ES2959520T3 - Dispositivo para fabricación aditiva automatizada descentralizada - Google Patents

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Esbroeck Hubertus Theodorus Petrus Van
Boyle Suwono
Harsh Gupta
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Structo Pte Ltd
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Abstract

Un dispositivo que comprende; un controlador dispuesto para recibir datos para un artículo a imprimir; un subdispositivo que comprende una fuente de resina dispuesta para proporcionar material para imprimir el artículo; una fuente de radiación dispuesta para dirigir la radiación para la impresión de dicho artículo; una pluralidad de estaciones, incluyendo dichas estaciones un tanque de impresión en el que se imprime el artículo, al menos una estación de limpieza para limpiar el artículo impreso y una estación de curado dispuesta para completar al menos parcialmente el curado del artículo impreso; una superficie de construcción sobre la cual se dispone el artículo para ser impreso; en el que el controlador está dispuesto para mover la superficie de construcción y la pluralidad de estaciones entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para fabricación aditiva automatizada descentralizada
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo capaz de realizar fabricación aditiva con postprocesamiento integrado y automatizado.
Antecedentes
Es una práctica común en el estado actual de la técnica, donde los procesos de fabricación aditiva, incluido el proceso de estereolitografía (SLA) (entre otros), típicamente comprenden tres fases (es decir, diseño y preprocesamiento, impresión en 3D y postprocesamiento), requiriendo cada fase una inmensa cantidad de implicación, esfuerzo y contribución humanos.
La primera faseDiseño y Preprocesamientoimplica pasos de diseño asistido por ordenador (CAD) y fabricación asistida por ordenador (CAM), que son parte integral de la preparación de archivos digitales. El primer paso CAD diseña y optimiza archivos digitales en 3D para el proceso de fabricación aditiva. El segundo paso CAM prepara el modelo en 3D para imprimir en la máquina en 3D específica que se pretende utilizar e incluye procedimientos minuciosos y que requieren mucho tiempo tales como optimizar la orientación del modelo en 3D (colocación y rotación XYZ), la colocación dentro de un volumen construible de una máquina específica, dividir o recortar modelos en múltiples secciones y generar estructuras de soporte sacrificiales para facilitar la impresión de los modelos. La preparación de archivos digitales es un paso crítico y a menudo laborioso de todo el proceso de impresión en 3D y se requiere un grado cada vez mayor de conocimientos para la impresión de objetos en 3D altamente complejos. En algunas industrias, por ejemplo, en el campo dental, el(los) objeto(s) en 3D complejo(s) tales como coronas y puentes dentales, deben imprimirse de una forma específica y la forma en que se prepara el archivo digital determina si el(los) objeto(s) en 3D se imprime(n) finalmente con éxito y con precisión. Si bien la impresión en 3D como proceso de fabricación puede mejorar el proceso de fabricación existente en estas industrias, la preparación de archivos es una actividad necesaria pero que no agrega valor y que los usuarios de la impresión en 3D deben realizar. Además, las tareas de preprocesamiento típicamente requieren (a) programas de software costosos y complicados, y (b) usuarios expertos o experimentados con formación en ingeniería u otros conocimientos de dominio requeridos, típicamente bien versados en el proceso del método de fabricación. Por ejemplo, en la odontología digital, un flujo de trabajo típico para obtener un(os) objeto(s) dental(es) personalizado(s) tiene un tiempo de respuesta de semanas en lugar de días, retrasando de este modo el tratamiento dental del paciente y requiriendo múltiples consultas o visitas. El flujo de trabajo de la odontología digital convencional consta de tres fases: (a) escaneo clínico, (b) procesamiento de archivos basado en software y (c) fabricación del aparato deseado (véase la Figura 1). Típicamente, un profesional clínico comenzará capturando datos de escaneo en 3D de los dientes, la encía y la oclusión del paciente, que posteriormente se envían a un laboratorio o instalación externo donde se lleva a cabo el procesamiento adicional. El profesional clínico también puede optar por capturar la anatomía del paciente en una impresión física (por ejemplo, usando alginato), que puede entregarse físicamente a un laboratorio externo para escanearla en 3D. También se puede utilizar una impresión para vaciar un modelo de piedra o yeso (un negativo de la impresión) que también se puede escanear en 3D, ya sea en la clínica o en el laboratorio externo.
En el laboratorio, los datos de escaneo (de un escaneo intraoral o de una impresión o modelo escaneado en 3D) se procesarán en un modelo virtual de la anatomía bucal del paciente. Usando este modelo virtual, se puede diseñar una pieza o aparato deseable (por ejemplo, una corona dental) con un software CAD. Una vez que se completa el proceso CAD, se puede exportar el diseño virtual de la pieza o aparato deseado, típicamente en formato STL u otro formato que capture datos digitales en 3D. Estos datos se importan posteriormente a un software de preparación de impresión, donde el usuario puede determinar la posición y orientación deseadas, anidando opcionalmente con otros objetos dentro del espacio de impresión disponible y generando opcionalmente estructuras de soporte de sacrificio. La configuración de impresión resultante se puede exportar a continuación en un formato imprimible, que puede tomar la forma de código de máquina tal como código g, o imágenes transversales tomadas a diferentes alturas a lo largo de la configuración de impresión (conocidas como imágenes de corte, típicamente usadas en procesos de impresión DLP, 3D SLA o MSLA). Algunas veces, el software CAD y el software de preparación de impresión pueden ser características del mismo programa de un único proveedor.
