[发明专利]用于基于像素的增材制造的层定向控制

说明书

提供了一种用于在增材制造过程中制作工件34的方法，在增材制造过程中以逐层方式使起始材料固体化，其中使用被配置为像素44的二维栅格阵列的辐射能量的图案化图像使工件34的每层固体化。方法包含：针对工件34的每层，确定相对于该层的栅格阵列44的优选角度定向；以及在针对那个层使起始材料固体化之前，将图案化的图像定向成优选角度定向。

背景技术

本发明一般涉及增材制造，以及更具体来说，涉及用于基于像素的增材制造中的过程控制的设备和方法。

增材制造是其中材料被逐层建立来形成组件的过程。立体光刻是一种类型的增材制造过程，其采用液体紫外（“UV”）可固化的光敏聚合物“树脂”的槽以及图像投射装置来每次一个层地构造组件。针对每层，投射装置使组件的截面的光图像闪现在液体的表面上或者恰好在树脂的底部的透明透镜上方。图像被格式化成像素的栅格阵列。取决于特定的构造方法，对紫外光的暴露使树脂中的图案固化和固体化，并且将它接合到下方或上方的层。

像素本征地是正方形或矩形的。像素的尺寸能够在20-100 µm的范围内，其中40-80 µm更常见。

此方法的一个问题是，无论像素有多小，将仍存在要被固化的区域的边缘不与像素对齐以及像素凸出越过预期边界的情况。这种类型的错误被称作“阶梯步进（stairstepping）”。

发明内容

通过其中独立地设置每个构造层的角度定向的基于像素的增材制造的方法来解决此问题。

根据本文描述的技术的一个方面，提供了一种用于在增材制造过程中制作工件的方法，在增材制造过程中以逐层方式使起始材料固体化，其中使用被配置为像素的二维栅格阵列的辐射能量的图案化图像使工件的每层固体化。该方法包含：针对工件的每层，确定相对于层的栅格阵列的优选角度定向；以及在针对那个层使起始材料固体化之前，将图案化图像定向成优选角度定向。

根据本文描述的技术的另一方面，提供了一种用于制作工件的方法。方法包含：将未固化的树脂放置在槽中；在沿第一轴的选择的位置，将构造平台定位在树脂中以便暴露树脂的层；将投射装置和构造平台中的至少一个绕第一轴旋转，以便按相对于树脂的所暴露的层的预确定的角度定向来将投射装置定向；使用投射装置，通过将辐射能量的图案化图像投射到树脂的层上来选择性地使树脂的层固化，其中图案化图像被配置为栅格图案，其包括分别沿相互垂直的第二和第三轴排列的像素的行和列，其中第二和第三轴垂直于第一轴，以及其中栅格图案在预确定的角度定向被对齐。

根据本文描述的技术的另一方面，一种用于制作工件的设备包含：被配置成包含液体树脂的槽；在槽内沿构造轴可移动的平台；可操作以将包括像素的行和列的辐射能量的图案化图像投射的投射装置；以及用于将投射装置和平台的相对角度定向绕构造轴改变的部件。

附图说明

通过参考结合附图的以下描述，可最好地理解本发明，在附图中：

图1是图示立体光刻设备的示意图；

图2是能够使用图1的设备来构建的示范性工件的示意透视图；

图3是沿图2的线3-3采取的视图；

图4是沿图2的线4-4采取的视图；

图5是图2中示出的工件的层的视图，该层具有在其上覆盖的栅格图案；

图6是图2中示出的工件的层的视图，该层具有以标称定向在其上覆盖的栅格图案；以及

图7是图2中示出的工件的层的视图，该层具有以优化定向在其上覆盖的栅格图案。

具体实施方式