ITVI20110115A1

ITVI20110115A1 - Metodo perfezionato per la produzione di oggetti tridimensionali a strati e macchina stereolitografica perfezionata impiegante il suddetto metodo

Info

Publication number: ITVI20110115A1
Application number: IT000115A
Authority: IT
Inventors: Sergio Zenere
Original assignee: Dws Srl
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2012-11-04
Also published as: WO2012150497A1

Description

METODO PERFEZIONATO PER LA PRODUZIONE DI OGGETTI TRIDIMENSIONALI A STRATI E MACCHINA STEREOLITOGRAFICA PERFEZIONATA IMPIEGANTE IL SUDDETTO METODO.

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un metodo perfezionato per la produzione di oggetti tridimensionali a strati, noto in gergo con il termine "stereolitografia".

La presente invenzione concerne anche una macchina stereolitografica impiegante il suddetto metodo.

Com'Ã ̈ noto, la stereolitografia viene estesamente impiegata nella prototipazione rapida di oggetti tridimensionali anche complessi, in quanto consente di realizzare tali oggetti in tempi molto rapidi e praticamente senza bisogno di attrezzature.

In generale, la tecnica stereolitografica prevede una prima suddivisione virtuale della geometria dellâ€™oggetto da riprodurre in strati di spessore predefinito, che vengono poi realizzati fisicamente da una macchina stereolitografica che li sovrappone uno sullâ€™altro per ricostruire l'oggetto.

Gli strati sono composti da una sostanza fluida in grado di solidificare sotto lâ€™azione di unâ€™opportuna stimolazione.

Tale sostanza fluida, preferibilmente ma non necessariamente, Ã ̈ una resina allo stato liquido.

E' altrettanto noto che vi sono in commercio due macro-tipologie di macchine stereolitografiche M, rappresentate in modo schematico rispettivamente in fig. 1 e in fig. 2, per la prototipazione rapida di oggetti tridimensionali utilizzando sostanze fluide R.

Entrambe le tipologie comprendono una vasca V che contiene la sostanza fluida R da sottoporre alla stimolazione, una testata T di modellazione che ha la possibilitÃ di muoversi secondo una direzione sostanzialmente ortogonale al fondo F della vasca V e provvista di una piastra P con la funzione di supportare l'oggetto in realizzazione. Inoltre, entrambe le macchine stereolitografiche M sono provviste di un emettitore E, tipicamente una sorgente laser, affacciato alla suddetta piastra P in modo da stimolare lo strato della sostanza fluida R ad esso piÃ¹ prossimo per attivarne il processo di polimerizzazione e di solidificazione.

Una prima macro-tipologia di macchine stereolitografiche dell'arte nota, rappresentata in fig. 1 , prevede che l'emettitore E sia posto superiormente alla vasca V, la quale deve contenere una quantitÃ della sostanza fluida R almeno pari all'altezza dell'oggetto da realizzare.

In questa tipologia di macchina la piastra P viene inizialmente posta in modo che la sua superficie superiore risulti sommersa da uno spessore della sostanza fluida R pari allo spessore dello strato di base dell'oggetto da realizzare.

Quindi tale strato di sostanza fluida R viene sottoposto a stimolazione nelle zone corrispondenti al volume dell'oggetto da produrre, cosÃ¬ da solidificarle e farle aderire alla piastra P.

La piastra P viene poi abbassata fino a sommergere lo strato dell'oggetto appena stimolato con uno spessore della sostanza fluida R pari a quello richiesto per lo strato successivo, che viene nuovamente sottoposto a stimolazione sempre nelle zone corrispondenti al volume dell'oggetto da produrre.

La realizzazione dell'oggetto tridimensionale procede in modo analogo per gli strati successivi, abbassando progressivamente la piastra P.

La seconda macro-tipologia di macchina stereolitografica, rappresentata in fig. 2, prevede, invece, che l'emettitore E sia posto inferiormente alla vasca V e prevede inoltre che il fondo F della stessa vasca V, sia realizzato in materiale trasparente, in modo che venga stimolato lo strato della sostanza fluida R piÃ¹ prossimo al fondo F.

Per tale motivo, la piastra P inizialmente viene posta in prossimitÃ del fondo F e distanziata da quest'ultimo di una quantitÃ pari allo spessore di uno strato dell'oggetto da produrre.

