КАРТРИДЖ ДЛЯ СТЕРЕОЛИТОГРАФИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, СТЕРЕОЛИТОГРАФИЧЕСКАЯ МАШИНА С ТАКИМ КАРТРИДЖЕМ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО КАРТРИДЖА
CARTRIDGE FOR STEREO LITHOGRAPHIC MACHINE, STEREO LITHOGRAPHIC MACHINE WITH SUCH CARTRIDGE AND SAID CARTRIDGE PRODUCTION METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к сменному картриджу для стереолитографической машины.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что техника стереолитографии позволяет получить трехмерный объект путем наложения множества слоев основного материала, жидкого или пастообразного, отверждаемого при воздействии на него определенного излучения, в основном, люминесцентного.
Стереолитографическая машина известного типа содержит контейнер, выполненный с возможностью содержания в нем основного материала, дно которого, как правило, прозрачно для определенного излучения.
Машина также содержит средства, выполненные с возможностью испускания этого определенного излучения, расположенные под контейнером и которые избирательно отверждают слой основного материала, смежный дну контейнера.
Отвержденные слои поддерживает моделирующая платформа, приводимая в движение в вертикальном направлении, что позволяет расположить последний затвердевший слой рядом с указанным слоем основного материала перед его отверждением.
Стереолитографические машины известного типа обладают тем недостатком, что контейнер необходимо периодически дозаправлять, чтобы восстановить уровень основного материала, расходуемого во время технологического процесса.
Если дозаправку осуществляют вручную, то это сопряжено с тем недостатком, что оператор подвержен воздействию основного материала, с вытекающим отсюда риском возможной интоксикации оператора.
Согласно известному варианту осуществления дозаправку осуществляют автоматически, однако в этом случае стереолитографическая машина должна быть оснащена питателем, который увеличивает стоимость и требует технического обслуживания.
Другой недостаток машин, сконструированных согласно этому варианту осуществления, следует из того факта, что, когда необходимо заменить основной материал, указанный питатель должен быть промыт так, чтобы предотвратить какое-либо загрязнение между старым и новым основным материалом.
В любом случае раскрытые выше машины также обладают тем недостатком, что основной материал, остающийся в контейнере в конце производственного цикла, подвергается воздействию атмосферы, в частности воздуха и света окружающей среды, что постепенно ухудшает качество материала до тех пор, пока он станет совсем непригодным для использования.
Для предотвращения указанного ухудшения необходимо вручную перенести оставшийся материал в контейнер и оставить его там до следующего использования.
Однако эта операция обладает такими же недостатками, что и раскрытые в отношении ручной дозаправки контейнера.
Другой недостаток, присущий стереолитографическим машинам известного типа, связан с тем фактом, что во время производственного цикла прозрачное дно контейнера подвергается воздействию определенного излучения, и со временем оно становится непрозрачным.
Сообщаемая непрозрачность постепенно уменьшает эффективность излучения, пока не придет необходимость замены контейнера.
Определение момента, когда необходимо осуществить указанную замену, требует определенной профессиональной компетентности.
Проблемы, связанные с дозаправкой и опустошением контейнера, периодической заменой контейнера и возможной промывкой системы подачи материала, означают, что машина описанного выше типа не может быть использована непрофессионалом.
Документ ЕР 1852244 раскрывает одноразовый картридж с подачей жидкого образующего материала для использования при формировании твердых изображений, в то время как документ JP Н0215333 раскрывает стереолитографическую машину, содержащую резервуар, соединенный с внешним контейнером.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение ставит своей целью преодолеть все недостатки, типичные для раскрытых выше стереолитографических машин известного типа.
В частности, первой целью изобретения является устранение необходимости периодической дозаправки и/или опустошения контейнера.
Другой целью изобретения является уход от необходимости промывки контейнерной системы подачи.
Другой целью изобретения является более легкая замена контейнера, когда дно контейнера становится непрозрачным.
