ITVR20120230A1 - Macchina per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in polvere - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“MACCHINA PER PRODURRE OGGETTI TRIDIMENSIONALI A

PARTIRE DA MATERIALI IN POLVEREâ€

La presente invenzione ha per oggetto una macchina per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in polvere. In particolare, la presente invenzione appartiene al settore industriale della sinterizzazione laser di materiali in polvere per la creazione di oggetti tridimensionali.

Come à ̈ noto, il processo di sinterizzazione consiste nella trasformazione di materiale ridotto in polvere in un prodotto finale indivisibile, attraverso un trattamento termico attuato mediante irraggiamento della polvere con un fascio laser per un determinato intervallo di tempo, fino alla saldatura dei granelli di polvere tra loro.

La sinterizzazione laser à ̈ utilizzata in numerosi settori industriali per produrre oggetti, anche di forma complessa, in modo rapido e più economico rispetto ai normali processi di fusione metallica. La sinterizzazione laser trova particolare applicazione nel settore della gioielleria e delle protesi dentarie, nonché nel campo tecnico della prototipazione.

Notoriamente, una macchina per la sinterizzazione laser di materiali in polvere comprende le seguenti parti meccaniche:

- un piano di lavoro su cui à ̈ ricavata una cavità di accrescimento;

- una piattaforma di accrescimento del prodotto finale scorrevolmente inserita nella cavità di accrescimento e mobile tra una pluralità di posizioni diverse;

- mezzi di alimentazione dei materiali in polvere in corrispondenza di una parte del piano di lavoro;

- una spatola mobile lungo la superficie di lavoro e a contatto con essa per portare i materiali in polvere sulla piattaforma di accrescimento in modo da distribuire un sottile strato di polvere sulla piattaforma di accrescimento; - un laser focalizzato sulle zone interessate dello strato di polvere, fino alla saldatura dei granelli di polvere tra loro.

In accordo con la tecnica nota, il documento EP946325 descrive un procedimento per la fabbricazione di un oggetto mediante deposizione, in successione, di strati di materiali in polvere sopra una piattaforma di accrescimento. In particolare, il procedimento prevede di depositare un primo strato di polvere sulla piattaforma di accrescimento e di focalizzare un fascio laser su determinate zone di detto strato, fino al raggiungimento di una temperatura idonea a determinare la saldatura dei granelli di polvere tra loro, prima della deposizione dello strato successivo.

Precisamente, il processo di sinterizzazione viene normalmente eseguito nel seguente modo:

- abbassamento della piattaforma di accrescimento rispetto al piano di lavoro;

- passaggio della spatola in contatto con il piano di lavoro da una posizione iniziale ad una posizione finale per portare i materiali in polvere sulla piatta forma di accrescimento (in dettaglio, lo spazio presente tra la piattaforma di accrescimento ed il piano di lavoro viene riempito in modo da ottenere un livellamento dello strato di polvere con il piano di lavoro stesso);

- ritorno della spatola dalla posizione finale alla posizione iniziale;

- passaggio con il laser sulle zone interessate dello strato di polvere; - ripetizione dell’abbassamento della piattaforma, del passaggio della spatola, del riempimento, del ritorno della spatola e del passaggio con il laser fino ad ottenere la formazione dell’oggetto tridimensionale.

Questa prima tecnica nota presenta però alcuni inconvenienti.

Infatti, come sopra esposto, il procedimento di sinterizzazione prevede un movimento di ritorno della spatola dalla posizione finale alla posizione finale che va ad inficiare sullo strato di materiali in polvere appena depositato sulla piattaforma. In altre parole, essendo che lo strato di materiali in povere à ̈ livellato con il piano di lavoro ed essendo che la spatola opera a contatto con il piano di lavoro, à ̈ chiaro che il ritorno della spatola può entrare nuovamente a contatto con lo strato di materiali in polvere già depositato. Pertanto, il ritorno della spatola può scompigliare lo strato di materiali in polvere depositato.

Per risolvere tale problema à ̈ anche noto implementare una seconda tecnica che prevede di abbassare la piattaforma di accrescimento sulla quale à ̈ già stato depositato lo strato di materiali in polvere da sinterizzare prima di far tornare la spatola dalla posizione finale alla posizione iniziale. Dopo il ritorno della spatola, la piattaforma di accrescimento viene riportata nella posizione precedente per poi procedere con il passaggio del laser per la sinterizzazione.

In tal modo, durante il ritorno della spatola, lo strato di materiali in polvere appena depositato non risulta più livellato con il piano di lavoro grazie all’ulteriore abbassamento della piattaforma di accrescimento. Pertanto, il passaggio di ritorno della spatola non va ad inficiare lo strato di materiali in polvere già depositato in quanto non vi à ̈ contatto tra i due.

Tuttavia, anche tale seconda tecnica nota presenta degli inconvenienti. In particolare, l’inconveniente principale à ̈ legato al fatto che à ̈ necessario eseguire una pluralità di movimentazioni della piattaforma di accrescimento all’interno della cavità di accrescimento. In particolare, ad ogni deposizione di uno strato di polvere à ̈ necessario abbassare e rialzare la piattaforma di accrescimento.

Tali operazioni comportano continue sollecitazioni ai meccanismi di movimentazione della piattaforma di accrescimento nonché ulteriori complicazioni della centralina di controllo preposta a governare la piattaforma di accrescimento.