A questo punto, la sostanza fluida R, che si trova tra la superficie inferiore della piastra P e il fondo F viene esposta selettivamente alla stimolazione dell'emettitore E che determina la polimerizzazione della stessa sostanza fluida R nelle zone corrispondenti al volume dell'oggetto da realizzare, le quali solidificano e si aggrappano alla piastra P.

Successivamente, la testata T viene sollevata assieme al primo strato dell'oggetto solidificato fino a farla uscire dalla sostanza fluida R, per consentire un completo livellamento di quest'ultima all'interno della vasca V.

DopodichÃ© la piastra P viene nuovamente immersa nella sostanza fluida R, in modo che tra lo strato precedentemente solidificato e il fondo F vi sia una quantitÃ della sostanza fluida R pari allo spessore dello strato successivo da solidificare con un ulteriore esposizione selettiva. Tali operazioni appena descritte vengono ripetute per ciascun strato dell'oggetto da realizzare fino al suo completamento. I metodi di realizzazione degli oggetti tridimensionali eseguiti con ambedue le macchine stereolitografiche M dell'arte nota sopra descritte, presentano alcuni inconvenienti comuni, determinati dal fatto che le suddette operazioni vengono svolte in un ambiente a pressione atmosferica.

PiÃ¹ precisamente, per entrambe le suddette macchine stereolitografiche M e i relativi metodi di realizzazione, un primo inconveniente, dovuto alla presenza di aria a pressione atmosferica nell'ambiente di realizzazione, consiste nella possibilitÃ che delle bolle d'aria siano inglobate tra gli strati della sostanza fluida R, quando la testata T e la piastra P sono movimentate lungo la loro direzione di spostamento.

Infatti, durante la realizzazione degli oggetti tridimensionali, sia che la testata T venga abbassata, nel caso della prima macchina stereolitografica M sopra descritta, sia che la testata T venga alzata, come prevede la seconda tipologia di macchina stereolitografica M di fig. 2, il riflusso della sostanza fluida R al di sopra o al di sotto della piastra P puÃ² provocare l'incorporamento di bolle d'aria negli strati della stessa sostanza fluida R che devono essere successivamente stimolati mediante l'emettitore E.

Conseguentemente, si puÃ² verificare l'inconveniente che uno o piÃ¹ strati dell'oggetto tridimensionale presentino nel loro volume interno spazi vuoti che riducono la qualitÃ degli stessi oggetti realizzati e la loro stabilitÃ nel tempo. Tale effetto svantaggioso Ã ̈ noto nel gergo tecnico come â€œeffetto schiumaâ€ .

Un ulteriore inconveniente, comune ad entrambe le tipologie di macchine stereolitografiche M sopra descritte, consiste nel fatto che, procedendo alla realizzazione dei suddetti oggetti in un ambiente a pressione atmosferica, si riscontra un alto coefficiente di scambio termico. Tale effetto puÃ² provocare svantaggiosamente un elevato valore del gradiente termico tra i vari strati sovrapposti della sostanza fluida R e/o tra le varie zone appartenenti al medesimo strato, per esempio tra le zone centrali e quelle periferiche del singolo strato. Questo elevato gradiente termico, a sua volta, determina disuguaglianze di risultati del processo di polimerizzazione tra le varie zone di uno stesso strato della sostanza fluida R, come la non omogeneitÃ della solidificazione e l'instabilitÃ nel tempo del modello tridimensionale.

Un altro inconveniente, comune ad entrambe le tipologie di macchine stereolitografiche M sopra descritte e ai relativi metodi, consiste nel fatto che la presenza di aria, in particolare di ossigeno, a pressione atmosferica direttamente a contatto con la sostanza fluida R, determina un rallentamento del suo processo di solidificazione, allungando di conseguenza i tempi per la realizzazione dell'oggetto tridimensionale.

E' altrettanto noto che una seconda tipologia di inconvenienti, sempre determinati dalla realizzazione di oggetti tridimensionali in ambiente atmosferico, riguarda esclusivamente la macchina stereolitografica della seconda macro-tipologia, sopra descritta e rappresentata in fig.

2, e il relativo metodo.

