[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)三維物體的方法和應(yīng)用所述方法的立體光刻機(jī)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280018961.4
• 申請(qǐng)日: 2012-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN103492159A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃托雷·毛里齊奧·科斯塔貝貝爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: DWS有限公司
• 主分類號(hào): B29C67/00
• 分類號(hào): B29C67/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 潘煒;劉向輝

本發(fā)明涉及一種立體光刻方法和應(yīng)用所述方法的立體光刻機(jī)。

眾所周知，立體光刻技術(shù)用于通過能夠通過暴露于光源而聚合的多層光敏液態(tài)樹脂的連續(xù)沉積來生產(chǎn)三維物體。

具體地，每個(gè)樹脂層添加至待生產(chǎn)的三維物體的在前層并且允許在對(duì)應(yīng)于物體本身的體積的點(diǎn)處選擇性地凝固。

根據(jù)已知實(shí)施方式的立體光刻機(jī)包括適于容納所述液態(tài)樹脂并且設(shè)置有透明底部的容器。

還具有光源，通常為激光發(fā)射器或投射器，其能夠選擇性地照射與容器的底部鄰近地布置的液態(tài)樹脂的層，使得液態(tài)樹脂的層凝固。

機(jī)器還包括模板，模板適于支承三維物體的凝固層，模板與致動(dòng)器裝置相關(guān)聯(lián)，致動(dòng)器裝置適于允許板在垂直于容器的底部的方向上移動(dòng)。

根據(jù)使用上述機(jī)器的已知類型的立體光刻方法，首先，模板布置在距離容器的底部等于待凝固的層的厚度的距離處。

繼而，與容器的底部鄰近的液態(tài)樹脂層由光源選擇性地照射從而使該液態(tài)樹脂層凝固。

模板構(gòu)造成使得凝固層粘附于模板，同時(shí)，相反地，容器的底部設(shè)置有減小這種粘附的涂層。

模板遠(yuǎn)離容器的底部連續(xù)地移動(dòng)，從而使凝固層從液態(tài)樹脂露出，并且由此，可以恢復(fù)加工物體的后續(xù)層所需的液態(tài)樹脂的厚度。

事實(shí)上，提升模板和凝固層意味著在液態(tài)樹脂中留下凹陷部，該凹陷部由樹脂本身的自發(fā)的流動(dòng)填充。

所述整平動(dòng)作恢復(fù)凝固物體的新的層以及進(jìn)一步防止在模板的連續(xù)下降過程中氣泡保持受陷于液態(tài)樹脂中所必需的液態(tài)樹脂的厚度，氣泡受陷于液態(tài)樹脂中可能影響三維物體的后續(xù)層的完整性。

一旦所述自發(fā)整平完成，模板再次浸入液態(tài)樹脂中并且物體的另一層被凝固。

上述方法具有下述缺陷：三維物體的總加工時(shí)間由于在物體的每一層凝固之后用于整平液態(tài)樹脂所需的等待時(shí)間而大幅延長(zhǎng)。

由于形成通過立體光刻所獲得的物體的層數(shù)能達(dá)到幾百，所以可以理解，上文提到的等待時(shí)間導(dǎo)致加工時(shí)間上的大幅增加。

明顯地，等待時(shí)間與液態(tài)樹脂的粘度成比例。因此，當(dāng)使用所謂“混合”型的樹脂時(shí)，上述缺陷尤為重要，所謂“混合”型的樹脂包括與聚合物成分混合的陶瓷或其他材料的顆粒。

所述混合樹脂適于生產(chǎn)具有高機(jī)械阻力的物體，但是，另一方面，其粘度與立體光刻中通常使用的其他樹脂相比更高。

在專利申請(qǐng)WO?2010/045950中描述的已知實(shí)施方式包括可移動(dòng)的箱和與樹脂接觸地布置的固定整平槳狀物。

在每層的凝固之前，箱移動(dòng)使得整平槳狀物填充由當(dāng)模板被提升時(shí)模板留下的凹陷部。

此實(shí)施方式具有下述缺陷：其需要用于箱的移動(dòng)的一定量的空間，相應(yīng)地，這使得機(jī)器的總尺寸增大。

本發(fā)明旨在克服如上文概述的已知技術(shù)的所有缺陷。

具體地，本發(fā)明的目的是提供一種立體光刻方法和一種立體光刻機(jī)，該立體光刻機(jī)可以通過成層的流體物質(zhì)的凝固比當(dāng)應(yīng)用上述已知類型的方法更快速地生產(chǎn)三維物體。

本發(fā)明的另一目的是與已知類型的機(jī)器相比限制機(jī)器的總體尺寸。

上述物體通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)成層的三維物體的方法得以實(shí)現(xiàn)。

上述目的還通過根據(jù)權(quán)利要求6所述的立體光刻機(jī)得以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和細(xì)節(jié)在對(duì)應(yīng)的從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。

有利地，作為本發(fā)明的主題的方法和機(jī)器可以在基本上不依賴于所使用的流體物質(zhì)的粘度的總時(shí)間上生產(chǎn)三維物體。

因此，有利地，本發(fā)明特別適于與諸如上述混合樹脂的高粘度流體物質(zhì)或其粘度甚至更高的流體膏狀物質(zhì)一起使用。

還有利地，減少的總尺寸使得更易于使用機(jī)器。

在通過參照附圖的非限制性示例所提供的本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式的描述中，闡明所述目的和優(yōu)勢(shì)以及下文中著重強(qiáng)調(diào)的其他目的和優(yōu)勢(shì)，其中：

圖1至圖6示出了在不同操作構(gòu)型中的本發(fā)明的立體光刻機(jī)的示意性側(cè)視圖。

參照由圖1中的1總體上表示的立體光刻機(jī)對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行描述，立體光刻機(jī)包括容器2，容器2容納流體物質(zhì)3，流體物質(zhì)3適于通過暴露于預(yù)定的輻射4a而凝固。

從現(xiàn)在開始規(guī)定，術(shù)語“流體物質(zhì)”指的是適于分布在容器2中使其表面呈現(xiàn)基本平面形狀例如如同液態(tài)或膏狀物質(zhì)的表面的物質(zhì)。

流體物質(zhì)3優(yōu)選地但不必是光敏聚合物液態(tài)樹脂以及預(yù)定的輻射是光輻射。

具體地，所述樹脂是所謂“混合”型的，其包括一旦已經(jīng)凝固就能夠增加樹脂的機(jī)械阻力的陶瓷或其他材料的顆粒。