[發(fā)明專利]用于減少立體光刻中樹脂再填充時(shí)間的滑動(dòng)窗紗

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780055770.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN109843555A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇;毛華超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南加利福尼亞大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C64/129
• 分類號(hào): B29C64/129;B29C64/393;B29C64/386;B29C64/286;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 楊勇

在基于投影的立體光刻工藝中使用滑動(dòng)窗口，以在每次固化過程之后更快速地輸送未固化樹脂。滑動(dòng)窗口可以以不同的圖案配置，并且包括用于遞送樹脂和將樹脂暴露于固化輻射的特征。窗紗將立體光刻構(gòu)建區(qū)域分成兩部分，用于樹脂固化的曝光部分和液態(tài)樹脂再填充部分。曝光部分用于選擇性地固化液態(tài)樹脂，而液態(tài)樹脂再填充部分用于快速再填充液態(tài)樹脂以構(gòu)建另外的層。在層制造過程中，將掩模圖像投射到槽中；然而，投影光僅通過窗紗的曝光部分。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2017年7月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)62/362,433的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于增材制造的方法和設(shè)備，且具體地涉及使用基于投影的立體光刻的三維(3D)打印方法。

背景技術(shù)

材料再填充是立體光刻(SL)中的關(guān)鍵問題，包括基于激光的SL和基于投影的SL中。再填充液態(tài)樹脂所需的額外時(shí)間減緩了制造速度。雖然已經(jīng)開發(fā)了一些方法來減少該額外的再填充時(shí)間，但是設(shè)計(jì)它們的目的是高效用于小構(gòu)建面積的形狀。當(dāng)構(gòu)建的形狀具有大橫截面積時(shí)，構(gòu)建速度將顯著降低，因?yàn)榇笮蜆?gòu)建區(qū)域的液體再填充比小型構(gòu)建面積復(fù)雜得多。

在一個(gè)立體光刻工藝(Hull，1986)中，液體光敏聚合物通過吸收一定量的光子而固化。在每個(gè)構(gòu)建層中，使光敏聚合物覆蓋先前固化的層，有時(shí)稱為“再填充”。通過連續(xù)地固化液態(tài)樹脂并再填充，逐層制造三維物體。SL工藝可分為三個(gè)主要步驟：1)樹脂再填充，2)曝光，和3)將附著于先前層的新固化層與樹脂界面分離。由于低效的材料再填充和分離過程，大多數(shù)傳統(tǒng)的SL工藝具有較慢的制造速度，例如，在構(gòu)建方向上小于約5μm/s。

已經(jīng)采用了幾種現(xiàn)有的方法進(jìn)行再填充。這些方法可以歸類為“順序法”或“同時(shí)法”。在順序法中，通過含有樹脂的槽或再涂覆刀片與平臺(tái)(有時(shí)稱為“載體”)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來再填充材料。在一層選擇性固化后，載體承載新固化部分。由于未固化樹脂的粘度，未固化樹脂從外部區(qū)域流入構(gòu)建區(qū)域中心所需的時(shí)間減緩了構(gòu)建進(jìn)程。

傳統(tǒng)的基于投影的順序SL還增加了額外的動(dòng)作：載體的上下運(yùn)動(dòng)，以在每個(gè)固化周期之間再填充液態(tài)樹脂。上下運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致額外的延遲。為了加快材料再填充過程，Pan等人(Pan、Zhou和Chen，2012)公開了通過在槽上水平滑動(dòng)槽來再填充液態(tài)樹脂，使平臺(tái)更快地到達(dá)相鄰的新材料。然而，所有這些順序法都需要很長(zhǎng)的樹脂再填充時(shí)間，這會(huì)降低基于投影的SL工藝的制造速度。

最近，已經(jīng)提出了將再填充樹脂與曝光一起進(jìn)行的同時(shí)法(約翰等人，2015)。在約翰的方法中，形成液體死區(qū)，其中樹脂固化被氧氣抑制，且該死區(qū)充當(dāng)導(dǎo)管以將樹脂從構(gòu)建區(qū)域的外部再填充到中心。然而，由于工藝穩(wěn)定性，死區(qū)具有有限的高度(～50微米)。這樣的高度對(duì)于液態(tài)樹脂迅速再填充到大型構(gòu)建面積中(例如超過約50×50平方毫米(250mm²)或更大)仍太淺。約翰還提出了一種相關(guān)的同時(shí)再填充法，在載體和目標(biāo)部分的內(nèi)管中打開一系列導(dǎo)管。然而，使用該第二種方法可能需要重新設(shè)計(jì)部件的幾何形狀，這在大多數(shù)情況下對(duì)于用戶來說是不想要的。

本發(fā)明人在2015年9月1日授權(quán)的美國(guó)專利No.9,120,270中公開了一種同時(shí)再填充方法，其中形成移動(dòng)區(qū)以通過連續(xù)旋轉(zhuǎn)槽來再填充液態(tài)樹脂。該“移動(dòng)區(qū)”法可以在將新固化的層與樹脂界面分離的同時(shí)成功提高再填充速度。然而，對(duì)于非常大的構(gòu)建區(qū)域，由于長(zhǎng)移動(dòng)距離和對(duì)移動(dòng)速度的限制，該方法仍將花費(fèi)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間。

因此，希望提供一種用于在SL中再填充的方法和設(shè)備，克服現(xiàn)有技術(shù)的這些和其它限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明內(nèi)容和以下詳細(xì)描述應(yīng)當(dāng)理解為完整公開的補(bǔ)充部分，這些部分可以包括冗余主題和/或補(bǔ)充主題。