Infatti, un primo particolare inconveniente di questa ultima tipologia di macchine stereolitografiche, puÃ² verificarsi quando vengono realizzati oggetti che presentano una o piÃ¹ concavitÃ al loro interno, come nel caso di una sfera vuota ermetica. In questo caso, quando la testata T viene alzata rispetto alla sostanza fluida R, successivamente alla solidificazione di uno o piÃ¹ strati, l'aria presente nella vasca V tende ad affluire sotto la piastra P e ad entrare nelle suddette cavitÃ dell'oggetto in realizzazione.

Procedendo, successivamente, all'abbassamento della testata all'interno della vasca V, quindi quando la piastra P viene nuovamente immersa nella sostanza fluida R, l'aria presente nelle suddette cavitÃ viene compressa tra gli stessi strati giÃ solidificati e il fondo F della suddetta vasca V.

Svantaggiosamente, a sua volta l'aria compressa esercita una spinta sulla sostanza fluida R sottostante, provocando un suo spostamento verso le pareti laterali della piastra P.

In questo modo, svantaggiosamente, si puÃ² verificare una mancanza della sostanza fluida R in corrispondenza delle zone dello strato da solidificare, provocando perciÃ² una mancanza di materiale nell'oggetto finale.

Attualmente, la tecnica nota, per superare questo inconveniente prevede di ricavare nell'oggetto in realizzazione dei fori opportunamente collocati sulla sua superficie, per scaricare queste sovra pressioni.

Tuttavia, la suddetta soluzione provoca, svantaggiosamente, degli aggravi di tempo sia perchÃ© deve essere modificato il file relativo all'oggetto da realizzare, sia perchÃ©, quando la fase di realizzazione dello stesso oggetto si Ã ̈ conclusa, Ã ̈ necessario chiudere i suddetti fori preventivamente creati.

Inoltre, Ã ̈ noto che si verifica un ulteriore inconveniente durante la fase di sollevamento della testata T, assieme agli strati solidificati, aggregatisi tra loro e alla piastra P. Tale inconveniente Ã ̈ il cosiddetto â€œeffetto ventosaâ€ , ben noto al tecnico del settore, il quale consiste in una forza di trazione che si oppone al sollevamento della stessa testata T e al distacco degli strati dell'oggetto, giÃ solidificati, dalla sostanza fluida R in cui sono immersi.

E' noto che, per poter evitare le conseguenze negative del verificarsi di tale effetto ventosa, tra cui la rottura e il distacco dell'oggetto tridimensionale dalla piastra P, in fase di realizzazione, l'arte nota prevede di aumentare sia il numero, sia lo spessore degli appositi supporti di sostegno dell'oggetto, di norma utilizzati nella stereolitografia.

Nelle tecniche di realizzazione degli oggetti tridimensionali Ã ̈ previsto, infatti, che allo stesso oggetto vengano applicati dei supporti sia per supportarne le parti in sporgenza, sia per contrastare appunto la suddetta trazione in fase di sollevamento della testata T. E' altrettanto noto che la grandezza e il numero dei supporti dipende dallo sforzo (forza di trazione) esercitata dalla piastra P in fase di sollevamento. Tuttavia, svantaggiosamente, piÃ¹ Ã ̈ elevato il numero di supporti applicati aN'oggetto, piÃ¹ la progettazione dello stesso si complica, aumentandone il costo ed il tempo di produzione.

I supporti, inoltre, non possono essere riutilizzabili per la produzione di altri oggetti successivi e pertanto vanno persi, aumentando ulteriormente il costo dellâ€™oggetto.

Inoltre, con alcuni oggetti particolarmente complessi, i supporti non possono venire realizzati, limitando, di fatto, l'applicabilitÃ del metodo di stereolitografia.

Secondo una tecnica nota, i supporti vengono realizzati dalla stessa macchina stereolitografica contemporaneamente allâ€™oggetto tridimensionale, del quale costituiscono quindi parte integrante.

Evidentemente, la suddetta tecnica presenta, oltre agli inconvenienti richiamati in precedenza, quello ulteriore di dover rimuovere meccanicamente i supporti, con ulteriore aggravio dei costi dellâ€™oggetto.

Inoltre, la rimozione dei supporti comporta come ulteriore inconveniente il rischio di rottura dellâ€™oggetto.