Последней в списке, но не последней по значению целью настоящего изобретения является предотвращение порчи основного материала, остающегося в конце производственного цикла.
Вышеупомянутых целей достигают посредством картриджа для стереолитографической машины, сконструированного по п. 1 формулы изобретения.
Указанные цели также достигают с помощью способа изготовления картриджа согласно настоящему изобретению по п. 13, а также с помощью стереолитографической машины, содержащей картридж, по п. 14.
Другие признаки и подробности различных аспектов настоящего изобретения раскрыты в соответствующих зависимых пунктах.
Преимущественно стереолитографическая машина согласно изобретению, в частности, может быть использована даже непрофессиональным оператором, например, в ювелирном или стоматологическом секторе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Указанные цели и преимущества, вкупе с другими, которые будут рассмотрены ниже, проиллюстрированы в описании предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, приведенного посредством неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемый графический материал, в котором:
- на фиг. 1 показан вид сбоку в разрезе картриджа по настоящему изобретению;
- на фиг. 2 показан картридж по фиг. 1 во время использования в стереолитографической машине;
- на фиг. 2 показан вид сбоку в разрезе варианта осуществления картриджа по фиг. 1;
- на фиг. 4 показан вид сбоку в разрезе другого варианта осуществления картриджа по фиг. 1.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Картридж для стереолитографической машины, являющийся объектом настоящего изобретения, целиком обозначенный позицией 2 на фиг. 1, содержит контейнер 3, снабженный отверстием 4.
Через отверстие 4 может быть вставлена моделирующая платформа 14 стереолитографической машины 1 в контейнер 3, когда картридж 2 соединяют с этой стереолитографической машиной 1, как показано на фиг. 2.
Картридж 2 также содержит резервуар 5, выполненный с возможностью содержания в нем основного материала 6, жидкого или пастообразного, способного к отверждению путем воздействия на него определенного излучения 7.
Предпочтительно, но не обязательно, этот основной материал 6 является отверждаемой светом смолой или фотополимером, а определенное излучение 7 представляет собой световое излучение.
Указанный резервуар 5 неразъемно соединен с контейнером 3 так, что формирует с ним единое тело.
Предпочтительно контейнер 3 и резервуар 5 принадлежат единой вмещающей конструкции, содержащей промежуточную стенку 16, разделяющую контейнер 3 и резервуар 5.
Картридж 2 также содержит питатель 8, выполненный с возможностью передачи основного материала 6 из резервуара 5 в контейнер 3.
Согласно изобретению контейнер 3 имеет дно 9, по меньшей мере частично прозрачное для определенного излучения 7 и расположенное напротив отверстия 4 в контейнере 3.
Конфигурация отверстия 4 и прозрачного дна 9 позволяет использовать этот картридж 2 в стереолитографической машине 1 вместо контейнеров известного типа.
Фактически, прозрачное дно 9 позволяет проходить определенному излучению 7 для отверждения основного материала 6, содержащегося в контейнере 3.
Кроме того, отверстие 4 позволяет вставлять моделирующую платформу 14 в контейнер 3 и перемещать ее таким образом, чтобы реализовывать стереолитографический процесс.
Резервуар 5 может быть предварительно заполнен основным материалом 6, подаваемым через питатель 8 в контейнер 3, когда его используют в производственном цикле таким образом, чтобы поддерживать уровень основного материала 6 в контейнере 3, по существу, постоянным.
Поэтому нет необходимости дозаправлять контейнер 3 снаружи по меньшей мере до тех пор, пока основной материал 6, находящийся в резервуаре 5, до конца не использован, тем самым достигают одной из целей изобретения.
В частности, преимущественно, раскрытый выше картридж 2 не требует какой-либо дозаправки, осуществляемой оператором, или установки автоматических питающих устройств в машину, что упрощает как стереолитографическую машину 1, так и процесс ее использования.