Inoltre, il movimento di abbassamento e rialzo della piattaforma potrebbe comportare imprecisioni nel ripristino della posizione di partenza. Pertanto, si potrebbero verificare conseguenti imprecisioni nella realizzazione dell’oggetto da produrre dato che il processo di sinterizzazione richiede una precisione micrometrica massima.

In questa situazione lo scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare una macchina che rimedi agli inconvenienti citati.

È in particolare scopo della presente invenzione realizzare una macchina che consenta di mantenere immutato lo strato di polvere depositato sulla piattaforma di accrescimento prima del passaggio con il laser in modo semplice rispetto alla tecnica nota.

È inoltre scopo della presente invenzione realizzare una macchina che consenta di evitare continue sollecitazioni ai meccanismi di movimentazione della piattaforma di accrescimento.

È ancora scopo della presente invenzione realizzare una macchina che consenta di migliorare l’accuratezza nella realizzazione degli oggetti tridimensionali in modo semplice rispetto alla tecnica nota.

Gli scopi indicati sono sostanzialmente raggiunti da una macchina per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in povere secondo quanto descritto nelle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una macchina per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in povere illustrata negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 mostra, in vista assonometrica, una macchina secondo la presente invenzione con alcune parti rimosse per meglio evidenziarne altre;

- la figura 2 mostra, in vista frontale e schematica, un particolare della macchina di figura 1 in una prima fase di lavoro;

- la figura 3 mostra, in vista frontale e schematica, il particolare di figura 2 della macchina in una seconda fase di lavoro successiva alla prima;

- la figura 4 mostra, in vista frontale e schematica, il particolare di figura 2 della macchina in una terza fase di lavoro successiva alla seconda; e - la figura 5 mostra, in vista frontale e schematica, il particolare di figura 2 della macchina in una quarta fase di lavoro successiva alla terza.

Con riferimento alle figure citate à ̈ stato globalmente indicato con il numero di riferimento 1 una macchina per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in polvere secondo la presente invenzione.

In particolare, la macchina comprende un telaio di supporto 2 su cui à ̈ montato un corpo principale 3.

In figura 1 à ̈ possibile vedere che il telaio di supporto 2 definisce una rientranza nella quale à ̈ montato il corpo principale 3.

Tale corpo principale 3 presenta una superficie di lavoro 4 sulla quale sono definite delle cavità. Preferibilmente, tale superficie di lavoro 4 à ̈, almeno per la maggior parte, piana in modo da favorire lo spostamento dei materiali in polvere da una cavità all’altra. Ancor più preferibilmente la superficie di lavoro 4 si estende orizzontalmente.

Precisamente, il corpo principale 3 presenta una cavità di accrescimento 5 la quale si estende lungo una direzione di sviluppo prevalente 6. Nella forma realizzativa preferita illustrata nelle allegate figure, la direzione di sviluppo prevalente 6 à ̈ trasversale, preferibilmente ortogonale, alla superficie di lavoro 4.

Vantaggiosamente, la cavità di accrescimento 5 definisce, al proprio interno, un volume di accrescimento in cui viene realizzato l’oggetto tridimensionale da produrre.

Va notato che la cavità di accrescimento 5 à ̈ aperta in corrispondenza della superficie di lavoro in modo da consentire l’introduzione dei materiali in polvere nella cavità di accrescimento 5 stessa. Precisamente, la cavità di accrescimento 5 presenta una propria bocca di ingresso disposta in corrispondenza dalla superficie di lavoro.

In particolare, la macchina 1 comprende una piattaforma di accrescimento 7 dell’oggetto da produrre scorrevolmente inserita nella cavità di accrescimento 5 del corpo principale 3 e mobile lungo la direzione di sviluppo prevalente 6 tra una pluralità di posizioni operative. In altre parole, lo spazio compreso tra la piattaforma di accrescimento 7 e la superficie di lavoro 4 viene definito come volume di accrescimento. In altre parole ancora, il volume di accrescimento à ̈ variabile durante l’uso della macchina 1 a seconda degli spostamenti della piattaforma di accrescimento 7.

Va notato che, durante l’uso, la cavità di accrescimento 7 à ̈ mobile in allontanamento dalla superficie di lavoro 4 tra una pluralità di posizioni diverse man mano che l’oggetto viene realizzato.

Inoltre, la macchina 1 comprende dei mezzi di alimentazione 11 operativamente associati alla superficie di lavoro 4 per alimentare in corrispondenza di essa i materiali in polvere.

In particolare, nelle figure allegate à ̈ possibile vedere che i mezzi di alimentazione 11 comprendono una cavità di contenimento 12 dei materiali in polvere ricavata sul corpo principale 3. Risulta ora chiaro che le due cavità inizialmente menzionate sono la cavità di accrescimento 5 e la cavità di contenimento 12.

Preferibilmente, tale cavità di contenimento 12 si estende lungo una direzione di sviluppo principale 13. Tale direzione di sviluppo principale 13 à ̈ sostanzialmente parallela alla direzione di sviluppo prevalente 6. In altre parole, la cavità di accrescimento 5 e la cavità di contenimento 12 sono ricavate in successione lungo la superficie di lavoro 4. Precisamente, la cavità di accrescimento 5 e la cavità di accrescimento 5 sono disposte in successione lungo la superficie di lavoro 4 secondo un tragitto di lavoro 16 trasversale alla direzione di sviluppo principale 13. Nella forma realizzativa preferita, la cavità di contenimento 12 e la cavità di accrescimento 5 sono disposte in successione lungo la superficie di lavoro 4 secondo un tragitto di lavoro 16 perpendicolare alla direzione di sviluppo principale 13.

