[发明专利]用于基于光刻生成地制造三维成型体的方法和装置

说明书

用于基于光刻生成地制造三维成型体的方法，其中，将构造平台（8）与至少局部地对于辐射源的辐射是能够穿透的、用于通过辐射的作用而能够固化的材料的材料支承件（1）间隔地定位，其中，所述材料支承件（1）在第一位置和第二位置之间平移移动，其特征在于，在所述材料支承件（1）从所述第一位置移动到所述第二位置期间以限定的层厚度涂覆材料，随后由所述辐射源位置选择性地和/或时间选择性地照射在所述构造平台（8）与所述材料支承件（1）之间所施加的材料并且使其固化，并且随后在所述材料支承件（1）从所述第二位置移动到所述第一位置期间从所述材料支承件（1）移除所述材料。

技术领域

本发明涉及一种用于基于光刻生成地制造三维成型体的方法，其中，将构造平台与用于可通过辐射的作用而固化（verfestigen）的材料的、至少局部地对于辐射源的辐射可穿透的材料支承件间隔地定位，其中，材料支承件在第一位置和第二位置之间平移移动。

本发明还涉及一种用于执行这种方法的装置。

背景技术

在光刻或立体光刻添加制造中，可光聚合的原始材料被逐层加工成成型体。在此，位置和时间选择性地或者通过光学掩膜、投影的图像面或者通过借助于激光束的扫描将层信息传输到有待聚合的材料上。在此，在选择曝光和结构化方法时出现基本的区别：一方面，可以从上方曝光可光聚合的材料的（浸渍）池，其中图案化物体在制造期间逐渐浸渍到液体材料中（SLA），然而或者可以从下方穿过透明槽底曝光材料贮存器（经填充的材料槽），其中从上方从材料池移除物体（DLP、激光立体光刻）。在后一种情况下，物体通过上下移动逐层结构化，其中物体和材料槽底之间的相应距离保证高精度的层厚度。在新型方法中，这种类型的结构化也可以连续地（不再有交替的上下移动）进行，其中于是还必须对槽底提出另外的特殊要求。相对于所述浸渍工艺（SLA），由材料槽进行的曝光的一个主要优点尤其在于，用于开始该工艺的材料耗费要低得多。因为在浸渍工艺中需要多升反应性消耗材料，所以这在操作和过程成本中是固有缺点。

所有提及的过程方法的共同点是添加式结构化产品的高几何质量。特别是在塑料技术领域，该表面质量是决定性的，以便能够与常用的方法、像比如注塑应用相竞争。基于光刻的3D打印因此在表面质量和形状质量方面明显不同于所有其它可用的3D打印工艺。对原始材料（光聚合物混合物）的粘度的高要求被认为是在这方面的缺点。因此，在加工阶段当前要求的动态粘度不应超过几个Pa.s（帕斯卡-秒）。逐层加工的这种障碍严重限制了可用的光聚合物的选择，由此导致基于光刻的添加式的层工艺的最大弱点：加工的塑料的通常强烈限制的材料特性。

特别是对于技术应用，然而也在最终用户产品领域中，除了物体的几何质量之外，其材料质量尤其重要。在添加式加工的塑料中，已知的缺陷尤其在耐热性方面表现出来（在温度升高时-大多已经从40℃至50℃起-刚性/弹性模量强烈损失）或者在环境温度下的韧性（冲击韧性/抗致命断裂或裂纹）表现出来。具有强度、韧性以及足够的耐热性（例如足够的刚性至80℃）的组合的可立体光刻加工的材料当前被视为将添加式立体光刻工艺成功地并且广泛经济地集成到现有的生产技术中的前提。然而，迄今为止，这些材料不能或仅部分地以期望的质量可用。

为了开发用于立体光刻工艺的新型光聚合物系统，尤其已知处理工艺的上述粘度要求是成问题的。在升高的温度下的过程控制被证实为可能的出路。通过相对于正常室温（20℃）已经很少提高过程温度，极大地降低了大多数光聚合物的粘度。由此实现了待选择的原始聚合物物质的显著增大，这此外导致新型的3D打印材料。

加热工艺系统的应用是公知的。处理高粘度系统的另一种可行方案在于过程控制本身，在那里例如可以涉及，通过其他的输送材料的方法（例如涂敷系统）来替换现有的浸渍系统（具有几毫米或几厘米的填充水平高度的材料槽）。在这些方案中，提高的工艺温度也可以带来决定性的优点，但是其中，总是也必须考虑待加工的光聚合物的温度敏感性。对各个过程元件或者整个过程室的复杂加热在此可以提供补救措施，但是通常也导致显著的机电的耗费并且在错误实施的情况下可能降低光聚合物混合物的长期稳定性并且由此显著地危及过程稳定性。

发明内容