Кроме того, так как питатель 8 встраивают в картридж 2, то нет необходимости в его промывке при замене основного материала для производственного цикла, тем самым, достигают другой цели настоящего изобретения.
Фактически основной материал может быть заменен путем простой замены картриджа 2 другим аналогичным картриджем, содержащим новый основной материал.
Предпочтительно резервуар 5 снабжают средствами, выполненными с возможностью изолирования содержащегося там основного материала 6 от окружающей среды.
Преимущественно указанный эффект изолирования позволяет защитить основной материал 6, содержащийся в резервуаре 5, от воздуха и/или света окружающей среды.
Предпочтительно указанные изолирующие средства содержат плотные стенки, ограничивающие резервуар 5.
В частности, стенки резервуара 5 предпочтительно непрозрачны для света окружающей среды.
Что касается питателя 8, то он предпочтительно сконфигурирован таким образом, чтобы поддерживать уровень основного материала 6 в контейнере 3 в пределах определенного интервала, независимо от уровня основного материала 6, находящегося в резервуаре 5.
Преимущественно это позволяет непрерывно поддерживать уровень в контейнере 3 оптимальным для производства, в то же время, предотвращая возможные утечки основного материала 6 из контейнера 3.Предпочтительно указанный питатель 8 содержит габаритный проход, соединяющий резервуар 5 с контейнером 3.
В частности, указанный проход может быть сконфигурирован таким образом, чтобы обеспечить самопроизвольное истечение основного материала 6, когда уровень в контейнере 3 опускается, и остановку такого истечения после восстановления указанного уровня до первоначального значения.
Раскрытый выше эффект может быть достигнут, например, путем определения размеров прохода таким образом, чтобы использовать разность давлений, действующую на основной материал 6, находящийся в резервуаре 5 и в контейнере 3, а также капиллярное действие прохода.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг. 3 и обозначенному там 2', питатель 8 содержит клапан 19, управляемый с возможностью разрешения или предотвращения истечения основного материала 6 из резервуара 5 в контейнер 3 в зависимости от уровня основного материала 6 в последнем.
Предпочтительно указанный клапан 19 содержит воздушный клапан, выполненный с возможностью введения воздуха в резервуар 5.
Согласно другому варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 4, питатель 8 содержит проталкивающее устройство 18, выполненное с возможностью проталкивания основного материала 6 из резервуара 5 в контейнер 3.
В частности, указанное проталкивающее устройство 18 сконфигурировано так, чтобы бездействовать, пока уровень основного материала 6 в контейнере 3 остается в пределах заранее определенного интервала.
Предпочтительно, но не обязательно, указанное проталкивающее устройство 18 является насосом.
Предпочтительно картриджи 2' и 2ʺ содержат привод 20, выполненный с возможностью передачи энергии клапану 19 и проталкивающему устройству 18 соответственно.
Предпочтительно указанный привод 20 содержит разъем подачи энергии, который может быть соединен с аналогичным разъемом, принадлежащим стереолитографической машине.
Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, не проиллюстрированным на фигурах, питатель 8 может содержать отверстие, выполненное с возможностью закрытия и обеспечения разъемного соединения с резервуаром 5 внешних средств управления, сконфигурированных, чтобы управлять истечением основного материала 6 в контейнер 3.
Эти внешние средства управления могут содержать, например, клапан или проталкивающее устройство раскрытых выше типов.
В частности, средства управления могут принадлежать стереолитографической машине 1.
Очевидно, варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать комбинацию из нескольких питателей, выбранных среди раскрытых выше.
Кроме того, во всех раскрытых выше вариантах осуществления питатель 8 может содержать сенсоры 17, выполненные с возможностью контроля уровня основного материала 6 в контейнере 3 и индикации любого отклонения.
В двух последних вариантах осуществления сенсоры 17 могут быть функционально соединены с клапаном 19 и/или проталкивающим устройством 18 таким образом, чтобы контролировать их действия.
