[发明专利]用于生产三维对象的立体光固化方法和立体光固化机器

说明书

本发明涉及一种通过将层彼此叠置来生产三维对象的立体光固化方法。该方法包括以下操作：将为液态或糊状的并且适于通过暴露于预限定的辐射(4)而被固化的基础物质(2)施加到属于第一层状元件(51)以及属于第二层状元件(52)的支撑表面(3)；对基础物质(2)的具有预限定厚度并与支撑表面(3)接触的层进行选择性照射，以此方式获得固化层(2b)；通过意在使固化层(2b)和支撑表面(3)移动离开彼此的移动来使该固化层从该支撑表面分离。通过沉积具有至少与预限定厚度对应的厚度的单个层(2a)，使得其至少在与要获得的三维对象的体积对应的区域中与第二层状元件(52)接触，来执行施加基础物质(2)的操作。于第一层状元件(51)上至少在与要获得的对象的体积对应的区域中并且在将基础物质(2)施加到第二层状元件(52)的操作的同时执行选择性照射的操作。在将基础物质(2)施加到第二层状元件(52)的操作之前，执行将基础物质(2)施加到第一层状元件(51)的操作。

本发明涉及一种用于通过将多个层彼此叠置来生产三维对象的立体光固化(stereolithography：立体光刻、立体平版印刷)方法及采用所述方法的立体光固化机器。

已知的是，立体光固化技术使得可以生产三维对象，该生产从将所述对象的体积虚拟地细分成具有预限定厚度的层开始，然后通过将这些层彼此叠置的立体光固化机器按顺序制造这些层以便获得对象。

根据该技术的已知实施方式，将光硬化液态物质，通常是聚合树脂，放置在具有可透射(transparent，透明的)底部的容纳罐内。

相继地，将支撑板浸没在光硬化液态物质中，直到将其放置在距罐底部的一距离处，该距离等于要制造的对象的第一层的厚度。

相继地，利用受控量的光能量选择性地照射介于支撑板和罐底部之间的液态物质层，以此方式在与要获得的对象的体积对应的点处对其进行固化。

然后将支撑板从容纳罐底部移动离开，使得固化层从底部本身分离并且使得可以获得制造三维对象的相继的层所需要的液态层，该操作类似于先前所执行的操作。

重复该过程，直到构成对象的所有层都已经完成为止。

以上描述的已知立体光固化方法带来若干缺点。

第一缺点是制造对象所需要的光硬化材料的过量消耗。

实际上，根据以上描述的立体光固化方法，容纳罐必须填充有足以使支撑板被浸没在其中的一定量的光硬化材料，以此方式限定三维对象的每个层所需的液态物质层。因此，所使用的材料量将不可避免地大于制造三维对象所需要的实际材料量。

此外，由于明显的原因，罐的大小必须大于支撑板的大小。因此，液态物质层的大小大于制造对象的每个层所严格需要的大小，并且这导致所需材料量的进一步增大。此外，一旦已经完成对象，余留在罐内的过量光硬化材料不能被再使用以用于相继的处理循环，并且由于因操作环境而存在的污染粉尘和杂质以及尤其是由于暴露于光，因此必须对其进行处置。

所述光硬化材料的浪费引起对象的生产成本增大。

以上描述的立体光固化方法带来的另外的缺点在于不可能制造包括不同材料层的三维对象。

实际上，不可能将不同的光硬化材料放置在容纳罐中，因为这些材料将混合在一起。已知的是，为了克服该缺点，使用了包含不同材料的若干容纳罐，这些容纳罐在生产对象期间被更换。

不利地，该方案使得需要使用与制造对象所需要的材料数量相等的数量的罐，导致对象的生产时间较长并且增大机器的结构复杂性。

以上描述方法带来的另一缺点由下述事实代表：在移除支撑板之后，需要等待直到光硬化材料已经自发地且均匀地覆盖罐底部为止，这增大了制造三维对象所需的时间。