariamente del diámetro d4 de la abertura de salida 231 de la boquilla 230. La superficie de untado 234 puede ser, por ejemplo, una superficie plana que tiene esquinas redondeadas que se extiende en el plano de la abertura de salida 231, como se muestra en la Figura 9A, o una superficie convexa curva, como se muestra en la Figura 9B, pero también son posibles otras formas.

Para el untado, la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó se acerca al cabezal 233 de la boquilla 230, y el material plástico fundido 800 se expulsa desde la abertura de salida 231 a una presión predeterminada relativamente alta, provocando que el material plástico fundido 800 no sólo fluya directamente hacia abajo desde la abertura de salida 231, sino también lateralmente entre la superficie de untado 234 y la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó. Aquí, la presión predeterminada del material plástico fundido en la abertura de salida 231 y la distancia entre el cabezal 233 de la boquilla 230 y la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó están adaptadas la una a la otra de tal manera que el material plástico fundido 800 expulsado no fluye más allá de los bordes de la superficie de untado 234. En comparación con una boquilla en la que el material plástico fundido solo fluye directamente hacia abajo desde la abertura de salida, esto permite aplicar una capa más ancha, pero uniforme, del material plástico fundido 800 sobre la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó.

Para untar el material plástico fundido 800 expulsado sobre la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó, el primer acondicionador 220, como se muestra en las Figuras 7 y 8, está dispuesto preferiblemente para calentar el cabezal 233 de la boquilla 230 independientemente del cuerpo principal 232. Esto permite que el calentamiento del cuerpo principal 232 se adapte específicamente para mantener el material plástico fundido en el espacio de expansión 260 en el cuerpo principal 232 de la boquilla 232 bajo condiciones controladas, y para adaptar el calentamiento del cabezal 233 de la boquilla 230 específicamente al uso del cabezal 233 cuando se unta el material plástico fundido expulsado sobre la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó. Por lo tanto, el cabezal 233 calentado de la boquilla 230 asegura que el material plástico fundido 800 expulsado permanece líquido cuando se unta el material plástico fundido 800 expulsado sobre la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó, de modo que se puede realizar el untado suavemente y sin contratiempos. El cabezal 233 calentado de la boquilla 230 también asegura que no puedan quedar residuos solidificados del material plástico fundido 800 expulsado en el cabezal 233 de la boquilla 230 que interferirían con la aplicación adecuada del material plástico fundido 800 expulsado sobre la placa de impresión 310 o la capa de material plástico que ya se aplicó.

En la segunda realización del sistema 100, mostrada en las Figuras 3-6, la placa de impresión 310 es una placa de impresión 310 intercambiable. El uso de una placa de impresión 310 intercambiable hace que sea posible, después de fabricar de forma aditiva un objeto, dejar a un lado la placa de impresión 310 junto con el objeto en un dispositivo de depósito 700 del sistema 100 proporcionado para ese fin, después de lo cual se puede colocar rápidamente una nueva placa de impresión 310 sobre la cama de impresión 300, de modo que la fabricación aditiva de un siguiente objeto pueda comenzar inmediatamente. Esto no requiere esperar a que el objeto fabricado previamente esté completamente endurecido y retirarlo de la placa de impresión 310. El endurecimiento puede tener lugar sin perturbaciones en la placa de impresión 310 que se dejó a un lado, mientras ya se está fabricando el siguiente objeto en la nueva placa de impresión 310. Para permitir que una nueva placa de impresión 310 se coloque rápidamente en posición, se proporcionan almacenamientos 600 en el segundo compartimento 120 en los que se puede almacenar un suministro de las placas de impresión 310 intercambiables.

