[发明专利]连续液体中间相打印

说明书

形成三维物体的方法，其包含提供承载体和具有构建表面的光学透明元件，承载体和构建表面限定它们之间的构建区域；用可聚合液体填充构建区域；通过所述光学透明元件照射构建区域以由可聚合液体形成固体聚合物，而同时将承载体提升远离构建表面，以由固体聚合物形成三维物体，还同时地：(i)连续保持可聚合液体的死区与构建表面接触，和(ii)连续保持在死区和固体聚合物之间的聚合区域的梯度和它们的相互接触，聚合区域的梯度包含部分固化形式的可聚合液体。还描述了实施所述方法的设备。

相关申请

本申请主张共同拥有的以下专利申请的权益：2013年12月23日提交的US临时专利申请序号61/919,903（案件号1151-3PR2)；2013年8月14日提交的61/865,841(案件号1151-3PR)和2013年2月12日提交的61/763,746(案件号1151-2PR)，其公开内容通过引用以其全文并入本文。

发明领域

本发明涉及由液体可聚合材料制造固体三维物体的方法和设备。

发明背景

在常规添加剂或三维制造技术中，三维物体的构造以步进式或逐层式进行。特别地，在可见或UV光照射作用下，通过可光固化树脂的固化进行层形成。已知两种技术：一种为新层形成在增长物体的上表面；另一种为新层形成在增长物体的下表面。

如果新层形成在增长物体的上表面，则在每个照射步骤之后，使构造中的物体降低进入树脂“池”，树脂新层涂覆在顶上，并进行新的照射步骤。这种技术的早期实例给出于Hull，美国专利号5,236,637，图3。这些“自上而下”技术的缺点是需要将增长物体浸没在（可能是深的)液体树脂池中并重新组成液体树脂的精确覆盖层。

如果新层形成在增长物体的底部，则在每个照射步骤之后，必须使构造中的物体从制造井的底板上分离。这种技术的早期实例给出于Hull，美国专利号5,236,637，图4。虽然这种“自下而上”的技术有可能消除对深井(将物体浸没在其中)的需要，取而代之的是将物体从相对浅的井或池中提升，但在商业实施时，利用这种“自下而上”的制造技术的问题在于，当从底板分离所述固化层时，由于它们之间的物理和化学相互作用，必须极为注意，且使用额外的机械元件。例如，在美国专利号7,438,846中，弹性隔离层用于实现在底部构造平面上固化材料的“非破坏性”分离。其它方法，例如B9 Creations of Deadwood，SouthDakota，USA销售的B9 Creator^TM 3D打印机，使用滑动构建板。参见例如M. Joyce，美国专利申请2013/0292862和Y.Chen等人的美国专利申请2013/0295212(两者都在2013年11月7日)；也参见Y. Pan等人，J. Manufacturing Sci. and Eng.，134，051011-1 (2012年10月)。这些方法引入机械步骤，其可能使所述设备复杂化，减慢所述方法和/或可能使最终产品变形。

生产三维物体的连续方法在美国专利号7,892,474中以一定篇幅在“自上而下”技术方面提出，但是该参考文献未解释它们可如何在“自下而上”系统中以对生产的制品非破坏性的方式实现。因此，需要替代方法和设备用于三维制造，其可消除在“自下而上”制造中对机械分离步骤的需要。

发明概要

本文描述用于三维物体的总体上连续生产的方法、系统和设备(包括相关的控制方法、系统和设备)。在这些方法、系统和设备中，由液体界面生产三维物体。因此，为方便起见且不是为了限制，它们有时称为“连续液体中间相打印”。示意图在本文的图1中给出。