IT201700007862A1 - Dispositivo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia e metodo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia - Google Patents

Description

“Dispositivo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia e metodo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia.

Il dispositivo per stereolitografia comprende: un contenitore per della resina atta a solidificare grazie ad un procedimento di polimerizzazione

il quale contenitore comprende due contrapposte pareti spostabili in direzione di avvicinamento e di allontanamento, sostanzialmente parallelamente fra loro o lungo un percorso il cui asse è trasversale alla superficie di almeno una delle dette due pareti;

una prima parete essendo trasparente rispetto alla direzione di propagazione di una radiazione elettromagnetica con cui viene irraggiata la detta resina;

una seconda parete essendo costituita da una piattaforma mobile di adesione posta a contatto con la resina,

un meccanismo motorizzato di spostamento progressivo della piattaforma mobile in allontanamento dalla prima parete con moto continuo od a passi di avanzamento;

una sorgente di radiazione elettromagnetica che genera un fascio d’irraggiamento elettromagnetico con una prestabilita distribuzione dell’intensità della radiazione che è variabile in un piano parallelo alla detta prima parete;

un modulatore della intensità della radiazione elettromagnetica che varia la distribuzione dell’intensità della stessa lungo il piano parallelo alla detta prima parete in modo sincronizzato con l’avanzamento della piattaforma mobile e corrispondentemente alla forma in sezione trasversale di un oggetto da produrre, lungo un piano di sezione dell’oggetto il quale piano di sezione è parallelo alla detta prima parete ed interseca l’oggetto da produrre in una posizione lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della piattaforma mobile dalla detta prima parete la quale posizione corrisponde alla distanza fra detta prima parete e detta piattaforma mobile.

Generalmente un dispositivo del suddetto tipo opera secondo un procedimento che prevede i seguenti passi:

a) posizionamento della resina nel contenitore sulla prima parete che forma il lato di fondo del detto contenitore,

b) posizionamento della parete mobile in una posizione di massimo avvicinamento alla detta prima parete,

c) attivazione della sorgente di radiazione elettromagnetico

d) spostamento della parete mobile in allontanamento progressivo e

e) variazione della distribuzione dell’intensità della radiazione elettromagnetica nel piano parallelo alla detta prima parete sincronizzata con la variazione della distanza di allontanamento della seconda parete dalla prima parete che corrisponde ad una variazione della posizione del piano di sezione dell’oggetto da produrre lungo l’asse del detto oggetto parallelo alla direzione di spostamento della detta seconda parete dalla detta prima parete fino a quando la distanza delle dette due pareti corrisponde alla estensione completa od è maggiore alla detta estensione completa dell’oggetto da produrre lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della detta seconda parete dalla detta prima parete.

Quello appena descritto è il comune procedimento con cui si ottengono oggetti tridimensionali attraverso l’utilizzo di dispositivi di stereolitografia anche denominata genericamente stampa 3D ed il quale procedimento prevede la solidificazione di una resina secondo un meccanismo di solidificazione della stessa attraverso lo sfruttamento dell’energia emessa da una radiazione elettromagnetica come ad esempio radiazione luminosa, UV od IR.

La radiazione elettromagnetica è emessa da una sorgente che modula la distribuzione d’intensità lungo un piano parallelo ad un piano di sezione dell’oggetto da realizzare e la quale distribuzione di intensità è correlata alla forma della sezione dell’oggetto nel senso di generare una polimerizzazione della resina chge produce uno strato solido di resina corrispondente alla forma in sezione trasversale dell’oggetto da produrre. L’avanzamento della parete mobile o piattaforma mobile può essere continuo oppure può essere eseguito a passi. Nella prima modalità anche la distribuzione dell’intensità della radiazione elettromagnetica varierà in modo continuo e sincronizzato con l’incremento della distanza della parete o piattaforma mobile dalla prima parete. Nel secondo caso, la distribuzione dell’intensità verrà modificata anch’essa a passi e l’oggetto si comporrà di una successione di strati ciascuno corrispondente ad una fetta di prestabilito spessore lungo un piano di sezione.

La resina che si solidifica ha un comportamento simile a quello della colla, per cui aderisce sia alla piattaforma che al fondo della vasca.

I dispositivi noti allo stato dell’arte utilizzano una movimentazione della piattaforma lenta e graduale in modo da staccare la resina polimerizzata senza causarne la rottura.

I procedimenti di stampa 3D si sono evoluti nel tempo e vengono utilizzati non solo per la realizzazione di prototipi, ma anche per la produzione di parti finite che trovano immediato impiego. I campi di applicazione sono molteplici ed alcuni ad esempio sono relativi alla realizzazione di particolari protesici o di strumenti chirurgici che quindi necessitano di elevate caratteristiche dal punto di vista della contaminazione del prodotto.

Anche altri campi applicativi possono richiedere elevati standard di pulizia o protezione da contaminazioni ambientali che possono essere sia di tipo chimico biologico sia relative alla contaminazione da materiale come polveri o od altri contaminanti.

Data la lentezza relativa del processo e la composizione del materiale, nonché la sua caratteristica di adesività, la contaminazione ambientale è estremamente probabile durante il processo produttivo.

Oltre alla contaminazione della resina e dell’oggetto prodotto da parte di agenti fisici e/o chimici presenti nell’ambiente non si deve nemmeno trascurare l’effetto inverso, cioè la contaminazione dell’ambiente da parte della resina stessa e del processo di polimerizzazione. La resina spesso emana un odore non piacevole ed inoltre le sostanze che si volatilizzano durante il processo contribuiscono sicuramente a disperdersi nell’ambiente ed a contaminarlo. Considerando che la tecnologia di stampa 3D assume sempre più una connotazione di tecnologia produttiva di prodotti e non si limita alla sola realizzazione di prototipi, la carica ambientale che tali lavorazioni potranno assumere ben presto potrebbe diventare quantitativamente importante.

La presente invenzione mira ad ottenere un dispositivo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia ed un metodo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia che possa superare i problemi dei noti dispositivi rendendo molto più facile, sicura ed economica la realizzazione di prodotti mediante stereolitografia aventi un elevato grado di pulizia relativamente a contaminanti ambientali.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di rendere possibile una protezione dell’oggetto prodotto mediante stereolitografia sia durante la fase di produzione che anche successivamente alla detta fase in condizione finita del prodotto.

Ancora un ulteriore scopo è quello di consentire una protezione dell’oggetto prodotto mediante stereolitografia anche nella successiva fase di immagazzinamento.

Sempre ancora un ulteriore scopo è quello di consentire una protezione dell’oggetto prodotto dall’ambiente a partire dal processo di produzione fino al momento di primo utilizzo senza che la condizione di protezione venga sospesa o pregiudicata in qualche modo durante il suddetto periodo fino al primo utilizzo.

Ancora un ulteriore scopo è quello di assicurare in parallelo alla protezione della resina e/o del prodotto rispetto all’ambiente anche una protezione dell’ambiente stesso da una contaminazione chimica sia per quanto concerne aspetti di generazione di odori sia per quanto riguarda veri e propri meccanismi chimici di contaminazione ambientale.

