[发明专利]通过立体光刻制成的澄清无色三维制品以及这种制品的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用可辐射固化树脂制成的三维制品以及立体光刻设 备。

背景技术

许多年前就已经知晓通过立体光刻生产具有复杂形状的固化三维制 品。在这项技术中，对可辐射固化组合物重复、交替顺序地进行两个步骤 (a)和(b)从而构成所需形状的制品。在步骤(a)中，使一层可辐射固 化组合物(其一个边界是组合物的表面)通过适当的成像辐射，优选通过 来自计算机控制的扫描激光束的成像辐射在与待形成的成型制品的所需截 面区域相对应的表面区域上固化；在步骤(b)中，用一层新的可辐射固 化组合物覆盖上述固化层，然后重复步骤(a)和(b)，直到完成具有所 需形状的所谓生料模型(green model)。这种生料模型通常未完全固化， 因而可以进行后固化，但是这种后固化不是必需的。

对于已知树脂，三维制品的最终颜色和混浊性(opacity)通常在固化 时形成。在本专利申请中，术语“颜色”被定义为如下：颜色(或色彩) 是视觉特性，其对应于在人类中被称为红色、黄色、白色等等的范畴。颜 色由眼中与光线接收器的光谱灵敏性相互作用的光谱(相对于波长的光能 分布)衍生得到。颜色的种类和颜色的物理规格还与对象、材料、光源等 等相关，这基于它们的物理性质，诸如光吸收谱、反射谱或发射谱。

通常，人类可探测的光组成特征仅包括大约400nm至700nm的波长 光谱，从而客观上使颜色的心理现象和其物理规格相关联。因为颜色的感 知源自视网膜中不同类型的视锥细胞对光谱不同部分的不同灵敏度，因此 颜色可以通过其刺激这些细胞的程度来定义并量化(来源，Wikipedia， 2007年5月24日，http://en.wikipedia.org/wiki/Color)。

光学中，透明是允许光穿透的属性。在本专利申请中，术语“澄清” 意指“透明”，该术语应用于三维成型制品允许光线穿透的光量。透明材 料可以被透视；即，它们允许明晰的图像穿过。相反的属性被称为不透明 性。半透明材料只允许光散射穿透，即，材料会扭曲图像。也被称为透明 度(diaphaneity)，一个在矿物学中常用的术语。{源自Wikepedia，2007 年5月24日，http://en.wikipedia.org/wiki/Transparency_％28optics％29}

在本专利申请中，“不透明”被定义为如下：不透明是光线难以穿透 的状态。不透明物体不是透明的(透明允许光线全部穿过)也不是半透明 的(半透明允许一些光线穿过)。当光线达到两种物质之间的界面时，一 些光线被反射，一些被吸收，而其余的透过。非常少的光线透过不透明物 质，因此该物质反射或吸收大部分光线。镜子和黑玉是不透明的。不透明 性取决于所考虑光线的频率。例如，一些种类的玻璃对紫外光在很大程度 上是不透明的，而在可见光范围内是完全透明的。在冷气体的吸收线中可 见到更极端的频率依赖性。一般而言，材料散射光线的比例与其吸收光线 的比例相同，这是因为吸收线和散射线等同。{来源：Wikepedia，May 24 2007，http://en.wikipedia.org/wiki/Opacity_％28optics％29}

三维制品的最终颜色可以与液体未固化树脂的颜色相匹配或不相匹 配。例如，常见到未固化液体树脂显现一种颜色，然而采用这种液体树脂 制成的三维制品显现不同的颜色或者显现原始颜色的不同深浅(shade)。 本领域普通技术人员理解到，成型制品的最终颜色在固化时显现，这是对 存在于液体树脂中的组分进行选择的结果。

颜色的显现可能是人们所需要的产物特征，本领域普通技术人员知晓 如何选择赋色添加剂(诸如染料和颜料)来生产具有所需颜色的固化三维 制品。参见公开的美国专利申请US2004/0170923，“Colored Stereolithographic Resins”，2004年9月2日公开；和公开的美国专利申请 US2005/0142479，“Radiation Curable Resin Composition for Making Colored Three Dimensional Objects”，2005年6月30日公开。这两篇公开的美国专 利申请通过引用全文插入本文。