[发明专利]用于预陶瓷聚合物立体光刻的孔系统

说明书

本申请提供一种用于自底向上的立体光刻装置的孔系统，所述孔系统包括具有下部开口的储液器、孔和边界密封件，所述孔包括定位在储液器内并覆盖下部开口的柔性隔膜，所述边界密封件包括围绕柔性隔膜的周边定位，所述边界密封件包括一个或多个边界密封部件，并且抵靠储液器固定柔性隔膜的周边。柔性隔膜由对立体光刻装置中使用的液体树脂以及由该装置制造的固化的光聚合物树脂部件具有低亲和性的材料形成。另外，当将固化的树脂部件从孔中拉出时，柔性隔膜能够变形，因此使得在固化的树脂和孔之间的界面处发生较低能量的混合模式粘合破坏，并且降低了对固化的光聚合物部件的内聚破坏的机会。

技术领域

本发明整体涉及聚合物立体光刻，并且更具体地，涉及一种用于具有高无机含量的聚合物的立体光刻的孔系统和装置。

背景技术

使用立体光刻或光聚合物树脂的三维(3D)打印的增材制造(AM)作为制造具有复杂几何形状的结构或部件的方法已经引起了广泛关注。这些方法通常通过在垂直堆叠中依次沉积多层或多个横截面的材料直到获得所需的高度和形状来形成结构。

在立体光刻中，通常通过使保持在储液器内的相应的液体光聚合物树脂层聚合来形成固体材料层。通过将树脂曝光于能够固化树脂的辐射源(例如，数字投影仪、激光、LED)，例如通过在树脂中引发一个或多个聚合反应，可以实现这种液体到固体层的受控转变。定位在辐射源和构建平台表面或先前沉积的层之间的一定体积的液体光聚合物树脂在辐射曝光时聚合，因此形成新的固体树脂层。在聚合期间将这些层堆叠以由此形成三维固体材料。

在自下而上的立体光刻方法中，保持在储液器中的液体光聚合物树脂通过定位于储液器底部的透明孔曝光于辐射源。构建平台或先前沉积的材料层定位在距所述孔预设距离处，并在孔和平台或部件的底面之间创建一层固体树脂。形成新的固体层，使该固体层直接接触(例如，直接相接触)在储液器底部的孔。随后将新的固体层与孔分离，并且可以重复层沉积过程。

自下而上的立体光刻装置中使用的孔通常包括由诸如玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的材料制成的耐用的透明窗口。然而，这些材料具有高硬度值，并且会容易粘合到直接沉积在窗口上的任何固化树脂上。固化的树脂和窗口之间的这种粘合会阻止或阻碍固化的光聚合物部件的移除，因此过早地停止或减慢沉积过程。因此，自下而上的立体光刻装置的孔还可以包括定位于窗口和树脂之间的顺应性释放层，以减少树脂和窗口之间的粘合结合，从而避免或减少与去除粘合的树脂有关的损坏。这种顺应性释放层对于辐射源必须是透明的，并且通常包括硅酮或氟化聚合物。

然而，这种含硅或含氟的顺应性释放层可能与制造陶瓷部件所需要的高无机含量的预陶瓷光聚合物树脂(例如，含硅的光聚合物树脂)不相容。具体地，含硅或氟的顺应性释放层会牢固地粘合到由固化的高无机含量的预陶瓷树脂制成的部件上，从而在施加力以使部件与孔分离时在固化的部件中引起诸如破损或破裂的损坏。因此，限制了在增材制造中使用高无机含量的预陶瓷光聚合物树脂。

发明内容

本发明的实施例的各方面涉及一种在自底向上的立体光刻系统中使用的用于增材制造具有高无机含量的光聚合物树脂的结构。

本发明的其它方面将在下面的说明中部分地阐述，并且部分地从所述说明中清楚呈现，或者可以通过实施所呈现的实施例而获知。

根据本发明的实施例，一种用于自底向上的立体光刻装置的孔，所述孔包括：具有下部开口的储液器；孔，所述孔包括：柔性隔膜，所述柔性隔膜定位在储液器内并覆盖下部开口；和边界密封件，所述边界密封件围绕柔性隔膜的周边定位，所述边界密封件包括一个或多个边界密封部件并抵靠储液器固定柔性隔膜的周边。

所述孔还可以包括：透明窗口，所述透明窗口在柔性隔膜的下方且在储液器的下部开口中，透明窗口覆盖下部开口；和顺应性释放层，所述顺应性释放层在储液器的下部开口中位于透明窗口和柔性隔膜之间，顺应性释放层覆盖下部开口并对柔性隔膜具有低亲和性。