[发明专利]用于生产三维物体的方法和应用所述方法的立体光刻机

说明书

本发明涉及一种立体光刻方法和应用所述方法的立体光刻机。

众所周知，立体光刻技术用于通过能够通过暴露于光源而聚合的多层光敏液态树脂的连续沉积来生产三维物体。

具体地，每个树脂层添加至待生产的三维物体的在前层并且允许在对应于物体本身的体积的点处选择性地凝固。

根据已知实施方式的立体光刻机包括适于容纳所述液态树脂并且设置有透明底部的容器。

还具有光源，通常为激光发射器或投射器，其能够选择性地照射与容器的底部邻近地布置的液态树脂的层，使得液态树脂的层凝固。

机器还包括模板，模板适于支承三维物体的凝固层，模板与致动器装置相关联，致动器装置适于允许板在垂直于容器的底部的方向上移动。

根据使用上述机器的已知类型的立体光刻方法，首先，模板布置在距离容器的底部等于待凝固的层的厚度的距离处。

继而，与容器的底部邻近的液态树脂层由光源选择性地照射从而使该液态树脂层凝固。

模板构造成使得凝固层粘附于模板，同时，相反地，容器的底部设置有减小这种粘附的涂层。

模板远离容器的底部连续地移动，从而使凝固层从液态树脂露出，并且由此，可以恢复加工物体的后续层所需的液态树脂的厚度。

事实上，提升模板和凝固层意味着在液态树脂中留下凹陷部，该凹陷部由树脂本身的自发的流动填充。

所述整平动作恢复凝固物体的新的层以及进一步防止在模板的连续下降过程中气泡保持受陷于液态树脂中所必需的液态树脂的厚度，气泡受陷于液态树脂中可能影响三维物体的后续层的完整性。

一旦所述自发整平完成，模板再次浸入液态树脂中并且物体的另一层被凝固。

上述方法具有下述缺陷：三维物体的总加工时间由于在物体的每一层凝固之后用于整平液态树脂所需的等待时间而大幅延长。

由于形成通过立体光刻所获得的物体的层数能达到几百，所以可以理解，上文提到的等待时间导致加工时间上的大幅增加。

明显地，等待时间与液态树脂的粘度成比例。因此，当使用所谓“混合”型的树脂时，上述缺陷尤为重要，所谓“混合”型的树脂包括与聚合物成分混合的陶瓷或其他材料的颗粒。

所述混合树脂适于生产具有高机械阻力的物体，但是，另一方面，其粘度与立体光刻中通常使用的其他树脂相比更高。

在专利申请WO 2010/045950中描述的已知实施方式包括可移动的箱和与树脂接触地布置的固定整平桨状物。

在每层的凝固之前，箱移动使得整平桨状物填充由当模板被提升时模板留下的凹陷部。

此实施方式具有下述缺陷：其需要用于箱的移动的一定量的空间，相应地，这使得机器的总尺寸增大。

本发明旨在克服如上文概述的已知技术的所有缺陷。

具体地，本发明的目的是提供一种立体光刻方法和一种立体光刻机，该立体光刻机可以通过成层的流体物质的凝固比当应用上述已知类型的方法更快速地生产三维物体。

本发明的另一目的是与已知类型的机器相比限制机器的总体尺寸。

上述物体通过根据权利要求1所述的用于生产成层的三维物体的方法得以实现。

上述目的还通过根据权利要求6所述的立体光刻机得以实现。

本发明的进一步的特征和细节在对应的从属权利要求中进行描述。

有利地，作为本发明的主题的方法和机器可以在基本上不依赖于所使用的流体物质的粘度的总时间上生产三维物体。

因此，有利地，本发明特别适于与诸如上述混合树脂的高粘度流体物质或其粘度甚至更高的流体膏状物质一起使用。

还有利地，减少的总尺寸使得更易于使用机器。

在通过参照附图的非限制性示例所提供的本发明的一些优选实施方式的描述中，阐明所述目的和优势以及下文中着重强调的其他目的和优势，其中：

图1至图6示出了在不同操作构型中的本发明的立体光刻机的示意性侧视图。

参照由图1中的1总体上表示的立体光刻机对本发明的方法进行描述，立体光刻机包括容器2，容器2容纳流体物质3，流体物质3适于通过暴露于预定的辐射4a而凝固。

从现在开始规定，术语“流体物质”指的是适于分布在容器2中使其表面呈现基本平面形状例如如同液态或膏状物质的表面的物质。

流体物质3优选地但不必是光敏聚合物液态树脂以及预定的辐射是光辐射。

具体地，所述树脂是所谓“混合”型的，其包括一旦已经凝固就能够增加树脂的机械阻力的陶瓷或其他材料的颗粒。