Inoltre, i mezzi di alimentazione 11 comprendono una piattaforma di contenimento 14 dei materiali in polvere scorrevolmente inserita nella cavità di contenimento 12 del corpo principale 3 e mobile tra una pluralità di posizioni operative. In particolare, durante l’uso, la piattaforma di contenimento 14 à ̈ mobile in avvicinamento alla superficie di lavoro 4 per portare verso di essa i materiali in polvere.

Ancor più in particolare, la piattaforma di contenimento 14 à ̈ mobile parallelamente alla direzione di sviluppo prevalente 6 tra una pluralità di posizioni operative.

Vantaggiosamente, la cavità di contenimento 12 definisce un volume di contenimento in cui vengono stoccati i materiali in polvere da sinterizzare. In altre parole, il volume di contenimento à ̈ lo spazio compreso tra la piattaforma di contenimento 14 e la superficie di lavoro 4. In altre parole ancora, il volume di contenimento à ̈ variabile durante l’uso della macchina 1 a seconda degli spostamenti della piattaforma di contenimento 14.

Praticamente, durante il funzionamento della macchina 1, la piattaforma di contenimento 14 si avvicina alla superficie di lavoro 4, mentre la piattaforma di accrescimento 7 si allontana dalla superficie di lavoro 4. In altre parole, durante il funzionamento della macchina 1, il volume di contenimento diminuisce mentre il volume di accrescimento aumenta. Inoltre, la macchina 1 comprende dei mezzi di movimentazione 8 opportunamente collegati alla piattaforma di accrescimento 7 per movimentarla.

In particolare, i mezzi di movimentazione 8 comprendono una porzione di supporto 9 estendentesi all’interno della cavità di accrescimento 5. La piattaforma di accrescimento 7 à ̈ fissata alla porzione di supporto 9 per la movimentazione della piattaforma di accrescimento 7 stessa.

In aggiunta, i mezzi di movimentazione 8 comprendono mezzi di sgancio 10 interposti tra la porzione di supporto 9 ed il resto dei mezzi di movimentazione 8.

Inoltre, i mezzi di movimentazione 8 comprendono una vite senza fine 38 estendentesi tra una propria prima porzione operativamente collegata alla piattaforma di accrescimento 7 tramite la porzione di supporto 9 ed una propria seconda porzione operativamente ingranata ad una ruota dentata. Tale ruota dentata à ̈ collegata ad un motore elettrico 39 (parte anch’esso dei mezzi di movimentazione 8) per la movimentazione della vite senza fine 38.

Analogamente, i mezzi di alimentazione 11 comprendono mezzi di movimentazione 108 per movimentare la piattaforma di contenimento 14. In particolare, i mezzi di movimentazione 108 della piattaforma di contenimento 14 comprendono una porzione di supporto 109 estendentesi all’interno della cavità di contenimento 12 e dei mezzi di sgancio 110 interposti tra la porzione di supporto 109 ed il resto dei mezzi di movimentazione 108 per sganciare la porzione di supporto 109 rispetto ai mezzi di movimentazione 108. La piattaforma di contenimento 14 à ̈ fissata alla porzione di supporto 109 per la movimentazione della piattaforma di contenimento 14 stessa.

Inoltre, i mezzi di movimentazione 108 comprendono una vite senza fine 138 estendentesi tra una propria prima porzione operativamente collegata alla piattaforma di contenimento 14 ed una propria seconda porzione operativamente ingranata ad una ruota dentata. Tale ruota dentata à ̈ collegata ad un motore elettrico 139 (parte anch’esso dei mezzi di movimentazione 108) per la movimentazione della vite senza fine 138. In aggiunta, la macchina 1 comprende un organo applicatore 15 mobile lungo la superficie di lavoro 4 secondo una direzione di andata 19 in cui à ̈ disposto a contatto con la superficie di lavoro 4 per portare i materiali in polvere dai mezzi di alimentazione 11 alla cavità di accrescimento 5.

Preferibilmente, l’organo applicatore 15 à ̈ una spatola che trascina i materiali in polvere dai mezzi di alimentazione 11 alla cavità di accrescimento 5.

In particolare, l’organo applicatore 15 à ̈ mobile dalla cavità di contenimento 12 alla cavità di accrescimento 5, lungo una direzione di andata 19 trasversale alla direzione di sviluppo prevalente 6, per trasferire i materiali in polvere dalla cavità di contenimento 12 alla cavità di accrescimento 5. Preferibilmente, la direzione di andata 19 à ̈ perpendicolare alla direzione di sviluppo prevalente 6.

Come verrà meglio chiarito in seguito, la direzione di andata 19 à ̈ parte del tragitto di lavoro 16. In altre parole, il tragitto di lavoro 16 à ̈ definito da una direzione di andata 19 e da una direzione di ritorno 20 sovrapposta e coincidente con quella di andata. Nella forma realizzativa preferita, il tragitto di lavoro 16 à ̈ una linea retta lungo cui si sposta l’organo applicatore 15. In altre parole ancora, la direzione di andata 19 e la direzione di ritorno 20 definiscono i sensi di marcia dell’organo applicatore 15 lungo il tragitto di lavoro 16.