In aggiunta, si ha lâ€™ulteriore inconveniente che la produzione dellâ€™oggetto viene rallentata, in quanto la stimolazione del materiale base devâ€™essere effettuata anche nelle zone corrispondenti ai supporti.

E' altrettanto noto che, nel tentativo di diminuire gli effetti negativi provocati dall'effetto ventosa, un'ulteriore soluzione dell'arte nota prevede di utilizzare delle vasche V il cui fondo F viene ricoperto con un materiale di rivestimento antiaderente.

Questo accorgimento, infatti, favorisce il distacco del modello dal fondo F diminuendo il rischio di rottura dell'oggetto tridimensionale. Tuttavia, svantaggiosamente, l'utilizzo del rivestimento antiaderente sul fondo F della vasca V, determina un aumento del grado di usura della macchina stereolitografica M, rendendo necessari perciÃ² interventi di manutenzione piÃ¹ frequenti.

Inoltre, ad acuire tali inconvenienti, dovuti all'effetto ventosa, vi Ã ̈ il fatto che, negli ultimi anni c'Ã ̈ la tendenza ad utilizzare delle sostanze fluide con un alto grado di viscositÃ , in quanto contenenti al loro interno particelle di ceramica.

Infatti, come Ã ̈ noto, svantaggiosamente, piÃ¹ il grado di viscositÃ Ã ̈ elevato, piÃ¹ aumenta il suddetto effetto ventosa e, di conseguenza, tendono ad intensificarsi tutti gli aspetti negativi sopra descritti.

La presente invenzione si propone di superare tutti gli inconvenienti sopra descritti appartenenti alla tecnica nota.

In particolare, Ã ̈ primo scopo dell'invenzione realizzare un metodo ed una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali formati da una molteplicitÃ di strati sovrapposti, che escluda la possibilitÃ della presenza di bolle d'aria tra gli stessi strati solidificati dell'oggetto.

E' altresÃ¬ scopo dell'invenzione realizzare un metodo ed una macchina stereolitografica che consenta di operare la realizzazione di un oggetto tridimensionale in un ambiente isolato termicamente dall'esterno, in modo da ridurne lo scambio termico e quindi ridurre il gradiente termico tra i vari strati e/o tra le varie zone di uno stesso strato della sostanza fluida.

Ulteriormente, scopo dell'invenzione Ã ̈ la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali, che consentano di rendere piÃ¹ rapido il processo di polimerizzazione della sostanza fluida, rispetto alle tecniche dell'arte nota.

Ancora, scopo dell'invenzione Ã ̈ la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali, per cui Ã ̈ ridotto, se non eliminato, l'effetto ventosa che si verifica durante la realizzazione dei suddetti oggetti tridimensionali, rispetto alle macchine stereolitografiche dell'arte nota. Di conseguenza, Ã ̈ scopo dell'invenzione la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali che consenta di ridurre il numero e la dimensione dei supporti di sostegno dell'oggetto in fase di realizzazione.

Ulteriormente, scopo dell'invenzione Ã ̈ la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali che consenta l'utilizzo di tipologie di vasche piÃ¹ rigide e che non richiedono l'applicazione di materiali di rivestimento antiaderente, riducendo perciÃ² il grado di usura delle stessa macchina e la necessitÃ di interventi di manutenzione.

Non ultimo scopo dell'invenzione Ã ̈ la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali che consenta l'utilizzo di sostanze fluide con alto grado di viscositÃ , senza il rischio di aumentare l'effetto ventosa.

I suddetti scopi vengono raggiunti da un metodo di realizzazioni di oggetti tridimensionali secondo la rivendicazione uno.

Gli stessi scopi vengono, inoltre, raggiunti da una macchina stereolitografica secondo la rivendicazione cinque. Ulteriori caratteristiche di dettaglio dell'invenzione vengono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.

Vantaggiosamente l'applicazione del metodo dell'invenzione consente di ridurre i tempi di realizzazione di un oggetto tridimensionale rispetto ai metodi dell'arte nota.

Ancora vantaggiosamente l'utilizzo del metodo e della macchina stereolitografica dell'invenzione consente di ottenere oggetti tridimensionali di maggiore qualitÃ e piÃ¹ stabili nel tempo.

Inoltre, la riduzione o l'eliminazione dell'effetto ventosa consente vantaggiosamente di realizzare oggetti tridimensionali di dimensioni maggiori rispetto a quelli realizzabili con le macchine stereolitografiche dell'arte nota, a paritÃ di dimensione delle stesse macchine utilizzate.