Предпочтительно картридж 2 также содержит средства 10, выполненные с возможностью обнаружения уровня основного материала 6, содержащегося в резервуаре 5.
Эти средства 10 обнаружения позволяют предупредить оператора, что основной материал 6, содержащийся в резервуаре 5, заканчивается, так что оператор может заменить картридж 2 в подходящий момент времени.
Поэтому средства 10 обнаружения преимущественно еще больше облегчают использование стереолитографической машины 1.
Предпочтительно средства 10 обнаружения сконфигурированы так, чтобы они генерировали электрический сигнал, отображающий уровень основного материала 6 в резервуаре 5.
Этот электрический сигнал предпочтительно передают устройству, являющемуся наружным по отношению к картриджу 2, через соединительное средство 11, которое может содержать, например, первый разъем, выполненный с возможностью разъемного соединения со вторым разъемом, принадлежащим стереолитографической машине 1.
Стереолитографическая машина 1 предпочтительно оборудована средствами оповещения, не представленными в настоящем документе, но известными по сути, сконфигурированными таким образом, что по получении указанного электрического сигнала они могут сообщить оператору о том, что содержащийся в резервуаре 5 основной материал 6 заканчивается.
Предпочтительно картридж 2 также содержит дверцу 12, подвижно соединенную с отверстием 4 контейнера 3 таким образом, что она принимает закрытое положение, показанное на фиг. 1, и открытое положение, показанное на фиг. 2.
Преимущественно закрытие указанной дверцы 12 делает возможной полное изолирование содержимого картриджа 2 от внешней среды, например, когда картридж 2 остается неиспользованным, таким образом, чтобы сохранить основной материал 6 от порчи, тем самым достигая цель изобретения.
Также преимущественно указанная дверца 12 предотвращает любой случайный контакт оператора с основным материалом 6, что является другим преимуществом упрощения использования машины.
Предпочтительно дверца 12 моторизирована таким образом, что самопроизвольно принимает закрытое положение.
Указанная моторизация может быть достигнута, например, через упругие средства.
Согласно варианту осуществления моторизацию обеспечивают посредством закрывающего устройства, принадлежащего стереолитографической машине.
В этом случае могут быть предусмотрены средства, способные зафиксировать дверцу 12 в закрытом положении, что позволяет предотвратить открытие дверцы 12 оператором.
Эти требования можно удовлетворить, например, путем конфигурации указанных закрывающих средств таким образом, чтобы они могли быть открыты только с помощью инструмента, автоматически управляемого стереолитографической машиной 1, до начала производственного цикла.
В любом случае дверца 12 предпочтительно содержит профилированный участок 12а, способный определять завершение хода, соответствующее открытому и закрытому положениям.
3
Предпочтительно, но не обязательно, объем резервуара 5 находится в интервале 1 - 50 см.
Обозначенный выше объем соответствует количеству основного материала 6, необходимому для изготовления стоматологической модели, используемой в стоматологической механике.
Преимущественно картридж 2 с резервуаром 5 с размерами, указанными выше, может быть использован как одноразовый картридж, что также упрощает использование машины непрофессиональным оператором, в то же время ограничивает количество основного материала 6 до обязательного минимума.
Что касается прозрачного дна 9 контейнера 3, то оно, предпочтительно, сконфигурировано таким образом, что энергия в форме определенного излучения 7, необходимая для сообщения ему непрозрачности, не превышает 110% энергии в форме того же определенного излучения 7, необходимого для отверждения количества основного материала 6, соответствующего объему резервуара 5.
В этом случае срок службы прозрачного дна 9 подбирают в зависимости от основного материала 6, содержащегося в резервуаре 5, что обеспечивает преимущество уменьшения затрат, связанных с поддержанием прозрачности дна 9 и, тем самым, картриджа 2.
