[發明專利]用于生產三維對象的立體光固化方法和立體光固化機器

在審

• 申請號: 201880094844.3
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN112313065A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 埃托雷·毛里齊奧·科斯塔貝貝爾
• 申請（專利權）人: 埃托雷·毛里齊奧·科斯塔貝貝爾
• 主分類號: B29C64/124
• 分類號: B29C64/124;B29C64/223;B29C64/135;B33Y30/00
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉

本發明涉及一種通過將層彼此疊置來生產三維對象的立體光固化方法。該方法包括以下操作：將為液態或糊狀的并且適于通過暴露于預限定的輻射(4)而被固化的基礎物質(2)施加到屬于第一層狀元件(51)以及屬于第二層狀元件(52)的支撐表面(3)；對基礎物質(2)的具有預限定厚度并與支撐表面(3)接觸的層進行選擇性照射，以此方式獲得固化層(2b)；通過意在使固化層(2b)和支撐表面(3)移動離開彼此的移動來使該固化層從該支撐表面分離。通過沉積具有至少與預限定厚度對應的厚度的單個層(2a)，使得其至少在與要獲得的三維對象的體積對應的區域中與第二層狀元件(52)接觸，來執行施加基礎物質(2)的操作。于第一層狀元件(51)上至少在與要獲得的對象的體積對應的區域中并且在將基礎物質(2)施加到第二層狀元件(52)的操作的同時執行選擇性照射的操作。在將基礎物質(2)施加到第二層狀元件(52)的操作之前，執行將基礎物質(2)施加到第一層狀元件(51)的操作。

本發明涉及一種用于通過將多個層彼此疊置來生產三維對象的立體光固化(stereolithography：立體光刻、立體平版印刷)方法及采用所述方法的立體光固化機器。

已知的是，立體光固化技術使得可以生產三維對象，該生產從將所述對象的體積虛擬地細分成具有預限定厚度的層開始，然后通過將這些層彼此疊置的立體光固化機器按順序制造這些層以便獲得對象。

根據該技術的已知實施方式，將光硬化液態物質，通常是聚合樹脂，放置在具有可透射(transparent，透明的)底部的容納罐內。

相繼地，將支撐板浸沒在光硬化液態物質中，直到將其放置在距罐底部的一距離處，該距離等于要制造的對象的第一層的厚度。

相繼地，利用受控量的光能量選擇性地照射介于支撐板和罐底部之間的液態物質層，以此方式在與要獲得的對象的體積對應的點處對其進行固化。

然后將支撐板從容納罐底部移動離開，使得固化層從底部本身分離并且使得可以獲得制造三維對象的相繼的層所需要的液態層，該操作類似于先前所執行的操作。

重復該過程，直到構成對象的所有層都已經完成為止。

以上描述的已知立體光固化方法帶來若干缺點。

第一缺點是制造對象所需要的光硬化材料的過量消耗。

實際上，根據以上描述的立體光固化方法，容納罐必須填充有足以使支撐板被浸沒在其中的一定量的光硬化材料，以此方式限定三維對象的每個層所需的液態物質層。因此，所使用的材料量將不可避免地大于制造三維對象所需要的實際材料量。

此外，由于明顯的原因，罐的大小必須大于支撐板的大小。因此，液態物質層的大小大于制造對象的每個層所嚴格需要的大小，并且這導致所需材料量的進一步增大。此外，一旦已經完成對象，余留在罐內的過量光硬化材料不能被再使用以用于相繼的處理循環，并且由于因操作環境而存在的污染粉塵和雜質以及尤其是由于暴露于光，因此必須對其進行處置。

所述光硬化材料的浪費引起對象的生產成本增大。

以上描述的立體光固化方法帶來的另外的缺點在于不可能制造包括不同材料層的三維對象。

實際上，不可能將不同的光硬化材料放置在容納罐中，因為這些材料將混合在一起。已知的是，為了克服該缺點，使用了包含不同材料的若干容納罐，這些容納罐在生產對象期間被更換。

不利地，該方案使得需要使用與制造對象所需要的材料數量相等的數量的罐，導致對象的生產時間較長并且增大機器的結構復雜性。

以上描述方法帶來的另一缺點由下述事實代表：在移除支撐板之后，需要等待直到光硬化材料已經自發地且均勻地覆蓋罐底部為止，這增大了制造三維對象所需的時間。