[發明專利]用于快速成型的系統和樹脂

無效

• 申請號: 200980141025.0
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN102186650A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: C.查佩拉;Z.M.切爾考伊;B.多布勒;R.弗蘭茨;J-J.拉格雷夫;R.C.帕特爾;M.羅德斯
• 申請（專利權）人: 亨斯邁先進材料（瑞士）有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00;G03F7/038
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;蔣駿

技術領域

本發明涉及用于通過截面的添加處理來快速成型（prototyping）和制造三維物體的系統和樹脂。

背景技術

在三維快速成型中，重要的是，曝光系統的光學器件不因與光敏材料的接觸而被污染，其能夠可能引起時間密集型清潔或者甚至更換。因此，通常優選在輸出光學器件和光照區域之間的相對大的距離，以便避免在曝光系統和光敏材料之間接觸的風險。

因此，高強度激光光斑被常規地用于根據預定圖案來照射一層液體可固化光敏材料的表面以便逐層地產生所需的固體三維物體。在用激光的這種首次固化后，凝固的物體呈現所謂的生強度（green?strength），即使得物體能夠自承重的強度。隨后，這種物體用高強度紫外(UV)燈進行后固化以實現其最佳的機械性質。

然而，用高能激光光斑照射光可固化液體的表面的過程不允許快速且準確地固化大表面。進而，經由激光束在很小表面上在短時間中高能量數量的輸送在材料中產生高的熱應力和機械應力，導致高收縮（shrinkage）和卷曲。另外，激光僅在非常特定波長下發射，在該波長下僅少數特定光引發劑是活性的且能夠被使用。

如果要使用非相干UV光源而不是激光，則所述光源將必定呈現較低的輻射強度。因此必須引入具有分布在大表面上的低強度非相干UV光源的掩模(WO?00/21735,?EP?1250997)。

然而，這種設備的使用引起了下列問題：這種非相干低強度輻射不能實現與高強度激光輻射相同的固化速度，并且需要使用固化快得多的樹脂組合物以提供足以使得制品能夠在被構造時并且在從它在其中被構造的池中移除后的最后UV浸沒（flood）固化之前自承重的生強度。WO?2005/092598描述了具有高固化速度的丙烯酸基配方。

然而，快速固化聚合物傾向于易碎且在固化時顯著收縮，由此降低模型的準確度并引起部分模型卷曲。

本發明要解決的問題是提供用于快速成型的系統，其能夠在短時間中高準確度地固化大表面，由此產生的制品呈現高生強度、優良機械性質、高韌性及低卷曲和收縮。

根據獨立權利要求1和11的特征，解決了該問題。

發明內容

系統

本發明涉及一種用于從光敏材料產生三維物體的系統，所述系統包括：

曝光系統，其帶有光照源，

控制單元，

由此所述曝光系統包括：

至少一個空間光調制器，其帶有多個單獨可控光調制器，

輸入光學器件，其光耦合到所述至少一個空間光調制器，

輸出光學器件，其光耦合到所述至少一個空間光調制器，

其中所述輸入光學器件和輸出光學器件促進從所述光照源發射的光經由所述空間光調制器的所述單獨可控光調制器到光照區域的傳輸，

其中所述空間光調制器使得能夠根據源自所述控制單元的控制信號來確立通過所述輸入光學器件傳輸的光的圖案，

其中所述輸出光學器件使得能夠在光照區域上聚焦來自所述至少一個空間光調制器的光的圖案。

該系統另外包括作為光敏材料的樹脂組合物，其包括：

(A)?至少一種丙烯酸酯成分，和

(B)?至少一種甲基丙烯酸酯成分，以及

(C)?光引發劑。

根據本發明的優選實施例，輸出光學器件和光照區域之間的距離d?在0.5和20?mm?之間，和/或光照源產生非相干光。

在本發明的進一步有利的實施例中，設備包括掃描桿，其促進曝光系統能夠移動并掃描越過光敏材料的表面以便光照和照射所述光敏材料的所期望部分。

在三維快速成型中，如果曝光系統的輸出光學器件只是短暫地與光敏材料接觸，則這可能引起輸出光學器件的污染使得輸出光學器件需要時間密集型清潔或者甚至更換。因此，通常優選在輸出光學器件和光照區域之間的相對大的距離以便避免在曝光系統和光敏材料之間接觸的風險。

利用這種裝置，在單獨光束的方向之間的甚至小的不準確度可能是嚴重的問題并且可能引起一些體素偏離預期位置。為了減少在對準多個光束時的麻煩，已通過修改光學器件的設計而對改進所述對準作出巨大的努力。即使這樣已觀察到改進，但是也存在對單獨光束的甚至更好的對準的需要。