L’invenzione consegue gli scopi di cui sopra con un dispositivo per stereolitografia che comprende un contenitore per della resina atta a solidificare grazie ad un procedimento di polimerizzazione

il quale contenitore comprende due contrapposte pareti spostabili in direzione di avvicinamento e di allontanamento, sostanzialmente parallelamente fra loro o lungo un percorso il cui asse è trasversale alla superficie di almeno una delle dette due pareti; una prima parete essendo trasparente rispetto alla direzione di propagazione di una radiazione elettromagnetica con cui viene irraggiata la detta resina;

una seconda parete essendo costituita da una piattaforma mobile di adesione posta a contatto con la resina,

un meccanismo motorizzato di spostamento progressivo della piattaforma mobile in allontanamento dalla prima parete con moto continuo od a passi di avanzamento;

una sorgente di radiazione elettromagnetica che genera un fascio d’irraggiamento elettromagnetico con una prestabilita distribuzione dell’intensità della radiazione che è variabile in un piano parallelo alla detta prima parete;

un modulatore della intensità della radiazione elettromagnetica che varia la distribuzione dell’intensità della stessa lungo il piano parallelo alla detta prima parete in modo sincronizzato con l’avanzamento della piattaforma mobile e corrispondentemente alla forma in sezione trasversale di un oggetto da produrre, lungo un piano di sezione dell’oggetto il quale piano di sezione è parallelo alla detta prima parete ed interseca l’oggetto da produrre in una posizione lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della piattaforma mobile dalla detta prima parete la quale posizione corrisponde alla distanza fra detta prima parete e detta piattaforma mobile

ed in cui la detta prima parete e la detta seconda parete con funzione di piattaforma mobile sono collegate fra loro lungo l’intero bordo perimetrale per mezzo di una parete di mantello che è realizzata allungabile in direzione di spostamento delle dette due pareti fra loro, mentre la detta prima parete, la detta seconda parete mobile e la detta parete di mantello formano una camera progressivamente adattabile alla forma dell’oggetto da produrre e che è chiusa a tenuta verso l’ambiente esterno.

Diverse forme esecutive possono essere previste alternativamente fra loro.

Secondo una prima forma esecutiva, la camera formata dalla detta prima parete, dalla parete di mantello e dalla parete mobile è realizzata secondo un principio di sistema cilindro/stantuffo.

Com il termine cilindro/stantuffo non si intende solo elementi a forma circolare, ma anche elementi a forma poligonale od irregolare

In questo caso, la parete di mantello e la prima parete formano una vasca chiusa a tenuta su tutti i lati, con una prestabilita estensione in direzione dell’asse centrale della parete di mantello e con un lato aperto opposto alla detta prima parete, mentre la detta seconda parete mobile è prevista scorrevole a tenuta all’interno della detta parete di mantello fra una posizione di massimo avvicinamento ed una posizione di massimo allontanamento, la detta prima parere e/o la detta parete di mantello presentano un ingresso di alimentazione della resina che è collegato ad un serbatoio della detta resina.

Lo spostamento della seconda parete mobile ha luogo grazie a mezzi motorizzati che spostano la stessa lungo un asse parallelo all’asse della parete di mantello.

La prima parete e la parete mobile sono orientate preferibilmente orizzontalmente.

Generalmente la prima parete è quella inferiore ed è fissa, mentre la seconda parete sovrapposta verticalmente alla detta prima ed è l’unica parete mobile, essendo tuttavia possibile prevedere soluzioni diverse in cui ambedue le pareti e/o solo la prima parete inferiore è mobile.

Secondo una possibile variante esecutiva, l’alimentazione della resina dal serbatoio può avvenire grazie all’aspirazione esercitata dallo spostamento della seconda parete mobile lungo la parete di mantello e/o grazie ad alimentatori attivi, come ad esempio pompe o simili, con cui la resina viene prelevata dal serbatoio e viene spinta con una pressione controllata nella vasca delimitata dalla prima parere e dalla parete di mantello.

In questa prima variante esecutiva la vasca e la seconda parete mobile sono stabilmente fissate a supporti e fanno parte della macchina venendo ogni oggetto prodotto all’interno della stessa vasca e grazie alla stessa parete mobile. La protezione ambientale avviene solo durante il procedimento di produzione e comunque per l’estrazione dell’oggetto finito, la seconda parete mobile deve essere estratta completamente dalla vasca e quindi il vano interno della vasca e la parete mobile entrano liberamente in contatto con l’ambiente.

Secondo ancora una variante esecutiva, la vasca e la seconda parete mobile sono realizzate quali cartucce od elementi separabili e montabili dal dispositivo.

Con riferimento a questa variante, ciascuna combinazione di vasca e parete mobile può essere provista di un ingresso per la resina che è collegabile in modo separabile ad un condotto di alimentazione della resina da un serbatoio di resina che è associato in modo stabile od anch’esso sostituibile al dispositivo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia.

Vantaggiosamente l’unità vasca e parete mobile è provvista di un tappo per la chiusura a tenuta del detto ingresso.

Alternativamente alla variante sopra descritta è possibile invece prevedere una unità vasca e parete mobile rimovibile dal dispositivo e che contiene al suo interno od in una camera adiacente e comunicante con la vasca una quantità prestabilita di resina, la detta quantità di resina essendo commisurata a quella necessaria per produrre un oggetto con una prestabilita struttura ed una prestabilita grandezza.

Un perfezionamento che può essere previsto quando la resina è alloggiata in una camera associata all’unità vasca-parete mobile consiste nel fatto di prevedere una apertura di comunicazione che è provvista di una valvola di apertura e chiusura.

La detta camera di alloggiamento della resina può essere costituita da una propaggine o da una appendice della vasca che è meccanicamente portata fissata alla parete della vasca ad esempio alla parete di mantello e che comunica con l’interno della vasca grazie ad una apertura di passaggio chiudibile mediante una valvola o simili.

Sempre secondo ancora una caratteristica la detta unità vasca e parete mobile può essere realizzata quale unità cilindro stantuffo, ovvero con una simmetria circolare rispetto all’asse parallelo alla direzione di spostamento della parete mobile.

Vantaggiosamente le suddette varianti che prevedono l’unità vasca-parete mobile permettono alla camera che contiene la resina ed in cui viene realizzato l’oggetto di non venire mai aperta e messa in comunicazione con l’ambiente se non al momento in cui l’oggetto finito deve essere prelevato ed utilizzato.

Sono possibili due varianti alternative fra loro:

una monouso in cui la camera diventa anche la scatola di confezionamento dell’oggetto, per cui la detta unità vasca-parete mobile è a perdere ed è utilizzabile una sola volta per la produzione di un solo oggetto o gruppo di oggetti alla volta;

una riutilizzabile essendo almeno una fra le pareti della vasca o la parete mobile realizzata o provvista di una apertura chiudibile a tenuta per estrarre l’oggetto od il gruppo di oggetti prodotto all’interno sella stessa.

Anche in quest’ultimo caso è possibile utilizzare la unità vasca-parete mobile come contenitore dell’oggetto prodotto fino al suo utilizzo, ma tale contenitore è riciclabile, ricaricabile con resina e riutilizzabile per la produzione di ulteriori oggetti.

In questo caso quindi la camera in cui ha luogo il processo di stereolitografia diviene alla fine del processo un contenitore dell’oggetto finito e la condizione di isolamento dall’ambiente esterno per proteggere l’ambiente e/o viceversa l’oggetto nella fase di produzione e nella condizione finita viene garantita senza soluzione di continuità da prima della fase di produzione, durante la stessa e fino all’utilizzo dell’oggetto prodotto.

Le suddette due possibilità sono applicabili a qualsivoglia delle varianti che verranno successivamente descritte.

Alternativamente alla soluzione costituita da una unità-vasca-parete mobile, ovvero ad una realizzazione del tipo unità cilindro stantuffo, la camera di contenimento prima della resina e poi dell’oggetto prodotto può essere provvista di una parete di mantello formata da materiale flessibile e/o può essere allungabile corrispondentemente alla progressiva distanza fra la prima parete e la seconda parete.

In tutte le varianti descritte che prevedono una camera di alloggiamento della resina prima, durante il processo di produzione e successivamente in condizione di prodotto finito, l’espandibilità della parete di mantello, ovvero l’allungamento della stessa in direzione di spostamento relativo della prima parete e della parete mobile è tale da mantenere la condizione di tenuta sia nella condizione di massimo avvicinamento sia in quella di massimo allontanamento relativo della detta parete di fondo dalla detta piattaforma.

La parete di mantello allungabile può essere realizzata in svariati modi ad esempio grazie ad uno dei seguenti esempi:

- una foglia di materiale flessibile che collega fra loro i bordi perimetrali della parete di fondo e della piattaforma mobile a guisa mi manicotto flessibile, essendo prevista una lunghezza della parete flessibile corrispondente sostanzialmente alla massima distanza prevista fra le due contrapposte pareti o maggiore per una prestabilita lunghezza.;

- una parete di mantello conformata a soffietto allungabile;

- una parete di mantello costituita di materiale estensibile;

- una parete costituita da segmenti impegnati fra loro telescopicamente in modo scorrevole ed a tenuta;

- combinazioni di queste soluzioni per almeno parte della lunghezza complessiva della detta parete di mantello in direzione di spostamento relativo delle due contrapposte prima e seconda parete mobile.

