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ES2588485T3 - Impresión de interfaz líquida continua - Google Patents

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ES2588485T3
ES2588485T3 ES14706224.4T ES14706224T ES2588485T3 ES 2588485 T3 ES2588485 T3 ES 2588485T3 ES 14706224 T ES14706224 T ES 14706224T ES 2588485 T3 ES2588485 T3 ES 2588485T3
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ES
Spain
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carrier
polymerizable liquid
supply
polymerization
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Alexander ERMOSHKIN
Nikita ERMOSHKIN
Edward T. Samulski
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Carbon3D Inc
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Abstract

Un método de formación de un objeto tridimensional, que comprende: proporcionar un portador y un miembro ópticamente transparente que tiene una superficie de construcción, dicho portador y dicha superficie de construcción definen una región de construcción entre ellos; rellenar dicha región de construcción con un líquido polimerizable; irradiar dicha región de construcción a través de dicho miembro ópticamente transparente para formar un polímero sólido a partir de dicho líquido polimerizable mientras simultáneamente avanza dicho portador lejos de dicha superficie de construcción para formar dicho objeto tridimensional a partir de dicho polímero sólido, mientras que también simultáneamente: (i) mantener continuamente una zona muerta de líquido polimerizable en contacto con dicha superficie de construcción, y (ii) mantener continuamente un gradiente de la zona de polimerización entre dicha zona muerta y dicho polímero sólido y en contacto con cada uno de los mismos, dicho gradiente de la zona de polimerización comprende dicho líquido polimerizable en forma parcialmente curada.

Description

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DESCRIPCION
Impresion de interfaz llquida continua Solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica el beneficio de las solicitudes de patentes de propiedad comun con numeros de serie 61/919,903, presentada el 23 de diciembre de 2013 (expediente num. 1151-3PR2); 61/865,841, presentada el 14 de agosto de 2013(expediente num. 1151-3PR) y 61/763,746, presentada el 12 de febrero de 2013 (expediente num. 1151-2PR), de las cuales se incorporan las descripciones en su totalidad como referencias en la presente descripcion.
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a metodos y aparatos para la fabrication de objetos tridimensionales solidos a partir de materiales llquidos polimerizables.
Antecedentes de la invencion
En aditivos convencionales o tecnicas de fabricacion tridimensional, la construction de un objeto tridimensional se lleva a cabo en un modo escalonado o capa por capa. En particular, la formation de capas se lleva a cabo a traves de la solidification de resina fotocurable bajo la action de irradiation de luz UV o visible. Se conocen dos tecnicas: una en la que se forman nuevas capas en la superficie superior del objeto en desarrollo; la otra en la que se forman nuevas capas en la superficie inferior del objeto en desarrollo.
Si las nuevas capas se forman en la superficie superior del objeto en desarrollo, entonces despues de cada paso de irradiacion el objeto bajo construccion se sumerge en el deposito de resina, se recubre una nueva capa de resina sobre la parte superior, y se lleva a cabo un nuevo paso de irradiacion. Un ejemplo anterior de tal tecnica se ofrece en la patente de Estados Unidos num. 5,236,637 de Hull, en la Figura 3. Una desventaja de tales tecnicas "descendentes" es la necesidad para sumergir el objeto en desarrollo en un (potencialmente profundo) deposito de resina llquida y reconstituir un recubrimiento preciso de resina llquida.
Si las nuevas capas se forman en la parte inferior del objeto en desarrollo, entonces despues de cada paso de irradiacion el objeto bajo construccion debe separarse a partir de la placa inferior en el pozo de fabricacion. Un ejemplo anterior de tal tecnica se ofrece en la patente de Estados Unidos num. 5,236,637 de Hull, en la Figura 4. Mientras tales tecnicas "ascendentes" mantienen el potencial para eliminar la necesidad de un pozo profundo en la que el objeto se sumerge en lugar de levantar el objeto fuera de un deposito o pozo relativamente poco profundo, un problema con tales tecnicas de fabricacion "ascendentes", tal como se aplica en el comercio, es que deben tomarse extremos cuidados, y emplearse elementos mecanicos adicionales, cuando se separa la capa solidificada de la placa inferior debido a las interacciones flsicas y qulmicas entre las mismas. Por ejemplo, en la patente de Estados Unidos num. 7,438,846, se usa una capa de separation elastica para lograr la separation "no destructiva" de material solidificado en el plano de construccion inferior. Otros enfoques, tales como la impresora tridimensional B9Creator™ comercializada por B9Creations de Deadwood, South Dakota, USA, emplea una placa de construccion deslizante. Ver, por ejemplo, la solicitud de patente de Estados Unidos 2013/0292862 de M. Joyce y la solicitud de patente de Estados Unidos 2013/0295212 de Y. Chen y otros (ambas del 7 de noviembre de 2013); ver tambien J. Manufacturing Sci. y Eng. 134, 051011 -1 de Y. Pan y otros (octubre de 2012). Tales enfoques introducen una etapa mecanica que puede complicar el aparato, retardar el metodo, y/o deformar potencialmente el producto final.
Los procesos continuos para producir un objeto tridimensional se sugieren con detenimiento con respecto a las tecnicas "descendentes" enla patente de Estados Unidos num. 7,892,474, pero esta referencia no explica de que forma pueden implementarse en sistemas "ascendentes" de manera no destructiva para el artlculo que se produce. En consecuencia, existe una necesidad de metodos y aparatos alternativos para la fabricacion tridimensional que puede obviar la necesidad de etapas de separacion mecanica en la fabricacion "ascendente".
Resumen de la invencion
En la presente descripcion se describen los metodos, sistemas y aparatos (se incluyen los metodos, sistemas y aparatos de control asociados), para la production generalmente continua de un objeto tridimensional. En estos metodos, sistemas y aparatos, el objeto tridimensional se produce a partir de una interfaz llquida. De ahl que a veces se refiera, por conveniencia y no con el fin de limitation, como "impresion de interfaz llquida continua". Una representation esquematica se muestra en la Figura 1 en la presente descripcion.
Como se analiza mas adelante, la interfaz se ubica entre las primera y segunda capas o zonas del mismo llquido polimerizable. La primera capa o zona (tambien referida a veces como una "zona muerta") contiene un inhibidor de la polimerizacion (al menos en una cantidad de inhibicion de polimerizacion); en la segunda capa o zona el inhibidor se ha consumido (o de lo contrario no se ha incorporado o penetrado en el mismo) hasta el punto donde la polimerizacion ya no se inhibe sustancialmente. Las primera y segunda zonas no forman una interfaz estricta entre si sino que existe un
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gradiente de composition que tambien puede describirse como que forma una interfaz entre ellas en lugar de una interfaz bien definida, como las fases son miscible entre si, y ademas crean un (solapamiento parcial o completo) gradiente de polimerizacion entre ellas (y tambien entre el objeto tridimensional que se fabrica, y la superficie construida a traves de la cual se irradia el liquido polimerizable). El objeto tridimensional puede fabricarse, desarrollarse o producirse continuamente a partir del gradiente de polimerizacion (en lugar de fabricarse capa por capa). Como resultado, la creation de lineas de fallas o grietas en el objeto que se produce, lo cual puede suceder en tecnicas de capa por capa tal como se describio en Y. Pan y otros o J. Joyce y otros (senalado anteriormente), pueden reducirse u obviarse. Por supuesto, tales lineas de falla o grietas pueden introducirse intencionalmente cuando se desee como se analiza mas adelante.
En algunas modalidades de impresion de interfaz liquida continua, la primera capa o zona se proporciona inmediatamente sobre la parte superior de, o en contacto con, una placa de construction. La placa de construction es transparente a la irradiation que inicia la polimerizacion (por ejemplo, radiation estampada), pero la placa de construccion es semipermeable preferentemente al inhibidor de polimerizacion y permite al inhibidor de polimerizacion (por ejemplo, oxigeno) pasar parcialmente o completamente a traves de la misma (por ejemplo, suministrar continuamente inhibidor a la "zona muerta"). La placa de construccion es preferentemente "fija" o "estacionaria" en el sentido de que no necesita deslizarse, retraerse, rebotar o similares para crear etapas separadas o secuenciales (como en un proceso capa por capa). Por supuesto, el movimiento menor de la placa de construccion en las direcciones x y/o y que no interrumpe exageradamente el gradiente de polimerizacion, pero aun permite la polimerizacion continua de la interfaz liquida, puede aun ajustarse en algunas modalidades, como tambien se analiza mas adelante.
Por lo tanto, la presente invention proporciona un metodo de formation de un objeto tridimensional, que comprende: proporcionar un portador y un miembro opticamente transparente que tiene una superficie de construccion, dicho portador y dicha superficie de construccion definen una region de construccion entre ellos; rellenar dicha region de construccion con un Kquido polimerizable; irradiar dicha region de construccion a traves de dicho miembro opticamente transparente para formar un polimero solido a partir de dicho liquido polimerizable mientras, simultaneamente, se hace avanzar dicho portador lejos de dicha superficie de construccion para formar dicho objeto tridimensional a partir de dicho polimero solido, mientras que tambien simultaneamente (i) mantener continuamente una zona muerta de liquido polimerizable en contacto con dicha superficie de construccion, y (ii) mantener continuamente un gradiente de la zona de polimerizacion entre dicha zona muerta y dicho polimero solido y en contacto con cada uno de los mismos, dicho gradiente de la zona de polimerizacion comprende dicho liquido polimerizable en forma parcialmente curada (por ejemplo, de manera que se reduce en dicho objeto tridimensional la formacion de lineas de fallas o grietas entre capas de polimero solido). En algunas modalidades, el miembro opticamente transparente comprende un miembro semipermeable, y mantener continuamente una zona muerta se lleva a cabo mediante el suministro de un inhibidor de polimerizacion a traves de dicho miembro opticamente transparente, de esta manera se crea un gradiente de inhibidor en dicha zona muerta y opcionalmente en al menos una portion de dicho gradiente de zona de polimerizacion; en otras modalidades, el miembro opticamente transparente comprende un miembro semipermeable, y se configura para contener (o "depositar") una cantidad suficiente de inhibidor para mantener continuamente la zona muerta por una longitud de tiempo suficiente, para producir el articulo que se fabrica sin suministro adicional de inhibidor durante el proceso ("deposito" que puede reponerse o recargarse entre ejecuciones de production). En algunas modalidades, el miembro opticamente transparente se comprende de un fluoropolimero semipermeable, un polimero rigido permeable al gas, vidrio poroso, o una combination de los mismos. En algunas modalidades, el paso de irradiacion se lleva a cabo con un patron de radiacion bidimensional proyectado en dicha region de construccion, en donde dicho patron varia con el tiempo mientras simultaneamente dicha etapa de avance continua por un tiempo suficiente para formar dicho objeto tridimensional (es decir, tiempo durante el cual se mantiene dicho gradiente de la zona de polimerizacion).
Aunque la zona muerta y el gradiente de la zona de polimerizacion no tienen un limite estricto entre ellos (en esas localizaciones donde las dos se encuentran), en algunas modalidades el grosor del gradiente de la zona de polimerizacion es al menos tan grande como el grosor de la zona muerta. Por lo tanto, en algunas modalidades, la zona muerta tiene un grosor de 0.01, 0.1, 1.2, o 10 micras hasta 100, 200 o 400 micras, o mas, y/o dicho gradiente de la zona de polimerizacion y dicha zona muerta entre si tienen un grosor de 1 o 2 micras hasta 400, 600, o 1000 micras, o mas. En algunas modalidades, el gradiente de la zona de polimerizacion se mantiene (mientras las etapas de polimerizacion continuan) por un tiempo de al menos 5, 10, 15, 20 o 30 segundos, hasta 5, 10, 15 o 20 minutos o mas, o hasta la termination del producto tridimensional.
El metodo ademas puede comprender la etapa de interrumpir dicho gradiente de la zona de polimerizacion por un tiempo suficiente para formar una linea de falla en dicho objeto tridimensional (por ejemplo, en una localization deseada predeterminada para una grieta intencional, o en una localizacion en dicho objeto donde la prevention de grietas o reduction de grietas no es critica), y luego el restablecimiento de dicho gradiente de la zona de polimerizacion (por ejemplo mediante la pausa, y reanudacion, la etapa de avance, aumento, luego disminucion, la intensidad de irradiacion, y combinaciones de las mismas).
El metodo ademas puede comprender calentar dicho liquido polimerizable cuando se suministra a la region de construccion y/o dentro de la region de construccion (por ejemplo, mediante una cantidad como se muestra en los ejemplos mas adelante) para reducir la viscosidad de los mismos en la region de construccion (porejemplo, mediante una cantidad como se muestra en los ejemplos mas adelante).
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El metodo puede llevarse a cabo y el aparato implementarse en donde dicho portador tiene al menos un canal formado en el mismo, y dicha etapa de relleno se lleva a cabo mediante el paso o al forzar dicho llquido polimerizable en dicha region de construccion a traves de dicho al menos un canal(por ejemplo, en donde dicho portador tiene una pluralidad de canales formados en el mismo, y en donde llquidos polimerizables diferentes se fuerzan a traves de uno diferente de dicha pluralidad de canales; porejemplo, que comprende ademas simultaneamente, la formation de al menos uno, o una pluralidad de, conductos de suministro externos separados de dicho objeto, cada uno de dichos al menos conductos de suministro en comunicacion fluida con un canal en dicho portador, para suministrar al menos una, o una pluralidad de llquidos polimerizables diferentes desde dicho portador a dicha zona de construccion). En algunas modalidades, el miembro semipermeable tiene un grosor de 0.1 o 1 millmetros a 10 o 100 millmetros; y/o dicho miembro semipermeable tiene una permeabilidad al oxlgeno de al menos 10 barreras,
En consecuencia, un aspecto particular de la presente invention es un metodo de formacion de un objeto tridimensional, que comprende: proporcionar un portador y un miembro opticamente transparente que tiene una superficie de construccion, el portador y la superficie de construccion definen una region de construccion entre ellos; rellenar la region de construccion con un llquido polimerizable; irradiar la region de construccion a traves del miembro opticamente transparente para formar un pollmero solido a partir del llquido polimerizable, mientras simultaneamente se hace avanzar el portador lejos de la superficie de construccion para formar el objeto tridimensional a partir del pollmero solido, mientras que tambien simultaneamente: (i) mantener continuamente una zona muerta de llquido polimerizable en contacto con la superficie de construccion, y (ii) mantener continuamente un gradiente de la zona de polimerizacion entre la zona muerta y el pollmero solido y en contacto con cada uno de los mismos, el gradiente de la zona de polimerizacion comprende el llquido polimerizable en forma parcialmente curada.
En algunas modalidades, el miembro opticamente transparente comprende un miembro semipermeable, y el mantenimiento continuamente de una zona muerta se lleva a cabo mediante el suministro de un inhibidor de polimerizacion a traves del miembro opticamente transparente, de esta manera se crea un gradiente de inhibidor en la zona muerta y opcionalmente en al menos una portion del gradiente de la zona de polimerizacion.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el miembro opticamente transparente se comprende de un fluoropollmero semipermeable, una pollmero rlgido permeable al gas, vidrio poroso, o una combination de los mismos.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, la etapa de irradiation se lleva a cabo mediante fotolitografla sin mascara.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, la etapa de irradiacion se lleva a cabo con un patron de radiation bidimensional proyectado en la region de construccion, en donde el patron varla con el tiempo mientras simultaneamente la etapa de avance continua por un tiempo suficiente para formar el objeto tridimensional.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el gradiente de la zona de polimerizacion y la zona muerta entre si tienen un grosor de 1 a 1000 micras.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el gradiente de la zona de polimerizacion se mantiene por un tiempo de al menos 5 segundos.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el metodo ademas comprende la etapa de interrumpir el gradiente de la zona de polimerizacion por un tiempo suficiente para formar una llnea de falla en el objeto tridimensional.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el metodo ademas comprende calentar el llquido polimerizable para reducir la viscosidad del mismo en la region de construccion.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el portador tiene al menos un canal formado en el mismo, y la etapa de rellenar se lleva a cabo mediante el paso o al forzar el llquido polimerizable en la region de construccion a traves de el al menos un canal.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el miembro semipermeable tiene un grosor de 0.1 a 100 millmetros; y/o en donde el miembro semipermeable tiene una permeabilidad al oxlgeno de al menos 7.5x10'17m2s'1Pa'1 (10 barreras); y/o en donde el miembro semipermeable se forma de un fluoropollmero semipermeable, un pollmero rlgido permeable al gas, vidrio poroso, o una combinacion de los mismos.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, la etapa de irradiacion se lleva a cabo con radiacion actlnica.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, se lleva a cabo el avance simultaneamente a una tasa acumulada de al menos 0.1, 1, 10, 100 o 1000 micras por segundo.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el portador tiene una capa de sacrificio soluble en el mismo, y el objeto tridimensional se forma sobre la capa de sacrificio soluble.