In aggiunta, come à ̈ possibile vedere in figura 1, l’organo applicatore 15 si estende sulla superficie di lavoro 4 e copre l’intera larghezza delle due cavità misurata perpendicolarmente alla direzione di andata 19 dell’organo applicatore 15. Preferibilmente, l’organo applicatore 15 si estende oltre l’intera larghezza di ciascuna delle due cavità misurata perpendicolarmente alla direzione di andata 19 dell’organo applicatore 15. Inoltre, l’organo applicatore 15 presenta una propria porzione flessibile 17 in contatto con la superficie di lavoro 4. In una forma realizzativa alternativa, tale porzione flessibile 17 à ̈ intercambiabile.

Durante il funzionamento della macchina 1, la piattaforma di contenimento 14 si muove verso la superficie di lavoro 4 in modo da innalzare oltre la superficie di lavoro 4 una quantità predefinita di materiali in polvere. In seguito, il passaggio dell’organo applicatore 15 trasferisce i materiali in polvere nella cavità di accrescimento 5.

In particolare, la macchina 1 comprende una corsia di scorrimento 21 distanziata dalla superficie di lavoro 4 ed un carrello 22 scorrevolmente montato sulla corsia 21 su cui à ̈ montato l’organo applicatore 15. Precisamente, nelle figure allegate à ̈ possibile vedere che la corsia di scorrimento 21 à ̈ fissata al telaio di supporto 2 e si estende principalmente lungo una direzione di sviluppo sostanzialmente parallela alla superficie di lavoro 4. L’organo applicatore 15 à ̈ connesso al carrello 22 in modo da potersi muovere lungo la direzione di andata 19 e la direzione di ritorno 20.

Inoltre, la macchina 1 comprende un dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 operativamente associato alla piattaforma di accrescimento 7 e configurato per focalizzare un fascio di radiazione elettromagnetica su zone prefissate di ciascuno strato di polvere depositato fino ad ottenere l’unione dei granelli dei materiali in polvere tra loro. In particolare, il dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 à ̈ connesso al telaio di supporto 2 della macchina 1 ed à ̈ affacciato alla cavità di accrescimento 5. Precisamente, il dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 à ̈ affacciato alla cavità di accrescimento 5 dalla parte della superficie di lavoro 4. Inoltre, il dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 à ̈ distanziato dalla cavità di accrescimento 5 secondo una direzione definita dalla prosecuzione della direzione di sviluppo prevalente 6 al di sopra della superficie di lavoro 4. Tale dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 comprende un sistema di focalizzazione a lenti per migliorare il direzionamento e la concentrazione del fascio laser sugli strati di materiali in polvere.

Preferibilmente, il dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 Ã ̈ un dispositivo laser.

Di seguito il dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 non verrà descritto ulteriormente in quanto di tipo noto nel settore.

In accordo alla presente invenzione, la macchina 1 comprende dei mezzi di distanziamento 23 dell’organo applicatore 15 attivabili su di esso per distanziarlo dalla superficie di lavoro 4 durante una direzione di ritorno 20 dell’organo applicatore 15 opposta alla direzione di andata 19.

In altre parole, l’organo applicatore 15 à ̈ mobile lungo una direzione di andata 19 per portare i materiali in polvere nella cavità di accrescimento 5 ed à ̈ mobile lungo una direzione di ritorno 20 per tornare in corrispondenza dei mezzi di alimentazione 11.

Precisamente, l’organo applicatore 15 à ̈ mobile da una posizione iniziale 24 disposta in corrispondenza dei mezzi di alimentazione 11 ad una posizione finale 25 disposta oltre la cavità di accrescimento 5 secondo la direzione di andata 19. Inoltre, l’organo applicatore 15 à ̈ mobile dalla posizione finale 25 alla posizione iniziale 24 secondo la direzione di ritorno 20.

In particolare, i mezzi di distanziamento 23 vengono attivati quando l’organo applicatore 15 giunge in corrispondenza della posizione finale 25 in modo da non alterare gli strati di materiali in polvere depositati sulla piattaforma di accrescimento 7 durante il ritorno dell’organo applicatore 15.

In dettaglio, la macchina comprende una centralina di controllo (non illustrata nelle allegate figure) collegata all’organo applicatore 15 e configurata per:

- movimentare l’organo applicatore 15 lungo la direzione di andata 19;

- attivare i mezzi di distanziamento 23 per distanziare l’organo applicatore 15 dalla superficie di lavoro 4;

- movimentare l’organo applicatore 15 lungo la direzione di ritorno 20.

Tale centralina di controllo à ̈ configurata per eseguire le operazioni appena elencate in successione temporale.

Inoltre, la centralina di controllo à ̈ configurata per attivare il dispositivo di radiazione elettromagnetica a seguito della movimentazione dell’organo applicatore 15 lungo la direzione di ritorno 20.

In particolare, i mezzi di distanziamento 23 comprendono un organo di sostegno 26 almeno in parte mobile rispetto alla superficie di lavoro 4 e sviluppantesi trasversalmente alla superficie di lavoro 4 tra una propria prima estremità 26a ed una propria seconda estremità 26b opposta alla prima 26a e maggiormente vicina alla superficie di lavoro 4 rispetto alla prima estremità 26a. Tale organo applicatore 15 à ̈ connesso all’organo di sostegno 26 in corrispondenza della seconda estremità 26b. Inoltre, i mezzi di distanziamento 23 comprendono mezzi di bloccaggio 27 attivi sull’organo di sostegno 26 per bloccarlo tra una posizione alzata in cui l’organo applicatore 15 à ̈ distanziato dalla superficie di lavoro 4 ed una posizione abbassata in cui l’organo applicatore 15 à ̈ in contatto con la superficie di lavoro 4. Preferibilmente, tali mezzi di bloccaggio 27 sono di tipo meccanico.

