[发明专利]用于3D打印凝胶的方法及设备

说明书

本发明描述了适用于从溶液(470)进行凝胶的3D打印的方法和设备(400)，溶液包含分散于溶剂中的可聚合材料。此类方法和设备(100)包括特征结构(493)，其用于在3D打印过程中控制溶剂在凝胶周围的气相区域中的相对饱和度。

技术领域

本公开涉及适用于3D打印凝胶的方法和设备。此类方法和设备包括特征结构，其用于控制凝胶的溶剂的相对饱和度并降低其蒸发速率。

发明内容

简而言之，在一个方面，本公开提供了从溶液形成三维物体的方法，所述溶液包含分散于溶剂中的可聚合材料。这些方法包括通过将所述溶剂在所述气相区域中的相对饱和度增加到至少60％(例如至少75％)来控制所述气相区域。在一些实施方案中，溶剂包括水。

在一些实施方案中，增加所述溶剂在所述气相区域中的相对饱和度包括以下中的一者或多者：(a)增加所述溶剂在所述气相区域中的蒸气压；(b)降低所述气相区域的温度；以及(c)增加所述气相区域的压力。

在另一方面，本公开提供了一种从溶液形成三维物体的方法，所述溶液包含分散于溶剂中的可聚合材料，其中所述溶剂在所述气相区域中的相对饱和度为至少60％。

在另一方面，本公开提供了一种倒置立体光刻设备，其包括基座、光源、光控制器、适于容纳包含溶剂的溶液的罐、位于所述罐的上方的构建平台、位于所述构建平台和所述罐之间的构建区域、以及围绕所述构建区域的封装件；其中所述设备还包括调节单元，该调节单元可操作地连接到所述封装件，以将所述溶剂在所述封装件中的相对饱和度控制到至少60％。

在一些实施方案中，所述设备还包括与所述调节单元流体连通的气体源和所述气体的导管，所述导管将所述调节单元可操作地连接到所述封装件。在一些实施方案中，所述调节单元包含一定体积的所述溶剂，其中使所述气体鼓泡通过所述溶剂。在一些实施方案中，所述调节单元包括喷嘴，所述喷嘴适于在所述气体穿过所述调节单元时将溶剂喷雾到所述气体中。在一些实施方案中，所述调节单元将所述气体的温度降低至少10℃。在一些实施方案中，所述调节单元使所述封装件中的压力相对于环境压力增加10％。

本公开上面的概述不旨在描述本发明的每个实施方案。在下面的具体实施方式中还列出了本发明的一个或多个实施方案的细节。本发明的其他特征、目的和优点从具体实施方式和权利要求书中将显而易见。

附图说明

图1为立体光刻设备(SLA)的图示。

图2示出了使用3D增材制造工艺制成凝胶的示例性物体的期望形状。

图3示出了图2的示例性物体在使用常规3D增材制造工艺构建时的变形。

图4为包括根据本公开的一些实施方案的封装件的SLA的示意图。

图5示出了待在本公开的示例中构建的物体。

图6A和图6B示出了在比较例中构建的物体。

图7A、图7B和图7C示出了在示例中构建的物体。

具体实施方式

在许多增材或三维(“3D”)制造工艺中，以逐步或连续的方式形成3D物体。在任一种情况下，通过辐照和固化可光固化树脂来形成各个层。可使用各种技术来控制层内被辐照和固化的区域，从而产生多种复杂的形状和结构。

在传统的光聚合(vat polymerization)技术中，在“自上而下”工艺中创建物体。在自上而下工艺中，在先前固化的层的顶部上形成每个新层。随着构建物体，将其逐渐沉到未固化树脂的溶液中。因此，在自上而下工艺中，物体在整个构建过程中被溶液包围。