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En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el area de la superficie total de la region de construction ocupa al menos el setenta por ciento del area de la superficie total de la superficie de construccion; y/o en donde el movimiento lateral del portador y el objeto en cualquier direction no es mas del treinta por ciento del ancho de la region de construccion en la direccion correspondiente.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el llquido polimerizable comprende un llquido polimerizable por radicales libres y el inhibidor comprende oxlgeno.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el llquido polimerizable comprende un llquido polimerizable catalizado por acido o cationicamente, y el inhibidor comprende una base.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, la superficie de construccion es sustancialmente fija o estacionaria.
Un aspecto particular adicional de la invention es un aparato para formar un objeto tridimensional a partir de un llquido polimerizable, que comprende: (a) un soporte; (b) un portador asociado operativamente con el soporte sobre el portador en el que se forma el objeto tridimensional; (c) un miembro opticamente transparente que tiene una superficie de construccion, con la superficie de construccion y el portador que definen una region de construccion entre ellos; (d) un suministro de pollmero llquido asociado operativamente con la superficie de construccion y configurado para suministrar pollmero llquido en la region de construccion para la polimerizacion por solidification; (e) una fuente de radiation configurada para irradiar la region de construccion a traves del miembro opticamente transparente para formar un pollmero solido a partir del llquido polimerizable; (f) un controlador asociado operativamente con el portador y la fuente de radiacion para hacer avanzar el portador lejos de la superficie de construccion para formar el objeto tridimensional a partir del pollmero solido, mientras que tambien simultaneamente: (i) mantener continuamente una zona muerta de llquido polimerizable en contacto con la superficie de construccion, y (ii) mantener continuamente un gradiente de la zona de polimerizacion entre la zona muerta y el pollmero solido y en contacto con cada uno de los mismos, el gradiente de la zona de polimerizacion comprende el llquido polimerizable en forma parcialmente curada.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el portador tiene al menos un canal formado en el mismo, configurado para el suministro del llquido polimerizable en la region de construccion a traves de el al menos un canal.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, el portador tiene una pluralidad de canales formados en el mismo, configurados para el suministro de llquidos polimerizables diferentes a traves de los diferentes de la pluralidad de canales.
En algunas modalidades de las mencionadas anteriormente, se proporcionan al menos uno, o una pluralidad de, conductos de suministro externos separados del objeto (por ejemplo, fabricados en el curso de los mismos o simultaneamente con los mismos), cada uno del al menos un conducto de suministro en comunicacion fluida con un canal en el portador, configurado para el suministro de al menos un, o una pluralidad de llquidos polimerizables diferentes a partir del portador a la zona de construccion.
En algunas modalidades, la placa de construccion es sustancialmente fija o estacionaria.
En algunas modalidades, la fuente de inhibidor de polimerizacion es un deposito de inhibidor de polimerizacion dentro del miembro semipermeable.
En algunas modalidades, el miembro semipermeable ademas comprende una superficie de suministro separada de la superficie de construccion.
En algunas modalidades, la superficie de suministro es en contacto continuo con un inhibidor de polimerizacion con el objetivo de proporcionar la fuente de inhibidor de la polimerizacion.
En algunas modalidades, el aparato ademas comprende un calentador asociado operativamente con la placa de construccion y/o el suministro de pollmero llquido, el calentador configurado para calentar el llquido polimerizable en, o suministrado a, la region de construccion.
En algunas modalidades, el aparato ademas comprende un enfriador asociado operativamente con la placa de construccion y configurado para enfriar el llquido polimerizable en la region de construccion.
En algunas modalidades, el miembro semipermeable comprende una portion de la superficie superior, una portion de la superficie inferior, y una porcion de la superficie de borde; la superficie de construccion se encuentra sobre la porcion de la superficie superior; y la superficie de suministro se encuentra sobre al menos una de, la porcion de la superficie superior, la porcion de la superficie inferior, y la porcion de la superficie de borde.
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En algunas modalidades, el aparato ademas comprende una fuente de presion asociada operativamente con el suministro de pollmero llquido.
En algunas modalidades, la fuente de radiacion comprende una fuente de luz.
En algunas modalidades, el aparato comprende una disposicion para la modulacion espacial de luz asociada operativamente con la fuente de radiacion y el controlador, y configurada para llevar a cabo la irradiacion del llquido polimerizable mediante fotolitografla sin mascara.
En algunas modalidades, el portador comprende una placa, columna, banda, pellcula, carrete, o combinacion de los mismos asociado operativamente con al menos un actuador.
En algunas modalidades, el portador comprende un accionador, el accionador y el controlador configurados para hacer avanzar el portador unidireccionalmente lejos de la superficie de construction.
En algunas modalidades, el portador tiene una capa de sacrificio soluble sobre el mismo, y el objeto tridimensional se forma sobre la capa de sacrificio soluble.
En la impresora tridimensional B9Creator™, un recubrimiento de polidimetilsiloxano (PDMS) se aplica a la superficie de construccion deslizante. El recubrimiento de PDMS se considera para absorber oxlgeno y crear una pellcula de lubricante delgada de resina no polimerizada a traves de su action como un inhibidor de la polimerizacion. Sin embargo, la superficie de construccion recubierta de PDMS se repone directamente con oxlgeno mediante el movimiento mecanico (deslizamiento) de la superficie debajo del objeto en desarrollo, mientras se limpia la resina no polimerizada de la misma
con una escobilla, y luego retorna a su position previa debajo del objeto en desarrollo. Mientras que en algunas
modalidades se proporcionan medios auxiliares de proporcionar un inhibidor tal como oxlgeno (porejemplo, un compresor para canales asociados), el proceso aun emplea un enfoque de capa por capa con deslizamiento y limpieza de la superficie. Ya que el recubrimiento de PDMS puede hincharse por la resina, este hinchamiento, junto con estas etapas mecanicas, puede resultar en el desgarre del, o dano al, recubrimiento de PDMS.
Los ejemplos no limitativos y modalidades especlficas de la presente invention se explican en mayor detalle en los dibujos en la presente description y la description que se presenta mas adelante. La description de todas las referencias a patentes de Estados Unidos citadas en la presente descripcion son para incorporarse en la presente descripcion como referencia en su totalidad.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 es una ilustracion esquematica de una modalidad de un metodo de la presente invencion.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de una modalidad de un aparato de la presente invencion.
La Figura 3 proporciona vistas laterales en section transversal de modalidades alternativas de placas de construccion rlgidas para su uso en la presente invencion.
La Figura 4 ilustra diversos portadores alternativos para su uso en la presente invencion.
La Figura 5 ilustra un inhibidor de la polimerizacion en una placa de construccion rlgida que apoya para establecer una pellcula no polimerizada sobre la superficie de construccion de la misma.
La Figura 6 ilustra la migration de un inhibidor (en este caso oxlgeno) a traves de una placa de construccion a partir de una superficie de suministro en la parte posterior de la placa a una superficie de construccion en la parte frontal de una placa para apoyar en el establecimiento de una pellcula no polimerizada sobre la superficie de construccion.
La Figura 7 ilustra esquematicamente un objeto tridimensional en crecimiento que avanza desde una superficie de construccion, y el espacio que debe llenarse entre ellas antes de que pueda llevarse a cabo la polimerizacion subsecuente.
La Figura 8 ilustra esquematicamente una modalidad de la invencion que proporciona la aceleracion del llenado del espacio mostrado en la Figura 8 para la aplicacion de presion.
La Figura 9 ilustra una varilla o fibra que puede producirse por los metodos y aparatos de la presente invencion.
La Figura 10 es una fotografla de una disposicion de microagujas fabricada con los metodos y aparatos de la presente invencion. El diametro del portador sobre el que se mantiene la disposicion es aproximadamente el mismo que el de una moneda de veinticinco centavos de Estados Unidos (o "cuarteto"), esencialmente se usa el mismo portador en los ejemplos adicionales ilustrados mas adelante.
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La Figura 11 es una fotografla de una segunda disposicion de microagujas fabricada con los metodos y aparatos de la presente invencion.
La Figura 12 es una fotografla de una estructura anular que se fabrica con los metodos y aparatos de la presente invencion. Note el extenso "saliente" durante la fabricacion.
La Figura 13 es una fotografla del anillo terminado de la Figura 12.
La Figura 14 es una fotografla de una estructura de cuatro piezas de ajedrez fabricadas con los metodos y aparatos de la presente invencion.
La Figura 15 es una fotografla de una estructura de prisma rectangular fabricada con los metodos y aparatos de la presente invencion.
La Figura 16 es una fotografla de una estructura de bobina fabricada por los metodos y aparatos de la presente invencion. Note el extenso "saliente" durante la fabricacion a traves de la estructura terminada.
La Figura 17 ilustra los efectos de coloracion y fotoiniciador en el tiempo de curado.
La Figura 18 es una fotografla de una pieza de ajedrez similar a las mostradas en la Figura 14 anterior, pero hecha con
una resina tenida por los metodos de la presente invencion.
La Figura 19 ilustra esquematicamente la fabricacion de una pluralidad de artlculos sobre el portador, el portador que tiene una capa de liberacion sobre el mismo.
La Figura 20 ilustra esquematicamente la liberacion de una pluralidad de artlculos del portador con una capa de liberacion.
La Figura 21 es una fotografla de una disposicion de prismas fabricados por metodos y aparatos de la presente invencion, sobre una capa de liberacion.
La Figura 22 es una fotografla de los prismas mostrados en la Figura 21 despues de la liberacion.
La Figura 23 es una fotografla de una estructura de jaula cillndrica producida por los metodos y aparatos de la presente
invencion.
La Figura 24 es una fotografla de una disposicion similar a la de la Figura 21, y producida esencialmente por los mismos metodos, excepto que comprende un pollmero de polietilenglicol.
La Figura 25 es una fotografla de una estructura de jaula cillndrica similar a la de la Figura 23, y producida sustancialmente por los mismos metodos, excepto que comprende un pollmero de polietilenglicol. Se noto que la pieza era flexible.
La Figura 26 ilustra esquematicamente una modalidad de un aparato de la presente invencion en el que uno o mas calentadores se incluyen para reducir la viscosidad del llquido polimerizable.
La Figura 27 ilustra esquematicamente una modalidad de un aparato de la presente invencion en la que la region de construccion se llena con llquido polimerizable suministrado a traves del portador.
La Figura 28 ilustra esquematicamente una modalidad de la invencion en la que se forman conductos externos para facilitar el suministro de uno o multiples llquidos polimerizables del portador a la region de construccion.
Las Figuras 29-31 son diagramas de flujo que ilustran los metodos y sistemas de control para llevar a cabo la presente invencion.
Descripcion detallada de las modalidades ilustrativas
La presente invencion se describe ahora con mas detalle de aqul en adelante con referencia a los dibujos acompanantes, en los que se muestran las modalidades de la invencion. Sin embargo, esta invencion puede llevarse a la tecnica de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las modalidades descritas en la presente descripcion; mas bien estas modalidades se proporcionan de manera que esta descripcion sea rigurosa y completa y exprese completamente el alcance de la invencion a los expertos en la tecnica.
Numeros similares se refieren a elementos similares. En las figuras, el grosor de ciertas llneas, capas, componentes, elementos o caracterlsticas pueden exagerarse para mayor claridad. Cuando se usan, las llneas discontinuas ilustran operaciones o caracterlsticas opcionales a menos que se especifique lo contrario.
La terminologla usada en la presente descripcion es para el proposito de describir las modalidades particulares solamente
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y no esta destinada para ser limitante de la invencion. Como se usa en la presente descripcion, las formas singulares "un", "una/uno" y "el/la/las" pretenden incluir las formas plurales igualmente, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se entendera ademas que los terminos "comprende" o "que comprende", cuando se usan en esta descripcion, especifican la presencia de caracterlsticas establecidas, numeros enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos o combinaciones de los mismos pero no excluyen la presencia o adicion de una o mas de otras caracterlsticas, numeros enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos o combinaciones de los mismos.
Como se usa en la presente descripcion, el termino "y/o" incluye cualquiera y todas las posibles combinaciones o uno o mas de los elementos enumerados asociados, as! como tambien la ausencia de combinaciones cuando se interpreta como alternativa ("o").
A menos que se defina lo contrario, todos los terminos (que incluyen terminos tecnicos y cientlficos) usados en la presente descripcion tienen el mismo significado que se entiende comunmente por un experto ordinario en la tecnica a la que pertenece esta invencion. Se entendera ademas que los terminos, tales como los definidos en los diccionarios usados comunmente, deben interpretarse como que tienen un significado que es consistente con su significado en el contexto de la descripcion y las reivindicaciones y no deben interpretarse en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que se defina expresamente en la presente descripcion. Las construcciones o funciones bien conocidas no pueden describirse en detalle por razones de brevedad y/o claridad.
Se debe entender que cuando un elemento se refiere a que se encuentra "sobre", "acoplado" a, "conectado" a, "acoplado" con, "en contacto", etcetera, otro elemento, puede ser directamente sobre, acoplado a, conectado a, acoplado con, y/o en contacto con el otro elemento o elementos intermedios tambien pueden estar presente. Por el contrario, cuando un elemento se refiere a que es, por ejemplo, "directamente sobre," "directamente acoplado" a, "directamente conectado" a, "directamente acoplado" con o "directamente en contacto con" otro elemento, no existen elementos intermedios presentes. Tambien se debe apreciar por los expertos en la tecnica que la referencia a una estructura o caracterlstica que se dispone "adyacente" a otra caracterlstica puede tener porciones que solapen o sustenten la caracterlstica adyacente.
Los terminos espacialmente relativos, tales como "bajo", "abajo", "inferior", "sobre", "superior", y similares, pueden usarse en la presente descripcion para facilitar la descripcion para describir la relacion de un elemento o caracterlstica con otros elemento(s) o caracterlstica(s) como se ilustra en las figuras. Se debe entender que los terminos espacialmente relativos se destinan para abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operacion en adicion a la orientacion representada en las figuras. Por ejemplo, si se invierte el dispositivo en las Figuras, los elementos descritos como "bajo" o "debajo de" otros elementos o caracterlsticas entonces serlan orientados "sobre" los otros elementos o caracterlsticas. Por lo tanto, el termino ilustrativo "bajo" puede abarcar ambas orientaciones de sobre y bajo. El dispositivo puede orientarse de otra manera (rotarse 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores relativos espacialmente usados en la presente descripcion interpretarse en consecuencia. De manera similar, los terminos "hacia arriba", "hacia abajo", "vertical", "horizontal" y similares se usan en la presente descripcion con el fin de explicacion solamente, a menos que se indique lo contrario especlficamente.
Se debe entender que, aunque los terminos primero, segundo, etcetera, pueden usarse en la presente descripcion para describir diversos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no deben limitarse por estos terminos. Mas bien, estos terminos se usan solamente para distinguir un elemento, componente, region, capa y/o seccion, de otro elemento, componente, region, capa y/o seccion. Por lo tanto, un primer elemento, componente, region, capa o seccion analizado en la presente descripcion podrla denominarse un segundo elemento, componente, region, capa o seccion sin apartarse de las ensenanzas de la presente invencion. La secuencia de operaciones (o etapas) no se limita al orden presentado en las reivindicaciones o figuras a menos que se indique lo contrario especlficamente.