I suddetti scopi e vantaggi, assieme ad altri che verranno specificati in seguito, si comprenderanno durante la descrizione di una preferita forma esecutiva dell'invenzione, che viene data a titolo indicativo ma non limitativo con riferimento alle seguenti tavole di disegno allegate, dove:

- la fig. 1 rappresenta una schematizzazione della prima macrotipologia di macchine stereolitografiche appartenenti aN'arte nota; - la fig. 2 rappresenta una schematizzazione della secondo macrotipologia di macchine stereolitografiche appartenenti aN'arte nota; - la fig. 3 rappresenta una schematizzazione della preferita forma esecutiva della macchina stereolitografica dell'invenzione impiegante il metodo dell'invenzione;

- la fig. 4 rappresenta una schematizzazione di una seconda forma esecutiva della macchina stereolitografica dell'invenzione impiegante il metodo dell'invenzione;

- la fig. 5 rappresenta una schematizzazione di una variante esecutiva della prima forma esecutiva della macchina stereolitografica dell'invenzione di fig. 3 impiegante il metodo dell'invenzione;

- la fig. 6 rappresenta una schematizzazione di una variante esecutiva della seconda forma esecutiva della macchina stereolitografica dell'invenzione di fig. 4 impiegante il metodo dell'invenzione.

II metodo dellâ€™invenzione, noto in gergo tecnico con il termine â€œstereolitografiaâ€ , Ã ̈ particolarmente adatto alla prototipazione rapida di oggetti tridimensionali O.

Come detto, il metodo consiste nel realizzare l'oggetto tridimensionale O sovrapponendo una molteplicitÃ di strati L di una sostanza fluida R.

Tale sostanza R, come ampiamente affermato in precedenza, si presenta fluida a temperatura ambiente, ma per effetto di un'opportuna stimolazione, Ã ̈ in grado di alterare la propria struttura molecolare in modo da solidificare.

Preferibilmente ma non necessariamente, la suddetta sostanza fluida R Ã ̈ una resina liquida.

Non Ã ̈ escluso, tuttavia, che tale sostanza fluida possa essere di qualsiasi altro tipo, purchÃ© sia in grado di solidificare quando esposta ad una stimolazione.

Inoltre, preferibilmente ma non necessariamente, la suddetta sostanza fluida R Ã ̈ un fotopolimero che solidifica per polimerizzazione quando viene esposto ad una sorgente di radiazioni predefinita come, ad esempio, una raggio laser.

Materiali del tipo sopra descritto sono ben noti e largamente impiegati nel campo della stereolitografia e, pertanto, non verranno qui descritti in ulteriori dettagli.

E' inoltre evidente che, in varianti esecutive del metodo dell'invenzione, potrebbe essere scelta una sostanza fluida che sia sensibile ad una stimolazione di tipo diverso da un raggio laser, purchÃ© tale da provocare la solidificazione della stessa nelle zone stimolate.

Il metodo dell'invenzione verrÃ descritto con particolare riferimento alla macchina stereolitografica schematizzata in fig. 3 ed ivi indicata complessivamente con 1, facente parte anch'essa dell'invenzione. Tuttavia, il metodo dell'invenzione Ã ̈ atto ad essere applicato anche alla differente tipologia di macchina stereolitografica 1 di fig. 4, anche questa parte integrante dell'invenzione.

Per quanto riguarda entrambe le macchine stereolitografiche 1 dell'invenzione rappresentate nelle figg. 3 e 4, esse comprendono una vasca 2 per il contenimento della suddetta sostanza fluida R. Inoltre, ambedue le macchine stereolitografiche 1 comprendono una testata 3 di modellazione provvista di una piastra 4, di cui una superficie 5, detta di supporto, Ã ̈ atta a supportare l'oggetto O da realizzare.

In particolare, per quanto riguarda la preferita forma esecutiva della macchina stereolitografica 1 dell'invenzione, come si osserva in fig. 3, la superficie di supporto 5 Ã ̈ rivolta verso il fondo 21 della vasca 2. Diversamente, nella forma esecutiva alternativa della macchina stereolitografica 1 dell'invenzione di fig. 4, la suddetta superficie di supporto 5 Ã ̈ rivolta verso la parte superiore della vasca 2.

