[发明专利]通过断层反投影进行三维制造的方法和装置

权利要求书

1.一种用于制备三维物体的方法，其包括：

a. 计算反投影的序列，所述反投影的序列描述待从所述物体的不同取向角度形成的三维物体，

b. 使用所述反投影限定光图案的序列，以及

c. 用每个所述光图案以各自相应的取向角度并根据限定的序列照射光响应材料，所述光响应材料能够在光照射时改变其材料相，从而在光响应介质内形成变化的三维分布，在物理上再现所述三维物体，从而创建所述三维物体，其特征在于，在以所述光图案照射期间，以规则的间隔记录所述光响应介质的变化，并且这些记录被用作校正或调整随后的光图案的反馈，以便以改善的精度制备所述三维物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反投影是使用以下列表中的任何一种来计算的：

Radon变换，之后是断层重建滤波；

扇束算法，之后是断层重建滤波；

锥形束算法，之后是断层重建滤波；

迭代重建技术；

代数重建技术；或者

衍射断层算法。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括提供如以下列表中任何一种的形式的所述光响应材料：

单体；

预聚物；

一种或多种光引发剂，其与所述光或另一光源相互作用以选择性地改变所述光响应材料的相；

扩链剂；

反应性稀释剂；

填充物；

颜料或染料；

其组合。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在通过所述光图案进行所述照射之前，所述光响应材料的相是以下列表中的任何一种：

液体；

固体；

凝胶。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述光响应材料具有在25℃的温度下1000至50000厘泊的动态粘度。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述光响应材料包含一定浓度的所述光引发剂，使得所述光图案强度的至多90%被所述光响应材料的体积的最大厚度吸收，所述光图案传播通过所述光响应材料。

7.根据权利要求1所述的方法，其包括进一步的用于制备多材料三维物体的步骤，包括：

c. 移除所述光响应材料的未固化部分，并将所述三维物体浸入另一种光响应材料中，以及

d. 重复计算、照射和移除的步骤，直到制备出所述多材料三维物体。

8.一种用于由光响应材料制备三维物体的系统，所述系统包括：

第一投影单元，其能够发射受控的光图案；

用于计算反投影的序列的装置，所述反投影的序列描述待从所述物体的不同取向角度形成的三维物体；所述反投影用于限定所述受控的光图案；

对所述光图案光学透明的容器，所述容器旨在容纳一定体积的光响应材料，并且所述容器和要用的光响应材料限定了构建体积；

由此所述第一投影单元被布置在系统中以用所述受控的光图案照射所述构建体积；和

与所述第一投影单元可操作地关联的方向改变装置，用于通过在第一投影单元的照射区域内旋转构建体积，或者通过相对于构建体积旋转第一投影单元，或者这两种旋转的组合可控地改变所述光图案相对于所述构建体积的入射方向，和用于通过用来自对应于不同取向角度的方向的受控的光图案照射光响应介质来执行计算的反投影的序列，从而形成光响应介质的变化的三维分布，并创建三维物体，其特征在于，在以所述光图案照射期间，以规则的间隔记录所述光响应介质的变化，并且这些记录被用作校正或调整随后的光图案的反馈，以便以改善的精度制备所述三维物体。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一投影单元包括光源，以及空间光调制器、数字微镜设备、检流计扫描仪或声光偏转器中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述光源包括列表中的任何一种，所述列表包括激光器、多个激光器的组合或LED。