1. Llquidos polimerizables.
Cualquier llquido polimerizable adecuado puede usarse para permitir la presente invencion. El llquido (a veces tambien referido como "resina llquida" "tinta", o simplemente "resina" en la presente descripcion) puede incluir un monomero, particularmente fotopolimerizable y/o monomeros polimerizables por radicales libres, y un iniciador adecuado tal como un iniciador por radicales libres, y combinaciones de los mismos. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, acrllicos, metacrllico, acrilamidas, estirenicos, olefinas, olefinas halogenadas, alquenos clclicos, anhldrido maleico, alquenos, alquinos, monoxido de carbono, oligomeros funcionalizados, monomeros de sitio multifuncionales, PEG funcionalizados, etcetera, que incluyen combinaciones de los mismos. Ejemplos de resinas llquidas, los monomeros e iniciadores incluyen pero no se limitan a los que se exponen en las patentes de Estados Unidos nums. 8,232,043; 8,119,214; 7,935,476; 7,767,728; 7,649,029; WO 2012129968 A1; CN 102715751 A; JP 2012210408 A.
Lfquidos polimerizables catalizados por acido. Mientras en algunas modalidades, como se senalo anteriormente, el llquido polimerizable comprende un llquido polimerizable por radicales libres (en cuyo caso un inhibidor puede ser oxlgeno como se describe mas adelante), en otras modalidades el llquido polimerizable comprende un llquido polimerizable catalizado por acido, o polimerizado cationicamente. En tales modalidades el llquido polimerizable comprende monomeros que contienen grupos adecuados para catalisis de acido, tales como grupos epoxidos, grupos de vinil eter, etcetera. Por lo tanto, los monomeros adecuados incluyen olefinas tales como metoxietano, 4-metoxiestireno, estireno, 2-metilprop-1-eno,
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1,3-butadieno, etcetera; monomeros heterociclicos (que incluye lactonas, lactamas, y aminas ciclicas) tales como oxirano, tietano, tetrahidrofurano, oxazolina, 1,3, dioxepano, oxetan-2-ona, etcetera, y combinaciones de los mismos. Un generador fotoacido adecuado (PAG) (generalmente ionico o no ionico) se incluye en el llquido polimerizable catalizado por acido, ejemplos de los cuales incluyen, pero no se limitan a sales de onio, sulfonio y sales de iodonio, etcetera, tales como difenil yoduro hexafluorofosfato, difenil yoduro hexafluoroarseniato, difenil yoduro hexafluoroantimoniato, difenil p- metoxifenil triflato, difenil p-toluenil triflato, difenil p-isobutilfenil triflato, difenil p-tert-butilfenil triflato, trifenilsulfonio hexafluororfosfato, trifenilsulfonio hexafluoroarseniato, trifenilsulfonio hexafluoroantimoniato, trifenilsulfonio triflato, dibutilnaftilsulfonio triflato, etcetera, que incluye sus mezclas. Ver, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos nums. 7,824,839; 7,550,246;7,534,844; 6,692,891; 5,374,500; y 5,017,461; ver tambien Photoacid Generator Selection Guide for the electronics industry and energy curable coatings (BASF 2010).
Hidrogeles. En algunas modalidades, las resinas adecuadas incluyen hidrogeles fotocurables como poli(etilenglicoles) (PEG) y gelatinas. Los hidrogeles PEG se han usado para suministrar una variedad de sustancias biologicas, que incluye factores de crecimiento; sin embargo, un gran desaflo al que se enfrentan los hidrogeles PEG reticulados por polimerizaciones de crecimiento de cadenas es el potencial para el dano irreversible de protelnas. Las condiciones para maximizar la liberacion de sustancias biologicas a partir de hidrogeles diacrilatos PEG fotopolimerizados, pueden mejorarse mediante la inclusion de secuencias de peptidos que se unen por afinidad en las soluciones de resinas monomericas, previo a la fotopolimerizacion que permite el suministro sostenido. La gelatina es un biopollmero usado frecuentemente en la industria de los alimentos, cosmeticos, farmaceutica y fotografica. Se obtiene mediante la desnaturalizacion termica o degradacion qulmica y flsica de colageno. Existen tres tipos de gelatina, que incluye las que se encuentran en los animales, peces y humanos. La gelatina de la piel de peces de agua frla se considera segura para usar en aplicaciones farmaceuticas. La luz UV o visible puede usarse para reticular apropiadamente la gelatina modificada. Los metodos para la reticulacion de gelatina incluye derivados curados de colorantes tales como Rosa de Bengala.
Resinas de silicona fotocurables. Una resina adecuada incluye siliconas fotocurables. El caucho curado de silicona UV, tal como el caucho curado de silicona UV Siliopren™ puede usarse tal como pueden usarse los selladores adhesivos curados de silicona LOCTITE™. Las aplicaciones incluyen instrumentos opticos, equipos medicos y quirurgicos, iluminacion y recintos exteriores, conectores electricos/sensores, fibra optica y juntas.
Resinas biodegradables. Las resinas biodegradables son particularmente importantes para dispositivos implantables para suministrar medicamentos o para aplicaciones de funcionamiento temporal, como roscas y endoprotesis biodegradables (laspatentes de Estados Unidos 7,919,162; 6,932,930). Los copollmeros biodegradables de acido lactico y acido glicolico (PLGA) pueden disolverse en dimetacrilato PEG para producir una resina transparente adecuada para su uso. Los oligomeros policaprolactona y PLGA pueden funcionalizarse con grupos acrllicos o metacrllicos para permitir que sean resinas efectivas para su uso.
Poliuretanos fotocurables. Una resina particularmente util es el poliuretano fotocurable. Una composicion de poliuretano fotopolimerizable comprende (1) un poliuretano basado en un disocianato alifatico, poli(hexametileno isoftalato glicol) y, opcionalmente, 1,4-butanodiol; (2) un ester acrllico polifuncional; (3) un fotoiniciador; y (4) un antioxidante, puede formularse de manera que proporciona un material duro, resistente a la abrasion, y resistente a las manchas (patente de Estados Unidos 4,337,130). Los elastomeros de poliuretano termoplasticos fotocurables incorporan dioles de diacetileno fotorreactivos como extensores de cadena.
Resinas de alto rendimiento. En algunas modalidades, se usan resinas de alto rendimiento. Tales resinas de alto rendimiento pueden a veces requerir el uso de calefaccion para desvanecer y/o reducir la viscosidad de las mismas, como se senalo anteriormente y se analiza mas adelante. Los ejemplos de tales resinas incluyen, pero no se limitan a, resinas para esos materiales referidos, a veces, como pollmeros cristalinos llquidos de esteres, ester imida, y oligomeros de ester amida, como se describe en las patentes de Estados Unidos nums. 7,507,784; 6,939,940. Adicionalmente, en la presente invencion, ya que tales resinas se emplean a veces como resinas termoendurecibles de alta temperatura, comprenden un fotoiniciador adecuado, tales como los iniciadores benzofenona, antraquinona, y fluoroenona (que incluye derivados de los mismos), para iniciar la reticulacion en la irradiacion, como se analiza mas adelante.
Resina de ejemplo adicional. Particularmente, las resinas utiles para aplicaciones dentales incluyen EnvisionTEC's Clear Guide, EnvisionTEC's E-Denstone Material. Particularmente, las resinas utiles para las industrias de aparatos de correccion auditiva incluyen Series de resinas EnvisionTEC's e-Shell 300. Particularmente, las resinas utiles incluyen EnvisionTEC's HTM140IV High Temperature Mold Material para su uso directamente con caucho vulcanizado en aplicaciones de moldeo/fundicion. Un material particularmente util para la fabricacion de partes resistentes y rlgidas incluye resina EnvisionTEC's RC31. Una resina particularmente util para aplicaciones de fundicion de precision incluye EnvisionTEC's Easy Cast EC500.
Ingredientes de resina adicional. La resina llquida o material polimerizable puede tener partlculas solidas suspendidas o dispersas en el mismo. Puede usarse cualquier partlcula solida adecuada, en dependencia del producto final que se fabrique. Las partlculas pueden ser metalicas, organicas/polimericas, inorganicas, o compuestos o sus mezclas. Las partlculas pueden ser no conductoras, semiconductoras, o conductoras (que incluye conductores metalicos y no metalicos o pollmeros); y las partlculas pueden ser magneticas, ferromagneticas, paramagneticas, o no magneticas. Las partlculas pueden ser de cualquier forma adecuada, que incluye la forma esferica, ellptica, cillndrica, etcetera. Las partlculas pueden
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comprender un agente activo o compuesto detectable como se describio anteriormente, aunque estos tambien pueden proporcionarse solubilizados disueltos en la resina llquida como tambien se analiza mas adelante. Por ejemplo, pueden emplearse partlculas magneticas o paramagneticas o nanopartlculas.
La resina llquida puede tener ingredientes adicionales solubilizados en la misma, que incluye pigmentos, colorantes, compuestos activos o compuestos farmaceuticos, compuestos detectables (por ejemplo, fluorescente, fosforescente, radioactivo), etcetera, nuevamente en dependencia del proposito particular del producto que se fabrique. Ejemplos de tales ingredientes adicionales incluyen, pero no se limitan a, protelnas, peptidos, acidos nucleicos (DNA, RNA) tales como siRNA, azucares, pequenos compuestos organicos (farmacos y compuestos farmaco similares), etcetera, que incluye combinaciones de los mismos.
Inhibidores de polimerizacion. Inhibidores o inhibidores de polimerizacion para su uso en la presente invencion pueden ser en forma de un llquido o un gas. En algunas modalidades, se prefieren los inhibidores de gas. El inhibidor especlfico dependera del monomero que se polimerice y la reaccion de polimerizacion. Para los monomeros de polimerizacion por radicales libres, el inhibidor puede convenientemente, ser oxlgeno, que se puede proporcionar en forma de un gas tal como aire, un gas enriquecido en oxlgeno (opcionalmente pero en algunas modalidades contienen preferentemente gases inertes adicionales para reducir la combustibilidad de los mismos), o en algunas modalidades gas de oxlgeno puro. En modalidades alternativas, tales como donde el monomero se polimeriza mediante el iniciador generador de fotoacido, el inhibidor puede ser una base tales como amoniaco, aminas traza (por ejemplo metilamina, etilamina, di y trialquil aminas tales como dimetilamina, dietilamina, trimetilamina, trietilamina, etcetera), o dioxido de carbono, que incluye mezclas o combinaciones de los mismos.
Lfquidos polimerizables que transportan celulas vivas. En algunas modalidades, el llquido polimerizable puede transportar celulas vivas como "partlculas" en el mismo. Tales lfquidos polimerizables generalmente son acuosos, y pueden oxigenarse, y pueden considerarse como "emulsiones" donde las celulas vivas son la fase discreta. Celulas vivas adecuadas pueden ser celulas de plantas (porejemplo, monocotiledoneas, dicotiledoneas), celulas animales (porejemplo, celulas de mamlferos, aviares, anfibios, reptiles), celulas microbianas (porejemplo, procariotas, eucariotas, protozoarias, etcetera), etcetera. Las celulas pueden ser de celulas diferenciadas a partir de o correspondientes a cualquier tipo de tejido (por ejemplo. sangre, cartllago, hueso, musculo, glandula endocrina, glandula exocrina, epiteliales, endoteliales, etcetera), o pueden ser celulas no diferenciadas tales como celulas madre o celulas progenitoras. En tales modalidades el llquido polimerizable puede ser uno que forma un hidrogel, que incluye pero no se limita a los descritos en las patentes de Estados Unidos nums. 7,651,683; 7,651,682; 7,556,490; 6,602,975; 5,836,313; etcetera.
2. Aparato.
Una modalidad no limitativa de un aparato de la invencion se muestra en la Figura 2. Esta comprende una fuente de radiacion 11 tal como un procesador digital de luz (DLP) que proporciona radiacion electromagnetica 12 a traves de la cual el espejo de reflexion 13 ilumina una camara de construction definida por la pared 14 y una placa de construction rlgida 15 que forma la parte inferior de la camara de construccion, camara de construccion que se rellena con resina llquida 16. La parte inferior de la camara 15 se construye de la placa de construccion rlgida que comprende un miembro semipermeable rlgido como se analiza mas adelante. La parte superior del objeto en construccion 17 se acopla a un portador 18. El portador se impulsa en la direction vertical mediante la etapa lineal 19, aunque pueden usarse estructuras alternativas como se analiza mas adelante.
Un deposito de resina llquida, tuberlas, sensores de nivel de llquido de las bombas y/o valvulas pueden incluirse para reponer el deposito de resina llquida en la camara de construccion (no se muestra por claridad), aunque en algunas modalidades se emplea un simple suministro por gravedad. Los accionadores/actuadores para el portador o etapa lineal, junto con el cableado asociado, pueden incluirse de acuerdo con tecnicas conocidas (nuevamente no se muestra por claridad). Los accionadores/actuadores, fuente de radiacion, y en algunas modalidades bombas y sensores del nivel de llquido pueden, todos, asociarse operativamente con un controlador adecuado, nuevamente de acuerdo con las tecnicas conocidas.
Las placas de construccion 15 usadas para llevar a cabo la presente invencion generalmente comprenden o consisten de un miembro semipermeable (o permeable al gas) (tlpicamente rlgido o solido, estacionario y/o fijo), solo o en combination con uno o mas sustratos de soporte adicional (por ejemplo, abrazaderas y miembros de tension para dar rigidez a materiales semipermeables flexibles diferentes). El miembro semipermeable rlgido puede fabricarse de cualquier material adecuado que sea opticamente transparente a las longitudes de onda pertinentes (o de lo contrario transparente a la fuente de radiacion, sea o no visualmente transparente como se percibe por el ojo humano-es decir, una ventana opticamente transparente puede en algunas modalidades ser opaca visualmente), que incluyen pero no se limiten a vidrio poroso o microporoso, y los pollmeros rlgidos permeables al gas usados para la fabrication de lentes de contactos rlgidos permeables al gas. Ver, por ejemplo, la patente de Estado Unidos num. RE31,406, de Norman G. Gaylord; ver tambien las patentes de Estados Unidos nums. 7,862,176; 7,344,731; 7,097,302; 5,349,394; 5,310,571; 5,162,469; 5,141,665; 5,070,170; 4,923,906; y 4,845,089. En algunas modalidades tales materiales se caracterizan como pollmeros cristalinos y/o amorfos y/o sustancialmente reticulados que son esencialmente no hinchables. Preferentemente el miembro semipermeable rlgido se forma de un material que no se hincha cuando entra en contacto con la resina llquida o material a polimerizar (es decir, es "no hinchable"). Los materiales adecuados para el miembro semipermeable rlgido incluyen
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fluoropollmeros amorfos rlgidos, tales como los descritos en las patentes de Estados Unidos nums. 5,308,685 y 5,051,115. Por ejemplo, tales fluoropollmeros son particularmente utiles por encima de las siliconas, que podrlan potencialmente hincharse cuando se usan en relacion con tintas de resina llquida organica para polimerizarse. Para algunas tintas de resina llquida, tales como sistemas monomericos de base mas acuosa y/o algunos sistemas de tintas de resina polimerica que tienen baja tendencia a hincharse, pueden ser adecuados los materiales de ventana a base de silicona. La solubilidad o permeabilidad de tintas de resina llquida organica pueden disminuir dramaticamente por una serie de parametros conocidos que incluyen aumentar la densidad de reticulacion del material de la ventana o aumentar el peso molecular de la tinta de resina llquida. En algunas modalidades la placa de construccion puede formarse a parti r de una pellcula delgada o lamina de material que es flexible cuando se separa del aparato de la invencion, pero que se fija y se tensiona cuando se instala en el aparato (por ejemplo, con un anillo tensor) de manera que queda rlgida en el aparato. Los materiales particulares incluyen fluoropollmeros TEFLON AF® de DuPont, comercialmente disponibles. Materiales adicionales incluyen pollmeros de perfluoropolieter tal como se describe en las patentes de Estados Unidos nums. 8,268,446; 8,263,129; 8,158,728; y 7,435,495.
