[发明专利]三维成像系统、其部件以及三维成像的方法

说明书

本申请是于2012年9月25日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201280058016.7，国际申请号为PCT/US2012/057012，发明名称“三维成像系统、其部件以及三维成像的方法”)的分案申请。

技术领域

本发明涉及实体成像(solid imaging)系统，并且更具体地，涉及用于提供实体成像材料的层并将其选择性地固化成三维物体的设备和方法。

背景技术

实体成像系统通常通过将顺序的材料层形成为沿Z轴线结合以形成三维物体的横截面图案而基于计算机数据创造三维物体。实体成像系统包括通过下列技术中的一种或多种构建部件的系统：立体光刻术、激光烧结、熔融沉积成形、选择性沉积成形、膜转移成像等。

某些实体成像系统在具有对光化辐射透明的底部的槽中提供实体成像材料，光化辐射可投射穿过该底部以将三维物体的横截面图案固化到感光的实体成像材料上，从而固化材料。构建垫和/或平台能在槽上方竖直地移动，并且三维物体通常由构建垫或平台支撑，使得三维物体通常以上下颠倒方式构建。这样的实体成像技术和类似技术的示例公开于美国专利No. 4,575,330；5,391,072；5,447,822；5,545,367；7,052,263；7,614,866；7,706,910；7,845,930；和8,003,040以及美国专利申请公开No. 2001/0048183中，所有这些专利的公开内容都以引用方式全部并入本文中。

发明内容

本发明的各种实施例提供了相比上述实体成像系统的显著改进。本发明的实施例通过使用涂布器刮条(coater bar)而在具有柔性的对辐射透明的底部膜的托盘内提供可控层厚度的未固化实体成像材料。涂布器刮条随着涂布器刮条在第一方向上移动而从前一层移除未固化的实体成像材料(以及未粘附到构建垫或三维物体的先前固化层的任何固化的实体成像材料)，然后随着涂布器刮条在与第一方向大体相反的第二方向上移动而供应未固化的实体成像材料的新层。例如，在一层实体成像材料被选择性地固化和粘附到正构建的物体的先前层之后，构建平台将物体在Z轴线方向上升高预定量，使得涂布器刮条可以在X轴线方向上移动，以推开显著量且优选地所有剩余的未固化的实体成像材料。涂布器刮条接着在相反方向上沿X轴线移动，并且施加未固化的实体成像材料的新层。在涂布器刮条的第一移动(以推开未固化的实体成像材料)之后和涂布器刮条的第二移动(以施加未固化的实体成像材料的新层)之前，涂布器刮条例如通过枢转、旋转、提升或以其它方式移动涂布器刮条而优选地从第一刮擦位置移动到第二分层位置。在施加了未固化的实体成像材料的新层之后，构建平台朝图像平面向下降低正制备的三维物体，至少直到最近固化的层与未固化的实体成像材料的新施加层接触为止，然后成像器选择性地固化新施加层，并且该过程重复直到三维物体完成。

本发明的某些实施例包括树脂传感器，其定位在对辐射透明的底部膜下方且通过发送反射回传感器的光信号或其它可检测信号而检测传感器上方的树脂层的存在性和厚度。基于传感器上方的树脂的测量的存在性和/或厚度，用于实体成像设备的控制器确定应该供应至托盘的新实体成像材料的量。本发明的一些实施例将储盒定位在托盘上方并且包括可选择性地打开的阀门，该阀门打开一定时间量以将所需量的实体成像材料分配到托盘中。一旦已将所需量的实体成像材料供应至托盘，涂布器刮条就接着在膜上移动(以刮擦/推动前一层未固化的实体成像材料并且推动新分配的实体成像材料中的至少一些)并返回(以施加实体成像材料的新层)。