Los datos imprimibles exportados se pueden cargar en una impresora en 3D donde los objetos se pueden convertir en objetos físicos a partir de un material deseado que típicamente es un fotopolímero. Después de la impresión en 3D, el objeto se somete a procedimientos de postprocesamiento, que requieren mucho tiempo y no agregan valor tal como lavar los objetos impresos en 3D con disolvente y exponerlos a luz adicional para el curado final. Una vez completado el procedimiento de postprocesamiento, el objeto en 3D puede enviarse físicamente desde la instalación externa y entregarse de regreso a la clínica, donde finalmente podrá implantarse o impartirse en la anatomía del paciente.
En otra práctica clínica actual, el profesional clínico o su personal llevarán a cabo cada uno de los procesos requeridos en el sitio de la clínica, lo que comúnmente se conoce como "impresión en el consultorio" (véase la Figura 2). Sin embargo, debido a limitaciones de espacio y fondos, el profesional clínico típicamente utilizará máquinas compactas para llevar a cabo cada uno de los pasos de fabricación. Generalmente, las máquinas usadas para este propósito son impresoras Formlabs, Asiga, Bego y, correspondientemente, dispositivos de limpieza por ultrasonidos y dispositivos de fotopolimerización pequeños y económicos. Además, dado que la impresión en el consultorio implica una multitud de procedimientos, no es un flujo de trabajo ideal para la mayoría de los profesionales clínicos, ya que requiere un conocimiento profundo de CAD y software de impresión, operación de máquinas y manejo de diversos productos químicos que se extienden más allá del alcance de un trabajo típicamente deseable en un entorno clínico. Sin embargo, con el beneficio del tiempo de respuesta medible en horas y la aplicación al paciente el mismo día en una sola visita, existe una tendencia positiva en la adopción del uso de dispositivos de impresión en 3D compactos para este propósito.
El documento JP H07 60843 describe un procedimiento para producir una estructura tridimensional hecha de dos o más tipos de resinas fluidas fotocurables que tienen diferentes características mediante una técnica de estereolitografía usando una resina fluida fotocurable. El documento JP H06 315986 describe un procedimiento de modelado óptico en el que una resina fotocurable se solidifica y lamina en capas, y luego limpia y cura posteriormente un modelo tridimensional. El documento US 2015/131074 describe un procedimiento de construcción de un cuerpo moldeado a partir de material fotopolimerizable mediante el uso de producción generativa basada en litografía en la que se define una capa de material fotopolimerizable líquido sobre una plataforma de producción. El documento US 2015/0165695 A1 (Chen et al.) proporciona un aparato de impresión tridimensional. Una plataforma elevadora sostiene tres depósitos de materiales formadores líquidos. El aparato de impresión fabrica un objeto tridimensional, con la particularidad de que cada uno de los tres depósitos puede contener un líquido de un color diferente, en el que se puede sumergir el objeto. Por tanto, el aparato permite el ajuste del color de un objeto tridimensional durante la fabricación de acuerdo con los requisitos del usuario.
Sumario de la invención
En un primer aspecto, la invención proporciona un dispositivo de fabricación aditiva que comprende: un controlador dispuesto para recibir datos para un artículo a imprimir; un subdispositivo que comprende una fuente de resina dispuesta para proporcionar material para imprimir el artículo; una fuente de radiación dispuesta para dirigir la radiación para la impresión del artículo; una pluralidad de estaciones que incluyen un depósito de impresión en el que se imprime el artículo, al menos una estación de limpieza para limpiar el artículo impreso y una estación de curado dispuesta para completar al menos parcialmente el curado del artículo impreso; una superficie de construcción sobre la cual está dispuesto el artículo a imprimir; en el que el controlador está dispuesto para mover la superficie de construcción y la pluralidad de estaciones entre sí, en el que la pluralidad de estaciones está ubicada en una bandeja móvil, y en el que la bandeja móvil está dispuesta para rotar alrededor de un eje vertical, y la superficie de construcción está ubicada en una corredera lineal orientada verticalmente de manera que la bandeja móvil está dispuesta para hacer rotar secuencialmente una estación relevante a una posición deseada y la superficie de construcción está dispuesta para entregar verticalmente el artículo a la estación relevante.
Un ejemplo descrito en el presente documento que no forma parte de la invención reivindicada proporciona un procedimiento para imprimir un artículo usando un proceso de fabricación aditiva, comprendiendo el procedimiento los pasos de:
a) recoger los datos de escaneo en 3D del artículo;
b) transferir digitalmente los datos en 3D a una ubicación centralizada;
c) preparar un archivo digital para controlar la impresión de dicho artículo en dicha ubicación centralizada;
d) descargar el archivo digital desde la ubicación centralizada a un dispositivo de fabricación aditiva y, en consecuencia;
e) imprimir el artículo.