Se apreciara que esencialmente todos los materiales solidos, y la mayorla de los descritos anteriormente, tienen algun inherente "flex" incluso aunque puedan considerarse "rlgido", en dependencia de factores tales como la forma y el grosor de los mismos y factores ambientales tales como la presion y la temperatura a la que se someten. Adicionalmente, los terminos "estacionaria" o "fijo" con respecto a la placa de construccion se destinan para significar que no ocurre interruption mecanica del proceso, o no se proporciona mecanismo o estructura para interruption mecanica del proceso (como en un metodo o aparato capa por capa), incluso si se proporciona un mecanismo para el ajuste incremental de la placa de construccion (por ejemplo, el ajuste que no conduce a, o causa colapso del gradiente de la zona de polimerizacion).
El miembro semipermeable, tlpicamente comprende, una portion de la superficie superior, una portion de la superficie inferior, y una porcion de la superficie de borde. La superficie de construccion se encuentra sobre la porcion de la superficie superior; y la superficie de suministro puede encontrarse en una, dos, o en las tres de la porcion de la superficie superior, la porcion de la superficie inferior, y/o la porcion de la superficie de borde. En la modalidad ilustrada en la Figura 2, la superficie de suministro se encuentra sobre la porcion de la superficie inferior, pero configuraciones alternativas donde la superficie de suministro se proporciona sobre un borde, y/o sobre la porcion de la superficie superior (cerca pero separada o alejada de la superficie de construccion) pueden implementarse con habilidades rutinarias.
El miembro semipermeable tiene, en algunas modalidades, un grosor de 0.01, 0.1 o 1 millmetros a 10 o 100 millmetros, o mas (en dependencia del tamano del elemento que se fabrica, si se lamina o no a, o en contacto con una placa de soporte adicional tal como vidrio, etcetera, como se analiza mas adelante.
La permeabilidad del miembro semipermeable al inhibidor de la polimerizacion dependera de las condiciones tales como la presion de la atmosfera y/o el inhibidor, la election del inhibidor, la tasa o velocidad de fabrication, etcetera. En general, cuando el inhibidor es oxlgeno, la permeabilidad del miembro semipermeable al oxlgeno puede ser desde 10 o 20 barreras, hasta 1000 o 2000 barreras, o mas. Por ejemplo, un miembro semipermeable con una permeabilidad de 10 barreras usada con un oxlgeno puro, u oxlgeno altamente enriquecido, donde la atmosfera bajo una presion de 150 PSI, puede actuar sustancialmente igual que un miembro semipermeable con una permeabilidad de 500 barreras cuando el oxlgeno se suministra desde la atmosfera ambiente bajo condiciones atmosfericas.
Por lo tanto, el miembro semipermeable puede comprender una pellcula de pollmero flexible (que tiene cualquier grosor adecuado, por ejemplo, de 0.001, 0.01, 0.1 o 1 millmetros a 5, 10, o 100 millmetros, o mas), y la placa de construccion puede comprender ademas un miembro de tension (porejemplo, una abrazadera periferica y un miembro de deformation o miembro de estiramiento asociado operativamente, como en un "tambor portacabezas"; una pluralidad de abrazaderas perifericas, etcetera, que incluye combinaciones de los mismos) conectado a la pellcula de pollmero y para fijar y dar rigidez a la pellcula (por ejemplo, al menos suficientemente de manera que la pellcula no se pegue al objeto en la medida que el objeto avanza y rebote elasticamente del mismo). La pellcula tiene una superficie superior y una superficie inferior, con la superficie de construccion sobre la superficie superior y la superficie de suministro preferentemente sobre la superficie inferior. En otras modalidades, el miembro semipermeable comprende: (i) una capa de pellcula de pollmero (que tiene cualquier grosor adecuado, por ejemplo, de 0.001, 0.01, 0.1 o 1 millmetros a 5, 10 o 100 millmetros, o mas), que tiene una superficie superior posicionada para poner en contacto dicho llquido polimerizable y una superficie inferior, y (ii) un miembro de soporte opticamente transparente, rlgido, permeable al gas, (que tiene cualquier grosor adecuado, por ejemplo, desde 0.01, 0.1 o 1 millmetros a 10, 100, o 200 millmetros, o mas), en contacto con dicha superficie inferior de capa de pellcula. El miembro de soporte tiene una superficie superior en contacto con la superficie inferior de la capa de pellcula, y el miembro de soporte tiene una superficie inferior que puede funcionar como la superficie de suministro para el inhibidor de polimerizacion. Puede usarse cualquier material adecuado que sea semipermeable (esto es, permeable al inhibidor de polimerizacion). Por ejemplo, la pellcula de pollmero o capa de pellcula de pollmero puede, por ejemplo, ser una pellcula de fluoropollmero, tales como un fluoropollmero termoplastico amorfo como TEFLON AF 1600™ o pellculas de fluoropollmeros de TEFLON AF 2400™, o perfluoropolieter (PFPE), particularmente una pellcula de PFPE reticulada, o una pellcula de pollmero de silicona reticulada. El miembro de soporte comprende un miembro de pollmero de silicona reticulada o silicona tales como un miembro de polidimetilsiloxano, un miembro de pollmero rlgido permeable al gas, o un miembro de vidrio poroso o microporoso. Las pellculas puede laminarse o fijarse directamente al miembro de soporte rlgido sin adhesivo (porejemplo, mediante el uso de materiales de PFPE y de pDmS), o agentes de acoplamiento
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de silano que reaccionan con la superficie superior de una capa de PDMS pueden usarse para adherir a la primera capa de pelicula de polimero. Las siliconas de acrilatos funcionales, curable por UV, tambien pueden usarse como una capa de union entre capas de soporte de PFPE curable por UV y de PDMS rigidas.
Como se indico anteriormente, mientras en algunas modalidades el miembro semipermeable permite que pase el inhibidor a traves del mismo, puede configurarse simplemente para contener (o "depositar") una cantidad suficiente de inhibidor para mantener continuamente la zona muerta por una longitud de tiempo suficiente, para producir el articulo que se fabrica sin suministro adicional de inhibidor durante el proceso ("deposito" que puede reponerse o recargarse entre ejecuciones de produccion). 3El tamano y volumen interno del miembro puede configurar como sea apropiado para el articulo particular que se fabrica para contener un deposito suficiente de inhibidor.
Cuando se configura para su colocacion en el aparato, el portador define una "region de construccion" sobre la superficie de construccion, dentro del area total de la superficie de construccion. Debido a que el "estiramiento" lateral (por ejemplo, en las direcciones X y/o Y) no se requiere en la presente invencion para romper la adhesion entre las capas sucesivas, como en los dispositivos Joyce y Chen senalados anteriormente, el area de la region de construccion dentro de la superficie de construccion puede aumentarse al maximo (o al contrario, el area de la superficie de construccion no dedicada a la region de construccion puede disminuirse al maximo). De ahi que, en algunas modalidades, el area de la superficie total de la region de construccion puede ocupar al menos cincuenta, sesenta, setenta, ochenta, o noventa por ciento del area de la superficie total de la superficie de construccion.
Como se muestra en la Figura 2, los diversos componentes se montan sobre un soporte o conjunto de marcos 20. Aunque el diseno particular del soporte o conjunto de marcos no es critica y puede asumir numerosas configuraciones, en la modalidad ilustrada se comprende de una base 21 a la que la fuente de radiacion 11 se acopla de manera segura y rigida, un miembro vertical 22 al que la etapa lineal se asocia operativamente, y una mesa horizontal 23 a cuya pared 14 se acopla de manera removible y segura (o sobre el cual se ubica la pared), y con la placa de construccion fija rigidamente, ya sea de manera permanente o de manera removible, para formar la camara de construccion como se describio anteriormente.
Como se indico anteriormente, la placa de construccion puede consistir de una unica pieza unitaria e integral de un miembro semipermeable rigido, o puede comprender materiales adicionales. Por ejemplo, como se muestra en 3ra 2A, un vidrio poroso o microporoso puede laminarse o fijarse a un material semipermeable rigido. O, como se muestra en la Figura 3B, un miembro semipermeable como una porcion superior, puede fijarse a un miembro inferior transparente que tiene canales de purga formados en el mismo para suministrar el gas que transporta el inhibidor de la polimerizacion al miembro semipermeable (a traves del cual pasa a la superficie de construccion para facilitar la formacion de una capa de liberacion de material liquido no polimerizado, como se indico anteriormente y mas adelante). Tales canales de purga pueden extenderse completamente o parcialmente a traves de la placa base: Por ejemplo, los canales de purga pueden extenderse parcialmente en la placa base, pero luego terminar en la region directamente subyacente a la superficie de construccion para evitar la introduccion de distorsion. Las geometrias especificas dependeran de si la superficie de suministro para el inhibidor en el miembro semipermeable se localiza sobre el mismo lado o el lado opuesto de la superficie de construccion, sobre una porcion de borde de la misma, o una combinacion de varios de los mismos.
Puede usarse cualquier fuente de radiacion adecuada (o combinacion de las mismas), en dependencia de la resina particular empleada, que incluye fuentes de haz de electrones y radiacion ionizante. En una modalidad preferida la fuente de radiacion es una fuente de radiacion actinica, tal como una o mas fuentes de luz, y en particular una o mas fuentes de luz ultravioleta. Puede usarse cualquier fuente de luz adecuada, tales como luces incandescentes, luces fluorescentes, luces fosforescentes o luminescentes, un laser, diodo emisor de luz, etcetera, que incluye disposiciones de los mismos. La fuente de luz preferentemente incluye un elemento de formacion de patron asociado operativamente con un controlador, como se indico anteriormente. En algunas modalidades, la fuente de luz o elemento de formacion del patron comprende un sistema digital (o deformable) de microespejos (DMD) con tratamiento digital de la luz (DLP), un modulador espacial (SLM), o una disposicion de espejos de un sistema microelectromecanico (MEMS), una mascara (tambien conocida como un reticulo), una silueta, o una combinacion de los mismos. Ver, la patente de Estados Unidos num. 7,902,526, preferentemente la fuente de luz comprende una disposicion para la modulation espacial de luz tal como una disposicion de valvulas de luz de cristal liquido o disposicion de microespejos o DMD (por ejemplo, con un procesador digital de luz asociado operativamente, tipicamente a su vez bajo el control de un controlador adecuado), configurado para llevar a cabo la exposition o la irradiation del liquido polimerizable sin una mascara, por ejemplo, mediante fotolitografia sin mascara. Ver, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos nums. 6,312,134; 6,248,509; 6,238,852; y 5,691,541.
Los portadores alternativos y arreglos de actuador/accionador se muestran en la Figura 4. Pueden emplearse numerosas variaciones, que incluye un carrete receptor, una unidad de accionamiento XYZ (por ejemplo, como se usa comunmente en una etapa de microscopio automatico), etcetera. En la modalidad ilustrada en la Figura 2 la unidad de accionamiento generalmente comprendera un motor y engranaje de tornillos sin fin, un bastidor y pinon y motor, un accionador hidraulico, neumatico, o piezoelectrico, o similares, adaptados para mover o hacer avanzar el portador lejos de la superficie de construccion solamente en la direction vertical o "Z". En la modalidad alternativa mostrada en la Figura 4 pueden usarse un carrete o carrete receptor, con guias y accionadores o actuadores asociados (no mostrados), particularmente cuando el producto que se fabrica es una varilla o fibra alargada (analizado mas adelante). En una modalidad alternativa, un par
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de carretes receptores con gulas asociadas, y accionadores o actuadores asociados (no mostrado), pueden montarse en la etapa lineal para proporcionar movimiento ya sea en la direction X y/o Y adicional a, o en combination con, el movimiento en la direccion Z proporcionado por la etapa lineal 19. En aun otras modalidades, una unidad de accionamiento XYZ como el usado en un microscopio automatico puede usarse en lugar de la etapa lineal 19 para mover o hacer avanzar el portador lejos de la superficie de construction en las direcciones X, Y, y/o Z, por ejemplo, en un angulo, o en angulos cambiantes, o combinaciones de direcciones en diversas etapas. Por lo tanto el avance lejos de la placa de construccion puede llevarse a cabo unicamente en la direccion Z (o vertical), o en al menos la direccion Z, mediante la combinacion de movimiento en al direccion Z con movimiento en las direcciones X y/o Y. En algunas modalidades, puede haber movimiento en las direcciones X y/o Y simultaneamente con movimiento en la direccion Z, con el movimiento en las direcciones X y/o Y, de ahl que ocurra durante la polimerizacion del llquido polimerizable (esto es por el contrario, el movimiento descrito en Y. Chen y otros, o M. Joyce, supra, que es el movimiento entre etapas de polimerizacion anteriores y subsecuentes con el fin de reponer el llquido polimerizable). En la presente invention tal movimiento puede llevarse a cabo con fines tales como reducir el "quemado" o suciedad en una zona particular de la superficie de construccion.
Debido a que una ventaja de algunas modalidades de la presente invencion es que el tamano de la superficie de construccion sobre el miembro semipermeable (es decir, la placa de construccion o ventana) puede reducirse debido a la ausencia de un requisito para "estiramiento" lateral importante como en los dispositivos Joyce o Chen indicados anteriormente, en los metodos, sistemas y aparato de la presente invencion el movimiento lateral (que incluye el movimiento en la direccion X y/o Y o la combinacion de los mismos) del portador y objeto (si tal movimiento lateral esta presente) es preferentemente no mas de, o menos de, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, o incluso 10 por ciento del ancho (en la direccion de ese movimiento lateral) de la region de construccion.
Aunque en algunas modalidades el portador se monta sobre un elevador para avanzar hacia arriba y lejos de una placa de construccion estacionaria, en otras modalidades puede usarse la disposition contraria: Es decir, el portador puede fijarse y la placa de construccion bajar para de esta manera hacer avanzar el portador lejos de la misma. Numerosas configuraciones mecanicas diferentes seran aparentes para los expertos en la tecnica para lograr el mismo resultado, en todas las cuales la placa de construccion es "estacionaria" en el sentido que no se requiere movimiento lateral (X o Y) para reponer el inhibidor en el mismo, o necesita emplearse la placa de construccion no elastica que debe estrecharse y luego rebotar (con asociado sobre avance, y en reversa del portador).
En dependencia de la selection de material a partir del cual el portador se fabrica, y la selection de pollmero o resina a partir del cual el artlculo se fabrica, la adhesion del artlculo al portador a veces puede ser insuficiente para retener el artlculo sobre el portador a traves de la termination del artlculo o "construccion" terminada. Por ejemplo, un portador de aluminio puede tener menor adhesion que un portador de poli(vinil cloruro) (o "PVC"). De ahl que una solution es emplear un portador que comprende un PVC sobre la superficie sobre la que se polimeriza el artlculo que se fabrica. Si esto promueve una adhesion demasiado grande para separar convenientemente la pieza terminada del portador, entonces pueden usarse cualquiera de una variedad de tecnicas para asegurar aun mas el artlculo a un portador de menor adhesivo, que incluye pero no se limita a la aplicacion de cinta adhesiva tal como "Greener Masking Tape for Basic Painting #2025 High adhesion" para asegurar aun mas el artlculo al portador durante la fabrication.