Per poter movimentare la testata 3 e la piastra 4 all'interno della vasca 2 secondo una direzione di spostamento sostanzialmente ortogonale al fondo 21 della stessa vasca 2 ed operare perciÃ² progressivamente la solidificazione dei vari strati L della sostanza fluida R, la macchina stereolitografica 1 dellâ€™invenzione prevede mezzi attuatori 6 operativamente connessi alla suddetta testata 3. Inoltre, per entrambe le tipologie di macchine stereolitografiche 1 di fig. 3 e fig. 4, la superficie di supporto 5 viene disposta in modo tale da essere affacciata ad un emettitore 7 della stimolazione, che come giÃ detto, Ã ̈ atto a solidificare selettivamente prefissate zone K di ciascun strato L corrispondenti al volume dell'oggetto tridimensionale O da ottenere.

Preferibilmente, l'emettitore 7 comprende un generatore laser 71.. La preferita forma esecutiva della macchina stereolitografica 1 dell'invenzione di fig. 3 prevede che l'emettitore 7 sia posto inferiormente al fondo 21 della vasca 2 ed, inoltre, prevede che lo stesso fondo 21 sia realizzato in materiale trasparente, per consentire la stimolazione dello strato inferiore L della sostanza fluida R piÃ¹ adiacente al suddetto fondo 21.

Diversamente, nella forma esecutiva della macchina dell'invenzione 1 di fig. 4, l'emettitore 7 Ã ̈ posto in corrispondenza della parte superiore della vasca 2 per eseguire la stimolazione dello strato L piÃ¹ superficiale della sostanza fluida R.

Secondo l'invenzione, la macchina stereolitografica 1 , come si nota nelle figg. 3 e 4, comprende una camera di contenimento 8 composta da pareti 81 saldamente connesse tra loro in modo da impedire lo scambio di fluidi tra il suo interno e l'ambiente esterno.

Come si nota in fig. 3, in tale camera di contenimento 8 sono disposti la vasca 2, che contiene la sostanza fluida R, la testata 3 con la relativa piastra 4, i mezzi attuatori 6 per la movimentazione della stessa testata 3 e l'emettitore 7 della stimolazione.

Non Ã ̈ escluso che, in differenti forme esecutive della macchina stereolitografica 1 dell'invenzione, i mezzi attuatori 6 siano posti esternamente alla suddetta camera di contenimento 8, purchÃ© siano operativamente connessi alla testata 3, in modo tale da mantenere perfettamente isolato l'interno della stessa camera di contenimento 8 rispetto allâ€™ambiente esterno.

In ulteriori forme esecutive alternative della macchina stereolitografica 1 dell'invenzione anche l'emettitore 7 potrebbe essere posto esternamente alla camera di contenimento 8, come si osserva in fig. 5 e fig. 6, purchÃ© esso sia posizionato in prossimitÃ di una parete 81 della stessa camera 8 realizzata in materiale trasparente.

In questo modo alla stimolazione, in particolare al raggio laser, Ã ̈ consentito di passare attraverso tale parete 81 senza eventuali deviazioni del proprio angolo di incidenza, e quindi in modo da stimolare correttamente lo strato L della sostanza fluida R ad esso piÃ¹ adiacente.

Infine, la macchina stereolitografica 1 dell'invenzione prevede che la camera di contenimento 8 sia operativamente connessa ad un gruppo di generazione del vuoto 9, in modo da consentire l'attuazione del metodo dell'invenzione.

In particolare, il metodo dell'invenzione per la realizzazione di oggetti tridimensionali O prevede di applicare uno strato L della sostanza fluida R contiguamente allo strato L precedente. Nel caso dell'esecuzione del suddetto metodo dell'invenzione con la preferita forma esecutiva della macchina stereolitografica 1 di fig. 3, tale operazione viene svolta abbassando la testata 3 e la relativa piastra 4 verso il fondo 21 della vasca 2, finchÃ© tra lo strato L precedentemente solidificato e il fondo 21 vi sia una quantitÃ della sostanza fluida R pari allo spessore dello strato L successivo da solidificare.