Preferibilmente, l’organo di sostegno 26 à ̈ mobile girevolmente rispetto ad un asse di rotazione passante per la prima estremità 26a e sostanzialmente parallelo alla superficie di lavoro 4 in modo che l’organo di sostegno 26 definisca un movimento a pendolo rispetto alla superficie di lavoro 4 per allontanare o avvicinare la seconda estremità 26b dell’organo di sostegno 26 rispetto a detta superficie di lavoro 4. In dettaglio, tale asse di rotazione à ̈ sostanzialmente perpendicolare alla direzione di andata 19 e alla direzione di ritorno 20.

In altre parole, la seconda estremità 26b dell’organo di sostegno 26 à ̈ mobile secondo un movimento oscillatorio intorno all’asse di rotazione. In tal modo, quando l’organo di sostegno 26 à ̈ orientato ortogonalmente rispetto alla superficie di lavoro 4 la seconda estremità 26b à ̈ maggiormente vicina alla superficie di lavoro 4 (e l’organo applicatore 15 à ̈ in contatto con la superficie di lavoro 4), mentre quando l’organo di sostegno 26 à ̈ orientato lungo una direzione inclinata rispetto alla superficie di lavoro 4 la seconda estremità 26b à ̈ maggiormente lontana dalla superficie di lavoro 4 (e l’organo applicatore 15 à ̈ distanziato dalla superficie di lavoro 4).

Inoltre, i mezzi di bloccaggio 27 comprendono una leva 28 estendentesi tra una propria prima estremità 28a girevolmente connessa all’organo di sostegno 26 ed una propria seconda estremità 28b opposta alla prima. In particolare, la leva 28 à ̈ mobile tra una prima posizione per bloccare l’organo di sostegno 26 nella posizione alzata ed una seconda posizione per bloccare l’organo di sostegno 26 nella posizione abbassata.

In aggiunta, i mezzi di bloccaggio 27 comprendono primi mezzi di fermo 29 della leva 28 operativamente associati alla seconda estremità 28b della leva 28 per bloccarla nella prima posizione e secondi mezzi di fermo 30 della leva 28 operativamente associati alla seconda estremità 28b della leva 28 per bloccarla nella seconda posizione.

In particolare, i primi mezzi di fermo 29 sono regolabili in modo da regolare la posizione abbassata dell’organo applicatore 15 rispetto alla superficie di lavoro 4. Precisamente, i primi mezzi di fermo 29 comprendono un organo di regolazione 31 ed una placca mobile 32. L’organo di regolazione 31 à ̈ connesso al carrello 22 e consente di regolare la distanza tra l’organo di sostegno 26 e la placca 32. Come à ̈ possibile osservare nelle figure da 2 a 5, i primi mezzi di fermo 29 sono distanziati dall’organo di sostegno 26 secondo la direzione di ritorno 20.

Inoltre, i secondi mezzi di fermo 30 sono definiti da un’insenatura 33 ricavata sull’organo di sostegno 26 tra la prima estremità 26a e la seconda estremità 26b. Tali secondi mezzi di fermo 30 comprendono un riscontro 34 fisso all’organo di sostegno 26 delimitante l’insenatura nell’organo di sostegno 26. Quando la leva 28 à ̈ appoggiata al riscontro à ̈ nella prima posizione e l’organo di sostegno 26 à ̈ nella posizione alzata.

In pratica la leva 28, in uso, à ̈ attestata contro i primi mezzi di fermo 29 durante la seconda posizione, ed à ̈ attestata contro i secondi mezzi di fermo 30 durante la prima posizione.

Inoltre, i mezzi di distanziamento 23 comprendono un organo a camma 40 distanziato dalla superficie di lavoro 4 e definente una superficie di scorrimento 41. In aggiunta, la leva 28 comprende un organo di scorrimento 35 connesso alla seconda estremità 28b e posto in contatto scorrevole con la superficie di scorrimento 41 in modo da definire il cambio di posizione della leva 28 dalla prima posizione alla seconda posizione e viceversa.

Preferibilmente, l’organo a camma 40 si estende sostanzialmente parallelamente alla superficie di lavoro 4. In altre parole, la superficie di scorrimento 41 à ̈ sostanzialmente parallela alla superficie di lavoro 4.

Praticamente, l’organo a camma 40 si estende lungo la direzione di andata 19 tra una propria estremità iniziale 36 ed una propria estremità finale 37. L’estremità iniziale 36 à ̈ disposta in prossimità dei mezzi di alimentazione 11. Precisamente, l’estremità iniziale 36 à ̈ disposta a monte della cavità di contenimento 12 secondo la direzione di andata 19. Inoltre, l’estremità finale 37 à ̈ disposta a valle della cavità di accrescimento 5 secondo la direzione di andata 19.

Va notato che l’estremità iniziale 36 e l’estremità finale 37 presentano una smussatura che va dalla superficie di scorrimento 41 verso la superficie di lavoro 4 in modo da favorire il cambio di posizione della leva 28 dalla prima posizione alla seconda posizione e viceversa.