Capas de sacrificio soluble. En algunas modalidades, una capa de sacrificio soluble o capa de liberation puede establecerse entre el portador y el objeto tridimensional, de manera que esa capa de sacrificio puede subsecuentemente solubilizarse para liberar convenientemente el objeto tridimensional del portador una vez que se completa la fabricacion. Puede emplearse cualquier capa de sacrificio adecuada, tal como un adhesivo, que puede recubrirse o de otra manera proporcionarse en el portador, y cualquier disolvente adecuado (por ejemplo, pueden emplearse disolventes organicos polares y no polares, disolventes acuosos, etcetera, para solubilizar la capa de liberacion de sacrificio, a traves de la capa de sacrificio y su disolvente correspondiente debe seleccionarse de manera que el material particular a partir del cual el objeto tridimensional se forma no es en si exageradamente atacado o solubilizado por ese disolvente. La capa de sacrificio puede aplicarse al portador mediante cualquier tecnica adecuada, tal como atomization, revestimiento por inmersion, pintura, etcetera. Los ejemplos de materiales adecuados para la capa de liberacion de sacrificio soluble (y ejemplos de disolventes correspondiente no limitativo) incluyen pero no se limitan a: adhesivo de cianoacrilato (disolvente de acetona); poli(vinilpirrolidona) (disolvente de agua y/o alcohol de isopropilo); lacas (disolvente de acetona); alcohol de polivinilo, acido poliacrllico, poli(acido metacrllico), poliacrilamida, oxidos de polialquileno tales como poli(oxido de etileno), azucares y sacaridos tales como sacarosa y dextrano (todas las aguas o disolventes acuosos); etcetera. Los disolventes de menor energla superficial se prefieren particularmente en algunas modalidades.
En algunas modalidades de la invencion, el accionador/accionador y/o el controlador asociado se configuran para avanzar solamente el portador lejos de la placa de construccion (por ejemplo, es unidireccional), como se analiza mas adelante.
En algunas modalidades de la invencion, el accionador/accionador y/o controlador asociado se configuran como un accionador continuo (en lugar de un accionador escalonado), como tambien se analiza mas adelante.
3. Metodos.
Como se senalo anteriormente, la presente invencion proporciona un metodo para formar un objeto tridimensional, que comprende las etapas de: (a) proporcionar un portador y una placa de construccion, dicha placa de construccion
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comprende un miembro semipermeable, dicho miembro semipermeable comprende una superficie de construccion y una superficie de suministro separada de dicha superficie de construccion, donde dicha superficie de construccion y dicho portador definen una region de construccion entre ellos, y con dicha superficie de suministro en contacto fluido con un inhibidor de la polimerizacion; despues (simultaneamente y/o secuencialmente) (b) rellenar dicha region de construccion con un llquido polimerizable, dicho llquido polimerizable entra en contacto con dicho segmento de construccion, (c) irradiar dicha region de construccion a traves de dicha placa de construccion para producir una region polimerizada solida en dicha region de construccion, con un capa de liberacion de pellcula llquida compuesta de dicho llquido polimerizable formado entre dicha region polimerizada solida y dicha superficie de construccion, la polimerizacion de dicha pellcula llquida se inhibe por dicho inhibidor de la polimerizacion; y (d) hacer avanzar dicho portador con dicha region polimerizada adherida a el lejos de dicha superficie de construccion sobre dicha placa de construccion estacionaria para crear una region de construccion posterior entre dicha region polimerizada y dicha zona superior. En general el metodo incluye (e) continuar y/o repetir las etapas (b) a la (d) para producir una region polimerizada posterior adherida a la region polimerizada anterior hasta que la deposicion continuada o repetida de las regiones polimerizadas adheridas entre si forme dicho objeto tridimensional.
Dado que no se requiere la liberacion mecanica de una capa de liberacion, o no se requiere el movimiento mecanico de una superficie de construccion para reponer el oxlgeno, el metodo puede llevarse a cabo de una manera continua, aunque se apreciara que las etapas individuales mencionadas anteriormente pueden llevarse a cabo secuencialmente, simultaneamente, o una combinacion de estas. De hecho, la velocidad de las etapas puede variar con el tiempo en dependencia de factores tales como la densidad y/o la complejidad de la region en fabrication.
Ademas, dado que la liberacion mecanica desde una ventana o desde una capa de liberacion generalmente requiere que el portador avance una distancia mayor de la placa de construccion que lo deseado para la siguiente etapa de irradiation, lo que permite que la ventana se recubra, y despues el regreso del portador a una position mas cercana de la placa de construccion (porejemplo, una operation de "dos pasos hacia adelante un paso atras"), la presente invention en algunas modalidades permite la elimination de esta etapa "en reversa" y permite que el portador avance unidireccionalmente, o en una sola direction, sin intervenir el movimiento de la ventana para el recubrimiento, o "chasquido" de una capa de liberacion elastica preformada.
En algunas modalidades, la etapa de avanzar se lleva a cabo secuencialmente en incrementos uniformes (por ejemplo, de 0.1 o 1 micras, hasta 10 o 100 micras, o mas) para cada etapa o incremento. En algunas modalidades, la etapa de avanzar se lleva a cabo secuencialmente en incrementos variables (porejemplo., cada incremento esta en el intervalo de 0.1 o 1 micras, hasta 10 o 100 micras, o mas) para cada etapa o incremento. El tamano del incremento, junto con la velocidad de avance, dependera en parte de factores tales como la temperatura, la presion, la estructura del artlculo que se produce (por ejemplo, tamano, densidad, complejidad, configuration, etcetera).
En otras modalidades de la invencion, la etapa de avanzar se lleva a cabo continuamente, a una velocidad uniforme o variable.
En algunas modalidades, la velocidad de avance (llevado a cabo secuencialmente o continuamente) es de aproximadamente 0.1, 1, o 10 micras por segundo, hasta aproximadamente 100, 1,000, o 10,000 micras por segundo, de nuevo en dependencia de factores tales como temperatura, presion, estructura del artlculo que se produce, intensidad de la radiation, etcetera.
Como se describe mas adelante, en algunas modalidades la etapa de rellenar se lleva a cabo al forzar dicho llquido polimerizable hacia dicha region de construccion bajo presion. En tal caso, la etapa o etapas de avanzado pueden llevarse a cabo a una velocidad o velocidad acumulativa o promedio de al menos 0.1, 1, 10, 50, 100, 500 o 1,000 micras por segundo, o mas. En general, la presion puede ser cualquiera que sea suficiente para aumentar la velocidad de dicha(s) etapa(s) de avance al menos 2, 4, 6, 8 o 10 veces en comparacion con la velocidad maxima de repetition de dichas etapas de avance en ausencia de dicha presion. Cuando la presion se proporciona al encerrar un aparato tal como se describio anteriormente en un recipiente a presion y realizar el proceso en una atmosfera presurizada (por ejemplo, de aire, aire enriquecido con oxlgeno, una mezcla de gases, oxlgeno puro, etcetera) puede usarse una presion de 10, 20, 30 o 40 libras por pulgada cuadrada (PSI) hasta, 200, 300, 400 o 500 PSI o mas. Para la fabricacion de objetos irregulares grandes las presiones mas altas pueden preferirse menos en comparacion con tiempos de fabricacion mas lentos debido al costo de un recipiente a alta presion de gran tamano. En tal modalidad, la superficie de suministro y el llquido polimerizable puede estar en contacto fluido con el mismo gas comprimido (porejemplo., uno que comprende de 20 a 95 por ciento en volumen de oxlgeno, el oxlgeno sirve como el inhibidor de la polimerizacion.
Por otro lado, cuando se fabrican artlculos mas pequenos, o cuando se fabrica una varilla o fibra que se puede retirarse o quitarse del recipiente a presion, ya que se produce a traves de un puerto u orificio en este, entonces el tamano del recipiente a presion puede ser mas pequeno con relation al tamano del producto que se fabrica y (si se desea) pueden utilizarse presiones mas altas mas facilmente.
Como se senalo anteriormente, en algunas modalidades la etapa de irradiacion se lleva a cabo con irradiacion con diseno. La irradiacion con diseno puede ser un patron fijo o puede ser un patron variable creado por un generador de patrones (por ejemplo, un DLP) como se analizo anteriormente, en dependencia del artlculo particular que se fabrica.
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Cuando la irradiacion con disenos es un patron variable en lugar de un patron que se mantiene constante en el tiempo, entonces cada etapa de irradiacion puede ser de cualquier tiempo o duracion adecuados en dependencia de factores tales como la intensidad de la irradiacion, la presencia o ausencia de colorantes en el material polimerizable, la velocidad de crecimiento, etcetera. Por lo tanto en algunas modalidades cada etapa de irradiacion puede ser de 0.001, 0.01, 0.1, 1 o 10 microsegundos, hasta 1, 10, o 100 minutos, o mas, en duracion. En algunas modalidades el intervalo entre cada etapa de irradiacion es, preferentemente, lo mas breve posible, porejemplo, de 0.001, 0.01,0.1, o 1 microsegundos hasta 0.1, 1, o 10 segundos.
En algunas modalidades la superficie de construction es plana; en otras la superficie de construction es irregular tal como curvada de manera convexa o concava, o tiene paredes o zanjas formadas en ella. En cualquier caso la superficie de construccion puede ser lisa o con textura.
Las placas de construccion curvadas y/o irregulares o superficies de construccion pueden usarse en la formation de fibras o varillas, para proporcionar diferentes materiales a un unico objeto en fabrication (es decir, diferentes llquidos polimerizables a la misma superficie de construccion a traves de canales o zanjas formados en la superficie de construccion, cada uno asociado con un suministro de llquido separado, etcetera.
Canales de suministro del portador para el liquido polimerizable. Aunque el llquido polimerizable puede proporcionarse directamente a la placa de construccion a partir de un sistema de conductos y depositos de llquidos, en algunas modalidades el portador incluye uno o mas canales de suministro en el. Los canales de suministro de portador estan en comunicacion fluida con el suministro del llquido polimerizable, por ejemplo un deposito y una bomba asociada. Diferentes canales de suministro al portador pueden estar en comunicacion fluida con el mismo suministro y operar simultaneamente entre si, o diferentes canales de suministro al portador pueden controlarse por separado el uno del otro (por ejemplo, mediante la provision de una bomba y/o valvula para cada uno). Los canales de suministro controlables por separado pueden estar en comunicacion fluida con un deposito que contiene el mismo llquido polimerizable, o pueden estar en comunicacion fluida con un deposito que contiene llquidos polimerizables diferentes. Mediante el uso de unidades de valvulas, diferentes llquidos polimerizables, en algunas modalidades, pueden suministrarse alternativamente a traves del mismo canal de suministro, si se desea.
4. Controlador y control del proceso.
Los metodos y el aparato de la invention pueden incluir etapas del proceso y caracterlsticas del aparato para implementar el control de los procesos, que incluye control de retroalimentacion y alimentation hacia adelante, para, por ejemplo, mejorar la velocidad y/o fiabilidad del metodo.
Un controlador para su uso en realizar la presente invencion puede implementarse como circuitos de hardware, programas informaticos, o sus combinaciones. En una modalidad, el controlador es un ordenador de proposito general que ejecuta programas informaticos, asociada operativamente con monitores, unidades, bombas, y otros componentes a traves de hardware y/o programa informatico con interfaz adecuada. Los programas informaticos adecuados para el control de una impresion tridimensional o metodo de fabricacion y un aparato como se describe en la presente description incluyen, pero no se limitan a, el programa de impresion en 3D de codigo abierto ReplicatorG, el programa informatico controlador 3DPrint™ de 3D Systems, Slic3r, Skeinforge, KISSlicer, Repetier-Host, PrintRun, Cura, etcetera, que incluyen sus combinaciones.
Los parametros del proceso para controlar directa o indirectamente, de manera continua o intermitente, durante el proceso (por ejemplo, durante una, algunas o todas de dichas etapas de llenado, irradiacion y avance) incluyen, pero no se limitan a, la intensidad de la irradiacion, la temperatura del portador, el llquido polimerizable en la zona de construccion, la temperatura del producto en crecimiento, la temperatura de la placa de construccion, la presion, la velocidad de avance, la presion, la fuerza (por ejemplo., ejercida sobre la placa de construccion a traves del portador y del producto en fabricacion), la tension (por ejemplo, ejercida sobre el portador mediante el producto en crecimiento que se fabrica), el grosor de la capa de liberation, etcetera.
Los parametros conocidos que pueden usarse en los sistemas de control con retroalimentacion y/o con alimentacion hacia adelante incluyen, pero no se limitan a, el consumo esperado de llquido polimerizable (por ejemplo, a partir de la geometrla o el volumen conocidos del artlculo en fabricacion), la temperatura de degradation del pollmero en formacion a partir del llquido polimerizable, etcetera.
Las condiciones del proceso para controlar directa o indirectamente, de manera continua o por etapas, en respuesta a un parametro controlado, y/o parametros conocidos (por ejemplo, durante cualquiera o todas las etapas del proceso mencionadas anteriormente), incluyen, pero no se limitan a, la velocidad de suministro del llquido polimerizable, la temperatura, la presion, la tasa o velocidad de avance del portador, la intensidad de la irradiacion, la duracion de la irradiacion (por ejemplo para cada "sector"), etcetera.
Por ejemplo, la temperatura del llquido polimerizable en la zona de construccion, o la temperatura de la placa de construccion, pueden controlarse, directamente o indirectamente con un termopar adecuado, un sensor de temperatura
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sin contacto (por ejemplo, un sensor de temperatura de infrarrojos), u otro sensor de temperatura adecuado, para determinar si la temperatura excede la temperatura de degradacion del producto polimerizado. En tal caso, un parametro del proceso puede ajustarse a traves de un controlador para reducir la temperatura en la zona de construccion y/o la placa de construccion. Los parametros adecuados del proceso para dicho ajuste pueden incluir: disminucion de la temperatura con un enfriador, disminucion de la velocidad de avance del portador, disminucion de la intensidad de la irradiacion, disminucion de la duracion de la exposition a la radiation, etcetera.
Ademas, la intensidad de la fuente de irradiacion (por ejemplo, una fuente de luz ultravioleta tal como una lampara de mercurio) puede controlarse con un fotodetector para detectar una disminucion de la intensidad de la fuente de irradiacion (por ejemplo, a traves de la degradacion de rutina de esta durante el uso). Si se detecta, un parametro del proceso puede ajustarse a traves de un controlador para acomodar la perdida de intensidad. Los parametros adecuados del proceso para dicho ajuste pueden incluir: aumento de la temperatura con un calentador, disminucion de la velocidad de avance del portador, aumento de la potencia de la fuente de luz, etcetera.
Como otro ejemplo, el control de la temperatura y/o la presion para mejorar el tiempo de fabrication puede lograrse con calentadores y enfriadores (individualmente, o en combination uno con el otro y por separado en respuesta a un controlador), y/o con un suministro de presion (porejemplo, bomba, recipiente a presion, valvulas y sus combinaciones) y/o un mecanismo de liberation de presion tal como una valvula controlable (individualmente, o en combinacion uno con el otro y por separado en respuesta a un controlador).
En algunas modalidades el controlador se configura para mantener el gradiente de la zona de polimerizacion descrita en la presente description (ver, por ejemplo, la Figura 1) a lo largo de la fabricacion de parte o de la totalidad del producto final. La configuration especlfica (por ejemplo, las veces, la tasa o velocidad de avance, la intensidad de la radiacion, la temperatura, etcetera) dependera de factores tales como la naturaleza del llquido polimerizable especlfico y el producto en creation. La configuracion para mantener el gradiente de la zona de polimerizacion puede llevarse a cabo emplricamente, mediante la introduction de un conjunto de parametros del proceso o mediante instrucciones determinadas previamente, o determinadas a traves de una serie de ejecuciones de pruebas o de "ensayo y error"; la configuracion puede proporcionarse a traves de instrucciones predeterminadas; la configuracion puede lograrse mediante el control y la retroalimentacion adecuados (como se analizo anteriormente), sus combinaciones, o de cualquier otra manera adecuada.
5. Productos de fabricacion.
Los productos tridimensionales producidos mediante los metodos y procesos de la presente invention pueden ser productos finales, terminados o sustancialmente terminados, o pueden ser productos intermedios sometidos a otras etapas de fabricacion, tales como tratamiento de superficies, corte por laser, mecanizado por descarga electrica, etcetera. Los productos intermedios incluyen productos para los cuales pueden llevarse a cabo otros procesos de fabricacion, en el mismo aparato o en uno diferente). Por ejemplo, una llnea de falla o escision puede introducirse deliberadamente en una "construccion" en curso mediante la interruption, y despues el restablecimiento, el gradiente de la zona de polimerizacion, para finalizar una region del producto terminado, o simplemente porque una region particular del producto terminado o "construccion" es menos fragil que las demas.