Что касается способа изготовления указанного картриджа 2, резервуар 5 предпочтительно заполняют основным материалом 6, а резервуар 5 и контейнер 3 запечатывают.
Указанное запечатывание достигают путем упаковки картриджа 2 в плотную упаковку, открываемую оператором перед началом производственного цикла.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения указанный эффект запечатывания может быть обеспечен непосредственно стенками картриджа 2.
В частности, резервуар 5 может быть заполнен через отверстие, которое после завершения заполнения плотно и надежно закрывают.
Кроме того, дверца 12 может быть сконфигурирована так, чтобы обеспечить полную герметичность картриджа по меньшей мере до тех пор, пока ее не откроют первый раз.
Функционально картридж 2 используют в стереолитографической машине 1, содержащей излучатель 13, способный испускать определенное излучение 7, и моделирующую платформу 14, соединенную с приводом, способным перемещать платформу 14 вдоль траектории X перемещения.
Машина снабжена съемными соединителями 15, выполненными с возможностью размещения картриджа 2 в рабочем положении, схематично проиллюстрированном на фиг. 2.
Преимущественно эти соединители 15 позволяют легко установить картридж 2 в стереолитографическую машину 1, а также легко удалить, после использования картриджа 2.
В частности, рабочее положение, определяемое соединителями 15 картриджа 2, такое, что прозрачное дно 9 картриджа расположено вдоль траектории указанного определенного излучения 7, а отверстие 4 расположено вдоль указанной траектории X перемещения платформы 14.
Предпочтительно соединители 15 снабжены сенсорами, не показанными на фигурах, но известными по сути, выполненными с возможностью обнаружения присутствия картриджа 2 и, если необходимо, индикации любого отклонения положения, что также облегчает его использование.
После размещения картриджа 2 в машине 1 дверцу 12 контейнера 3 открывают, предпочтительно автоматически, для обеспечения прохода моделирующей платформы 14 в контейнер 3.
Затем излучатель 13 и моделирующая платформа 14 функционируют таким образом, чтобы получить трехмерный объект согласно способам стереолитографии, известным по сути.
В конце производственного цикла моделирующую платформу 14 вместе с конечным объектом извлекают из контейнера 3.
Предпочтительно подвижную дверцу 12 контейнера 3 закрывают таким образом, чтобы защитить основной материал 6, оставшийся в картридже 2, от воздействия атмосферы, чтобы его можно было использовать спустя время.
Стереолитографическая машина 1 может быть сконфигурирована таким образом, чтобы предупреждать оператора о том, что уровень основного материала 6 в резервуаре 5 опустился ниже определенного порогового значения, до следующего производственного цикла.
Согласно варианту осуществления стереолитографическая машина 1 сконфигурирована таким образом, что может рассчитать количество основного материала 6, необходимого для изготовления объекта, и сравнить это значение с количеством основного материала 6, доступного в резервуаре 5.
Если количества основного материала 6 в резервуаре 5 недостаточно, стереолитографическая машина 1 оповещает об этом пользователя.
Из вышесказанного ясно следует, что раскрытый выше картридж позволяет достичь всех поставленных целей.
В частности, наличие резервуара и питателя ограничивает необходимость периодической дозаправки и/или опустошения контейнера картриджа оператором.
Кроме того, легкое подсоединение картриджа к машине и его удаление облегчает замену, когда дно контейнера становится непрозрачным.
Также облегчают использование средства обнаружения уровня основного материала в резервуаре.
Простота использования также обеспечивается тем фактом, что нет необходимости осуществлять промывку подающей системы контейнера, когда необходимо заменить основной материал, так как подающая система встроена в картридж.
Поэтому достаточно заменить картридж аналогичным, содержащим новый основной материал.
Кроме того, возможность закрытия отверстия картриджа согласно изобретению позволяет сохранить содержащийся там материал, предотвращая его преждевременную порчу.