Un ejemplo descrito en el presente documento que no forma parte de la invención reivindicada se refiere a un procedimiento en el que el paso de preparación del archivo se retira del flujo de trabajo de los profesionales clínicos y, en cambio, se lleva a cabo de forma remota. Esto se logra mediante la introducción de un sistema en el que los profesionales clínicos pueden cargar un archivo de forma remota, por ejemplo, datos de escaneo en 3D intraoral, y pueden proporcionar además especificaciones de los requisitos y/o especificaciones del producto final que se va a imprimir. En este flujo de trabajo, el archivo se procesa a continuación de forma remota desde el profesional clínico en una o más ubicaciones centralizadas que atienden a una multitud de profesionales clínicos similares. El procesamiento de archivos incluye, entre otros, pasos de preparación de archivos tales como añadir series o etiquetas o características adicionales requeridas, reparación de archivos (malla triangular rota o invertida, agujeros en los datos de escaneo y otros defectos genéricos a nivel de datos), generación de soporte (automático o manual), disposición y anidamiento de piezas y corte en un archivo imprimible. En diversas etapas de la fase de preparación del software, los profesionales clínicos pueden proporcionar retroalimentación sobre el aparato diseñado (CAD) o sobre el estado del archivo imprimible después del procesamiento remoto. Puede haber un proceso iterativo de diseño y preparación, que implique una o más comunicaciones de ida y vuelta entre el profesional clínico y el operador centralizado de preparación de archivos o la inteligencia artificial. El profesional clínico puede descargar el archivo final imprimible o incluso optar por cargarlo en una impresora en 3D directamente mediante acceso remoto y una conexión a Internet.
Un ejemplo descrito en el presente documento también se refiere a la automatización del postprocesamiento del(de los) objeto(s) impreso(s) en 3D y esto se logra combinando, integrando y automatizando cada uno de los pasos de impresión, limpieza y postcurado, así como cualquier otro paso que pueda ser necesario para la fabricación de objetos particulares (es decir, actividades de postprocesamiento) en la propia impresora en 3D. Este flujo de trabajo retira todo el trabajo humano de los pasos de impresión y postprocesamiento y crea una experiencia perfecta para el profesional clínico, en la que la entrada (escaneo de anatomía en 3D) y la salida (objetos implantables) son idénticas al flujo de trabajo de laboratorio externo subcontratado convencional. El dispositivo de fabricación aditiva automatizada de la presente invención se encargará de todos los movimientos y procesos necesarios para generar objeto(s) final(es) listo(s) para usar.
De ahora en adelante, todo el proceso de trabajo desde el inicio hasta el acabado final de los objetos o aparatos en 3D deseados está completamente automatizado y requiere poco o nada de tiempo por parte del profesional clínico. De esta forma, los profesionales clínicos de industrias no relacionadas con la impresión en 3D pueden centrarse en las actividades que son importantes para sus industrias, permitiendo por tanto al profesional clínico lograr tiempos de respuesta rápidos asociados con la impresión en el consultorio, manteniendo al mismo tiempo la facilidad de uso asociada con el trabajo de subcontratación a una instalación externa y sin necesidad adicional de una formación intensiva y un conocimiento profundo de los propios procesos técnicos que forman parte del flujo de trabajo. Desde la perspectiva del profesional clínico, el dispositivo de la presente invención no es necesariamente una impresora en 3D ni un dispositivo de fabricación aditiva, sino más bien una caja negra que simplemente "entrega" un(os) objeto(s) personalizado(s) o anatómicamente específico(s) del paciente directamente a la clínica.
Breve descripción de los dibujos
Será conveniente describir más detalladamente la presente invención con respecto a los dibujos adjuntos que ilustran posibles disposiciones de la invención. Son posibles otras disposiciones de la invención y, en consecuencia, no debe entenderse que la particularidad de los dibujos adjuntos reemplaza la generalidad de la descripción anterior de la invención.
La Figura 1 muestra un flujo de trabajo perteneciente a la odontología digital convencional;
La Figura 2 muestra un flujo de trabajo perteneciente a la impresión en el consultorio;
La Figura 3 muestra un flujo de trabajo de acuerdo con la presente invención;
La Figura 4 es una vista esquemática de un sistema de carrusel de un dispositivo de fabricación aditiva automatizada;
La Figura 5 es una vista esquemática de un sistema de carrusel de un dispositivo de fabricación aditiva automatizada con el(los) objeto(s) impreso(s) transfiriéndose desde el depósito de resina de impresión a un recipiente de limpieza, lavado o recogida a medida que rota la bandeja móvil;
La Figura 6 es una vista esquemática en sección transversal de un sistema de carrusel de un dispositivo de fabricación aditiva automatizada;
La Figura 7A es una vista esquemática de un sistema lineal de un dispositivo de fabricación aditiva automatizada en el que la bandeja móvil se mueve en una dirección lineal y facilita el dispositivo de movimiento lineal con el(los) objeto(s) impreso(s) unido(s) en la superficie de construcción;
La Figura 7B es una vista esquemática de un sistema lineal de un dispositivo de fabricación aditiva automatizada en el que un dispositivo de movimiento lineal vertical y horizontal con piezas impresas unidas en la superficie de construcción se mueve de forma lineal bidireccional;
La Figura 8A es una vista esquemática de un accionador lineal separado de un dispositivo de fabricación aditiva automatizada que comprende un brazo capaz de recuperar la(s) placa(s) de plataforma o plataforma de construcción desde el accionador del eje z en el área de impresión.