Numerosos productos diferentes pueden prepararse mediante los metodos y aparatos de la presente invencion, que incluyen modelos a gran escala o prototipos, productos personalizados pequenos, productos o dispositivos en miniatura o microminiatura, etcetera. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, dispositivos medicos y dispositivos medicos implantables tales como endoprotesis, depositos para el suministro de farmacos, estructuras funcionales, disposiciones de microagujas, fibras y varillas, tales como gulas de onda, dispositivos micromecanicos, dispositivos de microfluidos, etcetera.
Por lo tanto en algunas modalidades el producto puede tener una altura de 0.1 o 1 millmetros hasta 10 o 100 millmetros, o mas, y/o un ancho maximo de 0.1 o 1 millmetros hasta 10 o 100 millmetros, o mas. En otras modalidades, el producto puede tener una altura de 10 o 100 nanometros hasta 10 o 100 micras, o mas, y/o un ancho maximo de 10 o 100 nanometros hasta 10 o 100 micras, o mas. Estos solo son ejemplos: El tamano y ancho maximos depende de la arquitectura del dispositivo en particular y la resolution de la fuente de luz y puede ajustarse en dependencia del objetivo particular de la modalidad o artlculo en fabricacion.
En algunas modalidades, la relation de altura con respecto al ancho del producto es al menos 2:1, 10:1, 50:1, o 100:1, o mas, o una relacion del ancho con respecto a la altura de 1:1,10:1, 50:1, o 100:1, o mas.
En algunas modalidades, el producto tiene al menos uno, o una pluralidad de, poros o canales formados en el, como se analiza mas adelante.
Los procesos descritos en la presente descripcion pueden producir productos con una variedad de propiedades diferentes. De ahl que en algunas modalidades los productos son rlgidos; en otras modalidades los productos son flexibles o elasticos. En algunas modalidades, los productos son un solido; en otras modalidades, los productos son un gel tal como un hidrogel. En algunas modalidades, los productos tienen una memoria de forma (es decir, regresan sustancialmente a
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una forma anterior despues de haberse deformado, siempre y cuando no se deformen hasta el punto de fallo estructural). En algunas modalidades, los productos son unitarios (es decir, se forman de un unico llquido polimerizable); en algunas modalidades, los productos son compuestos (es decir, se forman por dos o mas llquidos polimerizables diferentes). Las propiedades particulares se determinaran por factores tales como la eleccion del (de los) llquido(s) polimerizable(s) empleados.
En algunas modalidades, el producto o artlculo fabricado tiene al menos una caracterlstica sobresaliente (o "saliente"), tal como un elemento de puente entre dos cuerpos de soporte, o un elemento en voladizo que sobresale de un cuerpo de soporte sustancialmente vertical. Debido a la naturaleza unidireccional, continua de algunas modalidades de los presentes procesos, se reduce sustancialmente el problema de que las llneas de falla o escision, que se forman entre las capas cuando cada capa se polimeriza hasta una terminacion sustancial y un intervalo de tiempo sustancial, se producen antes de la exposition del siguiente patron. De ahl que, en algunas modalidades los metodos son particularmente ventajosos en la reduction o la elimination del numero de estructuras de soporte para tales salientes que se fabrican simultaneamente con el artlculo.
La presente invention se explica con mayor detalle en los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplo 1
Transferencia del inhibidor a la superficie de construction a partir de una superficie de alimentation separada
Una gota de adhesivo curable ultravioleta (UV) se coloco sobre una placa de metal y se cubrio con una placa de 10 mm de grosor de fluoropollmero AF TEFLON® (un pollmero amorfo, vltreo) como se muestra en la Figura 5a, la radiation UV se suministro al adhesivo desde el lado del Teflon AF, como se muestra en la Figura 5b. Despues de la exposicion UV las dos placas se separaron. Se encontro que no se requirio fuerza para separar las dos placas. Tras un examen de las muestras se descubrio que el adhesivo se curo solamente al lado de la placa de metal, y que una pellcula delgada de adhesivo no curado estaba presente en la placa de fluoropollmero AF Teflon y ademas en la portion curada del adhesivo como se muestra en la Figura 5c.
Se realizaron ademas dos experimentos controlados donde se uso vidrio limpio (Figuras 5d-5f) y ademas vidrio tratado con la capa de liberation (Figuras 5g-5i). Se confirmo que se necesito una fuerza considerable para separar el vidrio limpio del metal y se encontro que el adhesivo permanecio en el vidrio. Se necesito menos fuerza para separar el vidrio tratado, mientras que el adhesivo se mantuvo en la placa de metal.
El fenomeno qulmico que describe el comportamiento observado es la inhibition del oxlgeno de la reaction de polimerizacion por radicales. En particular, aF Teflon tiene un coeficiente de permeabilidad al oxlgeno muy elevado. El suministro constante de oxlgeno a traves de Teflon AF de 10 mm de grosor es suficiente para prevenir la polimerizacion de una fina capa de un adhesivo de acrilato. El grosor de la capa de adhesivo sin curar en el experimento anterior fue del orden de 10 micras y puede aumentar o disminuir mediante la variation de la cantidad del fotoiniciador presente en el adhesivo.
Ejemplo 2
Transferencia del inhibidor a traves de la placa de construccion hasta la superficie de construccion
Las muestras 1 y 2 se prepararon de una manera similar en donde una gota del adhesivo curable por UV se coloco sobre una placa de metal y se cubrio con una placa de 10 mm de grosor de fluoropollmero AF TEFLON® tal como se muestra en la Figura 6a. Ambas muestras se expusieron a un ambiente de nitrogeno para eliminar cualquier presencia de oxlgeno, como se muestra en la Figura 6b. Despues ambas muestras se pusieron en un ambiente de atmosfera estandar y la Muestra 1 se expuso inmediatamente a la radiacion UV mientras que la Muestra 2 se expuso a la radiacion UV 10 minutos despues de estar en el ambiente atmosferico. Ambas muestras se expusieron a la misma cantidad de radiacion UV como se muestra en la Figura 6C y la Figura 6E. Tras un examen de las muestras despues de la exposicion a UV se descubrio que el adhesivo se curo completamente en la Muestra 1 como se muestra en la Figura 6D y solo al lado de la placa de metal en la Muestra 2 como se muestra en la Figura 6F. Una pellcula delgada de adhesivo no curado estaba presente en la placa de fluoropollmero AF Teflon y ademas en la porcion curada del adhesivo para la Muestra 2. Este experimento muestra que el inhibidor, el oxlgeno, se transfirio a traves de la placa de Teflon AF al adhesivo durante el perlodo de 10 minutos de estar expuesto al ambiente atmosferico.
Ejemplo 3
Aumento de la velocidad de fabrication: Presion
Un material transparente al UV, altamente permeable al oxlgeno, y se usa como la parte inferior de una camara llena de resina fotocurable en un dispositivo de la invencion. Durante la construccion, la parte superior de un objeto se une a una placa de soporte que se mueve a una velocidad sustancialmente constante mientras que la parte inferior del objeto esta en formation constante justo por encima de la parte inferior de la camara. El espacio entre la parte inferior del objeto y la
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parte inferior de la camara siempre esta lleno de resina. A medida que el objeto y avanza, la resina en el espacio se repone constantemente con la resina de suministro contenida en la camara.
La velocidad de formacion del objeto depende de la viscosidad de la resina n, la presion atmosferica P, atmosferica, la altura del espacio entre el objeto y la parte inferior de la camara h, y la dimension lineal L de la superficie inferior del objeto. Se realizan calculos sencillos para estimar esta velocidad mediante el uso de la teorla de flujo viscoso entre dos placas paralelas. El tiempo t que se requiere para llenar el espacio mostrado en la Figura 7 se determina por la ecuacion:
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Asumiendo que:
L ~ 100 mm h ~ 100 micras n ~ 100 cPoise P ~ 1 atm
En esta modalidad ilustrativa, se estima que el tiempo t es del orden de 1 segundo, lo que resulta en velocidades de fabrication de 100 micras por segundo o 5 minutos por pulgada. Estos calculos suponen que el grosor de la resina no curada se mantiene en aproximadamente 100 micras. En dependencia de las propiedades qulmicas de la resina y la permeabilidad de la placa base, este parametro puede variar. Si, por ejemplo, el espacio es de 25 micras, entonces las velocidades de fabricacion a presion atmosferica disminuiran de acuerdo con la Ecuacion 1 por un factor de 16. Sin embargo, el aumento de la presion ambiental a una presion mayor que la atmosferica, por ejemplo, mediante la aplicacion de presion externa en el orden de 150 PSI como se muestra en la Figura 8, en algunas modalidades puede aumentar la velocidad de fabricacion por un factor de 10.
Cuando el oxlgeno es el inhibidor de la polimerizacion, el espacio de la resina no curada puede controlarse mediante la alteration del ambiente flsico en la camara cerrada que hace contacto con la superficie de suministro. Por ejemplo, pueden proporcionarse una atmosfera de oxlgeno puro, o enriquecida en oxlgeno (por ejemplo, 95 % de oxlgeno y 5 % de dioxido de carbono) en lugar de aire comprimido, con el fin de aumentar el espacio que resulta en aumento del tiempo de fabricacion.
Ejemplo 4
Fabricacion de varillas y fibras
Los metodos de la presente invention pueden usarse para fabricar una varilla o fibra alargadas, como se muestra en la Figura 9, la varilla o la fibra tienen (por ejemplo) un ancho o diametro de 0.01 o 0.1 a 10 o 100 millmetros. Aunque se muestra una section transversal circular, puede utilizarse cualquier section transversal adecuada, que incluye ellptica, poligonal (triangular, cuadrada, pentagonal, hexagonal, etcetera) irregular, y combinaciones de estas. La varilla o fibra pueden tener una pluralidad de poros o canales alargados formados en ellas (por ejemplo, 1, 10, 100 1,000, 10,000 o 100,000 o mas) de cualquier diametro adecuado (por ejemplo, 0.1 o 1 micras, hasta 10 o 100 micras o mas) y cualquier seccion transversal adecuada como se describio anteriormente. El llquido no polimerizado en los poros o canales puede retirarse (si se desea) mediante cualquier tecnica adecuada, tal como soplado, presion, vaclo, calentamiento, secado y combinaciones de estas. La longitud de la varilla o la fibra puede aumentarse mediante la utilization de un carrete de recogida como se describio anteriormente, y la velocidad de fabricacion de la varilla o la fibra puede incrementarse al llevar a cabo la polimerizacion bajo presion como se describio anteriormente. Una pluralidad de tales varillas o fibras puede construirse simultaneamente a partir de una sola placa de construction, al proporcionar una pluralidad de portadores independientes o carretes de recogida. Tales varillas o fibras pueden usarse para cualquier proposito, tal como utilizar cada poro o canal en ellas como un canal independiente en un sistema microfluido.
Ejemplo 5
Aparato ilustrativo
Un aparato que puede usarse para llevar a cabo la presente invencion se ensamblo como se describio anteriormente, con un Sistema de Vara con Curado por UV LOCTlTE™ como la fuente de luz ultravioleta, una placa de construccion compuesta de una pellcula de Teflon AF 2400 de 0.0025 pulgadas de grosor de Biogeneral sujeta en una ventana y tensada a una rigidez sustancial con un anillo de tension, componentes opticos: de Newport Corporation, Edmund Optics, y Thorlabs, un Kit de Desarrollo LightCrafter DLP de Texas Instruments como el proyector digital, una etapa lineal con tornillo de bolas THK Co, LTD que actua como un ascensor para el portador, un servo continuo de Parallax Inc. como el ascensor y accionamiento del portador o motor, un controlador de movimiento basado en un microcontrolador Propeller de Parallax Inc., un controlador de position basado en un codificador magnetico de Austria Microsystems, un programa
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informatico para el control de movimiento escrito en lenguaje SPIN creado por Parallax, programa informatico de corte Slic3r 3D de codigo abierto, y programa informatico para el control de imagenes escrito con el uso del marco Qt y Visual C ++.
Diversos artlculos de ejemplos diferentes fabricados con este dispositivo mediante los metodos descritos en la presente descripcion se describen mas adelante.
Ejemplo 6
Fabrication de una disposition de microagujas de 700 micras
Con el uso de un aparato como se describio en el ejemplo anterior, con triacrilato de trimetilolpropano como el llquido polimerizable, y oxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina como un fotoiniciador, se fabrico una disposicion de microagujas mostrada en la Figura 10. El portador se avanzo unidireccionalmente por el tornillo de bola a una velocidad continua de 10 micras por segundos y se llevaron a cabo exposiciones sucesivas cada 2 micras a lo largo de la altura de la construction con una duration de 0.2 segundos por exposition. El numero total de exposiciones sucesivas fue de 350 y el tiempo total de fabricacion fue de 70 segundos.
Ejemplo 7
Fabricacion de una disposicion de microagujas de 2,000 micras
La disposicion de microagujas de 2,000 micras mostrada en la Figura 11 se fabrico de manera similar a la descrita en el ejemplo 6 anterior, con 1,000 exposiciones sucesivas durante un tiempo total de fabricacion de 200 segundos.
Sera evidente que otras disposiciones, por ejemplo, con microagujas que tienen anchos de 5 a 500 micrometros y alturas de 5 a 2,000 micrometros o mas, pueden fabricarse de la misma manera. Aunque se muestra una section transversal cuadrada, puede utilizarse cualquier seccion transversal adecuada, que incluye circular, ellptica, poligonal (triangular, rectangular, pentagonal, hexagonal, etcetera) irregular, y combinaciones de estas. La separation entre las microagujas puede variarse como se desee, por ejemplo de 5 a 100 micrometros, y las microagujas u otras microestructuras puede disponerse con respecto a las otras en cualquier patron adecuado, por ejemplo, cuadrado, rectangular, hexagonal, etcetera.
Ejemplo 8
Fabricacion de una estructura de anillo
Un anillo se fabrico mediante el uso del aparato descrito en el Ejemplo 5 anterior, con triacrilato de trimetilolpropano como el llquido polimerizable, y oxido de difenil(2, A-,6-trimetilbenzoil)fosfina como el fotoiniciador. El portador se avanzo unidireccionalmente por el tornillo de bola a una velocidad continua de 20 micras por segundo y se realizaron exposiciones sucesivas cada 10 micras a lo largo de la altura de la construccion con una duracion de 0.5 segundos por exposicion. El numero total de exposiciones sucesivas fue de 1040 y el tiempo total de fabricacion fue de 520 segundos. La Figura 12 muestra el anillo durante la fabricacion, y la Figura 13 muestra el anillo despues de la fabricacion. Note la ausencia de soportes para elementos muy salientes durante la fabricacion.
Ejemplo 9
Fabricacion de una pieza de ajedrez
La pieza de ajedrez mostrada en la Figura 14 se fabrico mediante el uso del aparato descrito en los ejemplos anteriores, con triacrilato de trimetilolpropano como el llquido polimerizable, y oxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina como el fotoiniciador. El portador se avanzo unidireccionalmente por el tornillo de bola a una velocidad continua de 20 micras por segundo y se realizaron exposiciones sucesivas cada 10 micras a lo largo de la altura de la construccion con una duracion de 0.5 segundos por exposicion. El numero total de exposiciones sucesivas fue de 1070 y el tiempo total de fabricacion fue de 535 segundos.
Ejemplo 10
Fabricacion de un prisma rectangular acanalado
El prisma rectangular acanalado mostrado en la Figura 15 se fabrico mediante el uso del aparato descrito en los ejemplos anteriores, con triacrilato de trimetilolpropano como el llquido polimerizable, y oxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina como el fotoiniciador. El portador se avanzo unidireccionalmente mediante el engranaje de tornillo sin fin a una velocidad continua de 20 micras por segundo y las exposiciones sucesivas se realizaron cada 10 micras a lo largo de la altura de
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construccion a una duracion de 0.5 segundo por exposicion. El numero total de exposiciones sucesivas fue de 800 y el tiempo total de fabricacion fue de 400 segundos.