Nel caso della prima variante della parete flessibile in condizione di massimo avvicinamento della prima parete alla seconda parete la parete di mantello si posiziona distribuendo la lunghezza in una o più anse di allargamento radiale, mentre essa si distende progressivamente lungo la direzione di spostamento della parete mobile con il progressivo spostamento di questa rispetto alla prima parete.

Il vantaggio di questa soluzione consiste nel fatto che non si ha una variazione di volume della camera delimitata dall’insieme della prima, della seconda parete e della parete di mantello.

Nelle ulteriori varianti ed eventualmente delle forme esecutive che prevedono una unità vasca e parete mobile è possibile prevedere

un sistema di compensazione della caduta di pressione interna dovuta all’aumento di volume all’atto dell’allontanamento relativo della parete mobile dalla contrapposta parete. Una forma esecutiva prevede che questi mezzi siano costituiti da una combinazione di una valvola di compensazione con un filtro di depurazione, la quale valvola viene comandata in apertura sulla base di una differenza di pressione fra la pressione esterna alla camera, di contenimento delimitata dalle due contrapposte prima e seconda parete e dalla parete di mantello e la pressione interna alla detta camera di contenimento, nel senso di mantenere bilanciate la detta pressione esterna e la detta pressione interna, ovvero di evitare la generazione di una depressione all’interno della detta camera di contenimento.

Secondo una variante esecutiva, è possibile prevedere un polmone di compensazione comunicante con la camera di contenimento, delimitata dalle due contrapposte pareti e dalla parete di mantello, il quale polmone di compensazione alloggia una quantità di gas atto a compensare progressivamente la depressione generata dall’aumento di volume a causa dell’allontanamento relativo delle due contrapposte pareti fra loro.

Vantaggiosamente il detto polmone è previsto sotto forma di vano associato ad almeno parte della parete di mantello sotto forma di propaggine od appendice direttamente fissata od integrata nella parete di mantello o ad una delle altre pareti oppure sotto forma di elemento fisicamente separato e collegato da un condotto di comunicazione ala parete di mantello e/o ad una delle due contrapposte pareti.

Una forma esecutiva prevede che almeno parte della parete di mantello sia costituita a forma di vescica o tubolare chiusa a tenuta e provvista di una valvola di erogazione di un gas alloggiato nella stessa, la quale valvola viene comandata in apertura dalla differenza di pressione fra la pressione nella camera di contenimento delimitata dalla parete di fondo, dalla piattaforma e dalla parete di mantello e la pressione del gas di compensazione previsto nella vescica o nel vano tubolare formato dalla parete di mantello stessa.

Per quanto attiene i mezzi di fissaggio amovibile delle diverse varianti esecutive più sopra descritti, questi sono costituiti da un supporto stazionario per la prima parete inferiore e da un supporto mobile verticalmente della seconda parete mobile

I mezzi di fissaggio fra la prima e la seconda parete ed il relativo supporto possono essere realizzati in modo qualsivoglia e, ad esempio sottoforma di guide di innesto previste sui detti supporti stazionario e mobile e corrispondenti alette di innesto che si impegno in dette guide in modo scorrevole con un movimento in direzione sostanzialmente parallela al piano definito dal detto fondo e /o dalla detta piattaforma mobile. E’ possibile prevedere mezzi di bloccaggio amovibile nella posizione d’impegno come spine, viti di serraggio o elementi d’incastro.

Altre alternative prevedono ad esempio una sede tipo sfinestratura o foro di una corrispondente estensione della parete di fondo e/o della piattaforma mobile, la quale estensione è inseribile nella detta sede e fissabile mediante mezzi di serraggio a vite.

Una alternativa prevede ad esempio mezzi magnetici od elettromagnetici di fissaggio reciproco del fondo della vasca e della piattaforma mobile al corrispondente supporto della stampante 3D o del dispositivo per stereolitografia.

Da quanto sopra è facile comprendere come la soluzione secondo la presente invenzione trasformi il processo di stampa 3D in un processo che mantiene isolato dall’ambiente esterno la resina almeno durante la fase di produzione dell’oggetto limitando al massimo l’esposizione della resina all’ambiente per evitare le mutue contaminazioni.

Le varianti esecutive che prevedono la realizzazione della combinazione di vasca e parete mobile sotto forma di camera chiusa a tenuta dall’esterno e quale parte separata e montabile al dispositivo che è destinata alla produzione di un singolo oggetto essendo ciascun oggetto prodotto in una dedicata unità vasca parete mobile presentano il vantaggio di separare la resina ed il prodotto a partire dalla fase non formata iniziale a quella di prodotto finito senza soluzione di continuità della separazione a tenuta fra la camera di produzione e l’ambiente.

Ciò grazie alla configurazione di parti costruttive attualmente stabilmente vincolate alla macchina in parti costitutive di una capsula od una cartuccia montabile in modo amovibile sulla stampante e che forma l’involucro di contenimento stagno della resina prima del procedimento di produzione, l’involucro di contenimento e parzialmente gli organi di produzione del prodotto durante il processo di produzione e la confezione di stoccaggio in condizione protetta dagli agenti ambientali chimici e meccanici del prodotto finito fino al momento del suo primo utilizzo.

La cartuccia o capsula si sostituisce completamente alla tradizionale vasca ed alla piattaforma mobile dei dispositivi noti, rendendoli parti di un elemento separato che deve venire rinnovato sostituendolo con un nuovo elemento per la produzione di ciascun oggetto.

Ovviamente le dimensioni e la forma della parete di fondo, della piattaforma mobile e della parete di mantello variano e sono adattabili alla forma dell’oggetto da produrre. In questo senso anche la quantità di resina contenuta è variabile corrispondentemente all’oggetto finito.

Secondo una ulteriore caratteristica il dispositivo comprende ulteriormente una unità elettronica di controllo atta a sovraintendere al funzionamento dei mezzi di movimentazione della piattaforma mobile e di comando della sorgente di generazione di una radiazione luminosa.

L’invenzione ha pertanto per oggetto anche una cartuccia per la produzione di oggetti mediante procedimento in stereolitografia, la quale cartuccia è costituita da una coppia di contrapposte pareti aventi una forma sostanzialmente piana e delle quali almeno una è trasparente, le quali pareti sono collegate fra loro da una comune superficie di mantello che è allungabile progressivamente ed a tenuta verso l’esterno in direzione di spostamento relativo delle dette due contrapposte pareti fra loro ed essendo prevista od alimentabile da un serbatoio all’interno del vano delimitato a tenuta dalle dette due pareti contrapposte e dalla detta parete di mantello, verso l’ambiente una prestabilita quantità di resina adatta per il procedimento di stereolitografia.

Le dette pareti sono provviste di estensioni di accoppiamento a complementari mezzi di accoppiamento previsti ripetitivamente su un supporto stazionario e su un contrapposto supporto mobile rispetto al detto supporto stazionario.

Sono previste diverse varianti della parete di mantello che sono state descritte più sopra e che sono applicabili anche alla cartuccia.

Secondo una caratteristica vantaggiosa, almeno per alcune delle dette varianti della detta cartuccia è previsto un sistema di compensazione della depressione interna alla camera di contenimento delimitata a tenuta dalle dette due pareti contrapposte e dalla detta parete di mantello rispetto alla pressione esterna alla detta camera di contenimento.

Questo sistema è realizzato secondo una o più delle caratteristiche precedentemente descritte con riferimento al dispositivo di stereolitografia.

L’invenzione si riferisce anche ad una combinazione di un dispositivo per la produzione di oggetti in stereolitografia il quale è previsto in combinazione con almeno una cartuccia del tipo sopra descritto, in particolare con una pluralità di cartucce che possono essere sia identiche fra loro sia diverse fra loro relativamente alla forma, al volume finale ed alla quantità di resina.