La Figura 8B ilustra que el brazo del accionador lineal separado puede ser capaz de extenderse, retraerse o moverse en una dirección x-y para alcanzar la plataforma de construcción o placa(s) de plataforma desde el área de impresión para evitar colisionar o chocar contra cualquiera de los componentes interiores del subsistema.
La Figura 9 es una vista esquemática de un dispositivo de fabricación aditiva automatizada con un mecanismo de brazo robótico.
Descripción detallada de realizaciones
Haciendo referencia a la Figura 3, la invención comprende en primer lugar capturar la anatomía del paciente de la misma manera que lo haría normalmente un profesional clínico en la clínica dental, ya sea por medio de un escaneo intraoral o creando una impresión física que también puede escanearse en 3D. Posteriormente, los datos en 3D se envían a una instalación externa, un servicio de soporte de datos/información, un portal web, una red de área (local o no) o un servicio basado en la nube, permitiendo por tanto llevar a cabo el trabajo real desde cualquier parte del mundo. El trabajo también puede estar parcial, completamente automatizado o completamente no automatizado (es decir, operado por humanos en elback-endque puede estar centralizado en una o más ubicaciones, o también distribuido de forma descentralizada), de modo que el software subcontratado procese tales como, entre otros, la reparación de archivos, la generación de soporte (automática o manual), la disposición de piezas, el corte en archivos imprimibles, el diseño CAD, la exportación de datos digitales, la impresión de preprocesamiento, o la exportación de datos imprimibles puede realizarse de manera eficaz y automática mediante inteligencia artificial o automática alojada en la nube, instalación externa, servicio de soporte de datos/información, portal web o una red de área (local o no).
En un modo de realización en la que los usuarios envían datos en 3D a través de un portal web ya que una interfaz o los datos en 3D se podrían cargar a través de una conexión directa de un escáner (intraoral o de otro tipo) con el servicio en la nube de modo que un usuario no necesite exportar un archivo escaneado y a continuación cargarlo en un portal a través de un navegador web, otra persona en una ubicación posiblemente remota recibe los archivos de entrada, los procesa en consecuencia y los devuelve debidamente a los usuarios a través del mismo portal web. Es preferente que el archivo se transfiera directamente a una impresora en 3D conectada, en lugar de que los usuarios lo descarguen. En un modo de realización alternativo, los usuarios pueden acceder a un portal web a través del cual otro ser humano y/o una inteligencia artificial procesará el fichero. La realización de dichas tareas o procesos puede llevarse a cabo en forma de una inteligencia artificial/máquina que lleve a cabo algunas o todas las tareas mencionadas anteriormente de forma automática, o una combinación de esfuerzo humano e inteligencia artificial/máquina, cuyo alcance depende de la madurez de la inteligencia artificial.
Al automatizar los pasos de diseño y preprocesamiento (es decir, los procesos anteriores), se logra un tiempo de respuesta rápido para la entrega de datos imprimibles basándose en la entrada usando datos de escaneo en 3D de la anatomía de los pacientes. Puede haber una o varias etapas intermedias en las que se requiere o solicita al profesional clínico que proporcione más retroalimentación en forma de comentarios, decisiones o aprobaciones para el diseño CAD propuesto o los planes de tratamiento generados por el servicio de proceso de software externo subcontratado. Después de la exportación o entrega de datos imprimibles al profesional clínico, este puede proceder o iniciar la impresión en 3D del objeto en 3D usando un dispositivo de fabricación aditiva automatizada para agilizar el proceso de una odontología digital automatizada y sin interrupciones. Los datos imprimibles exportados desde el servicio basado en la nube, la instalación externa, el servicio de soporte de datos/información, el portal web o una red de área (local o de otro tipo) pueden, alternativamente, cargarse directamente en un dispositivo de fabricación aditiva automatizada a través de una conexión a Internet, comunicaciones inalámbricas o acceso remoto, lo que garantiza que todo el flujo de trabajo sea sin interrupciones, sin intervenciones y automatizado. El proceso de carga se puede realizar por la misma persona o por inteligencia artificial.
