[发明专利]创建物体的装置及其半刚性衬底

说明书

本发明涉及通过材料的激发、固化或硬化创建物体的装置，例如三维打印机，包括：‑半刚性材料的至少一个板(1)的衬底，该衬底限定参考表面；以及‑聚焦在所述衬底上方或下方的激发、固化和/或硬化的源。衬底的半刚性可以是衬底本身固有的，或者可以在衬底自身上提供释放层。

技术领域

本公开涉及增材制造，例如使用三维(3D)打印机，其中使用逐层技术以及在衬底上或者衬底下从参考表面连续生长来建造物体。

背景技术

在增材制造中，使用液体/膏状材料作为用于待制造、待构造或待建造的物体的衬底的参考表面或者载体是优选的。在现有技术中，根据本公开的发明人所知，在3D打印机中和其他同样的应用中，参考层、载体或衬底通常是硬的、刚性的、平的板，或者类似的部件。该参考表面用于限定所施加的层的层厚度和表面性能。一旦该层被固化和/或添加到待制造的物体，该层就必须从参考表面释放。最经常地，如果不总是，在施加用于创建待制造物体所需的层之后，参考表面立刻被移除。

为了在参考层上获得适当的层，参考表面应当在公差范围内是平的和光滑的，并且当该层在参考表面上固化时该参考表面还应当不粘附该层，这就是为什么总是采用硬的、刚性的和平的参考表面来作为衬底的原因。作为示例参考US-2011/089610，其公开了针对衬底的一般配置。

在参考表面上制造物体之后的阶段，出现的问题是参考表面和所制造的物体在它们的交界面具有彼此完美对应的硬的和刚性的表面，以及在它们之间没有显著的空间。因此，参考表面和其上被制造的物体不能自由地或者容易地分离。分离通常被真空力(由于环境造成的压力)的抑制。这些释放阻力需要足够低以便对增材制造起作用并且允许物体从参考表面释放。例如，如果释放阻力高于所制造的物体或模型中的拉伸强度的最弱点，则所创建的物体或模型可能破裂或者撕裂。如果释放阻力高于参考层的(或者载体或衬底的)强度，则衬底可能受到损害。如果释放阻力高于线性致动器能够产生的力，则该层将不会释放，从而在不能够将物体从衬底释放的情况下将无法建造物体，因此该衬底于是不得不成为该物体的组成部分。

发明内容

根据本公开这一问题的一个潜在的解决方案是确保至少参考表面具有橡胶状性能，以便参考表面是柔性的或者所制造的模型是柔性的。当参考层被制成具有柔性时，这允许参考层-可以说-从所制造的物体上被剥离。这两个建议的挑战在于只有有限数量的材料对例如3D打印机是有效的，以及在许多情况下这些材料没有展示出最终期望的性能。例如，当通过3D打印制造假牙时，所制造的最终产品不应该是柔性的。

根据本公开，平行的解决方案以柔性衬底的性能和/或衬底上释放涂层的性能的形式被提出。任何其上有涂层的衬底可用于赋予期望的柔性。另外，为了控制释放速度和所产生的力，可以设置或控制物体从释放层释放的方向。

这一解决方案在自上而下以及自底向上两种类型的3D打印机中是可应用的。

可以具体地使用柔性玻璃状材料作为衬底，这是对通过激发(例如激光)具有尽可能小的抑制的高度光学透明的无定形陶瓷材料。使用这种特殊材料是因为它非常平并且整体非常刚性。通过施加适当的薄的衬底，如此薄的衬底赋予系统充分的柔性以提供改进的和可接受的释放。

关键是衬底足够薄以具有足够的柔性，但是足够厚以具有足够的刚性。可选择的，涂层可以采用在刚性非柔性材料上以赋予期望的柔性。因此本公开允许衬底具有自身内在的柔性和/或允许涂层提供期望的柔性。

衬底和/或其上的涂层的柔性使得能够减少释放力。在层的形成期间一定程度的刚性提供了正确的几何形状，并且在生产之后潜在地还提供了操纵，允许所形成的物体在被衬底保持的同时在冲洗和切割处理步骤期间被操纵。

当被固化的物体以及更具体地在衬底上的物体的接触层从衬底被拉开时，衬底基本上在释放的方向弯曲以从衬底剥离该层。