L’invenzione ha per oggetto anche un metodo per la produzione di oggetti in stereolitografia, il quale metodo prevede i seguenti passi:

a) posizionamento della resina nel contenitore sulla prima parete che forma il lato di fondo del detto contenitore,

b) posizionamento della parete mobile in una posizione di massimo avvicinamento alla detta prima parete,

c) attivazione della sorgente di radiazione elettromagnetico;

d) spostamento della parete mobile in allontanamento progressivo e

e) variazione della distribuzione dell’intensità della radiazione elettromagnetica nel piano parallelo alla detta prima parete la quale variazione della distribuzione di intensità è sincronizzata con la variazione della distanza di allontanamento della seconda parete dalla prima parete che corrisponde ad una variazione della posizione del piano di sezione dell’oggetto da produrre lungo l’asse del detto oggetto parallelo alla direzione di spostamento della detta seconda parete dalla detta prima parete fino a quando la distanza delle dette due pareti corrisponde alla estensione completa od è maggiore alla detta estensione completa dell’oggetto da produrre lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della detta seconda parete dalla detta prima parete.

il procedimento sopra descritto è caratterizzato ulteriormente dal fatto che il contenimento della resina ed il processo di polimerizzazione hanno luogo in una camera estensibile in direzione di allontanamento della prima e della seconda parete fra loro la quale camera è separata a tenuta dall’ambiente esterno almeno durante il processo di produzione essendo la parete di mantello della detta camera orientata in direzione di allontanamento della prima e della seconda parete allungabile nella detta direzione di allontanamento della prima e della seconda

Secondo una ulteriore caratteristica il metodo prevede che anche il contenimento del prodotto finito ha luogo all’interno della detta camera di contenimento, separata a tenuta dall’ambiente esterno.

Secondo ancora una caratteristica il detto metodo prevede il contenimento della resina per la produzione di un prestabilito oggetto nella forma fluida, prima dell’inizio del processo di produzione, durante il processo di produzione e dell’oggetto finito ottenuto al termine del processo di produzione all’interno della stessa camera di contenimento , mantenendo la condizione di tenuta verso l’esterno durante l’intero processo di allontanamento della prima e della seconda parete fra loro contestuale alla polimerizzazione progressiva di singoli strati di resina che forma la successione di strati di resina per ottenere oggetto finito.

Un esempio esecutivo prevede un metodo del tipo descritto all’inizio in combinazione con un dispositivo per stereolitografia comprendente un contenitore per della resina atta a solidificare grazie ad un procedimento di polimerizzazione

il quale contenitore comprende due contrapposte pareti spostabili in direzione di avvicinamento e di allontanamento, sostanzialmente parallelamente fra loro o lungo un percorso il cui asse è trasversale alla superficie di almeno una delle dette due pareti;

una prima parete essendo trasparente rispetto alla direzione di propagazione di una radiazione elettromagnetica con cui viene irraggiata la detta resina;

una seconda parete essendo costituita da una piattaforma mobile di adesione posta a contatto con la resina,

un meccanismo motorizzato di spostamento progressivo della piattaforma mobile in allontanamento dalla prima parete con moto continuo od a passi di avanzamento;

una sorgente di radiazione elettromagnetica che genera un fascio d’irraggiamento elettromagnetico con una prestabilita distribuzione dell’intensità della radiazione che è variabile in un piano parallelo alla detta prima parete;

un modulatore della intensità della radiazione elettromagnetica che varia la distribuzione dell’intensità della stessa lungo il piano parallelo alla detta prima parete in modo sincronizzato con l’avanzamento della piattaforma mobile e corrispondentemente alla forma in sezione trasversale di un oggetto da produrre, lungo un piano di sezione dell’oggetto il quale piano di sezione è parallelo alla detta prima parete ed interseca l’oggetto da produrre in una posizione lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della piattaforma mobile dalla detta prima parete la quale posizione corrisponde alla distanza fra detta prima parete e detta piattaforma mobile.

Secondo ancora una caratteristica, il metodo prevede la realizzazione della parete di mantello secondo diverse opzioni descritte più sopra e per alcune delle diverse opzioni il passo di compensare la depressione all’interno del vano a volume variabile causata dalla espansione del detto volume, mediante alimentazione controllata di gas o di aria sottoposta a controllo della purezza e/o decontaminazione da agenti ambientali.

L’invenzione ha per oggetto ulteriori perfezionamenti che sono oggetto della sottorivendicazioni.

In particolare per quanto riguarda tutte le forme esecutive descritte è possibile prevedere un beccuccio chiudibile di caricamento della resina nella unità vasca-parete mobile nella camera di contenimento oppure o di prelevamento della resina residua dalla detta unità vasca-parete mobile o camera di contenimento.

Ancora secondo una possibile forma esecutiva la unità vasca- parete mobile o la camera di contenimento, ovvero la camera delimitata da due contrapposte pareti, rispettivamente di fondo e superiore, collegate da una parete di mantello allungabile come più sopra dettagliatamente descritto in una o più forme esecutiva, sono proviste di uno o più ingressi apribili e chiudibili a tenuta per l’alimentazione in qualsiasi stadio del processo di produzione di gas od altre sostanze per modificare il processo di essicazione e/o la finitura dell’oggetto da produrre o per alimentare fluidi di lavaggio dell’oggetto prodotto o delle pareti interne della camera di contenimento o della unità vasca-parete mobile.

Ovviamente tali caratteristiche sono previste anche sotto forma di passi di metodo che prevedono separatamente od in combinazione:

- l’alimentazione di uno o più fluidi nella camera di contenimento per agire chimicamente sul processo di essicazione della resina;

- l’alimentazione di fluidi di pulizia ella camera di contenimento e/o dell’oggetto in essa contenuto;

Secondo ancora una ulteriore caratteristica del procedimento, lo stesso prevede il passo di alimentare una carica di resina all’interno della camera di contenimento;

ancora secondo una ulteriore caratteristica il emtodo prevede i passi di prelevare la resina non utilizzata dalla camera di contenimento per il suo riutilizzo mediante alimentazione in una latra camera di contenimento.

Le caratteristiche più sopra descritte ed altre caratteristiche nonché i vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui:

la fig. 1 illustra uno schema di principio del dispositivo secondo la presente invenzione ed in particolare di un primo esempio esecutivo della cartuccia o capsula nella condizione di massimo avvicinamento del lato trasparente di fondo e della piattaforma mobile prima dell’inizio del processo di stereolitografia.

la fig. 2 illustra la cartuccia della figura 1 in una condizione intermedia del processo di stereolitografia in cui parte degli strati di resina della sequenza di strati di resina che formano l’oggetto da produrre è stata polimerizzata e la parete di fondo e la piattaforma mobile sono allontanate fra loro per un certa misura corrispondente al numero di strati polimerizzato.

la fig. 3 illustra la cartuccia delle precedenti figure nella condizione finale in cui tutti gli strati di resina che formano l’oggetto da produrre sono stati polimerizzati, l’oggetto finito è interposto fra la parete di fondo e la piattaforma mobile che hanno raggiunto la posizione di massimo allontanamento relativo con riferimento alla corrispondente dimensione dell’oggetto prodotto.

le fig. 4 illustra uno schema di principio di un dispositivo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia secondo lo stato dell’arte.

Le figure 5 e 6 mostrano sempre schematicamente due forme esecutive ulteriori della presente invenzione.

Le figure 7 e 8 mostrano una cartuccia nella funzione di contenitore dell’oggetto finito separato dal dispositivo di stereolitografia rispettivamente secondo la forma esecutiva della figura 6 e la forma esecutiva delle figure 1 a 3,

In figura 4 è illustrato un esempio schematico di principio di un dispositivo per stereolitografia secondo lo stato dell’arte.

Con riferimento alla seguente descrizione, il termine parete di fondo o fondo della vasca si riferisce al termine più generico prima parete ed il termine piattaforma o piattaforma mobile si riferisce al termine più generico seconda parete mobile.

La definizione radiazione luminosa non è limitata al campo spettrale visibile ma sottintende qualsiasi tipo di radiazione elettromagnetica capace di generare un effetto di polimerizzazione della resina.