En un modo de la invención, un dispositivo de fabricación aditiva automatizada comprende un dispositivo de movimiento lineal vertical 100 capaz de mover una superficie de construcción 101 unida a lo largo del eje z en un movimiento lineal vertical hacia arriba y hacia abajo como se muestra en las Figuras 4 y 5. El dispositivo de movimiento lineal vertical puede comprender un motor lineal, un husillo de bolas, un husillo de rosca o correa y un sistema de polea con motor paso a paso o servomotor, o cualquier otro accionador lineal tal como hidráulico, neumático o similar, o una combinación de los mismos, o cualquier otro medio capaz de mover la superficie de construcción con suficiente precisión y velocidad a lo largo del eje z. La superficie de construcción 101 está orientada hacia cada uno de los recipientes o dispositivos y puede comprender una placa de plataforma que tiene una superficie sobre la cual el(los) objeto(s) impreso(s) en 3D 110 puede(n) adherirse y moverse verticalmente a medida que el(los) objeto(s) en 3D se está(n) imprimiendo capa por capa y posteriormente se está(n) transfiriendo desde una serie de recipientes y dispositivos para someterse a un proceso de lavado, curado o postcurado y recopilación de los objetos impresos en 3D. En el dispositivo de fabricación aditiva automatizada se pueden usar diversas tecnologías y procedimientos de impresión en 3D o fabricación aditiva ampliamente disponibles y conocidos por el experto. Se pueden usar dispositivos de fabricación aditiva tales como los descritos en los documentos WO 2015/072921 y WO2016/122408 o SlA o DLP. La placa de plataforma puede estar hecha, por ejemplo, de acero, aluminio, vidrio o cualquier otro material al que se puedan adherir los polímeros imprimibles en 3D y/o también puede comprender un revestimiento de material y otro material en la superficie donde se realizará la impresión. La placa de plataforma puede ser parcialmente separable o totalmente separable de la base de la impresora y puede comprender además un mecanismo de liberación magnético o el uso de otros mecanismos de liberación. El uso del mecanismo de liberación magnético, tal como un mecanismo electromagnético o similar, u otras variaciones de mecanismos de liberación, permite que la superficie de construcción recoja o adhiera, cambie y suelte diferentes placas de plataforma en un proceso sin interrupciones. En un ejemplo, durante el inicio de un ciclo de impresión, la superficie de construcción recoge o selecciona una placa de plataforma limpia a partir del recipiente o dispositivo que contiene una pila de placas de plataforma limpias y libera cada placa de plataforma en el recipiente o dispositivo de recogida después de cada ciclo de impresión, lavado, curado o postcurado.
El dispositivo 100 también comprende un recipiente de resina, tal como un depósito de impresión 102, para contener o sostener artículo(s) de impresión en 3D 110 hecho(s) de materiales tales como material fotopolímero y producido por la irradiación de un fotopolímero contenido dentro del recipiente de resina 102 o su recipiente interno, con luz de la longitud de onda apropiada procedente de la fuente de iluminación 103. El recipiente de resina 102 puede tener una superficie de pared inferior sustancialmente translúcida o transparente que permite que la iluminación pase a través de él desde abajo, lo que posteriormente apunta a la resina de fotopolímero. Preferentemente, el recipiente de resina 102 comprende un recipiente externo 122 y un recipiente interno 121 para facilitar el intercambio rápido y fácil de materiales. El recipiente externo puede ser rígido y permanente, hecho de acero, aluminio o plásticos de ingeniería, mientras que el recipiente interno puede ser un contenedor desechable hecho de material plástico de bajo coste que no reacciona con el fotopolímero. El recipiente interno 121 también puede tener un recubrimiento o película en su superficie interna inferior para facilitar la liberación de la capa durante la impresión. El recipiente externo 122 puede carecer de una superficie de pared inferior, de manera que la superficie inferior del recipiente interno es el único límite entre el material fotopolímero y la fuente de iluminación 103 debajo. El recipiente interno 121 puede proporcionarse como un contenedor o cápsula presellado con un sello que se puede retirar pelando, cortando u otros medios de destrucción, o una tapa o cubierta extraíble. El recipiente interno puede proporcionarse como un contenido precargado o una cápsula que contiene una cantidad adecuada del fotopolímero requerido para una aplicación particular. En dicho modo de realización, la superficie inferior sustancialmente translúcida también puede estar cubierta con una tapa o cubierta externa extraíble, o un sello que sea extraíble pelando o cortando, para evitar que el ambiente u otras fuentes de iluminación polimericen prematuramente el fotopolímero contenido a través de la superficie inferior translúcida. El dispositivo de iluminación 103 (como se muestra en la Figura 6) comprende un diodo láser con una óptica que lo acompaña, pero también puede ser un sistema de proyector DLP, o una fuente de luz o una multitud de ellos, que emite luz de una longitud de onda capaz de polimerizar el material fotopolímero. 113 es la trayectoria de luz que se muestra cuando la fuente de luz 103 está funcionando, proyectando una imagen u otra iluminación sobre el material polimérico en el recipiente de resina. El dispositivo de iluminación 103 puede estar equipado para dirigir o exponer de forma selectiva regiones del área de construcción, o regiones de la superficie inferior del recipiente de resina 102. Como se muestra en la Figura 6, el dispositivo de fabricación aditiva automatizada puede estar contenido en un cubículo, recinto o compartimento para minimizar la contaminación o interferencias en la impresión o procesamiento de los objetos en 3D debido a factores externos. Además, lo ideal es que el cuerpo externo del dispositivo esté sellado al aire y pueda contener sistemas de filtración de aire para garantizar que no se intercambien olores o vapores de la resina y/o disolventes con el aire ambiente, a fin de facilitar un funcionamiento limpio y seguro en un entorno clínico.
