[发明专利]制造三维物体的系统和方法

说明书

技术领域

[001]本发明涉及一种固体三维物体的快速成型方法和设备。

背景技术

[002]光固化成型(SLA)原型是由液体光敏聚合物构成的，该光敏聚合物是利用一种紫外光进行选择性固化的。该过程始于3D CAD文件，可以在2D横截面上进行数字化切片。把制造设备放在光敏聚合物的正下方，光敏聚合物粘附在该设备上，使用扫描系统对光敏聚合物表面的第一个横截面进行绘制。

[003]当该层面扫描结束后，升降装置把设备降低放到容器中，对接下来一个层面进行扫描，每一个新的层面都粘附到前一层面上。不断重复该过程，直至整个物体完成。实际的制造时间从少于1小时到超过1天不等，这是根据光敏聚合物、激光功率、物体的几何构造不同而不同。典型地，用一种机械刀片刮扫光敏聚合物的表面，以保证有一平整的树脂层用于下一层。

[004]SLA的一个设备供应商是位于加利福尼亚州瓦伦西亚市的3D系统公司(3D Systems，Inc.of Valencia，California)。第5885511号美国专利中对其系统进行了探讨。如探讨内容所述，用于在特定能量照射下能够凝固的液体介质中形成固体三维物体的设备是一种已知的现有技术。例如，如在第5885511号专利中探讨的那样，Charles W.Hull的第4575330号美国专利公开了一种系统，该系统用于在液体介质中，对液体层进行辐射，形成三维物体通过借助于计算机程序控制的辐射源和一转动机械。

[005]传统地，每件制造的物体都需要栅格状的结构(支撑物)，附着在物体的朝向下方的区域。支撑物在光固化成型(SLA)制造设备和物体之间，提供一个较小、容易移动、容易分离的区域。利用支撑物的“锯齿状”结构，可以把物体和支撑物本身的接触点减到最少。这样，在制造过程结束时，把支撑物从部件上移开就比较容易，而且对物体上、部件或模具上与支撑物连接的区域进行最后的表面处理，也仅受到最小影响。如果物体的制造过程中没有支撑物，例如当底层最大的物体通过SLA固化时，那么已凝固的树脂会陷入到SLA设备的开孔中。在此情况下，如果想把完成的部件从中移开却又不受到损害，将变得十分困难。然而，锯齿状结构会延长物体的制造时间。另外，用锯齿状方法移开物体仍然是高强度的劳动。

发明内容

[006]公开了一种系统和方法，用于一平台，使用特定的能量，由液体介质的连续选择性凝固层形成三维物体。该平台可以有涂层也可以没有涂层。该平台可以有多个开孔。物体完成后，用一冲头可以把物体从有多个与平台上的开孔相契合的凸起的平台上移出。作为另一种选择，也可以使用一种工具把物体从平台上推出。

[007]从一方面来说，设备包括一个有多个开孔的平台，以及一个有多个凸起的冲头，而这些凸起与开孔相契合。

[008]上述方面的具体实施方式，可以包括以下的一项或几项内容。开孔处可以是规则形状的排列，也可以是不规则形状。开孔可以是圆形、卵形、长方形、泪滴形、三角形、椭圆或是拉长的形状。开孔可以设置为一列或多列。平台可以是特氟隆(Teflon)材料。

[009]另一方面，一种制作三维物体的方法，由液体介质的连续选择性凝固层形成三维物体，使用特定的能量可使该液体介质凝固。该方法包含设置一个有多个开孔的平台的设备；在装有上述液体介质的容器中，于该设备上形成三维物体本体；根据指定的图案，将上述特定能量施加于所述选择性凝固的所述新鲜液体介质；并且，反复进行涂敷重复多次使物体成型。在物体形成后，使有多个凸起的冲头和平台上的开孔相契合，从平台上推出形成的物体。作为另一种选择，不使用冲头，而是使用一种工具也可以把物体从平台上推出。

[0010]本发明的优点包括以下的一点或几点。可以在不要求支撑物附着于物体朝向下方的区域的情况下制造物体。本系统能够移开最终完成的部件，而在此过程中不使其受到损害。该设备可以使部件快速移开而不破损，其结果是可以提高制造速度，并且降低制造成本。

附图说明

[0011]下述附图描述了一种具有本发明的技术特征的三维物体制造设备，这些附图公开了本发明的一部分内容，其中：

[0012]图1A-1B是一种制造设备具体实施方式的立体示意图。

[0013]图2A-2B是第二种制造设备具体实施方式的立体示意图。

[0014]图3A-3C是第三种制造设备具体实施方式的立体示意图。

[0015]图4是一种三维物体制造机器例子。