Il termine trasparente ricomprende sia trasparente per la radiazione nel campo spettrale della radiazione elettromagnetica visibile sia per la radiazione delle frequenze non visibili.

Il dispositivo per la produzione di oggetti mediante stereolitografia è descritto a seguito per quanto riguarda le sue parti costruttive essenziali, essendo di per sé noto ed ampiamente diffuso in commercio. Eventuali dati non descritti e relativi al dispositivo sono compresi nel bagaglio tecnico culturale di base del tecnico del ramo.

Nella sua forma essenziale il dispositivo comprende una vasca 1 di contenimento di una prestabilita quantità di resina che è sufficiente alla produzione dell’oggetto O che si desidera realizzare. La vasca presenta una parete trasparente di fondo 101. La resina RE è contenuta all’interno della stessa. In posizione affacciata, ovvero contrapposta al lato di fondo è prevista una piattaforma mobile 2 il cui lato rivolto verso il lato di fondo costituisce il cosiddetto piano di costruzione. La piattaforma mobile 2 è supportata spostabile verticalmente, ovvero in direzione perpendicolare all’estensione della stessa e del fondo 101 della vasca 2. I mezzi di spostamento possono essere di tipo qualsivoglia e nella figura, a puro titolo di esempio, sono costituiti da un albero filettato 3 orientato verticalmente. L’albero filettato è azionato a rotazione intorno al suo asse da un motore 4. La piattaforma mobile 2 è supportata in modo spostabile parallelamente a sé stessa per mezzo di una staffa di supporto 102 provvista di un foro filettato che è impegnato con l’albero filettato. La staffa di supporto 2 è bloccata relativamente alla rotazione intorno all’asse dell’albero filettato 3, ma scorrevole assialmente lungo lo stesso, per cui la rotazione dell’albero grazie a motore 4 determina una traslazione in direzione verticale della piattaforma 2. A seconda del senso di rotazione del motore 4, la piattaforma 2 viene traslata in allontanamento od in avvicinamento al fondo 101 della vasca 1.

La superficie della piattaforma 2 rivolta verso il fondo 101 della vasca 1 costituisce la superficie di adesione della resina all’atto della polimerizzazione.

Una sorgente luminosa 5 irraggia la resina con un campo di energia elettromagnetica che ha una prestabilita distribuzione di intensità nel piano corrispondente ad un piano di sezione o ad uno strato di sezione ed alla forma dell’oggetto O lungo il detto piano di sezione o la detta fetta o strato dell’oggetto O ed in direzione dell’asse ottico A. La distribuzione di intensità della radiazione viene generata da uno schermo trasparente, o simili 6 che presenta una trasmissibilità variabile in modo non uniforme lungo la sua estensione e la radiazione viene focalizzata da un gruppo ottico 8 sul lato di fondo trasparente della vasca 1.

La radiazione luminosa modulata relativamente alla distribuzione dell’intensità dall’immagine di sezione ogni volta proiettata e corrispondente ad uno specifico piano o strato di sezione nell’ambito di una successione di piani di sezione o di strati di sezione in cui è suddiviso il corpo da produrre e che sono affiancati fra loro lungo un asse del corpo dell’oggetto da produrre parallelo alla direzione di allontanamento della piattaforma mobile, produce una polimerizzazione corrispondente al detto piano di sezione od al detto strato di resina avente lo spessore corrispondente allo strato a cui l’immagine si riferisce. Le immagini si susseguono secondo un ordine prestabilito di successione degli strati in cui è suddiviso il corpo da produrre.

Il processo è controllato da una unità di controllo 10 comprendente almeno un processore e destinata ad eseguire un software di controllo che configura il processore in modo tale da impartire allo stesso i comandi per eseguire le funzioni proprie di gestione e di funzionamento delle periferiche costituite dal motore 4, da eventuali organi di controllo indicati globalmente come inseriti nella colonna 11, dalla sorgente luminosa 5 e dallo schermo 6 od altro dispositivo di modulazione della distribuzione dell’intensità della radiazione luminosa corrispondentemente alla forma in dell’oggetto nei diversi piani di sezione. Una interfaccia utente 12 consente di configurare, impostare parametri di funzionamento o visualizzare condizioni operative del dispositivo. Una memoria 13 è configurata per contenere il programma di controllo, ed eventuali ulteriori parametri, come ad esempio i dati relativi ai disegni digitalizzati od alle immagini digitalizzate ad esempio grazie a disegni CAD 3D dell’oggetto, delle diverse sezioni che devono venire realizzate in successione e quindi che devono venire utilizzate per modulare, grazie all’unità di controllo 10 ed allo schermo 6, la radiazione luminosa che irraggia la resina corrispondentemente alla successione di piani di sezione o strati dell’oggetto corrispondentemente alla posizione relativa della parete mobile rispetto a quella di fondo della vasca 1

Il processo di fabbricazione prevede che la piattaforma 2 viene posizionata ad una distanza iniziale dal fondo 101 della vasca 1 pari allo spessore di un primo strato di resina da polimerizzare.

La sorgente di generazione di una radiazione luminosa 5 genera una radiazione luminosa che irradia lo strato di resina compreso tra il fondo 101 della vasca 1 e la piattaforma mobile 2.

In un processo a passi di allontanamento della piattaforma dalla parete di fondo 101 della vasca 1, l’oggetto O viene prodotto da una successione di fette o strati dello stesso lungo prestabiliti piani di sezione. Per ogni strato di resina che viene polimerizzato, viene proiettato sullo strato di resina un disegno che è corrisponde alla sezione del corpo in produzione lungo il detto prestabilito strato o la detta prestabilita fetta dell’oggetto che si vuole realizzare, in modo che ogni strato di resina venga polimerizzato in modo corrispondente all’immagine di sezione ad esso associata.

La resina RE, sottoposta alla radiazione, polimerizza e si solidifica, creando uno strato od una fetta dell’oggetto da realizzare.

Per la realizzazione di un successivo strato, la piattaforma mobile 2 viene allontanata relativamente al fondo 101 della vasca 1, in modo da distaccare lo strato appena formato dal fondo della vasca 1. Lo strato di resina appena polimerizzato si posiziona ad una distanza dal fondo 101 della vasca 1 per una misura pari allo spessore del successivo strato da realizzare ed uno strato di resina da polimerizzare di corrispondente spessore si dispone fra lo stato di resina polimerizzato nel passo immediatamente precedente ed il fondo 101 della vasca. Sullo stesso viene quindi proiettata l’immagine della corrispondente fetta di sezione dell’oggetto da realizzare e quindi anche questo strato di resina vien polimerizzato. Il processo si ripete fino alla completa polimerizzazione strato dopo strato di tutte le fette in cui l’oggetto è stato suddiviso fino alla realizzazione completa dell’oggetto da creare O.

La velocità di allontanamento della piattaforma 2 può essere regolata secondo diversi criteri come ad esempio, ma non limitativamente in base alla quantità di resina da polimerizzare per ogni strato e in base alla dimensione dello strato di resina da polimerizzare.

In un processo alternativo, il processo prevede uno spostamento continuo della piattaforma 2 rispetto alla parete di fondo 101 della vasca. In questo caso la distanza fra la parete di fondo 101 e la piattaforma 2 corrisponde ad una prestabilita univoca posizione di un piano di sezione lungo un asse dell’oggetto da produrre che è parallelo alla direzione di spostamento della piattaforma mobile 2.

Il piano di sezione si sposta lungo il detto asse in modo sincronizzato con lo spostamento della piattaforma mobile rispetto alla parete di fondo 101 della vasca 1 e la distribuzione dell’intensità della radiazione luminosa viene variata corrispondentemente alla forma dell’oggetto lungo la successione dei piani di sezione sincronizzata con lo spostamento della piattaforma mobile 2 e corrispondentemente ad una polimerizzazione della resina per riprodurre la forma dell’oggetto nel piano di sezione.