Il metodo dell'invenzione prevede successivamente di esporre selettivamente lo strato L piÃ¹ adiacente al fondo 21 alla stimolazione mediante l'emettitore 7 nelle zone K corrispondenti al volume dell'oggetto O da produrre.

Una volta che le zone K predefinite del suddetto strato L risultano solidificate, la testata 3 assieme alla piastra 4 vengono sollevate, per consentire un completo livellamento della sostanza fluida R all'interno della vasca 2.

Tali operazioni vengono ripetute sequenzialmente per tutti gli strati L necessari alla realizzazione dell'oggetto tridimensionale O.

Secondo il metodo dellâ€™invenzione, prima di iniziare ad eseguire e ripetere sequenzialmente le suddette fasi di applicazione e esposizione della sostanza fluida R per ciascun strato L dellâ€™oggetto O da realizzare, Ã ̈ prevista una operazione di diminuzione della pressione all'interno della suddetta camera di contenimento 8 rispetto alla pressione atmosferica esterna.

Tale diminuzione della pressione Ã ̈ resa possibile mediante i mezzi di generazione del vuoto 9 operativamente connessi alla camera di contenimento 8.

Preferibilmente ma non necessariamente, tale valore di pressione viene mantenuto per il periodo di tempo che va dall'inizio di tali fasi di applicazione ed esposizione della sostanza fluida R sino al completamento dellâ€™oggetto tridimensionale O.

Vantaggiosamente, la diminuzione della pressione interna della camera di contenimento 8 consente di diminuire, se non di eliminare, il cosÃ¬ detto effetto ventosa che si verifica nelle macchine stereolitografiche dell'arte nota, nel momento in cui la testata 3 viene alzata assieme alla piastra 4, come ampiamente spiegato durante la descrizione dell'arte nota.

La preferita forma esecutiva del metodo dellâ€™invenzione prevede di diminuire la suddetta pressione all'interno dellâ€™ambiente di realizzazione dellâ€™oggetto tridimensionale O, cioÃ ̈ all'interno della camera di contenimento 8, fino al vuoto assoluto.

Tuttavia, non Ã ̈ escluso che la suddetta pressione venga diminuita ad un valore compreso tra la pressione atmosferica e il vuoto assoluto. In base a quanto detto si comprende quindi che il metodo dellâ€™invenzione e la macchina stereolitografica dellâ€™invenzione raggiungono tutti gli scopi prefissati.

In particolare, Ã ̈ raggiunto lo scopo di realizzare un metodo ed una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali formati da una molteplicitÃ di strati sovrapposti, che escluda la possibilitÃ della presenza di bolle d'aria tra gli stessi strati solidificati dell'oggetto.

E' altresÃ¬ raggiunto lo scopo di realizzare un metodo ed una macchina stereolitografica che consenta di operare la realizzazione di un oggetto tridimensionale in un ambiente isolato termicamente dall'esterno, in modo da ridurne lo scambio termico e quindi ridurre il gradiente termico tra i vari strati e/o tra le varie zone di uno stesso strato della sostanza fluida.

Ulteriormente, scopo raggiunto dall'invenzione Ã ̈ la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali, che consentano di rendere piÃ¹ rapido il processo di polimerizzazione della sostanza fluida, rispetto alle tecniche dell'arte nota.

Ancora, scopo raggiunto dallâ€™invenzione Ã ̈ la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali, per cui Ã ̈ ridotto, se non eliminato, l'effetto ventosa che si verifica durante la realizzazione dei suddetti oggetti tridimensionali, rispetto alle macchine stereolitografiche dell'arte nota. Di conseguenza, Ã ̈ raggiunto anche lo scopo di realizzare un metodo e una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali che consenta di ridurre il numero e la dimensione dei supporti di sostegno dell'oggetto in fase di realizzazione.

Ulteriore scopo raggiunto Ã ̈ la realizzazione di un metodo e di una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali che consenta l'utilizzo di tipologie di vasche piÃ¹ rigide e che non richiedono l'applicazione di strati di materiale di rivestimento antiaderente, riducendo perciÃ² il grado di usura delle stessa macchina e la necessitÃ di interventi di manutenzione.

Infine Ã ̈ raggiunto anche lo scopo di realizzare un metodo e una macchina stereolitografica per la produzione di oggetti tridimensionali che consenta l'utilizzo di sostanze fluide con alto grado di viscositÃ , senza il rischio di aumentare l'effetto ventosa.

