[發明專利]具有釋放機構的增材制造設備

有效

• 申請號: 201680007919.0
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN107428084B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 哈博特斯·塞德若斯·彼得·范·艾斯布柔科;陳得為;戴萬詩·沙馬;林兆康;陳嘉輝
• 申請（專利權）人: 速科特私人有限公司
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/255;B33Y30/00
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 孫紀泉

一種增材制造設備包括：用于容納在一個或多個固化波長時可聚合的材料的容器，該容器具有柔性壁，該柔性壁對一個或多個固化波長的輻射至少部分地透明；具有造型面的造型平臺，該造型平臺能夠相對于所述容器移動以定位所述造型面，從而該造型面面對所述柔性壁；以及固化單元，該固化單元包括具有平坦接觸面的剛性部件和輻射模塊，該剛性部件對一個或多個固化波長的輻射至少部分地透明，該輻射模塊相對于所述剛性部件定位或能夠相對于所述剛性部件定位以發射通過所述剛性部件的輻射，其中，所述剛性部件和容器能夠相對于彼此移動，使得在第一位置，所述剛性部件的平坦接觸面與所述柔性壁相接觸，而在第二位置，所述剛性部件與所述柔性壁分開。

技術領域

本發明涉及具有釋放機構的增材制造設備以及增材制造方法。

背景技術

與例如蝕刻或CNC機加工的傳統減法相反，增材制造是通過添加材料，有效地堆積物體，形成三維物體，其中在例如蝕刻或CNC機加工的傳統減法中，三維物體通過從更大的件中移除材料形成。在用于增材制造的大部分設備和方法中，三維物體在豎向方向上一層一層地堆積。期望的三維物體用一疊非常薄層的材料形成，每個層表示該層在物體內的豎向位置處的物體橫截面。

在一種已知類型的增材制造中，光敏樹脂用于形成三維物體。所述樹脂是液態單分子物體，當暴露于特殊波長的輻射，例如紫外光時，所述樹脂能夠聚合或固化。例如，在選擇性沉淀機中，所述樹脂能夠以液體形式沉淀成期望的圖案，然后固化以形成三維物體的一個橫截面層。備選地，在選擇性固化機中，大容量樹脂選擇性地暴露于適當波長的輻射，以便只在期望的地方固化。使用這種選擇性固化方法的機器的示例是立體平板印刷(SLA)和數字光處理(DLP)機。

在使用光敏樹脂的增材制造機中，可能很難在整個三維物體中維持統一的層厚。這是因為液體樹脂的流變性，即表示它在平面上流動或者噴出表面的能力。例如，具有某比粘度的液體樹脂將具有關于它本身將擴展多薄的實際極限。具有非常高粘度的樹脂不傾向于像幾乎沒有粘度的液體(例如水)那樣穿過造型平臺的固體金屬或塑料表面。另外，像密度和粘度的屬性與溫度不是常數，使得增材制造機的操作在非標準的或可變條件下也可包括打印的物體的保真度。

諸如Formlabs Form 1打印機的一些增材制造設備具有樹脂桶，所述樹脂桶具有透明底壁，通過所述透明底壁，打印的物體的層被固化。造型平臺能夠制造成在所述樹脂桶內和樹脂桶上方豎直向上或向下移動。為了打印第一層，所述造型平臺移動到這樣的位置，即使它的底部造型面距離所述透明底壁的距離等于一個層厚。夾在所述(造型平臺的)造型面和所述(透明底壁的)固化面之間的一薄層樹脂暴露于穿過所述透明底壁從下方輻射的輻射。在固化所述第一層后，所述造型平臺向上移動(離開所述樹脂桶的底部)。與粘著到所述透明底壁的固化面相比，所述固化的第一層更強地粘著到所述造型平臺的造型面上，從而當所述造型平臺向上移動時，所述固化的第一層隨著它移動，并且產生供樹脂流入的空隙，以能夠形成下一層。重復這個工序，隨著所述造型平臺向上移動并且移除所述樹脂桶，以上下方式一層又一層地堆積三維物體。所述透明底壁是大致剛性的，使得連續層能夠一致地形成并且具有相應的期望的層厚。通過提供所述造型平臺和固化面板的位置的精確的計算機控制可以控制所述層厚(例如保持常數或者調整以提供低的或高的分辨率。

上述打印機構的主要缺陷是需要克服將固化樹脂粘著到所述透明底壁上。為了確保平滑地打印，與粘著所述透明底壁的材料相比，固化的聚合物明顯更強地粘著所述造型面的材料和以前固化的樹脂層。

為了解決粘著問題，大部分消費者級3D打印機在固化表面、傾斜分離機構(促進固化材料從固化面逐漸分離)或二者上使用禁止固化的涂層，例如PDMS。然而，這些3D打印機每個都具有它們各自的缺陷。例如，諸如PDMS的含氧的禁止固化涂層在給定應用中只具有有限數量的溶解氧，并且因此必須定期更換以便繼續有效。另外，這樣的涂層是典型地柔性的和彈性的。這可能導致打印的三維物體的降低的精確度，并且所述涂層也可能容易撕裂。