El dispositivo 100 comprende además una bandeja móvil 104, que se puede mover en una dirección rotatoria o que se puede mover de otro modo hasta un conjunto de posiciones deseadas, sobre las cuales se pueden montar de forma permanente o no permanente múltiples estaciones y se pueden hacer rotar contra un eje (imaginario) ubicado en el dispositivo de movimiento lineal vertical 100, dirigido de este modo hacia la trayectoria de la superficie de construcción 101 que se mueve verticalmente. Dichas estaciones pueden comprender recipientes y/o dispositivos para las funciones relevantes mencionadas anteriormente. Alternativamente, el escenario vertical puede montarse fuera del círculo rotatorio, p.e., en una esquina y se puede construir un cuerpo externo de forma cuadrada alrededor de la impresora. Para esta disposición, no es necesario que el escenario esté en el centro de la máquina, por lo que el eje de rotación no tiene por qué coincidir con ella. La bandeja móvil puede ser rígida y tener suficiente rigidez y planitud para facilitar la alineación de la superficie de la placa de construcción y la superficie de impresión del fondo interno del recipiente de resina. Como se muestra montada en la bandeja móvil en las Figuras 4 y 5, las estaciones incluyen un recipiente de resina 102, dos recipientes de limpieza 107 y 111 y un dispositivo de curado UV 105, pero puede haber más o menos recipientes o dispositivos proporcionados. En este modo de realización, la multitud de estaciones, incluidos recipientes o dispositivos, se pueden fijar en el espacio mientras que el dispositivo de movimiento lineal vertical 100 y la superficie de construcción 101 están montados sobre la bandeja móvil 104 de manera que se puede mover (preferentemente en una dirección rotatoria) hasta una posición deseada con respecto a cada uno de los recipientes o dispositivos. En un ejemplo ejemplar, la bandeja móvil 104 se ha hecho rotar una diferencia de 90 grados como se muestra en las Figuras 4 y 5 y, como resultado, la superficie de construcción 101 se transfiere eficazmente desde el interior o el exterior del recipiente de resina 102 después del proceso de impresión para entrar o salir del recipiente de limpieza 111 para su lavado. El lavado típicamente tiene lugar en un disolvente tal como alcohol isopropílico o similar y también se puede realizar una segunda etapa de lavado con el mismo u otro disolvente, o con agua. El movimiento de la bandeja móvil puede depender de las diversas secuencias de pasos y procedimientos de lavado o curado necesarios para el procesamiento y preparación de los objetos impresos en 3D.
En otro modo de realización, la bandeja móvil 104 puede estar dispuesta de manera lineal en contraposición a la dirección rotatoria como se describió anteriormente. En esta disposición lineal y con referencia a la Figura 7A, la bandeja móvil 104 se mueve de manera lineal y puede ser bidireccional, facilitando por lo tanto la transferencia de los múltiples recipientes o dispositivos hacia el dispositivo de movimiento lineal vertical 100 (eje z). En un modo de realización alternativo, la bandeja móvil lineal permanece estacionaria y el dispositivo de movimiento lineal 100 se reemplaza con un dispositivo de movimiento lineal vertical y horizontal 200 que se mueve en un eje perpendicular al eje que mueve la superficie de construcción 101 (Figura 7B). El dispositivo de movimiento lineal vertical y horizontal 200 se mueve de manera horizontal bidireccional, transfiriendo simultáneamente la superficie de construcción 101 unida a lo largo de los diferentes segmentos de la bandeja lineal y experimentando de este modo las diversas secuencias de pasos y procedimientos de lavado o curado requeridos para el procesamiento y preparación del(de los) objeto(s) impreso(s) en 3D. En otras realizaciones, el dispositivo de fabricación aditiva automatizada puede comprender tanto una bandeja móvil como un dispositivo de movimiento lineal vertical y horizontal para acelerar la impresión y diversas secuencias de pasos y procedimientos de lavado o curado necesarios para los objetos impresos en 3D. En el modo de realización en la que la bandeja móvil 104 se mueve en presencia del dispositivo de movimiento lineal vertical 100 (eje z), se considera más ventajoso ya que esto facilita la fácil alineación del dispositivo de movimiento lineal vertical si se mueve solo en un eje.