In fase esecutiva, al metodo dellâ€™invenzione e alla macchina stereolitografica dellâ€™invenzione, potranno essere apportate varianti esecutive che, quantunque non rappresentate e non descritte in questa sede, qualora dovessero rientrare nel contenuto delle rivendicazioni che seguono, saranno tutte da ritenersi protette dal presente brevetto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Macchina stereolitografica (1) per la realizzazione di oggetti tridimensionali (O) tramite un fotopolimero fluido(R), in particolare una resina liquida, atto a solidificare per polimerizzazione per effetto di una stimolazione predefinita, comprendente: - una vasca (2) per il contenimento di detto fotopolimero fluido (R); - un emettitore (7) di detta stimolazione; - una testata di modellazione (3) comprendente una piastra (4) provvista di una superficie di supporto (5), per detto oggetto tridimensionale (O) da realizzare, affacciata a detto emettitore (7); - mezzi attuatori (6) per lo spostamento di detta testata (3) all'interno di detta vasca (2) secondo una direzione di spostamento sostanzialmente ortogonale al fondo (21) di detta vasca (2); caratterizzata dal fatto di prevedere una camera di contenimento (8) all'interno della quale Ã ̈ disposta almeno detta vasca (2) e detta testata (3) e operativamente connessa ad un gruppo di generazione del vuoto (9) per operare la diminuzione della pressione all'interno di detta camera di contenimento (8) rispetto alla pressione atmosferica esterna e dal fatto che detto fondo (21) Ã ̈ realizzato in materiale trasparente e detto emettitore (7) Ã ̈ posto inferiormente a detto fondo (21) in modo da consentire la stimolazione dello strato inferiore (L) di detto fotopolimero fluido (R) posto all'interno di detta vasca (2).
2) Macchina stereolitografica (1) secondo la rivendicazione 1) caratterizzata dal fatto che detti mezzi attuatori (6) sono disposti all'interno di detta camera di contenimento (8).
3) Macchina stereolitografica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto emettitore (7) Ã ̈ disposto all'interno di detta camera di contenimento (8).
4) Metodo attuato mediante la macchina stereolitografica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, per la realizzazione di oggetti tridimensionali (O) formati da una molteplicitÃ di strati (L) sovrapposti di un fotopolimero fluido (R), in particolare di una resina liquida, suscettibile di solidificarsi per polimerizzazione per effetto di una stimolazione, che comprende le seguenti operazioni: - applicare uno strato (L) di detto fotopolimero fluido (R) contiguamente allo strato (L) precedente, abbassando detta testata (3) e detta piastra (4) di detta macchina stereolitografica (1) verso detto fondo (21) di detta vasca (2), finchÃ© tra lo strato (L) precedentemente solidificato e detto fondo (21) vi sia una quantitÃ di detto fotopolimero fluido (R) pari allo spessore dello strato (L) da solidificare; - esporre selettivamente detto strato (L) piÃ¹ adiacente a detto fondo (21) a detta stimolazione in una o piÃ¹ zone (K) predefinite; - quando dette zone (K) predefinite di detto strato (L) risultano solidificate, sollevare detta testata (3) e detta piastra (4), per consentire un completo livellamento di detto fotopolimero fluido (R) all'interno di detta vasca (2); - ripetere detta applicazione, detta esposizione e detto sollevamento per ciascun strato (L) successivo di detto oggetto tridimensionale (O); caratterizzato dal fatto di prevedere un'operazione di diminuzione, ad un valore predefinito, della pressione neH'ambiente di realizzazione di detto oggetto tridimensionale (O) rispetto alla pressione atmosferica esterna, precedentemente all'esecuzione di dette operazioni di applicazione e di esposizione e dal fatto di mantenere detto valore predefinito di pressione per tutta la durata di dette operazioni di applicazione e di esposizione di detti strati (L).
5) Metodo secondo la rivendicazione 4) caratterizzato dal fatto che detta operazione di diminuzione prevede di portare detta pressione di detto ambiente di realizzazione ad un valore predefinito compreso tra la pressione atmosferica e il vuoto assoluto.
6) Metodo secondo la rivendicazione 5} caratterizzato dal fatto che detto valore di pressione predefinito corrisponde al vuoto assoluto.