[发明专利]3D打印机和用于限制材料增积的方法

说明书

本公开涉及一种3D打印机和在其中实现的用于限制在3D打印期间可能导致的并且导致相对于用于打印的期望形式的变形的固有材料增积的方法。为此目的，公开了两种机制，即基于所提供的模型：针对固有增积补偿模型并基于所补偿的模型来生成针对3D打印机的打印的层，或者，基于该模型来生成用于3D打印机的打印的层并且针对固有增积补偿用于打印的层。

技术领域

本公开涉及一种3D打印机和在其中实现的用于限制在3D打印期间可能导致的且导致相对于用于打印的期望形式的变形的固有材料增积的方法。

背景技术

渗出(bleeding)是打印材料在用于打印的物体的形式外部的不希望有的增积。在用激光打印机进行打印的情况下，渗出是固体材料由于扩散和照明或通过而产生的增积，因为用于打印的材料在某种程度上是透明的。基于除了打印材料的固化以外的原理的热敏打印机和3D打印机也可能遭受渗出。扩散和透射的程度取决于光路、扩散、透射等。固化激发(例如激光或其他光源、热等)比预期的更深地渗透到打印材料中来用于固化，这导致不期望有的增积。在3D立体平板印刷的情况下，这种材料可以在z方向上以及在x和y方向上都增积。重复地在彼此上构建层允许少量的光重复地穿透材料，这在每种情况下引起少量的增积。在打印了所确定的数量的层之后，总的所产生的被打印的层随后在不希望有的增积的情况下变得如此厚，且由于此，光透射变得如此低，以至于由于材料的增积而导致不充足的光通过。

材料的透射系数和对渗出的敏感性是材料相关的。这些是可以基于所确定的3D模型来测量的或者可以通过测试来确定的值。

应认识到，从US-2014/107823中已知的是通过使用于打印的模型尺寸过大来补偿在打印后的收缩，使得在打印以及在打印后出现的收缩之后，产品获得原本要打印的期望形式。因此，在本出版物的第127段中描述了为了补偿在打印后出现的收缩，模型必须是尺寸过大的。

发明内容

本公开涉及一个完全不同的问题，其就本公开的发明人所知在文献中没有完全被认识到，并且确实导致所打印的产品相对于期望形式的不可接受的变形，更具体地，由打印过程本身导致的、例如由于扩散和由于激发(例如激光或热)被传递(传输)到打印材料(打印材料例如在打印过程期间被逐层地固化，以便形成用于打印的产品)中太深而引起的增加的变形。因此，本公开涉及在打印过程期间材料在期望形式之外的不期望有的增积，而US-2014/107823涉及在打印过程后被打印的材料的收缩的问题。

在这个背景下，强调的是，在US-2014/107823中提到的收缩的问题完全是所使用的打印材料固有的。相反，不期望有的增积的问题不仅由所使用的打印材料而且也由在打印过程中应用的打印机的特性和/或设置(例如激光强度或热强度)引起，其中存在用于在所应用的打印机的这些设置和特性中找到对关于不期望有的增积和尺寸过大的问题的解决方案的许多可能性。因为它与所使用的打印材料相关联，收缩是进一步全向的，而不期望有的增积是激发(例如激光或热)的辐射方向和这种激发的扩散的结果，并且由于这些原因，技术人员将以前没有认识到的收缩和不期望有的增积的问题视作完全不相关的方面。

此外，在这里注意，扩散和通过导致与激发的辐射方向关联的增积。相反，收缩至少是近似全向的，并且可能仅由被打印的产品的局部厚度决定。考虑扩散和通过是远非全向的，且需要一种完全不同的方法。

下面将进一步阐明成为作为本公开起因的不期望有的增积的问题。在图7中，箭头A指示3D打印机的构造方向，该打印机在图中从上到下被定向。平放在图中的顶部处的物体9、10的层首先按照箭头A的方向被打印，朝着箭头A的顶端的层稍后被打印，以及在图的底部处的层最后被打印。特别地，为了获得精确地如所规定的形成的形状(例如确切地圆形的)，在孔11周围的打印材料的打印在过去在3D打印技术中是不小的问题。如今，3D打印机被越来越广泛地使用，尽管其中确切的尺寸标注是至关重要的应用领域(例如牙医业)仍然遭受精确地关于因而产生的计量和其精度的缺乏的相当大的问题，这在额外的和其他应用领域中引起很大的问题。