Per la presente invenzione ambedue le soluzioni a passi e continua sono applicabili, come anche il concetto inventivo può essere previsto in combinazione con qualsivoglia variante del processo di produzione e del relativo dispositivo di attuazione del processo essendo l’invenzione sostanzialmente destinata al perfezionamento relativo alla combinazione della vasca e della piattaforma mobile, per cui qualsiasi processo di produzione e relativo dispositivo di attuazione richiedano due contrapposte pareti 101 e 2 spostabili fra loro secondo una direzione trasversale alle stesse possono essere previst in combinazione con l’insegnamento della presente invenzione.

Le figure 1 a 3 mostrano tre condizioni operative di un primo esempio esecutivo del dispositivo secondo la presente invenzione.

In linea di massima, il dispositivo secondo la presente invenzione presenta una costruzione sostanzialmente analoga a quella di principio descritta con riferimento alla figura 4 e le modalità operative di principio sono le medesime.

La differenza sostanziale fra lo schema di principio e la presente invenzione, consiste nel fatto che il lato trasparente di fondo 101 della vasca 1, la vasca 1 stessa e la piattaforma mobile 2 sono montabili in modo amovibile a supporti del dispositivo e costituiscono insieme una parte separata dal dispositivo che è destinata alla produzione di un solo oggetto, diventando al termine del processo di produzione un involucro o contenitore dell’oggetto finito.

Nello specifico il la parete che assume la funzione del lato di fondo 101 della vasca 1 è fissabile temporaneamente in modo amovibile ad un supporto stazionario che nella figura 4 è schematizzato dal piano 40 provvisto di una apertura 140 per il passaggio della radiazione luminosa di polimerizzazione secondo le modalità di principio sopra esposte.

La piattaforma mobile 2 forma una parete sostanzialmente parallela alla parete 101. Questa parete superiore è collegabile in modo amovibile ai mezzi di traslazione verticale (asse z parallelo all’asse dell’albero filettato 3 nella figura 4).

Con riferimento all’esempio della figura 4 la connessione ai mezzi di movimentazione lungo l’asse z potrebbe avere luogo grazie a mezzi di fissaggio amovibile alla staffa 102, come ad esempio mezzi a vite o bulloni di serraggio o una flangia di fissaggio che collegano fra loro la faccia della piattaforma opposta al fondo 101 della vasca 1 con la staffa 102.

Nella figura 3 questi mezzi sono realizzati da un perno di fissaggio flangiato 301. Tuttavia i mezzi di fissaggio amovibile sia del lato 101 sia della piattaforma 2 possono essere qualsivoglia ed il tecnico del ramo ha a disposizione una ampia scelta fra diverse opzioni presenti nel suo bagaglio tecnico di base.

Alternativamente alle soluzioni meccaniche possono anche essere previsti sistemi di fissaggio elettromagnetici o magnetici.

Una parete di mantello perimetrale 30 collega i bordi o le fasce perimetrali della parete di fondo trasparente 101 e della parete che assume la funzione della piattaforma 2, formando le pareti laterali che hanno la funzione delle pareti laterali di contenimento della vasca nei dispositivi tradizionali come quello della figura 4 e delimitando, senza soluzione di continuità e sigillando a tenuta verso l’esterno una camera 31.

La camera 31 è delimitata dalla parete di fondo 101dalla parete sovrapposta alla parete di fondo che forma la piattaforma mobile 2 e dalla parete di mantello 30. Questo insieme di pareti forma una cartuccia od una capsula ovvero più genericamente un contenitore amovibile completamente chiuso a tenuta verso l’esterno ed in cui inizialmente è contenuto un prestabilito quantitativo di resina ancora non polimerizzata.

In questa forma esecutiva, la parete di mantello 30 è allungabile o può essere distesa in direzione parallela alla direzione di allontanamento relativo delle due pareti 101 e 2 fra loro.

La soluzione illustrata nelle figure prevede una membrana di materiale flessibile a guisa di manicotto la cui estensione assiale è corrispondente alla posizione di massimo allontanamento delle due pareti 101 e 2 fra loro o lievemente maggiore. In questa forma esecutiva, il volume racchiuso nella camera delimitata dalle due pareti 101, 2 e dalla parete di mantello 30 presenta un volume costante, poiché la membrana che forma la parete di mantello si dispone con un orientamento di spanciamento radiale rispetto all’asse della forma a manicotto.

Mano a mano che la parete di fondo 101 e la parete mobile 2 si distanziano fra loro, la membrana flessibile si distende in direzione di allontanamento delle due pareti recuperando la lunghezza di allungamento dalla ricchezza dello spanciamento radiale o laterale.

A seconda delle necessità la membrana può esser scelta quale barriera a particelle di prestabilita granulometria o quale barriera verso determinati gas oppure quale barriera a particelle e barriera ai gas. Con particelle si intendono non solo particelle di materiale inanimato, ma anche esponenti della flora o della fauna batterica o simili.

Le figure 1 a 3 mostrano una successione del processo di produzione.

Al primo passo, una cartuccia comprendente una parete con funzione di piattaforma mobile 2, una contrapposta parete con funzione di fondo 101 trasparente ed una parete di mantello estensibile perimetrale 30 viene montata in un dispositivo per la stampa 3 mediante processo di polimerizzazione fissando rispettivamente il fondo 101 al supporto stazionario 40 e la piattaforma 2 alla staffa 102.

Il supporto stazionario e la staffa 102 sono in posizione di massimo avvicinamento per cui la cartuccia formata dalla parete con funzione di piattaforma mobile 2, dalla contrapposta parete con funzione di fondo 101 trasparente e dalla parete di mantello estensibile perimetrale 30 presenta le due pareti che costituiscono il lato di fondo 101 e la piattaforma 102 in posizione di massimo avvicinamento. La camera 31 chiusa a tenuta contiene una quantità di resina commisurata alla produzione dell’oggetto O desiderato.

Il processo viene avviato, e la piattaforma mobile 2 viene trascinata verticalmente in direzione dell’asse z dalla staffa 102 con riferimento all’esempio di dispositivo della figura 4.

La figura 2 mostra una condizione intermedia del processo. Il fondo 101 e la piattaforma 2 sono distanziate in una certa misura e la parete di mantello 30 si è estesa in direzione di traslazione della piattaforma mobile 2. Un certo numero di strati di resina sono stati polimerizzati formando una parte dell’oggetto O.

Proseguendo con il processo la piattaforma mobile 2 viene portata alla massima distanza dal fondo 101 che coincide con la polimerizzazione di tutti gli strati che formano l’oggetto O completo.

La membrana che forma la parete di mantello 30 sotto forma di manicotto flessibile ha raggiunto la massima estensione, mentre resta vincolata senza soluzione di continuità al fondo 101 ed alla piattaforma 2 mantenendo la condizione di sigillatura della camera 31 verso l’ambiente esterno. La camera 31 è ora diventata un contenitore sigillato per l’oggetto O prodotto ed in cui tale oggetto può essere conservato ed immagazzinato fino al primo utilizzo. Tale contenitore può venire smontato dai supporti 102 e 40 del dispositivo e costituisce un elemento unitario con l’oggetto prodotto che è contenuto al suo interno come indicato alla figura 8.

In una forma esecutiva alternativa, la parete di mantello 30 è costituita ad esempio da una membrana estensibile.

Sono possibili ulteriori diverse soluzioni alternative come ad esempio una parete di mantello a forma di soffietto con una parete avente in sezione una forma a zig-zag, o simili, una parete formata da almeno due sezioni che sono montate scorrevoli telescopicamente ed a tenuta l’una rispetto all’altra.

Sono anche possibili combinazioni di queste forme esecutive, nel senso che alcune sezioni della parete di mantello estensibili sono realizzate secondo una forma esecutiva ed altre secondo un’altra forma esecutiva fra quelle descritte susseguendosi le dette sezioni secondo la direzione di estensione della parete di mantello 30.

Vantaggiosamente secondo una forma esecutiva, almeno in alcune forme esecutiva è possibile prevedere un sistema di compensazione della depressione generata nella camera 31 a causa dell’aumento di volume della stessa.