Infatti, quando la leva 28 giunge in corrispondenza dell’estremità finale 37, l’organo di scorrimento 35 tende a scendere lungo la smussatura. In quell’istante il cambio di movimentazione dell’organo applicatore 15 dalla direzione di andata 19 alla direzione di ritorno 20 determina uno spostamento della leva 28 (grazie alla presenza dell’organo di scorrimento 35) dalla seconda posizione alla prima posizione in modo da inclinare l’organo di sostegno 26. Tale inclinazione dell’organo di sostegno 26 determina il distanziamento dell’organo applicatore 15 dalla superficie di lavoro 4.

In altre parole, la combinazione della presenza della smussatura e dell’inversione del movimento dell’organo applicatore 15 dalla direzione di andata 19 alla direzione di ritorno 20 determinano il distanziamento dell’organo applicatore 15 dalla superficie di lavoro 4.

Allo stesso modo, quando la leva 28 giunge in corrispondenza dell’estremità iniziale 36, l’organo di scorrimento 35 tende a scendere lungo la smussatura. In quell’istante il cambio di movimentazione dell’organo applicatore 15 dalla direzione di ritorno 20 alla direzione di andata 19 determina uno spostamento della leva 28 (grazie alla presenza dell’organo di scorrimento 35) dalla prima posizione alla seconda posizione in modo da orientare l’organo di sostegno 26 ortogonalmente rispetto alla superficie di lavoro 4. Tale ritorno dell’organo di sostegno 26 ad una posizione ortogonale rispetto alla superficie di lavoro 4, determina l’avvicinamento ed il contatto dell’organo applicatore 15 alla superficie di lavoro 4.

In altre parole, la combinazione della presenza della smussatura e dell’inversione del movimento dell’organo applicatore 15 dalla direzione di ritorno 20 alla direzione di andata 19 determinano il distanziamento dell’organo applicatore 15 dalla superficie di lavoro 4.

Va notato che almeno parte dei mezzi di distanziamento 23 sono montati sul carrello 22. In particolare, l’organo di sostegno 26 e i mezzi di bloccaggio 27 sono montati sul carrello 22 e sono mobili con esso lungo il tragitto di lavoro 16.

Inoltre, la macchina 1 comprende una cavità di raccolta 44 dei materiali in polvere ricavata sulla superficie di lavoro 4 e disposta in successione alla cavità di contenimento 12 e alla cavità di accrescimento 5 secondo la direzione di andata 19 per raccogliere i rimasugli dei materiali in polvere. Infatti, durante la movimentazione dell’organo applicatore 15 oltre la cavità di accrescimento 5 secondo la direzione di andata 19, i materiali in polvere trasportati dall’organo applicatore 15 e non versati nella camera di accrescimento vengono raccolti nella cavità di raccolta 44. Vantaggiosamente, la cavità di raccolta 44 presenta una bocca di apertura avente una larghezza pari alla larghezza dell’organo applicatore (misurata ortogonalmente alla direzione di andata 19) in modo da poter raccogliere la maggior quantità di materiali in polvere possibile. La cavità di raccolta 44 non verrà di seguito descritta ulteriormente in quanto di tipo noto nel settore delle macchine per la sinterizzazione.

Inoltre, il corpo principale 3 della macchina 1 à ̈ scorrevole rispetto alla vite senza fine 38 e al motore secondo una direzione perpendicolare alla direzione di sviluppo prevalente 6. In particolare, il corpo principale 3 à ̈ mobile tra una condizione operativa in cui à ̈ disposto in prossimità di una parte motorizzata dei mezzi di movimentazione 8 ed una condizione di riposo in cui à ̈ distanziato dalla parte motorizzata dei mezzi di movimentazione 8. Preferibilmente, tale parte motorizzata dei mezzi di movimentazione 8 comprende la vite senza fine 38 ed il motore elettrico 39.

In figura 1 à ̈ possibile vedere che la struttura di supporto 2 comprende due supporti 42 su cui à ̈ scorrevolmente montato il corpo principale 3.

Per lo stesso motivo, il corpo principale 3 della macchina 1 à ̈ scorrevole rispetto alla vite senza fine 138 e al motore 139 secondo una direzione perpendicolare alla direzione di sviluppo principale 13. Anche in questo caso, prima di muovere il corpo principale 3 dalla condizione operativa alla condizione di riposo à ̈ necessario sganciare la porzione di supporto 109 dal resto dei mezzi di movimentazione 108 attraverso i mezzi di sgancio 110.

In pratica, osservando frontalmente la macchina 1, la direzione di sviluppo prevalente 6 della cavità di accrescimento 5 si estende sostanzialmente verticalmente e la superficie di lavoro 4 à ̈ sostanzialmente orizzontale. In tale punto di vista, il dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 à ̈ posizionato superiormente rispetto al corpo principale 3 e i mezzi di movimentazione 8 sono posizionati inferiormente rispetto al corpo principale 3. In altre parole, i mezzi di movimentazione 8, il corpo principale 3 ed il dispositivo di radiazione elettromagnetica 18 sono sovrapposti verticalmente dal basso verso l’alto.