En las realizaciones mostradas, la cama de impresión 300 está dividida en varias zonas de control 311, como se puede ver, por ejemplo, en la cama de impresión 300 no utilizada en la Figura 4. Las zonas de control 311 se pueden calentar y enfriar independientemente unas de otras por medio de un segundo acondicionador (no mostrado) del sistema 100. El segundo acondicionador permite mantener las diferentes partes del objeto a una temperatura constante durante la fabricación aditiva del mismo, de modo que no puedan producirse diferencias excesivas de temperatura entre las diferentes partes del objeto, lo que podría provocar defectos.

En el segundo compartimento 120, también se puede proporcionar un tercer acondicionador (no mostrado) fuera de la boquilla 230 en la abertura de salida 231. Este tercer acondicionador está dispuesto para acondicionar el flujo de material plástico fundido que se expulsa de la boquilla 230. Esto sirve para llevar el flujo de material plástico fundido a las condiciones óptimas para la fabricación aditiva del objeto. El acondicionamiento del flujo puede llevarse a cabo, por ejemplo, ajustando la temperatura, ajustando la humedad atmosférica o ajustando la composición del aire cerca de la abertura de salida 231 de la boquilla 230.

En el segundo compartimento 120 también se puede proporcionar un cuarto acondicionador (no mostrado). Este cuarto acondicionador está dispuesto para acondicionar las condiciones ambientales en el segundo compartimento 120. Esto sirve para llevar el entorno en el segundo compartimento 120 a las condiciones óptimas para la fabricación aditiva del objeto. El acondicionamiento de las condiciones ambientales en el segundo compartimento 120 puede llevarse a cabo, por ejemplo, ajustando parámetros ambientales, tales como la temperatura o la humedad atmosférica.

La cama de impresión 300 está soportada por un primer dispositivo de soporte 400 del sistema 100, que está dispuesto para mover la cama de impresión 300 según 6 grados de libertad independientes, siendo 3 grados de libertad de traslación y 3 grados de libertad de rotación. El dispositivo de soporte 400 dispuesto de esta manera permite que la cama de impresión 300 esté siempre situada con respecto a la boquilla 230 del plastificador 200 durante la fabricación aditiva del objeto, de modo que las partes del objeto aún por fabricar estén siempre soportadas de manera óptima mientras se aplican sobre la cama de impresión 300 o sobre las partes ya fabricadas del objeto. Preferiblemente, el primer dispositivo de soporte 400 está dispuesto además para mover simultáneamente la cama de impresión 300 según al menos 3 grados de libertad, de modo que la cama de impresión 300 y el objeto dispuesto sobre ella se puedan mover suavemente durante la fabricación aditiva del objeto. En la realización mostrada, se usa un brazo robótico 410 para el primer dispositivo de soporte 400, pero en realizaciones alternativas, también se pueden usar otros dispositivos de soporte adecuados conocidos por el experto en la técnica para soportar y mover la cama de impresión 300.

El sistema 100 está configurado de tal manera que la abertura de salida 231 de la boquilla 230 de cada plastificador 200, al menos durante la fabricación aditiva del objeto, esté situada en una posición fija predeterminada en el sistema 100. Aquí, al menos un punto de la abertura de salida 231 está ubicado en una posición fija predeterminada en el sistema 100. El al menos un punto es preferiblemente un punto central o cualquier otro punto predeterminado de la abertura de salida 231. En el caso de una abertura de salida 231 circular, el al menos un punto puede ser, por ejemplo, el centro de la abertura circular.

En esta configuración del sistema 100, los movimientos del plastificador 200 y la cama de impresión 300 uno con respecto a la otra que se requieren para la fabricación aditiva del objeto se llevan a cabo principalmente moviendo la cama de impresión 300. El plastificador 200 permanece situado en una posición fija o es opcionalmente inclinable hasta un grado limitado, evitando así perturbaciones en el flujo del material plástico fundido desde la boquilla 230 que podrían ser provocadas por movimientos innecesarios del plastificador 200.

