[發明專利]通過立體光刻工藝獲得的改良的三維物體及用于所述物體的電腦圖形設計的方法

有效

• 申請號: 201280057796.3
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103946008A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 塞爾焦·澤內雷
• 申請（專利權）人: DWS有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00;G06T17/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 董敏;田軍鋒

技術領域

本發明涉及一種通過立體光刻工藝獲得的改良的三維物體，并且特別地，本發明涉及使物體的不同部件彼此連接的支撐件的接合元件。

本發明還涉及一種用于該物體的且特別是所述接合元件的電腦圖形設計的方法。

背景技術

已知立體光刻技術為一種允許直接從通過CAD/CAM軟件處理的數字數據開始制作三維物體的技術。

由于立體光刻技術使得能夠在短時間內獲得甚至具有復雜構造的三維物體——該三維物體可以在進入工業制造階段之前進行分析和測試，因此立體光刻技術主要用于制作原型。

出于此目的，立體光刻工藝廣泛地被使用來制作物體的模型，該物體的模型將通過熔模鑄造連續地進行生產。

立體光刻工藝基本上通過厚度在十分之一微米的數量級的多個層的疊置生產三維物體，該三維物體通過使在光存在的情況下進行聚合的液態樹脂在與待生產的物體的容積對應的區域中暴露于選擇性光刺激而獲得。

市場上存在多種類型的立體光刻機械，在這些立體光刻機械中，例如，存在基本上包括箱的立體光刻機械，該箱適用于容納液態樹脂并且通過透明的底部和模化頭部來定界。

模化頭部定位在箱的頂部上并且設置有適用于支撐正在形成的三維物體的平表面以及使該平表面相對于箱的底部移動的動力裝置。

在物體形成過程的初期，平表面浸入液態樹脂中，直到該平表面變得定位在距底部的距離等于要獲得的第一層的厚度的位置處為止。

包括在箱的底部與模化頭部的平表面之間的樹脂層選擇性地暴露于激光束，該激光束來自設置在箱的底部之下且與笛卡爾直角坐標型機器人相關聯的激光發光體。

因此，樹脂僅在與要被制作的物體的容積對應的區域中暴露于電磁輻射并且在固化期間樹脂粘附至模化的頭部平表面。

一旦已經完成固化過程，則頭部與粘附至頭部的物體的第一層一起被升起，以允許箱內的樹脂的液面恢復。

一旦樹脂液面已經恢復，則頭部再一次被浸入樹脂中并且以上描述的操作被重復進行以使得將粘附至第一層等的第二層沉淀，直到要被制作的物體已完成為止。

如果該物體包括從基部突出或在基部底切且可能屈服或者彎曲的部分，則在物體形成過程期間制造專用柱——通常叫做支撐件——以支撐所述突出的或者底切的部分，其中，所述支撐件構成該物體的一體的部分并且在一旦物體已經完成時被移除。

根據已知技術，支撐件——在特別復雜的物體中可能存在很多支撐件——的移除通過切割器手動地執行并且產生若干公知道的缺陷。

如果該物體用作用以獲得通過熔模鑄造技術鑄造的部件的模型，則從模型手動移除支撐件不能保證成品的恒定的高品質。

實際上，如果通過在與模型的表面隔開相當遠的位置處對支撐件進行切割來執行支撐件的移除，則一旦金屬已經固化，必須通過機械加工移除的對應突出的殘余部分將存在于通過熔模鑄造連續生產的部件上。

另一方面，如果通過在模型的表面的高度處對支撐件進行切割來移除支撐件，則如已知的在任何情況下，切割器葉片在模型的本體中在每個切割點處產生凹部，使得必須被適當地填充的空穴區將與固化的金屬部件中的所述凹部相對應。

因此可以理解的是，由于實際上操作者不可能通過相同的方式手動地進行切割，因此，存在于模型中的所有支撐件意味著成品上將存在隨機分布的突出部和中空部。

因此，可以注意到的是，實際上不可能使鑄件具有都一樣的品質。

另一個缺點在于，由于支撐件的切割僅取決于操作者在操縱切割器方面的能力，因此執行時間和成本都相當高。

又一個缺點通過如下的事實表示：在具有相同的抵抗截面的情況下，切割每個支撐件所須的切割應力隨著制成支撐件的材料的類型變化而變化。

因此，為了制作可以用具有恒定值或由操作者確定的值的力氣進行切割的支撐件，需要根據使用的材料的類型將支撐件設計和制作為具有不同的截面。

根據現有技術，已知一種用于通過立體光刻工藝制作的三維物體的支撐件且在專利文獻US2009/0072447A1中描述的方法。

在所述專利文獻中給出的指示用于在三維物體形成過程期間支承三維物體的支撐件的截面的設計。

更特別地，包含在專利文獻中的指示限于定義為一種適用于確定支撐件的最佳幾何形狀以使得支撐件有充分地抵抗力以支撐正在形成的三維物體的方法。

因此，以上提及的專利文獻不包含對于以分析的方式設計和限定將支撐件連接至三維本體的接合元件的幾何形狀而言有用的指示，并且因此，包含在以上提及的專利文獻中的指示不能夠克服以上已經描述的已知技術的缺點。

發明內容