En otro modo de realización, los recipientes de impresión, lavado, curado y postcurado pueden estar dispuestos de manera lineal y vertical. En el presente modo de realización, un accionador lineal separado 300 se mueve verticalmente en una dirección z (como se muestra en las Figuras 8A y 8B) y puede tener la forma de un motor lineal, un husillo de rosca o una correa y un sistema de polea con paso a paso o un servomotor o cualquier otro accionador lineal tal como hidráulico o neumático o similar, o una combinación de los mismos, o cualquier otro medio capaz de mover la superficie de construcción o la(s) placa(s) de plataforma con suficiente precisión y velocidad a lo largo del eje z. El accionador lineal separado comprende un brazo 301 que es capaz de recuperar la(s) placa(s) de plataforma o plataforma de construcción desde el accionador del eje z en el área de impresión. El brazo 301 puede ser capaz de extenderse, retraerse o moverse en una dirección x-y para alcanzar la plataforma de construcción o las placas de plataforma desde el área de impresión para evitar colisionar o chocar contra cualquiera de los componentes interiores del subsistema. La(s) placa(s) de plataforma o superficie de construcción se puede(n) asegurar y liberar rápidamente con medios electromagnéticos, cualquier otro medio capaz de lograr dicho efecto, o como se divulga en solicitudes de patente de inventores anteriores. La superficie de construcción puede comprender una o más placas de plataforma. Posteriormente, el brazo se moverá verticalmente hasta el(los) siguiente(s) recipiente(s), que puede(n) ser el(los) recipiente(s) de lavado, curado y/o postcurado (como se muestra en la Figura 8B). Una vez completado todo el proceso de impresión, lavado y postcurado, el brazo se moverá hasta el área de dispensación donde se pueden expulsar y/o recoger la plataforma de construcción terminada o las placas de plataforma que contienen la pieza impresa. Las ventajas de dicho modo de realización, entre otras cosas, son lograr un tamaño compacto, que a veces puede ser un bien preciado en la consulta de un dentista, y proporcionar una estación de impresión estacionaria que ayude con la estabilidad y repetibilidad de la máquina debido a la alineación fija.
El dispositivo de curado UV 105 comprende un contenedor que tiene al menos uno o preferentemente una pluralidad de emisores de luz que pueden ser diodos u otros tipos de bombillas, que emiten una longitud de onda capaz de polimerizar el material fotopolímero que se está imprimiendo. El dispositivo 105 también puede comprender emisores de calor o radiación infrarroja para aumentar la temperatura de los artículos colocados en el dispositivo, particularmente después del procesamiento del lavado. El dispositivo de curado UV puede tener una superficie inferior sustancialmente translúcida o transparente que permita que la iluminación pase a través de ella desde abajo y que posteriormente apunte a los elementos contenidos en el dispositivo. El dispositivo 105 puede constar además de un recipiente externo y un recipiente interno 106 para facilitar una limpieza rápida y sencilla de las paredes internas. El recipiente externo puede carecer de una superficie inferior, de manera que la superficie inferior del recipiente interno es el único límite entre el fotopolímero y una fuente de iluminación debajo.
Cada uno de los recipientes de limpieza 107 y 111 comprende un recipiente para contener alcohol u otras disoluciones de limpieza. Los recipientes pueden constar de un recipiente externo y un recipiente interno 108 o 112 para facilitar el intercambio rápido y fácil de alcohol u otras disoluciones de limpieza. El recipiente de limpieza puede estar equipado o no con dispositivos de sonicación u otros medios para agravar la disolución de limpieza para garantizar una limpieza más completa y rápida de cualquier elemento colocado dentro del recipiente de limpieza o su recipiente interno. El recipiente interno 108 o 112 puede proporcionarse como un recipiente presellado con un sello que se puede retirar pelando, cortando u otros medios de destrucción. El recipiente interno puede proporcionarse como un contenido precargado o una cápsula que contiene una cantidad adecuada del fotopolímero requerido para una aplicación particular. Además, durante un proceso de impresión, los usuarios pueden interactuar con la interfaz del dispositivo automático de fabricación aditiva a través de una pantalla externa 120, que puede ser de tipo LCD u OLED y puede presentar control de pantalla táctil. La pantalla externa comprende un sistema operativo que ayuda a cargar datos imprimibles de los procesos de software subcontratados y puede actualizar a los usuarios sobre el progreso de la impresión y el procesamiento del(de los) objeto(s) impreso(s). Los usuarios también pueden configurar instrucciones en el sistema operativo de la máquina automatizada de fabricación aditiva a través de la pantalla externa. También puede haber un sistema de electrónica interna y un sistema operativo que regule tanto esta pantalla externa (UI) como las partes móviles internas y el sistema de iluminación o proyección.
Con referencia ahora a la Figura 9, el dispositivo de fabricación automatizada aditiva puede comprender un brazo articulado, pudiendo incluir dicho brazo articulado 4006 grados de libertad hasta un efector final ubicado en el extremo de dicho brazo. Dicho efector final puede ser una superficie de construcción para la cual el brazo articulado proporciona varios grados de libertad. Por ejemplo, el brazo articulado puede proporcionar un movimiento de dicha superficie de construcción que tiene hasta 6 grados de libertad, incluida la traslación a lo largo de 3 ejes principales y la rotación alrededor de dichos 3 ejes principales. Por tanto, en un modo de realización, el brazo articulado puede ser un brazo robótico de 6 ejes con un nuevo mecanismo de liberación rápida o similar que transfiere la superficie de construcción extraíble o placa(s) de plataforma 401 a las diferentes secciones dispuestas alrededor del brazo robótico. Cada una de estas secciones puede comprender áreas para llevar a cabo el VAT/depósito 402, el área de lavado 403, el postcurado 404 y/o la recuperación 405, u otros procedimientos de procesamiento en 3D necesarios para la fabricación de los objetos en 3D impresos. El brazo puede ser un brazo robótico con múltiples ejes que permita total libertad en la colocación o disposición de las diferentes secciones, incluyendo más grados de movimiento para facilitar la liberación de capas en el proceso de impresión en 3D, tal como por ejemplo un componente de movimiento rotatorio para permitir una acción de pelado para retirar más gradualmente una capa impresa de la superficie de impresión en la pared inferior interna del recipiente de resina.