Varie alternative possono essere possibili come ad esempio una valvola di compensazione che si apre sulla base della differenza di pressione presente all’interno rispetto a quella presente all’esterno della camera e la quale valvola può essere accoppiata ad un sistema di filtratura oppure ad un serbatoio di gas di compensazione avente una purezza controllata.

Alternativamente la camera 31 può essere associata ad un polmone di compensazione ad esempio sotto forma di una vescica od una parte tubolare della parete di mantello 30 che viene riempita preventivamente di un gas in quantità sufficiente a compensare la depressione generata dall’aumento di volume della camera 31 durante il processo di produzione e la quale vescica o parte tubolare è comunicante con l’interno della camera mediante una valvola che viene aperta in funzione della differenza di pressione fra quella presente nella camera 31 e quella presente nella vescica o nella parte tubolare di parete di mantello 30.

Da quanto sopra appare evidente l’estrema semplicità della soluzione proposta e la facilità di modifica della struttura dei dispositivi attualmente esistenti al fine di integrare l’insegnamento inventivo della presente invenzione.

In sostanza le modifiche sono relative al fatto di prevedere mezzi di fissaggio amovibile delle pareti della cartuccia che formano il fondo trasparente e la piattaforma mobile.

La cartuccia di per sé non presenta una costruzione complessa sia delle parti costruttive che del loro assemblaggio, ne richiede materiali costosi o difficili da reperire. Il vantaggio consiste in una protezione costante e continua da effetti di contaminazione dovuta al contatto con l’ambiente esterno che iniziano da prima del processo di produzione, cioè al momento della fornitura della resina dal polimerizzare e terminano soltanto all’atto del primo uso del prodotto finito.

Una opportuna costruzione della parete estensibile di mantello anche sotto forma di più strati ciascuno dedicato ad uno specifico effetto di barriera verso particolari e diversi agenti contaminanti consente di tarare la protezione contro le contaminazioni da agenti presenti nell’ambiente alle specifiche necessità dell’applicazione a cui l’oggetto prodotto è destinato evitando quindi di gravare con costi eccessivi di protezione quando ciò non è necessario.

La figura 5 mostra una ulteriore variante esecutiva.

S tratta di una variante della tradizionale configurazione di un dispositivo per stereolitografia seconod ad esempio la figura 4.

Nel caso della figura 5, la combinazione di vasca 1, parete di fondo 101, piattaforma mobile 2 è realizzata quale unità cilindro stantuffo, preferibilmente ma non necessariamente con sezione trasversale cilindrica.

La parete 101 e la parete laterale della vasca 1 formano la parte di cilindro in cui scorre a tenuta in direzione dell’asse della parete laterale della vasca 1 la piattaforma mobile 2 come indicato schematicamente dalla guarnizione periferica 202 associata alla piattaforma 2.

La vasca cilindrica 1 e la parete mobile 2 con funzione di stantuffo sono stabilmente collegate ai supporti del dispositivo e per l’estrazione del pezzo è necessario sfilare completamente la piattaforma mobile 2 dalla vasca 1 aprendo il vano interno verso l’esterno.

Una variante prevede che tale attività debba venire svolta anche per alimentare la dose di resina necessaria alla produzione dell’oggetto desiderato.

Una variante illustrata con linee tratteggiate mostra invece un serbatoio di resina 50 che è collegato ad un ingresso della vasca 1. La resina quindi viene o solo aspirata dalla depressione generata dallo spostamento della piattaforma mobile 2 a guisa di siringa oppure è possibile anche prevedere una pompa o simili di alimentazione controllata della resina che spesso è relativamente viscosa.

La figura 6 illustra una ulteriore variante esecutiva della forma esecutiva secondo la figura 5.

In questo caso, la parete 101, la parete laterale della vasca 1 e la piattaforma mobile 2 formano analogamente alla figura 5 una unità cilindro stantuffo preferibilmente con sezione cilindrica però le pareti 101 e 2 sono smontabili dai supporti del dispositivo.

Come appare evidente la piattaforma 2 è indicata fissabile in modo smontabile alla staffa 102 grazie ad un giunto o raccordo di fissaggio amovibile che può essere realizzato in modo qualsivolgia come già descritto con riferimento all’esempio delle figure 1 a 3. Allo stesso modo la parete 101 che costituisce il fondo della vasca è fissata in modo amovibile al corrispondente supporto 40 ad esempio come quello descritto nelle figure 1 a 3.

La resina può essere alloggiata all’interno della vasca 1 oppure la resina può essere alloggiata all’interno di un serbatoio 50 e alimentata progressivamente all’interno della vasca 1 attraverso una apertura di comunicazione apribile e chiudibile mediante mezzi di chiusura asportabili come ad esempio la valvolina 302.

Con riferimento alle forme esecutive delle figure 5 e 6 appare evidente che nella prima la camera di contenimento non può fungere da contenitore dell’oggetto finito e può essere utilizzata per la produzione di una pluralità di oggetti, mentre nella forma esecutiva della figura 6 l’insieme cilindro stantuffo resta vincolato al prodotto finito e può essere utilizzato solo ed esclusivamente per la produzione di quel prodotto.

