[发明专利]带数字失真补偿的体积增材制造方法和设备

说明书

本发明涉及一种在基于断层扫描的增材制造中数字补偿光束光线失真的方法，其中所述基于断层扫描的增材制造涉及将光图案从多个角度投射到包含光响应材料的容器(22)中，通过模拟经过所述容器(22)和所述光响应材料的光线路径；并且基于模拟的光线路径对光投影进行数字补偿，以获得修正过的光投影。本发明也涉及一种采用所述失真补偿方法在基于断层扫描的增材制造中制备物体(24)的方法和设备。

技术领域

本发明涉及用于从光响应材料进行三维物体的体积增材制造的方法和设备。特别是，本发明涉及但不限于其中对由容器的柱形壁诱发的光失真进行补偿的制造系统。

背景技术

在基于断层扫描的增材制造方法中，用计算出的光图案从多个角度对包含在容器内、通常是柱形容器内的大量的光响应材料(树脂)进行照射，以便制作出三维物体。与现有方法相比，这种方法的主要优点是其制造时间非常快速(低至几十秒)。有关此方法的详细说明，请参考下一段落的公开文件。

最先进的断层打印机通常包括具有环绕树脂容器的折射率匹配液的浴(如参见US2018/0326666A1；“Volumetric additive manufacturing via tomographicreconstruction”，B.E.Kelly，I.Bhattacharya，H.Heidari，M.Shusteff，C.M.Spadaccini，and H.K.Taylor；Science Vol.363，Issue 6431，pp.1075-1079(08 Mar 2019)；“Volumetric Bioprinting of Complex Living-Tissue Constructs within Seconds”，P.N.Bernal，P.Delrot，D.Loterie，Y.Li，J.Malda，C.Moser，and R.Levato，AdvancedMaterials，19 August 2019)。折射率匹配液浴使由光响应材料容器的柱形引起的透镜效应最小化(如US2018/0326666A1)。为了使用例如Radon变换的标准断层扫描算法来计算光图案，必须减轻透镜效应。

然而，出于多种原因，使用折射率匹配液浴是不可取的。首先，并非总能找到与树脂的性能精确匹配的液体，同时又能在发生溢出时安全操作并方便清理。

代替使用折射率匹配液浴，也可以使用如前已经公开的补偿透镜(参见WO2019/043529A1)。这种解决方案避免使用折射率匹配液，但所述透镜需要适应容器的光学性能。例如，每次容器采用不同尺寸或材料时，也应替换补偿透镜。

因此，需要一种断层扫描增材制造方法，该方法可以容易地适应不同的树脂和容器，而无需改变打印设备。

发明内容

本发明涉及一种在基于断层扫描的增材制造中数字补偿光束光线失真的方法，其中所述基于断层扫描的增材制造涉及将光图案从多个角度投射入包含光响应材料的容器，所述方法包括以下步骤：

-模拟经过所述容器和所述光响应材料的光线的路径；

-基于模拟出的光线的路径对光投影进行数字补偿，以获得修正过的光投影；

本发明还涉及一种在基于断层扫描的增材制造中制备物体的方法，其中所述基于断层扫描的增材制造涉及将光图案从多个角度投射入包含光响应材料的容器，所述方法包括以下步骤：

-提供包含光响应材料的所述容器；

-实施以上所述的失真补偿的方法，以获得修正过的光投影；

-将所述修正过的光投影投射到包含光响应材料的容器中，从而不带失真地创建物体。

本发明还涉及一种用于数字补偿光束光线失真并且在基于断层扫描的增材制造中制备物体的设备，所述设备包括：

-用于提供待聚合树脂的树脂容器，其中所述树脂容器是可旋转的；