[发明专利]借助“像素偏移”生成分辨率提高的三维对象的方法

说明书

本申请是申请日为2005年5月9日、申请号为200580014918.0 (PCT/EP2005/005003)、发明名称为“借助“像素偏移”生成分辨率 提高的三维对象的方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及借助具有恒定分辨率的光栅化成像单元通过用掩模 曝光来逐层固化(Verfestigung)光电硬化(photohaertend)材料以 制造三维对象的方法和装置，其中图像面/构造面中的分辨率应当在亚 像素范围中得到改善。

背景技术

为了逐层构造由“光硬化(lichthaertend)”材料构成的三维对象， 在文献中给出了极为不同的方法，为此参见Marshall Burns的 “Automated Fabrication-Improving Productivity in Manufacturing”， 1993(ISBN 0-13-119462-3)。

该发明涉及这样的方法，在该方法中，要制造的层基于借助于光 栅化掩模的曝光，其中掩模中的最小物理分辨率通过像素的尺寸来给 定。

目前公知的途径可以是通过下列装置进行的曝光：

a)投影单元(基于LCD，等等)

b)LC显示器(反射的，透射的)

c)LED或激光二极管行/阵列(其在层上的XY平面内移动)

d)基于MEM技术(光阀)的行或阵列(其在层上的XY平面 内移动)

其中一些方法被描述在以下专利中：

Dicon AS(DK)的IPC：B29C67/00“Rapid Prototyping apparatus  and method of Rapid Prototyping”(申请)；

Texas Instruments Inc.的美国专利US005247180A “Stereolithographic Apparatus and Method of use”，1993年9月；

SRI International的美国专利US005980813A“Rapid  Prototyping using multiple materials”，1999年11月；

Forschungszentrum Informatik an derKarlsruhe的 实用新型DE G 9319405.6“Vorrichtung zur Herstellung eines  dreidimensionalen Objects(Modells)nach dem Prinzip der  Photoverfestigung”，1993年12月；

在DeltaMed等人的实用新型DE 29911122U1“Vorrichtung  zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes”，1999年7月中描述 了对根据类似方法产生显微技术三维组件的应用。

Envision Technologies GmbH的PCT专利申请02008019.8 “Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes”， 2002年4月。

在US 6,180,050中描述了一种用于在制造三维组件时逐层固化 的线性扫描技术。通过在X方向上扫描具有在Y方向上相互交错的光 纤阵列的曝光头，提高分辨率。

在上述所有方法中，待硬化的材料层的分辨率直接取决于成像方 法的分辨率。

此外，在投影方法中，中间连接的光学系统确定投影层或待硬化 层的比例。

因此，图像面/构造面中每个面积单位的分辨率取决于a)成像单 元的分辨率或最小元素、即所谓的像素及其相互之间的相对距离、即 所谓的像素间距以及b)投影比例。

因此，通过体素(体积像素)的最小体积单元来确定组件的表面 粗糙度，其中体素的尺寸由投影在XY平面上的像素面积和Z方向上 的层厚组成。

由执行器在Z方向上的最小分辨率(步长大小)来预先给定层厚 的分辨率，以便移动载体平台。这里，分辨率已经可以达到直至一位 数μm的范围。如果要实现组件的低表面粗糙度，必须减小投影场并 因此随之减小像素面积。