Inoltre, l’organo applicatore 15 à ̈ disposto al di sopra della superficie di lavoro 4 ,ma al di sotto del dispositivo di radiazione elettromagnetica 18. Forma inoltre oggetto della presente invenzione un procedimento per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in polvere, comprendente una fase di predisporre la superficie di lavoro 4 in cui à ̈ ricavata la cavità di accrescimento 5 e di predisporre una piattaforma di accrescimento 7 dell’oggetto da produrre scorrevolmente mobile all’interno della cavità di accrescimento 5. Va notato che la superficie di lavoro 4, la cavità di accrescimento 5 e la piattaforma di accrescimento 7 sono realizzate secondo quanto precedentemente descritto.

Inoltre, il metodo comprende una fase di alimentare i materiali in polvere in corrispondenza della superficie di lavoro 4. In seguito alla fase di alimentare i materiali in polvere, il metodo prevede di movimentare l’organo applicatore 15 posto a contatto con la superficie di lavoro 4 dalla posizione iniziale 24 alla posizione finale 25 in modo da portare i materiali in polvere dalla superficie di lavoro 4 alla piattaforma di accrescimento 7 per depositare almeno uno strato di polvere sulla piattaforma di accrescimento 7. Precisamente, tale fase à ̈ attuata dalla piattaforma di contenimento 14 che scorre all’interno della cavità di contenimento 5 in cui sono stoccati i materiali in polvere.

Inoltre, il metodo comprende una fase di focalizzare un fascio di radiazione elettromagnetica su zone prefissate di ciascuno strato di polvere depositato fino ad ottenere l’unione dei granelli di polvere tra loro, prima della deposizione di uno strato di polvere successivo.

In accordo alla presente invenzione, dopo la fase di movimentare l’organo applicatore 15 per portare i materiali in polvere dalla superficie di lavoro 4 alla piattaforma di accrescimento 7, viene attuata una fase di distanziamento dell’organo applicatore 15 dalla superficie di lavoro 4 ed una successiva fase di movimentazione di ritorno dell’organo applicatore 15, distanziato dalla superficie di lavoro 4, secondo una direzione che va dalla posizione finale 25 alla posizione iniziale 24.

Va precisato che la fase di distanziamento dell’organo applicatore 15 viene attuata prima della fase di focalizzare il fascio di radiazione elettromagnetica.

La presente invenzione consegue gli scopi preposti.

Infatti, la macchina mantiene immutato lo strato di polvere depositato sulla piattaforma di accrescimento prima del passaggio con il laser in modo semplice grazie ai mezzi di distanziamento che consentono di distanziare l’organo applicatore durante la fase di ritorno dello stesso. In tal modo, la distribuzione dello strato di materiali in polvere depositato sulla piattaforma di accrescimento non viene perturbato prima di sottoporre lo stesso strato all’esposizione del laser.

Inoltre, la macchina consente di evitare continue sollecitazioni ai meccanismi di movimentazione della piattaforma di accrescimento in quanto quest’ultima non viene continuamente alzata e abbassata durante i movimenti dell’organo applicatore. Di conseguenza, la macchina consente di migliorare l’accuratezza nella realizzazione degli oggetti tridimensionali in quanto la piattaforma di accrescimento rimane ferma finché non avviene la sinterizzazione laser.

