[发明专利]具有改进的光学单元的立体光固化成型机

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于通过多个重叠层制造三维物体的立体光固化成型机(stereolithography machine)，其中每层通过在与待制造的物体的体积对应的区域中使流体物质选择性凝固而获得。

背景技术

已知类型的立体光固化成型机包括容器，在容器中存在流体物质，所述流体物质通常为液体或糊状状态的感光树脂。

该机器还包括源，其通常为发光型并且发射适于使流体物质凝固的辐射。光学单元用于将所述辐射朝向布置在容器内的参考表面输送，该参考表面对应于待凝固的物体的层的位置。

正在形成的三维物体由可相对于容器垂直移动的模型板以下述方式支撑：使得物体的最后的凝固层被布置在与所述参考表面相邻的位置中。

以这种方式，一旦每个层已经被凝固，模型板就以下述方式移动：即，将凝固层布置成再次与参考表面相邻，之后可以对连续层重复该过程。

上述类型的立体光固化成型机分为例如在同一申请人的名义下的意大利专利申请no.VI2010A000004中所描述的两个主要实施例。

根据所述实施例中的第一个实施例，参考表面被布置成使得其与容器的底部相邻，其对辐射是透明的。在这种情况下，从下方照射流体物质，并且在模型板下方形成三维物体。根据本发明的第二实施例，参考表面布置在流体物质的自由表面的水平面上。在该第二种情况下，从上方照射流体物质，并且在模型板上方形成三维物体。在这两个实施例中，可以借助于已知类型的不同光学单元将辐射朝着参考表面的不同点输送。在光学单元的一个实施例中，固定源和一个接一个地串联布置的一对电流计镜用于引导光束。

每个电流计镜被机动化，使得其可以围绕与另一个电流计镜的轴线正交的相应旋转轴线旋转，以使得它们的旋转的组合能够使光束指向参考表面的任何点。

上述这种光学单元提供了下述优点：由于电流计镜的惯性较小，其允许光束被非常快速地移动，并且由于所使用的机械部件数量更少，所以其更可靠。

尽管有所述优点，但电流计镜的成本相对较高，这显著影响立体光固化成型机的成本。

基于电流计镜的光学单元造成了相对笨重的另外的缺陷。

高成本和相当大的整体尺寸使得包括电流计镜的立体光固化成型机不适合于任何小批量生产——即小公司可能需要的类型。

此外，电流计镜包括一些受磨损的机械部件，因此限制了它们的优点，特别是由于其替换的高成本。

此外，电流计镜的惯性不可忽略，并且影响光束的偏离速度，从而影响整体处理时间。

申请人已经提出了解决这个问题的第一个解决方案，就是找到一种光学单元，它提供基于使用电流计镜的已知类型的立体光固化成型机所提供的一些优点，而且与后者相比制造和使用起来更简单。以申请人的名义在WO 2013/093612中公开了该解决方案，其中立体光固化成型机包括：用于流体物质的容器；预定辐射源，其适于使流体物质凝固；光学单元，其适于使辐射指向流体物质中的参考表面；以及逻辑控制单元，其被配置为控制光学单元和/或光源以便暴露参考表面的预定部分。光学单元包括微光机电系统，该微机电系统设置有与致动器装置相关联的镜子，所述镜子用于围绕彼此入射并且彼此独立的至少两条旋转轴线旋转，使得其可以通过围绕两个轴的旋转的相应组合而使辐射指向参考表面的每个点。

然而，申请人已经发现，用可以沿着两个轴定向或旋转的单个MOEMS来替换电流计镜并不能解决参考现有技术所公开的所有问题，而且还带来更多的问题。

在激光扫描的技术领域中，通常可以进行两种类型的激光扫描：光栅扫描和矢量扫描。在光栅扫描中，沿着相互间隔开并且彼此平行且相对较长(通常至少与在扫描方向上被扫描的部件的外部尺寸一样长)的一系列直线顺序地扫描激光束；因此，激光束必须沿着每个扫描线仅在一个方向上移动，并且扫描系统通常被布置成使得沿着每条扫描线的移动通过单个镜子的移动来实现。在矢量扫描中，沿着一系列直线或矢量顺序地扫描激光束，所述一系列直线或矢量的长度可以从非常短(例如，小于1mm)变化到相对较长，并且其相对于彼此的定向可以变化，使得在一般情况下需要两个镜子的协调运动来扫描矢量。一个矢量的结束点通常与下一个矢量的起点重合。