Para ello, el plastificador 200 puede montarse en una posición fija en el sistema 100, de modo que la abertura de salida 231 de la boquilla 230 en su conjunto no tenga permitido el movimiento. En una realización alternativa, el plastificador 200 puede montarse en un segundo dispositivo de soporte (no mostrado) que está dispuesto para inclinar el plastificador 200, pero controlado por una unidad de control (no mostrada) del sistema 100 de tal manera que la abertura de salida 231 permanece en la posición predeterminada durante la fabricación aditiva de un objeto. En esta realización, la abertura de salida 231 es inclinable pero no trasladable. Inclinar la abertura de salida 231 puede ser ventajoso para evitar la necesidad de colocar la cama de impresión 300, durante la fabricación aditiva del objeto, en ángulos demasiado difíciles para poder soportar adecuadamente el objeto.

La unidad de control, que también puede estar dispuesta para controlar otras partes del sistema 100, puede alojarse, si así se desea, en un tercer compartimento independiente (no mostrado) del sistema 100. El tercer compartimento es entonces accesible a los usuarios del sistema 100 para operar el sistema 100 por medio de la unidad de control, y el tercer compartimento protege de este modo al usuario de las diferentes partes del sistema 100 alojadas en los otros compartimentos 110, 120, que pueden suponer un riesgo de seguridad para el usuario. De este modo, el usuario está, por ejemplo, protegido del brazo robótico 410, cuyos movimientos podrían dañar al usuario, y del calor y posiblemente de los vapores nocivos de los plastificadores 200.

En realizaciones adicionales, si así se desea, el sistema 100 también puede estar provisto de un dispositivo de preparación (no mostrado) que está dispuesto para hacer que el plástico que se va a alimentar a uno o más de los plastificadores 200 sea adecuado para su uso en los respectivos plastificadores 200. Si así se desea, el dispositivo de preparación puede alojarse en un cuarto compartimento (no mostrado) del sistema.

Referencias

100 sistema

200 plastificador

210 alimentador

211 abertura de alimentación

215 agitador

220 primer acondicionador

230 boquilla

231 abertura de salida

232 cuerpo principal

233 cabezal

234 superficie de untado

235 conducto de salida

240 transportador

241 tornillo

243 eje central

244 elementos salientes

245 primera zona de tornillo

246 segunda zona de tornillo

247 tercera zona de tornillo

249 motor

250 cilindro

251 primera zona

252 segunda zona

253 tercera zona

255 conducto de paso

260 espacio de expansión

270 rótula

300 cama de impresión

310 placa de impresión

311 zonas de control

400 primer dispositivo de soporte

410 brazo robótico

600 almacenamiento

700 dispositivo de depósito

800 material plástico fundido

110 primer compartimento

120 segundo compartimento

150 estación

160 contenedor

H dirección horizontal

V dirección vertical

d1 diámetro exterior del tornillo

d2 diámetro del conducto de paso

d3 diámetro del espacio de expansión

d4 diámetro de la abertura de salida

d5 diámetro de la superficie de untado

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (100) para fabricación aditiva de un objeto, donde el sistema (100) comprende:

al menos un plastificador (200), donde el al menos un plastificador (200) comprende un alimentador (210) para alimentar un material para la fabricación aditiva del objeto, un primer acondicionador (220) al menos dispuesto para calentar el al menos un plastificador (200) para licuar el material alimentado de tal manera que permita la fabricación aditiva del objeto usando el material líquido, una boquilla (230) que tiene una abertura de salida (231) para hacer salir el material líquido en un flujo continuo, y un transportador (240) para transportar el material alimentado y el material líquido a través del al menos un plastificador (200) desde el alimentador (210) hasta la boquilla (230), donde el sistema (100) está configurado de tal manera que la abertura de salida (231) de la boquilla (230), al menos durante la fabricación aditiva del objeto, está ubicada en una posición fija predeterminada en el sistema (100);

una cama de impresión (300) dispuesta para aplicar el material líquido procedente del al menos un plastificador (200) sobre la misma para la fabricación aditiva del objeto; y