Después de completar el proceso de lavado y curado o postcurado de los objetos impresos en 3D en el dispositivo de fabricación aditiva automatizada, los objetos en 3D personalizados y específicos del paciente están listos para su uso o implantación como parte del procedimiento de tratamiento para el paciente.
Aunque en el presente documento se han descrito e ilustrado modos de realización particulares, los expertos en la técnica apreciarán que son posibles diversas modificaciones y combinaciones de características de los modos de realización anteriores sin apartarse de las características esenciales de las mismas. Por ejemplo, la presente invención puede ser aplicable a otros campos y no limitarse a aplicaciones dentales o de salud bucal y, por lo tanto, el término "objeto(s) en 3D u objeto(s) impreso(s) en 3D" también puede abarcar cualquier pieza(s) o aparato(s) en 3D que resulten de las solicitudes en los distintos ámbitos. Además, el término profesional clínico no solo se limita a los profesionales clínicos médicos, sino que también comprende a cualquier persona que trabaje en un entorno clínico, tecnólogo de laboratorio, tecnólogo clínico, enfermero o usuarios del dispositivo de fabricación aditiva automatizada y/o flujo de trabajo. Por lo tanto, los modos de realización anteriores deben considerarse en todos los aspectos ilustrativas y no limitativas de la invención descrita en el presente documento y el alcance de la invención se indica en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de fabricación aditiva que comprende:
un controlador dispuesto para recibir datos para un artículo a imprimir;
un subdispositivo que comprende una fuente de resina dispuesta para proporcionar material para imprimir el artículo;
una fuente de radiación dispuesta para dirigir la radiación para la impresión del artículo;
una pluralidad de estaciones que comprenden: un depósito de impresión (102) en el que se imprime el artículo, al menos una estación de limpieza (107, 111) para limpiar el artículo impreso; y
una superficie de construcción (101) sobre la cual está dispuesto el artículo a imprimir,
en el que el controlador está dispuesto para mover la superficie de construcción (101) y la pluralidad de estaciones entre sí,
en el que la pluralidad de estaciones está ubicada en una bandeja móvil (104) y en el que la bandeja móvil (104) está dispuesta para rotar alrededor de un eje vertical, y la superficie de construcción (101) está ubicada en un deslizamiento lineal orientado verticalmente de manera que la bandeja móvil (104) está dispuesta para hacer rotar secuencialmente una estación relevante a una posición deseada y la superficie de construcción (101) está dispuesta para entregar verticalmente el artículo a la estación relevante; caracterizado por que
dichas estaciones comprenden además una estación de curado dispuesta para completar al menos parcialmente el curado del artículo impreso.
2. El dispositivo de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la pluralidad de estaciones comprende además una cualquiera o una combinación de: una estación de postcurado, una segunda estación de limpieza (107, 111) y una estación de descarga desde donde se descarga un artículo impreso terminado.
3. El dispositivo de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la superficie de construcción (101) está dispuesta para unirse a una placa de plataforma al inicio de un ciclo de impresión.
4. El dispositivo de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la superficie de construcción (101) está dispuesta para liberar una placa de plataforma al final de un ciclo de impresión, lavado, curado o postcurado.
5. El dispositivo de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el depósito de impresión (102) incluye un recipiente de resina con una superficie de pared inferior translúcida o transparente.
6. El dispositivo de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el depósito de impresión (102) incluye un recipiente de resina, comprendiendo el recipiente de resina un recipiente de resina externo (122) y en el que el depósito de impresión (102) incluye además un recipiente de resina interno (121) dentro del recipiente de resina externo (122).
7. El dispositivo de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el recipiente de resina interno (121) está dispuesto para ser extraíble de forma selectiva del recipiente de resina externo (122) y en el que el recipiente de resina interno (12) está dispuesto para contener un material polimerizable e incluye un revestimiento sobre una superficie interna de una pared inferior del recipiente de resina interno (121).
8. El dispositivo de fabricación aditiva de acuerdo con la reivindicación 4, en el que al menos una estación de limpieza (107, 111) comprende un recipiente de limpieza interno que está dispuesto para ser extraíble de forma selectiva de al menos una estación de limpieza (107, 111) y en el que el recipiente de limpieza interior está dispuesto para contener una disolución de limpieza para limpiar el artículo impreso.
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