Ejemplo 11
Fabricacion de una estructura de bobina o en espiral
La bobina o espiral mostrada en la Figura 16 se fabrico mediante el uso del aparato descrito en los ejemplos anteriores, con triacrilato de trimetilolpropano como el llquido polimerizable, y oxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina como el fotoiniciador. El portador se avanzo unidireccionalmente por el tornillo de bola a una velocidad continua de 20 micras por segundo y las exposiciones sucesivas se realizaron cada 10 micras a lo largo de la altura de construccion a una duracion de 0.5 segundos por exposicion. El numero total de exposiciones sucesivas fue de 970 y el tiempo total de fabricacion fue de 485 segundos.
Note que esta estructura ampliamente en voladizo se fabrico libre de cualquier estructura de soporte.
Ejemplo 12
Profundidad de curado vs. tiempo de exposicion
Se realizo un experimento con diversas concentraciones del colorante ambar vela y el fotoiniciador (PI) en triacrilato de trimetilolpropano como el llquido polimerizable y oxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina como el fotoiniciador. Los resultados se muestran en la Figura 17. La imagen usada fue un clrculo de 6 mm, lo que produjo una parte en forma de disco en el bano de resina, cuando se curo. El grosor del disco vario en base al tiempo de exposicion y la concentracion del fotoiniciador y el colorante en la resina. Todas las mezclas de resina comenzarlan a curar rapidamente y acercarse a un valor llmite. La resina optima debe curar en un perlodo de tiempo corto y el valor llmite debe ser tan pequeno como sea posible. Las dos resinas que mejor se ajustan a esos criterios son el fotoiniciador al 3 % con el colorante al 0.05 % (puntos finos) y el fotoiniciador al 5 % sin colorante (solido). Estas resinas producen, ademas, las mejores piezas impresas en terminos de contraste y claridad de las caracterlsticas.
Una pieza de ajedrez fabricada con una resina de este tipo que contiene colorante se muestra en la Figura 18.
Ejemplo 13
Capas solubles de sacrificio o de liberacion del portador
Una deficiencia de las tecnicas anteriores es que el requisito de "romper" la adhesion a partir de la placa de construccion, por ejemplo, mediante el deslizamiento de la placa de construccion, o mediante el uso de una placa de construccion elastica, lo hizo problematico para emplear una capa de liberacion o capa de adhesivo soluble sobre el portador que puede fallar prematuramente durante el proceso de fabricacion. La presente invencion facilita el empleo de una capa de liberacion sobre el portador durante la fabricacion.
La superficie del portador puede recubrirse con una capa de liberacion, es decir, una capa de sacrificio soluble (por ejemplo, adhesivo de cianoacrilato), y la disposicion de los objetos puede imprimirse como se muestra en la Figura 19. Puede usarse cualquier grosor adecuado de la capa de liberacion, por ejemplo de 100 nanometres a 1 millmetro. Al sumergir el portador con los objetos fabricados en un disolvente apropiado (por ejemplo, acetona para el adhesivo de cianoacrilato) que disuelve o solubiliza selectivamente la capa de liberacion despues libera los objetos del portador, como se muestra en la Figura 20.
Ejemplo 14
Fabricacion de un prisma rectangular sobre una capa de liberacion
La disposicion de prismas rectangulares con dimensiones de 200 x 200 x 1000 micrometres mostrados en la Figura 21 se fabrico mediante el uso del aparato descrito anteriormente, con triacrilato de trimetilolpropano como el llquido polimerizable, oxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina como el fotoiniciador, y el adhesivo de cianoacrilato como la capa de liberacion. El portador se avanzo por el tornillo de bola a una velocidad continua de 10 micras por segundo y las exposiciones sucesivas se realizaron cada 10 micras a lo largo de la altura de construccion a una duracion de 1 segundo por exposicion. El numero total de exposiciones sucesivas fue de 100 y el tiempo total de fabricacion fue de 100 segundos. La capa de liberacion de cianoacrilato se disolvio despues con acetona para producir prismas flotantes libres como se muestra en la Figura 22.
Ejemplo 15
Fabricacion de estructuras de cajas cillndricas
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La estructura de jaula cilindrica de la Figura 23 se fabrico mediante el uso del aparato descrito en el Ejemplo anterior, con triacrilato de trimetilolpropano como llquido polimerizable, y oxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina como fotoiniciador. El portador se avanzo por el tornillo de bola a una velocidad continua de 20 micras por segundo y se llevaron a cabo exposiciones sucesivas cada 10 micras a lo largo de la altura de construccion a una duracion de 0.5 segundos por exposicion. El numero total de exposiciones sucesivas fue de 1400 y el tiempo total de fabricacion fue de 700 segundos. No se usaron estructuras de soporte desmontables para las caracterlsticas en voladizo o "salientes".
Ejemplo 16
Fabricacion de estructuras a partir de un hidrogel
La Figura 24 y la Figura 25 son fotograflas de estructuras de disposiciones y de estructuras de jaulas, respectivamente, producidas de la misma manera que los descritos anteriormente, excepto que se fabricaron mediante el uso de PEG (diacrilato de poli(etilenglicol), Mn promedio 700) como el llquido polimerizable y oxido de difenil(2,4,6- trimetilbenzoil)fosfina al 5 % como el fotoiniciador. Las condiciones de procesamiento fueron las mismas que para las partes de triacrilato fabricadas previamente.
Ejemplo 17
Flexibilidad de las piezas basadas en hidrogel
La estructura de jaula cilindrica producida en el Ejemplo 23 anterior y que se muestra en la Figura 25 se coloca manualmente entre dos portaobjetos de vidrio de microscopio y se aplica presion manualmente hasta que la estructura de jaula cilindrica se deforma y se vuelve sustancialmente plana. Despues se libero la presion manual, y la estructura de jaula regreso a su forma anterior sustancialmente cilindrica. Las propiedades de flexibilidad, resistencia y de memoria de forma de los articulos los hacen atractivos para una variedad de usos, que incluyen pero no se limitan a las endoprotesis para diversas aplicaciones biomedicas.
Ejemplo 18
Fabricacion de endoprotesis intraluminales para uso terapeutico
Las endoprotesis se usan tipicamente como adjuntos para los procedimientos de angioplastia transluminal percutanea con balon, en el tratamiento de arterias ocluidas o parcialmente ocluidas y otros vasos sanguineos. Como un ejemplo de un procedimiento de angioplastia con balon, un cateter o vaina de guia se introduce por via percutanea en el sistema cardiovascular de un paciente a traves de una arteria femoral y se avanza a traves de la vasculatura hasta que el extremo distal del cateter guia se coloca en un punto proximal al sitio de la lesion. Un alambre guia y un cateter de dilatacion que tiene un balon en el extremo distal se introducen a traves del cateter guia para deslizar el alambre guia dentro del cateter de dilatacion. El alambre guia se hace avanzar primero hacia fuera del cateter guia en la vasculatura del paciente y se dirige a traves de la lesion vascular. El cateter de dilatacion se hace avanzar posteriormente sobre el alambre guia avanzado previamente hasta que el balon de dilatacion se coloca correctamente en la lesion vascular. Una vez en posicion en la lesion, el globo expansible se infla hasta un tamano predeterminado con un llquido radiopaco a presion relativamente alta para comprimir radialmente la placa aterosclerotica de la lesion contra el interior de la pared de la arteria y de esa manera dilatar el lumen de la arteria. Despues el balon se desinfla a un perfil pequeno de manera que el cateter de dilatacion pueda retirarse de la vasculatura del paciente y restaurar el flujo sanguineo a traves de la arteria dilatada.
La angioplastia con balon a veces resulta en fracaso a corto o largo plazo. Es decir, los vasos pueden cerrarse bruscamente poco despues del procedimiento o puede ocurrir una restenosis gradualmente durante un periodo de meses despues de eso. Para contrarrestar la restenosis despues de una angioplastia, las protesis intraluminales implantables, denominadas comunmente como endoprotesis, se usan para lograr la permeabilidad del vaso a largo plazo. Una endoprotesis funciona como un andamio para apoyar estructuralmente la pared del vaso y por lo tanto mantener la permeabilidad luminal, y se transportan a un sitio de la lesion por medio de un cateter de suministro.
Los tipos de endoprotesis pueden incluir endoprotesis expansibles de balon, endoprotesis autoexpansibles, similares a resortes, y endoprotesis expansibles termicamente. Las endoprotesis expansibles por balon se suministran mediante un cateter de dilatacion y se deforman plasticamente por un miembro expansible, tal como un balon de inflation, desde un diametro inicial pequeno a un diametro expandido mas grande. Las endoprotesis autoexpansibles se forman como elementos de resorte que pueden comprimirse radialmente sobre un cateter de suministro. Una endoprotesis autoexpansible comprimido tipicamente se mantiene en el estado comprimido por una vaina de suministro. Tras el suministro a un sitio lesionado, la vaina de suministro se retrae lo que permite que la endoprotesis se expanda. Las endoprotesis expandibles termicamente se forman a partir de aleaciones con memoria de forma que tienen la capacidad para expandirse desde un diametro inicial pequeno hasta un segundo diametro mas grande tras la aplicacion de calor a la aleacion.
Puede desearse proporcionar un tratamiento farmacologico localizado en un vaso en el sitio soportado por una
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endoprotesis. Por lo tanto, a veces puede desearse utilizar una endoprotesis tanto como un soporte para una pared luminal, as! como un vehlculo de suministro para uno o mas agentes farmacologicos. Desafortunadamente, los materiales metalicos desnudos empleados tlpicamente en las endoprotesis convencionales generalmente no son capaces de portar y liberar agentes farmacologicos. Soluciones creadas anteriormente para este dilema han sido la union de pollmeros portadores de farmacos a las endoprotesis metalicas. Ademas, se han descrito metodos en donde la estructura metalica de una endoprotesis se ha formado o tratado a fin de crear una superficie porosa que mejora la capacidad de retener agentes farmacologicos aplicados. Sin embargo, estos metodos generalmente no han logrado proporcionar una manera rapida, facil y barata de cargar farmacos sobre las protesis intraluminales, tales como las endoprotesis. Ademas, solo pueden cargarse pequenas cantidades de farmacos en los recubrimientos polimericos delgados.
Las protesis intraluminales, tales como las endoprotesis se han desarrollado mediante el uso de diversos materiales polimericos y/o recubrimientos de materiales polimericos para superar las limitaciones de las protesis metalicas convencionales. Sin embargo, serla deseable poder ajustar diversas propiedades mecanicas (por ejemplo, modulo, resistencia tangencial, flexibilidad, etcetera) de las protesis intraluminales polimericas. Por ejemplo, para las protesis intraluminales usadas para suministrar agentes farmacologicos, serla deseable poder ajustar la velocidad de elucion de un agente farmacologico desde este. Como otro ejemplo, serla deseable poder ajustar la velocidad de degradacion y/o la naturaleza de la degradacion del material polimerico.
De acuerdo con modalidades del presente ejemplo, los metodos de fabricacion de protesis intraluminales polimericas (por ejemplo, formadas a partir de material polimerico para incluir PEG, PLGA, policaprolactona, gelatina, etcetera, adecuadamente funcionalizados) incluyen recocer el material polimerico para modificar selectivamente la cristalinidad o estructura cristalina de este, que se lleva a cabo por los metodos descritos en la presente descripcion, que incluyen pero no se limitan a los expuestos en relacion con estructuras de jaula cillndrica como se describio anteriormente.
Los agentes farmacologicos dispuestos sobre, o dentro del material polimerico pueden incluir, pero no se limitan a, agentes seleccionados de las siguientes categorlas: antineoplasicos, antimitoticos, antiinflamatorios, antiplaquetarios, anticoagulantes, antifibrinas, antitrombinas, antiproliferativos, antibioticos, antioxidantes, inmunosupresores, sustancias antialergicas, y sus combinaciones.
De acuerdo con otras modalidades de la presente invencion, el grado de reticulacion molecular del material polimerico de una protesis intraluminal puede modificarse al someter el material polimerico a tratamiento qulmico y/o irradiacion. El material polimerico puede someterse a tratamiento qulmico y/o irradiacion antes, durante y/o despues del recocido. Tales tratamientos pueden actuar ademas como una etapa de esterilizacion.
Ejemplo 19
Fabricacion de disposiciones de microagujas terapeuticas
Muchos de los nuevos agentes terapeuticos prometedores son biomoleculas grandes, tales como peptidos, protelnas, anticuerpos y acidos nucleicos. Estas moleculas pueden ser demasiado grandes, fragiles, o insolubles para su suministro mediante las vlas tradicionales de introduccion. La inyeccion hipodermica (que incluye intravascular, intramuscular, etcetera) permite el suministro de productos terapeuticos sensibles, pero induce dolor, proporcionan oportunidades de pinchazos accidentales, y produce residuos con riesgo biologico, agudos. Ademas, en el caso de la administracion de vacunas, las agujas hipodermicas no suministran las dosis en la ubicacion optima para provocar una respuesta inmunitaria; penetran en el musculo, una region conocida por tener una menor densidad de celulas inmunologicamente sensibles que la piel. Los parches transdermicos son eficaces para ciertos farmacos de liberacion prolongada (como la nicotina y medicamentos del mareo por movimiento), pero la epidermis (especlficamente el estrato corneo) limita la difusion de la mayorla de los farmacos (> 500 Da) a traves de la piel. Claramente, la capacidad de transportar agentes terapeuticos con eficacia en el cuerpo se mantiene como un reto importante.
Aunque existen limitaciones para el suministro transdermico tradicional de farmacos, que tlpicamente se basa en la difusion pasiva de los agentes terapeuticos a traves de la piel, esta via de administracion sigue siendo muy prometedora.
Con el uso del aparato descrito en los Ejemplos anteriores y las resinas fotopolimerizables, biocompatibles y biodegradables (PEG, PLGA, policaprolactona, gelatina, adecuadamente funcionalizados, etcetera) se usan en combinacion con agentes terapeuticos y elementos de vacunas (antlgenos, adyuvantes, etcetera), para producir disposiciones de microagujas terapeuticas esencialmente con la misma estructura o apariencia que las mostradas anteriormente. Los expertos en la tecnica apreciaran numerosas estructuras y arquitecturas diferentes para tales disposiciones de microagujas terapeuticas que pueden producirse por los metodos y aparatos descritos en esta descripcion.
Ejemplo 20
Dependencia de la resolucion vertical con la velocidad de fabricacion
Durante el proceso de construccion de piezas la unidad de procesamiento de imagenes del controlador (IPU) en algunas
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modalidades actualiza constantemente las imageries de capas de la seccion transversal de la pieza. La velocidad maxima de actualizacion de la imagen f en algunas modalidades puede variar de 1 cuadro por segundo hasta 1,000 cuadros por segundo, en dependencia del hardware.
Si la resolution vertical deseada es delta entonces durante el proceso de construction el avance dz del portador de la pieza durante un cuadro de imagen debe ser menor que delta. Si la velocidad de fabrication es v entonces dz esta dada por
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Con el fin de lograr una resolucion delta, la velocidad de fabricacion v debe ser menor que la velocidad de fabricacion maxima Vmax dada por
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Dos partes de una pieza de ajedrez similares a las ilustradas anteriormente se fabricaron con una velocidad de avance del portador de 250 mm/hora y 500 mm/hora. La velocidad de imagen maxima de la IPU particular usada para fabricar las partes fue de aproximadamente 1 cuadro por segundo. La resolucion estimada de estas partes fue de 50 micrometros a 250 mm/hora, y 100 micrometros a 500 mm/hora.