Secondo ancora un perfezionamento che si applica a tutte le diverse forme esecutiva, quando all’unità cilindro/stantuffo od alla cartuccia è associato un serbatoio separato come nella figura 5 o integrato come nella figura 6 è possibile prevedere anche una pluralità di serbatoio o tasche per diversi gas o sostanze chimiche che possono avere funzioni specifiche nel processo di produzione.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per stereolitografia che comprende un contenitore per della resina atta a solidificare grazie ad un procedimento di polimerizzazione il quale contenitore comprende due contrapposte pareti spostabili in direzione di avvicinamento e di allontanamento, sostanzialmente parallelamente fra loro o lungo un percorso il cui asse è trasversale alla superficie di almeno una delle dette due pareti; una prima parete essendo trasparente rispetto alla direzione di propagazione di una radiazione elettromagnetica con cui viene irraggiata la detta resina; una seconda parete essendo costituita da una piattaforma mobile di adesione posta a contatto con la resina, un meccanismo motorizzato di spostamento progressivo della piattaforma mobile in allontanamento dalla prima parete con moto continuo od a passi di avanzamento; una sorgente di radiazione elettromagnetica che genera un fascio d’irraggiamento elettromagnetico con una prestabilita distribuzione dell’intensità della radiazione che è variabile in un piano parallelo alla detta prima parete; un modulatore della intensità della radiazione elettromagnetica che varia la distribuzione dell’intensità della stessa lungo il piano parallelo alla detta prima parete in modo sincronizzato con l’avanzamento della piattaforma mobile e corrispondentemente alla forma in sezione trasversale di un oggetto da produrre, lungo un piano di sezione dell’oggetto il quale piano di sezione è parallelo alla detta prima parete ed interseca l’oggetto da produrre in una posizione lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della piattaforma mobile dalla detta prima parete la quale posizione corrisponde alla distanza fra detta prima parete e detta piattaforma mobile. ed in cui la detta prima parete e la detta seconda parete con funzione di piattaforma mobile sono collegate fra loro lungo l’intero bordo perimetrale per mezzo di una parete di mantello che è realizzata allungabile in direzione di spostamento delle dette due pareti fra loro, mentre la detta prima parete, la detta seconda parete mobile e la detta parete di mantello formano una camera progressivamente adattabile alla forma dell’oggetto da produrre e che è chiusa a tenuta verso l’ambiente esterno.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la camera formata dalla detta prima parete, dalla parete di mantello e dalla parete mobile è realizzata secondo un principio di sistema cilindro/stantuffo.
3. 3. Dispositivo secondo laa rivendicazione 1 o 2 in cui l’alimentazione della resina dal serbatoio può avvenire grazie all’aspirazione esercitata dallo spostamento della seconda parete mobile lungo la parete di mantello e/o grazie ad alimentatori attivi, come ad esempio pompe o simili, con cui la resina viene prelevata dal serbatoio e viene spinta con una pressione controllata nella vasca delimitata dalla prima parere e dalla parete di mantello.
4. 4. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni in cui la vasca e la seconda parete mobile sono stabilmente fissate a supporti e fanno parte della macchina venendo ogni oggetto prodotto all’interno della stessa vasca e grazie alla stessa parete mobile.
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 1 a 3 in cui la vasca e la seconda parete mobile sono realizzate quali cartucce od elementi separabili e montabili dal dispositivo.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 , caratterizzato dal fatto che la parete di mantello estensibile è realizzata secondo almeno una o secondo una combinazione delle seguenti modalità: - una foglia od una membrana di materiale estensibile che collega fra loro i bordi perimetrali della parete di fondo e della piattaforma mobile; - una parete di mantello conformata a soffietto; - una parete costituita da segmenti impegnati fra loro telescopicamente in modo scorrevole ed a tenuta - combinazioni di queste soluzioni per almeno parte della lunghezza complessiva della detta parete di mantello in direzione di spostamento relativo della parete di fondo e della piattaforma.
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che per la camera di contenimento a tenuta è previsto un sistema di compensazione della caduta di pressione interna alla detta camera e dovuta all’aumento di volume all’atto dell’allontanamento relativo della piattaforma mobile dalla parete di fondo.
8. 8. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che la camera è provista di un ingresso per la resina che è collegabile in modo separabile ad un condotto di alimentazione della resina da un serbatoio di resina che è associato in modo stabile od anch’esso sostituibile al dispositivo per la produzione di oggetti attraverso stereolitografia o che è realizzato quale appendice fissa o smontabile di una delle pareti che delimitano al detta camera e che comunica in modo apribile e chiudibile con la detta camera.
9. 9. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni in cui la camera presenta una uscita di prelevamento della resina residua in combinazione con mezzi di prelevamento della resina residua e messi di immagazzinamento della resina residua prelevata.
10. 10. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta camera è riutilizzabile per la produzione di più oggetti essendo la stessa provvista di una apertura apribile e chiudibile per l’estrazione dell’oggetto finito e/o per l’alimentazione di nuova resina.
11. 11. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni in cui la detta camera presenta uno o più ingressi per l’alimentazione do uno o più sostanze che influenzano il processo di essicazione e/o per l’alimentazione di fluidi di pulizia della camera e/o dell’oggetto e/o per l’alimentazione di resina.
12. 12. Cartuccia per la produzione di oggetti mediante procedimento in stereolitografia, la quale cartuccia è costituita da una coppia di contrapposte pareti aventi una forma sostanzialmente piana e delle quali almeno una è trasparente, le quali pareti sono collegate fra loro da una comune superficie di mantello che è allungabile progressivamente ed a tenuta verso l’esterno, in direzione di spostamento relativo delle dette due contrapposte pareti fra loro ed essendo prevista od alimentabile da un serbatoio all’interno della camera di contenimento delimitata a tenuta dalle dette due pareti contrapposte e dalla detta parete di mantello, verso l’ambiente una prestabilita quantità di resina adatta per il procedimento di stereolitografia.
13. 13. Cartuccia secondo la rivendicazione 12 in cui le dette pareti sono provviste di estensioni di accoppiamento a complementari mezzi di accoppiamento previsti ripetitivamente su un supporto stazionario e su un contrapposto supporto mobile rispetto al detto supporto stazionario.
14. 14. Cartuccia secondo le rivendicazioni 12 o 13 caratterizzata dal fatto che presenta le caratteristiche secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 11.
15. 15. Combinazione di un dispositivo per la produzione di oggetti in stereolitografia secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 11 con almeno una cartuccia secondo una o più delle rivendicazioni 12 a 14 o con una pluralità di cartucce sia identiche fra loro sia diverse fra loro relativamente alla forma, al volume finale ed alla quantità di resina.
16. 16. Metodo per la produzione di oggetti in stereolitografia, il quale metodo prevede i seguenti passi: a) posizionamento della resina nel contenitore sulla prima parete che forma il lato di fondo del detto contenitore, b) posizionamento della parete mobile in una posizione di massimo avvicinamento alla detta prima parete, c) attivazione della sorgente di radiazione elettromagnetico; d) spostamento della parete mobile in allontanamento progressivo e e) variazione della distribuzione dell’intensità della radiazione elettromagnetica nel piano parallelo alla detta prima parete la quale variazione della distribuzione di intensità è sincronizzata con la variazione della distanza di allontanamento della seconda parete dalla prima parete che corrisponde ad una variazione della posizione del piano di sezione dell’oggetto da produrre lungo l’asse del detto oggetto parallelo alla direzione di spostamento della detta seconda parete dalla detta prima parete fino a quando la distanza delle dette due pareti corrisponde alla estensione completa od è maggiore alla detta estensione completa dell’oggetto da produrre lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della detta seconda parete dalla detta prima parete.il procedimento sopra descritto è caratterizzato ulteriormente dal fatto che il contenimento della resina ed il processo di polimerizzazione hanno luogo in una camera vano a volume estensibile in direzione di allontanamento della prima e della seconda parete fra loro la quale camera è variabile separatao a tenuta dall’ambiente esterno almeno durante il processo di produzione essendo la parete di mantello della detta camera orientata in direzione di allontanamento della prima e della seconda parete allungabile nella detta direzione di allontanamento della prima e della seconda.
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto di prevedere che anche il contenimento del prodotto finito ha luogo all’interno della detta camera di contenimentol, separata a tenuta dall’ambiente esterno.
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto di prevedere il contenimento della resina per la produzione di un prestabilito oggetto nella forma fluida, prima dell’inizio del processo di produzione, durante il processo di produzione e dell’oggetto finito ottenuto al termine del processo di produzione all’interno dello stesso vano di alloggiamento a volume variabile, mantenendo la condizione dio tenuta verso l’esterno durante l’intero processo di allontanamento della prima e della seconda parete fra loro contestuale alla polimerizzazione progressiva di singoli strati di resina che forma la successione di strati di resina per ottenere oggetto finito.
19. 19. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 16 a 18 in combinazione con un dispositivo per stereolitografia comprendente un contenitore per della resina atta a solidificare grazie ad un procedimento di polimerizzazione il quale contenitore comprende due contrapposte pareti spostabili in direzione di avvicinamento e di allontanamento, sostanzialmente parallelamente fra loro o lungo un percorso il cui asse è trasversale alla superficie di almeno una delle dette due pareti; una prima parete essendo trasparente rispetto alla direzione di propagazione di una radiazione elettromagnetica con cui viene irraggiata la detta resina; una seconda parete essendo costituita da una piattaforma mobile di adesione posta a contatto con la resina, un meccanismo motorizzato di spostamento progressivo della piattaforma mobile in allontanamento dalla prima parete con moto continuo od a passi di avanzamento; una sorgente di radiazione elettromagnetica che genera un fascio d’irraggiamento elettromagnetico con una prestabilita distribuzione dell’intensità della radiazione che è variabile in un piano parallelo alla detta prima parete; un modulatore della intensità della radiazione elettromagnetica che varia la distribuzione dell’intensità della stessa lungo il piano parallelo alla detta prima parete in modo sincronizzato con l’avanzamento della piattaforma mobile e corrispondentemente alla forma in sezione trasversale di un oggetto da produrre, lungo un piano di sezione dell’oggetto il quale piano di sezione è parallelo alla detta prima parete ed interseca l’oggetto da produrre in una posizione lungo l’asse dello stesso parallelo alla direzione di allontanamento della piattaforma mobile dalla detta prima parete la quale posizione corrisponde alla distanza fra detta prima parete e detta piattaforma mobile.
20. 20. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni 16 a 19 caratterizzato dal fatto di prevedere la compensazione della depressione all’interno del vano a volume variabile causata dalla espansione del detto volume, mediante alimentazione controllata di gas o di aria sottoposta a controllo della purezza e/o decontaminazione da agenti ambientali.
21. 21. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 16 a 20, caratterizzato dal fatto che prevede l’alimentazione di cariche di resina od il prelevamento di residui di resina non utilizzati e l’immagazzinamento od il caricamento di detti residui in una nuova cartuccia o camera.
22. 22. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni in cui è previsto di alimentare gas che agiscono sul processo di essicazione o gas inerti o fluidi di lavaggio della camera e/o dell’oggetto prodotto.