un primer dispositivo de soporte (400) para soportar la cama de impresión (300) y mover la cama de impresión (300) según 6 grados de libertad,

donde el al menos un plastificador (200) comprende un cilindro (250) para licuar el material alimentado en el mismo, donde el cilindro (250) está conectado al alimentador (210), donde el primer acondicionador (220) está dispuesto para calentar el cilindro (250) para licuar el material alimentado, donde el cilindro (250) se extiende a lo largo de una dirección horizontal (H), donde el transportador (240) está dispuesto para transportar el material alimentado y el material líquido a través del cilindro (250) a lo largo de la dirección horizontal (H), donde la boquilla (230) comprende un cuerpo principal (232) que está conectado al cilindro (250) y que se extiende hacia abajo a lo largo de una dirección vertical (V), donde la boquilla (230), en un extremo inferior del cuerpo principal (232), está provista de un cabezal (233) que tiene la abertura de salida (231), donde el cuerpo principal (232) comprende un espacio de expansión (260) para alojar el material líquido, donde el primer acondicionador (220) está dispuesto para calentar la boquilla (230) independientemente del cilindro (250), para mantener el material líquido en estado líquido.

2. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el volumen del espacio de expansión (260) es ajustable.

3. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el cual una pared del espacio de expansión (260) está provista de al menos una sección de pared deslizable para ajustar el volumen del espacio de expansión (260).

4. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual la al menos una sección de pared deslizable comprende un bimetal.

5. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, en el cual el al menos un plastificador (200) comprende un controlador para controlar el ajuste del volumen del espacio de expansión (260), donde el controlador comprende al menos un sensor de presión en al menos uno del cilindro (250), el espacio de expansión (260) y el cabezal (233) de la boquilla (230) para medir la presión en el material líquido, y donde el controlador está configurado para ajustar el volumen del espacio de expansión (260), en base a la presión medida por el al menos un sensor de presión, de tal manera que se establece una presión predeterminada en el material líquido en la abertura de salida (231) de la boquilla (230).

6. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, en el cual el espacio de expansión (260) se extiende a través del cuerpo principal (232) de la boquilla (230) a lo largo de la dirección vertical (V) como una canalización para el material líquido desde un conducto de paso (255) para el material líquido desde el cilindro (250) hasta un conducto de salida (235) para el material líquido en el cabezal (233) de la boquilla (230), donde el espacio de expansión (260) tiene un diámetro (d3) mayor que el del conducto de paso (255) y el conducto de salida (235).

7. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual el primer acondicionador (220) está dispuesto para calentar el cuerpo principal (232) y el cabezal (233) de la boquilla (230) independientemente uno del otro.

8. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el alimentador (210) está dispuesto para alimentar un plástico, preferiblemente un material termoplástico, como el material.

9. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual el transportador (240) también está dispuesto para transportar el material alimentado y el material líquido a través del al menos un plastificador (200) desde la boquilla (230) hasta el alimentador (210).

10. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual la boquilla (230) está provista de un elemento de cierre para abrir y cerrar la abertura de salida (231).

11. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el cual el transportador (240) comprende al menos un tornillo (241) para transportar el material alimentado y el material líquido a través del cilindro (250), y donde el al menos al menos un tornillo (241) comprende un eje central (243) que está provisto de elementos salientes (244), como por ejemplo una rosca (244).

12. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 11, en el cual el al menos un tornillo (241) está dividido en una pluralidad de zonas de tornillo (245, 246, 247), donde cada zona de tornillo (245, 246, 247) está adaptada para una fase diferente en el proceso de transporte y licuación del material alimentado.

13. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -12, en el cual el primer dispositivo de soporte (400) está dispuesto para mover simultáneamente la cama de impresión (300) según al menos 3 grados de libertad.

14. El sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el cual el primer dispositivo de soporte (400) comprende un brazo robótico (410) para soportar y mover la cama de impresión (300).

15. Uso del sistema (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 para la fabricación aditiva de un objeto.