Ejemplo 21
Aumento de la velocidad de fabricacion: Temperatura
El aumento de la velocidad de fabricacion mediante la presion se describio anteriormente. Ademas, en los metodos y el aparato expuesto en general y de manera especlfica anteriormente y mas adelante, la velocidad de fabricacion puede aumentarse mediante el calentamiento del llquido polimerizable, o la resina, para reducir la viscosidad de estos, para facilitar el llenado de la zona de construccion con el llquido polimerizable o la migration del llquido polimerizable a la zona de construccion (con o sin el aumento de la presion). Algunas resinas, tales como las resinas de alto rendimiento tales como las mencionadas anteriormente, pueden ser solidas a temperatura y presion ambientales, y el calentamiento puede ser una manera conveniente para licuar las mismas.
El calentamiento puede llevarse a cabo mediante cualquier tecnica adecuada, tal como con calentadores con infrarrojos en hornos cerrados asociados operativamente con un sensor y controlador de la temperatura, como se ilustra esquematicamente en la Figura 26. Numerosos tipos y configuraciones de calentadores adicionales pueden usarse, solos o en combination con lo anterior y entre si. Los calentadores resistivos pueden usarse, por ejemplo sumergidos en el llquido polimerizable sobre la placa de construccion. Los dispositivos termoelectricos o calentadores de Peltier pueden usarse, por ejemplo al poner en contacto la placa de construccion y/o el llquido polimerizable. El llquido polimerizable puede precalentarse, en un deposito de almacenamiento y/o a traves de diversas llneas de suministro. Uno o mas sensores de temperatura pueden emplearse para detectar la temperatura ambiental (en la camara), la temperatura de la placa de construccion, la temperatura del portador, la temperatura del llquido polimerizable (por ejemplo, en cualquier punto, tal como en la placa de construccion), etcetera.
En algunas modalidades, el llquido polimerizable se calienta en al menos 5, 10, 20, 40, 60, 80, o 100 grados centlgrados o mas por encima de la temperatura ambiente.
En algunas modalidades, el llquido polimerizable tiene una viscosidad de al menos 100, 1,000, o 10,000 centipoises, hasta 1,000,000 centipoises o mas a 25 grados centlgrados y presion atmosferica (nota 1 centipoise = 1 segundo miliPascal). En algunas modalidades, tales llquidos polimerizables pueden tener una viscosidad cuando se calientan (por ejemplo, por la cantidad descrita anteriormente) de no mas de 1,000, 100, 10 o 1 centipoises. La viscosidad final especlfica que se desea lograr dependera de factores tales como la velocidad de fabricacion deseada, el tamano y la forma del artlculo en fabricacion, la presencia o ausencia de un aumento de la presion, etcetera.
La viscosidad puede medirse mediante cualquier tecnica adecuada, por ejemplo mediante un viscoslmetro Brookfield que tiene una geometrla de cono y placa, con un angulo del cono de 1 grado, un diametro de 40 millmetros, que funciona a 60 revoluciones por minuto.
Opcionalmente pueden incluirse los enfriadores si se desea corregir la temperatura mas rapidamente (con calentadores, o sin calentadores, por ejemplo, para ayudar en la disipacion de calor generado exotermicamente por la fotopolimerizacion rapida. De nuevo, cualquier configuration de enfriador adecuado puede usarse, por lo general asociado operativamente con un controlador y un sensor de temperatura como se indico anteriormente. Pueden emplearse intercambiadores de
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calor, disipadores de calor, refrigerantes, dispositivos termoelectricos como enfriadores Peltier (que ademas pueden servir como calentadores de Peltier), etcetera.
Ejemplo 22
Suministro de resina a traves del portador y de los canales de suministro internos
Como se analizo en el Ejemplo 3 la velocidad de la formacion del objeto depende de la dimension lineal L de la superficie inferior del objeto, la viscosidad de la resina n, la presion atmosferica P, y la altura del espacio entre el objeto y la parte inferior de la camara h. El tiempo t que se requiere para llenar el espacio entre el objeto y la parte inferior de la camara es:
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Como puede observarse un aumento de 10 veces en el tamano de la pieza resulta en una disminucion de 100 veces en la velocidad de fabrication. Para eliminar dicha fuerte dependencia de la velocidad de fabrication con el tamano de la pieza, el llquido polimerizable (o la resina) pueden suministrarse a traves del portador de la pieza y a traves de la pieza, como se muestra en la Figura 27.
La bomba puede comprender cualquier dispositivo de bombeo adecuado, que incluye pero no se limita a bombas de jeringa, bombas de engranajes, bombas peristalticas, etcetera. La velocidad a la que opera la bomba se controla por un controlador y depende de la geometrla de la pieza y la velocidad de fabricacion. La presion del llquido polimerizable puede ser
En este enfoque la dependencia de la velocidad de fabricacion de la pieza con la dimension lineal L de la superficie inferior del objeto, la viscosidad de la resina n, la presion atmosferica P, y la altura del espacio entre el objeto y la parte inferior de la camara h ya no se limita por la ecuacion anterior sino que se controla por la velocidad a la que funciona la bomba de resina, la velocidad de la reaccion de curado y la capacidad para mitigar la eliminacion del calor de la reaccion de curado. En este ejemplo la bomba podrla comprender una bomba de jeringa, una bomba de engranaje, o una bomba peristaltica. El funcionamiento de la bomba podrla incluirse en el lazo de realimentacion controlado por la unidad central de procesamiento, donde las velocidades de bombeo dependen de la geometrla de la pieza y la velocidad de fabricacion deseada.
Ejemplo 23
Control del suministro de resina Control de suministro hacia adelante
Durante el proceso de construction de la pieza la velocidad de consumo de la resina cambia en base al area de la section transversal de la pieza. Un proceso para controlar la velocidad del suministro de la resina se describe mas adelante. Si la velocidad de la construccion es v y la seccion transversal de la pieza A varla con el tiempo t como A(t) entonces la velocidad de suministro de la resina puede ajustarse para corresponder, en su totalidad o en parte, a:
R(t) = vA(t)
Por ejemplo, durante el proceso de construccion una unidad de procesamiento central (CPU) que sirve como un controlador puede calcular en tiempo real la seccion transversal actual de la pieza, despues calcular la velocidad de suministro basado en una norma tal como la ecuacion anterior y comunicar la velocidad calculada a un controlador de la bomba de suministro de la resina (RDPC). Despues el RDPC puede ajustar la velocidad de la bomba de suministro de la resina basado en los datos recibidos de la CPU.
Tal sistema de control de suministro directo puede usarse solo o en combination con otros sistemas de control del suministro hacia adelante y de retroalimentacion (por ejemplo, control de la temperatura y/o presion) como se describio anteriormente.
Ejemplo 24
Suministro de llquido polimerizable a traves de conductos de suministros externos
En algunas modalidades donde el llquido polimerizable se suministra a traves de uno o mas canales formados en el portador, puede ser deseable que parte, o la totalidad, del artlculo que se fabrica sea solido totalmente. En tales casos, los conductos de suministro separados o externos en comunicacion fluida con un canal (o cada uno de ellos) que suministran el llquido polimerizable pueden fabricarse simultaneamente adyacente al artlculo en fabricacion (en contraste con uno o mas canales de suministro interno formados dentro del artlculo en production.
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El llquido polimerizable puede proporcionarse a traves de conducto(s) de suministro externo(s) a la placa de construccion y la zona de fabricacion. En algunas modalidades multiples de tales conductos de suministro pueden construirse, por ejemplo., 2, 10, 100, o 1000 o mas, en dependencia del tamano del artlculo que se fabrica. Tales conductos de suministro externos pueden usarse en combination, simultaneamente o secuencialmente (por ejemplo., alternativamente), con los canales de suministro internos (es decir, canales formados dentro del artlculo que se fabrica).
Ejemplo 25
Fabricacion con multiples resinas distintas con conductos de suministro multiples
Los artlculos pueden fabricarse con el uso de multiples resinas mediante el suministro de las diferentes resinas traves de la plataforma de construccion, y con el uso de estas para crear tubos o canales para suministrar la resina a la zona correcta de la pieza que se fabrica.
La Figura 28 ilustra el metodo que puede usarse para suministrar la resina a traves de la plataforma de construccion, lo utilizan para fabricar los canales de suministro de la resina en la forma necesaria, y cuando sea necesario, suministrar resina adicional para fabricar la pieza misma. Cuando se ha terminado la fabricacion de la section, el canal se cura de cierre y otro canal puede comenzar a suministrar la siguiente resina para continuar la fabricacion de la pieza.
Ejemplo 26
Control del metodo y el aparato
Un metodo y un aparato como se describieron anteriormente pueden controlarse mediante un programa informatico que se ejecuta en un ordenador de proposito general con el hardware de interfaz adecuada entre el ordenador y el aparato descrito anteriormente. Numerosas alternativas estan disponibles comercialmente. Los ejemplos no limitantes de una combinacion de componentes se muestran en las Figuras 29-31, donde "Microcontroller" es Parallax Propeller, el controlador de motor Stepper es Sparkfun EasyDriver, el controlador LED es un Luxeon Single LED Driver, el USB de serie es un USB Parallax al convertidor de serie, y el sistema DLP es un sistema LightCrafter de Texas Instruments.
Lo anterior es ilustrativo de la presente invention, y no debe interpretarse como limitantes de esta. La invention se define por las siguientes reivindicaciones, que incluyen los equivalentes de las reivindicaciones.

Claims (20)

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    Reivindicaciones
    1. Un metodo de formacion de un objeto tridimensional, que comprende:
    proporcionar un portador y un miembro opticamente transparente que tiene una superficie de construccion, dicho portador y dicha superficie de construccion definen una region de construccion entre ellos; rellenar dicha region de construccion con un llquido polimerizable;
    irradiar dicha region de construccion a traves de dicho miembro opticamente transparente para formar un pollmero solido a partir de dicho llquido polimerizable mientras simultaneamente avanza dicho portador lejos de dicha superficie de construccion para formar dicho objeto tridimensional a partir de dicho pollmero solido, mientras que tambien simultaneamente:
    (i) mantener continuamente una zona muerta de llquido polimerizable en contacto con dicha superficie de construccion, y
    (ii) mantener continuamente un gradiente de la zona de polimerizacion entre dicha zona muerta y dicho pollmero solido y en contacto con cada uno de los mismos, dicho gradiente de la zona de polimerizacion comprende dicho llquido polimerizable en forma parcialmente curada.
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dicho miembro opticamente transparente comprende un miembro semipermeable, y dicho mantenimiento continuo de una zona muerta se lleva a cabo mediante el suministro de un inhibidor de la polimerizacion a traves de dicho miembro opticamente transparente, de esta manera crear un gradiente de inhibidor en dicha zona muerta y opcionalmente en al menos una porcion de dicho gradiente de la zona de polimerizacion.
  3. 3. El metodo de cualquier reivindicacion anterior, en donde dicha etapa de irradiacion se lleva a cabo con un patron de radiacion bidimensional proyectado en dicha region de construccion, en donde dicho patron varla con el tiempo mientras dicha etapa de avance continua simultaneamente por un tiempo suficiente para formar dicho objeto tridimensional.
  4. 4. El metodo de cualquier reivindicacion anterior, en donde dicho gradiente de la zona de polimerizacion se mantiene por un tiempo de al menos 5 segundos.
  5. 5. El metodo de cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas la etapa de interrumpir dicho gradiente de la zona de polimerizacion por un tiempo suficiente para formar una llnea de falla en dicho objeto tridimensional.
  6. 6. El metodo de cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas la etapa de calentar dicho llquido polimerizable para reducir la viscosidad de los mismos en dicha region de construccion.
  7. 7. El metodo de cualquier reivindicacion anterior, en donde dicho portador tiene al menos un canal formado en el mismo, y dicha etapa de rellenar se lleva a cabo mediante el paso o al forzar dicho llquido polimerizable en dicha region de construccion a traves de dicho al menos un canal.
  8. 8. El metodo de cualquier reivindicacion anterior, en donde dicho portador tiene una capa de sacrificio soluble sobre el mismo, y dicho objeto tridimensional se forma sobre dicha capa de sacrificio soluble.
  9. 9. El metodo de cualquiera reivindicacion anterior, en donde:
    el area de la superficie total de la region de construccion ocupa al menos setenta por ciento del area de la superficie total de la superficie de construccion; y/o
    en donde el movimiento lateral del portador y el objeto en cualquier direction no es mas de treinta por ciento del ancho de dicha region de construccion en la direccion correspondiente.
  10. 10. El metodo de cualquier reivindicacion anterior, en donde la superficie de construccion es sustancialmente fija o estacionaria.
  11. 11. Un aparato para formar un objeto tridimensional a partir de un llquido polimerizable, que comprende:
    (a) un soporte;
    (b) un portador asociado operativamente con dicho soporte sobre cuyo portador se forma dicho objeto tridimensional;
    (c) un miembro opticamente transparente que tiene una superficie de construccion, con dicha superficie de construccion y dicho portador que definen una region de construccion entre ellos;
    (d) un suministro de pollmero llquido asociado operativamente con dicha superficie de construccion y configurado para suministrar pollmero llquido en dicha region de construccion para la polimerizacion por solidification;
    (e) una fuente de radiacion configurada para irradiar dicha region de construccion a traves de dicho miembro opticamente transparente para formar un pollmero solido a partir de dicho llquido polimerizable;
    (f) un controlador asociado operativamente con dicho portador y dicha fuente de radiacion para avanzar dicho portador lejos de dicha superficie de construccion para formar dicho objeto tridimensional a partir de dicho pollmero solido, mientras que tambien simultaneamente:
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    (i) mantener continuamente una zona muerta de llquido polimerizable en contacto con dicha superficie de construccion, y
    (ii) mantener continuamente un gradiente de la zona de polimerizacion entre dicha zona muerta y dicho pollmero solido y en contacto con cada uno de los mismos, dicho gradiente de la zona de polimerizacion comprende dicho llquido polimerizable en forma parcialmente curada.
  12. 12. El aparato de la reivindicacion 11, en donde dicho portador tiene al menos un canal formado en el mismo, configurado para suministrar dicho llquido polimerizable en dicha region de construccion a traves de dicho al menos un canal; opcionalmente en donde dicho portador tiene una pluralidad de canales formados en el mismo, configurados para suministrar llquidos polimerizables diferentes a traves de uno diferente de dicha pluralidad de canales.
  13. 13. El aparato de la reivindicacion 11 o 12, que comprende ademas al menos uno, o una pluralidad de, conductos de suministro externos separados de dicho objecto, cada uno de dicho al menos un conducto de suministro en comunicacion fluida con un canal en dicho portador, configurado para suministrar al menos uno, o una pluralidad de diferentes, llquidos polimerizables a partir de dicho portador a dicha zona de construccion.
  14. 14. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde la placa de construccion es sustancialmente fija o estacionaria.
  15. 15. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en donde la fuente de inhibidor de la polimerizacion es un deposito de inhibidor de la polimerizacion dentro del miembro semipermeable.
  16. 16. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en donde el miembro semipermeable ademas comprende una superficie de suministro separada de dicha superficie de construccion; opcionalmente en donde la superficie de suministro esta en contacto continuo con un inhibidor de la polimerizacion con el objetivo de proporcionar dicha fuente de inhibidor de polimerizacion.
  17. 17. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, que comprende ademas un calentador asociado operativamente con dicha placa de construccion y/o dicho suministro de pollmero llquido, dicho calentador y configurado para calentar llquido polimerizable en, o suministrado a, dicha region de construccion; y/o que comprende ademas un enfriador asociado operativamente con dicha placa de construccion y configurado para enfriar llquido polimerizable en dicha region de construccion.
  18. 18. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, que comprende ademas un fuente de presion asociada operativamente con dicho suministro de pollmero llquido.
  19. 19. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, en donde dicho portador comprende un accionador, dicho accionador y dicho controlador configurados para hacer avanzar dicho portador unidireccionalmente lejos de dicha superficie de construccion.
  20. 20. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 19, en donde dicho portador tiene una capa de sacrificio soluble sobre el mismo, y dicho objeto tridimensional se forma sobre dicha capa de sacrificio soluble.
    imagen1
    Zona
    muerta
    Superficie de construccion permeable
    Inhibidor de polimerizacion
    imagen2
    imagen3
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