Va inoltre rilevato che la presente invenzione risulta di relativamente facile realizzazione e che anche il costo connesso all’attuazione dell’invenzione non risulta molto elevato.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina (1) per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in polvere, comprendente: un corpo principale (3) definente una superficie di lavoro (4); una cavità di accrescimento (5) ricavata nel corpo principale (3) e aperta in corrispondenza della superficie di lavoro (4); detta macchina (1) comprendendo una piattaforma di accrescimento (7) dell’oggetto da produrre scorrevolmente inserita nella cavità di accrescimento (5) e mobile almeno in allontanamento rispetto alla superficie di lavoro (4); mezzi di alimentazione (11) dei materiali in polvere operativamente associati alla superficie di lavoro (4) per alimentare in corrispondenza della superficie di lavoro (4) detti materiali in polvere; un organo applicatore (15) mobile lungo la superficie di lavoro (4) secondo una direzione di andata (19) in cui à ̈ disposto a contatto con essa per portare i materiali in polvere dai mezzi di alimentazione (11) alla cavità di accrescimento (5); un dispositivo di radiazione elettromagnetica (18) configurato per focalizzare un fascio di radiazione elettromagnetica su zone prefissate di ciascuno strato di materiali in povere depositato sulla piattaforma di accrescimento (7) fino ad ottenere l’unione dei granelli di materiali in polvere tra loro; caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di distanziamento (23) dell’organo applicatore (15) attivabili su di esso per distanziarlo dalla superficie di lavoro (4) durante una direzione di ritorno (20) dell’organo applicatore (15) opposta alla direzione di andata (19).
2. 2. Macchina (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che i mezzi di distanziamento (23) comprendono un organo di sostegno (26) almeno in parte mobile rispetto alla superficie di lavoro (4) e sviluppantesi trasversalmente alla superficie di lavoro (4) tra una propria prima estremità (26a) ed una propria seconda estremità (26b) opposta alla prima e maggiormente vicina alla superficie di lavoro (4) rispetto alla prima estremità (26a); detto organo applicatore (15) essendo connesso all’organo di sostegno (26) in corrispondenza della seconda estremità (26b); detti mezzi di distanziamento (23) comprendendo mezzi di bloccaggio (27) attivi sull’organo di sostegno (26) per bloccarlo tra una posizione alzata in cui l’organo applicatore (15) à ̈ distanziato dalla superficie di lavoro (4) ed una posizione abbassata in cui l’organo applicatore (15) à ̈ in contatto con la superficie di lavoro (4).
3. 3. Macchina (1) secondo la rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che l’organo di sostegno (26) à ̈ mobile girevolmente rispetto ad un asse di rotazione passante per la prima estremità (26a) e sostanzialmente parallelo alla superficie di lavoro (4) in modo da definire un movimento a pendolo rispetto alla superficie di lavoro (4) per allontanare o avvicinare la seconda estremità (26b) dell’organo di sostegno (26) rispetto a detta superficie di lavoro (4).
4. 4. Macchina (1) secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che i mezzi di bloccaggio (27) comprendono una leva (28) estendentesi tra una propria prima estremità (28a) girevolmente connessa all’organo di sostegno (26) ed una propria seconda estremità (28b) opposta alla prima; detta leva (28) essendo mobile tra una prima posizione per bloccare l’organo di sostegno (26) nella posizione alzata ed una seconda posizione per bloccare l’organo di sostegno (26) nella posizione abbassata.
5. 5. Macchina (1) secondo la rivendicazione 4 caratterizzata dal fatto che i mezzi di bloccaggio (27) comprendono primi mezzi di fermo (29) della leva (28) operativamente associati alla seconda estremità (28b) della leva (28) per bloccarla nella prima posizione e secondi mezzi di fermo (30) della leva (28) operativamente associati alla seconda estremità (28b) della leva (28) per bloccarla nella seconda posizione.
6. 6. Macchina (1) secondo la rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che i primi mezzi di fermo (29) sono regolabili in modo da regolare la posizione abbassata dell’organo applicatore (15) rispetto alla superficie di lavoro (4).
7. 7. Macchina (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 6 caratterizzata dal fatto che i mezzi di distanziamento (23) comprendono un organo a camma (40) distanziato dalla superficie di lavoro (4) e definente una superficie di scorrimento (41); detta leva (28) comprendendo un organo di scorrimento (35) connesso alla seconda estremità (26b) e posto in contatto scorrevole con la superficie di scorrimento (41) in modo da definire il cambio di posizione della leva (28) dalla prima posizione alla seconda posizione e viceversa.
8. 8. Macchina (1) secondo la rivendicazione 7 caratterizzata dal fatto che l’organo a camma (40) si estende lungo la direzione di andata (19) tra una propria estremità iniziale (36) ed una propria estremità finale (37); dette estremità iniziale (36) e detta estremità finale (37) presentando una smussatura che va dalla superficie di scorrimento (41) verso la superficie di lavoro (4) in modo da favorire il cambio di posizione della leva (28) dalla prima posizione alla seconda posizione e viceversa.
9. 9. Macchina (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di comprendere un telaio di supporto (2) su cui à ̈ montato il corpo principale (3); detta macchina (1) comprendendo una corsia di scorrimento (21) distanziata dalla superficie di lavoro (4) e un carrello (22) scorrevolmente montato sulla corsia; almeno parte di detti mezzi di distanziamento (23) essendo montati sul carrello (22).
10. 10. Macchina (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che i mezzi di alimentazione (11) comprendono una cavità di contenimento (12) in cui sono stoccati i materiali in polvere e una piattaforma di contenimento (14) scorrevolmente montata nella cavità di contenimento (12); detta piattaforma di contenimento (14) essendo mobile almeno in avvicinamento verso la superficie di lavoro (4) per portare i materiali in povere in corrispondenza della superficie di lavoro (4).
11. 11. Macchina (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di comprendere una centralina di controllo operativamente collegata all’organo applicatore (15) e configurata per: - movimentare l’organo applicatore (15) lungo la direzione di andata (19); - attivare i mezzi di distanziamento (23) per distanziare l’organo applicatore (15) dalla superficie di lavoro (4); - movimentare l’organo applicatore (15) lungo la direzione di ritorno (20).
12. 12. Procedimento per produrre oggetti tridimensionali a partire da materiali in polvere, comprendente le seguenti fasi operative: - predisporre una superficie di lavoro (4) in cui à ̈ ricavata una cavità di accrescimento (5) e predisporre una piattaforma di accrescimento (7) dell’oggetto da produrre scorrevolmente mobile all’interno della cavità di accrescimento (5); - alimentare i materiali in polvere in corrispondenza della superficie di lavoro (4); - movimentare un organo applicatore (15) posto a contatto con la superficie di lavoro (4) da una posizione iniziale ad una posizione finale in modo da portare i materiali in polvere dalla superficie di lavoro (4) alla piattaforma di accrescimento (7) per depositare almeno uno strato di polvere sulla piattaforma di accrescimento (7); - focalizzare un fascio di radiazione elettromagnetica su zone prefissate di ciascuno strato di polvere depositato fino ad ottenere l’unione dei granelli di polvere tra loro, prima della deposizione di uno strato di polvere successivo, caratterizzato dal fatto che dopo la fase di movimentare l’organo applicatore (15) per portare i materiali in polvere dalla superficie di lavoro (4) alla piattaforma di accrescimento (7) viene attuata una fase di distanziamento dell’organo applicatore (15) dalla superficie di lavoro (4) ed una successiva fase di movimentazione di ritorno dell’organo applicatore (15), distanziato dalla superficie di lavoro (4), secondo una direzione che va dalla posizione finale alla posizione iniziale.