[發(fā)明專利]用于加工可光聚合材料以逐層形成成型體的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480054962.3
• 申請(qǐng)日: 2014-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105593004B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·格魯伯;J·斯代姆普夫爾;J·艾伯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 維也納科技大學(xué);義獲嘉偉瓦登特公司
• 主分類號(hào): B29C67/04
• 分類號(hào): B29C67/04;B29C67/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11280
• 代理人: 郭廣迅

本發(fā)明涉及用于加工可光聚合材料以逐層形成成型體的裝置，包括：

-槽，可光聚合材料可被填充至所述槽內(nèi)，所述槽具有底部，所述底部至少在其某些區(qū)域內(nèi)是透明的；

-構(gòu)建平臺(tái)，所述構(gòu)建平臺(tái)被保持在所述槽底部以上的可設(shè)定的高度處；

-曝光單元，所述曝光單元能夠以局部選擇的方式受控制地曝光在所述構(gòu)建平臺(tái)的下表面與所述槽底部之間形成的材料層，所述曝光經(jīng)過(guò)所述槽底部從下方進(jìn)行；

-控制單元，所述控制單元被布置用于通過(guò)控制所述曝光單元在連續(xù)的曝光步驟中使彼此疊置在構(gòu)建平臺(tái)上的、分別具有預(yù)定幾何形狀的多個(gè)層聚合，并且所述控制單元被布置用于在每個(gè)層曝光步驟之后調(diào)節(jié)構(gòu)建平臺(tái)與槽底部的相對(duì)位置，以便以這種方式相繼地構(gòu)建呈期望形狀的成型體；以及

-可移動(dòng)地引導(dǎo)的刮刀配置，其包括用于使所述刮刀配置在所述構(gòu)建平臺(tái)下方往返移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元。

此外，本發(fā)明涉及一種用于這樣的裝置的刮刀配置。

上述類型的裝置是從EP 2 505 341 A1中得知的。

這樣的裝置允許尤其是在所謂的快速原型工藝過(guò)程中的成型體的基于光刻的生產(chǎn)制造。在所提到的這些立體光刻工藝中，新提供的材料層在每種情況下均聚合成具有期望的輪廓，其中，通過(guò)相繼地為每一層限定其各自的輪廓，期望的主體以其三維形狀形成，這是由于制備的多層的連續(xù)導(dǎo)致的。

在這種類型的裝置中，在許多情況下要利用工具來(lái)翻動(dòng)槽中的材料或者將其重新分布以確保均質(zhì)的材料層。工具例如是可移動(dòng)地安裝的刮刀，該刮刀包括用于在構(gòu)建平臺(tái)下方往返移動(dòng)該刮刀的驅(qū)動(dòng)單元。在曝光步驟后提升該構(gòu)建平臺(tái)后，在被曝光區(qū)域內(nèi)存在材料缺乏。這是由于這樣的事實(shí)，即在設(shè)定的材料層固化之后，來(lái)自該層的材料已經(jīng)被固化并且已經(jīng)隨構(gòu)建平臺(tái)和已形成在構(gòu)建平臺(tái)上的成型體的部分一起被提升。由于這種原因，在已形成的成型體的部分的下表面與槽底部之間缺乏的可光聚合材料不得不從來(lái)自曝光區(qū)域周?chē)泥徑鼌^(qū)域的可光聚合材料的填料補(bǔ)充。由于材料的高粘度，該材料不會(huì)自動(dòng)流入在成型體部分的下表面與槽底部之間的被曝光區(qū)域內(nèi)，從而可能在此處留下材料凹口或“孔”。刮刀用于在各曝光步驟之間將所提到的材料中的凹口弄平。采用目前形式的刮刀，不能以可靠的方式進(jìn)行材料分配，尤其是對(duì)于高粘度的材料來(lái)說(shuō)。特別地，供給和運(yùn)輸不會(huì)足夠快速地進(jìn)行并且會(huì)經(jīng)受定量的波動(dòng)。

本發(fā)明的目的在于以這樣的方式改進(jìn)基于光刻的生產(chǎn)制造方法，即以確保未使用的光聚合物的一致和快速的補(bǔ)充的方式。

為了實(shí)現(xiàn)這種目的，本發(fā)明實(shí)質(zhì)上提供了：在上述類型的裝置中，刮刀配置包括兩個(gè)刮刀，所述兩個(gè)刮刀在移動(dòng)方向上間隔開(kāi)，所述兩個(gè)刮刀以距離槽底部恒定的距離沿槽底部移動(dòng)。優(yōu)選地，該配置在此是這樣的，使得刮刀到槽底部的垂直距離可以通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)并且以這種方式，可設(shè)定被補(bǔ)充的材料的層厚度。優(yōu)選地，所述兩個(gè)刮刀被布置成到槽底部的距離相等。所述刮刀優(yōu)選地被連接至驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述刮刀往返移動(dòng)。具有兩個(gè)刮刀的這種配置允許在兩個(gè)移動(dòng)方向上形成材料層，這允許大幅度地減少加工時(shí)間。在具有常規(guī)刮刀配置的裝置中，刮刀或刮拭元件不得不在能夠形成新層之前被來(lái)回地驅(qū)動(dòng)。

具有兩個(gè)刮刀的配置還提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，即可在所述兩個(gè)優(yōu)選平行的刮刀之間形成腔室，該腔室充當(dāng)用于新鮮材料的貯器。在分配步驟期間，在所述刮刀的向后或向前移動(dòng)過(guò)程中，新鮮材料可向下流出該腔室以便可能地再填充在材料層中存在的孔、空的空間或凹口，其中，在移動(dòng)方向上牽引的刮刀限定出層厚度。浴面上的孔、空的空間或凹口可尤其在這樣的區(qū)域內(nèi)形成，在該區(qū)域內(nèi)，構(gòu)建平臺(tái)或成型體的已固化層在曝光步驟之后被向上提升離開(kāi)該浴。由于新鮮漿體主要位于該腔室內(nèi)，僅需要相對(duì)少的材料來(lái)開(kāi)始構(gòu)建過(guò)程并維持可靠的材料補(bǔ)充。

為了避免可光聚合材料在刮刀的區(qū)域內(nèi)冷卻，尤其是位于所述兩個(gè)刮刀之間的貯器腔室內(nèi)的材料，所述刮刀在優(yōu)選的實(shí)施方案中是可加熱的。尤其，所述刮刀可配備有至少一個(gè)加熱元件，例如電阻加熱元件。