CN104619478A

CN104619478A - 构造成型体的方法

Info

Publication number: CN104619478A
Application number: CN201380045691.0A
Authority: CN
Inventors: J·斯代姆普夫尔; J·奥马; J·帕特瑟尔; G·米特阿斯克格勒; J·艾伯特; J·劳伯舒曼; W·瓦赫特
Original assignee: TECH UNI WIEN; Ivoclar Vivadent AG
Current assignee: TECH UNI WIEN; Technische Universitaet Wien; Ivoclar Vivadent AG
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: JP5971879B2; CN104619478B; WO2014033027A1; JP2015531707A; US9764513B2; US20150258732A1; EP2890548A1; EP2890548B1

Abstract

本发明涉及借助基于平版印刷术的生成制造法由光聚合性材料构造成型体的方法(10)，其中，连续的多个层在构造平台上被曝光硬化而具有预定轮廓，直至通过一系列硬化层来形成具有预定形状的成型体(10)，其中每次曝光通过来自曝光元件二维阵列的曝光元件的单独可控激活进行，每个曝光元件对应于一个像素，所述曝光区域的曝光通过共同的光源和被光源照射的、具有单独可控的强度调制器栅格的二维光强度调制器进行，从而使每个被照射的强度调制器形成一个曝光在曝光区域中的一个像素的曝光元件，为每个曝光步骤建立一个二维阵，该阵的每个元素对应于来自曝光元件阵列的一个曝光元件并包含用于这个曝光元件的呈时间相关函数形式的控制命令，该函数单独确定在曝光步骤期间这个曝光元件的辐射强度分布，其中，只要在曝光步骤中待激活的曝光元件的强度分布的所有时间相关函数的共同的强度变化部分作为一般强度变化存在，则通过根据所述一般强度变化控制光源强度来实现所述一般强度变化。

Description

构造成型体的方法

技术领域

本发明涉及采用基于平版印刷术的生成制造(快速原型)由液态光聚合性材料构造成型体的方法，其中在构造平台上限定出一个粘性液态材料层，该层由曝光单元在具有预定轮廓的曝光区域中被曝光聚合，在该聚合层上限定出另一光聚合性材料层，最后限定的层在曝光步骤在具有针对最后限定的层的预定轮廓的曝光区域中被曝光聚合，最后两个步骤被重复，直至通过一系列的具有逐层预定轮廓的硬化层来形成具有预定形状的成型体，在具有预定轮廓的曝光区域中，每次曝光通过来自曝光元件二维阵列的曝光元件的单独可控激活来进行，每个曝光元件对应于一个像素，并且被曝光的所述像素共同限定出该曝光区域，其中建立一个二维阵用于一个层的每个曝光步骤，其中该阵的每个元素对应于该曝光元件阵列的一个曝光元件并且包含用于这个曝光元件的呈时间相关函数形式的控制命令，该函数单独确定出在曝光步骤期间所述曝光元件的光照强度分布。

背景技术

例如由WO2010/045950 A1公开了一种构造成型体的方法，其尤其涉及由液态光聚合性材料构造牙齿修补物。在该已知方法中，构造平台垂直可移动地保持在槽底，所述槽底被成形为透光的。在该槽底之下有曝光单元。该构造平台首先下降进光聚合性材料中，直到在构造平台和槽底之间仅保留一具有期望层厚的光聚合性材料层。所述层随后以预定轮廓由曝光单元曝光且由此硬化。在升起该构造平台之后，从周围环境中补充光聚合性材料且该构造平台被再次降下，其中以如下方式控制所述下降，即在最后形成的层和槽底之间限定出具有期望厚度的层。然后，重复最后两个步骤，直至通过各自具有预定轮廓的多个层的依次硬化生成具有期望形状的成型体。

在具有预定轮廓的曝光区域中，利用具有曝光元件阵列的曝光单元来实现曝光，其中所述曝光元件是选择性可控的以产生具有预定轮廓的曝光区域。所述曝光单元可包括例如光源和微镜的阵列，它们能被选择性地打开和关闭，就是说，光反射或不反射进入所述曝光区域内的相关联的像素。可以通过依次打开微镜以期望的频率和期望的曝光脉冲持续时间实现曝光元件的(平均)强度调节，以致在整个曝光步骤期间给出期望强度。其它曝光单元可包括光源和位置选择光调制器(数字光阀)，例如以液晶显示(LCD)阵列形式，其形成这样的具有单独可调节强度的曝光元件阵列。

欧洲专利申请EP1894704A1还解决了在待构造的成型体的边缘上所述成型体的改进分辨率的问题。此外，为此提出位于边缘上的像素的灰度梯级，其中所述处理方法相当于计算机图形学公知的图形保真方法。为了在曝光边缘实现灰度梯级，例如把曝光元件的曝光强度在恒定的曝光持续时间的情况下设置得更低，所述曝光强度在所述曝光持续时间内是不变的；或者，如果所有的像素是等强度的，那么边缘处的像素的曝光持续时间以可控的方式缩短以实现灰度梯级，用于更好地限定所述成型体边缘。相应地，在WO2008/088642A2中在针对边缘像素的曝光的相似的上下文中也提到，还可调节边缘像素的曝光时间以实现灰度梯级。

通过根据本发明的方法制造的成型体可例如是用于牙齿修复的坯体，在这种情况下所述光聚合性材料可以是陶瓷填充的光聚合物(泥釉)。

在通过逐层聚合以所期望的轮廓构造所述坯体之后，进行该成型体的热处理。该热处理的第一步骤包括光聚合的粘合材料的去除，即所谓的脱胶。一旦所述粘合基体通过热分解被去除，该成型体就由松散的陶瓷粉末颗粒构成，所述陶瓷粉末颗粒被内聚力集合在一起。在所述脱胶过程中可能出现缺陷，就是说可能在该成型体中形成裂纹。这些缺陷可以是在脱胶过程中温度分布未达到优化的结果，虽然所述缺陷还可以起源于通过逐层聚合制造该成型体的过程。在脱胶过程中，该成型件的结构强度是非常有限的。在脱胶过程中，在通过逐层聚合制造该成型体期间形成的内应力的分解可导致在脱胶过程中在削弱结构中的裂纹。内应力还可在所述光聚合性泥釉的光聚合期间形成。已证明的是，在所述光聚合期间出现约5％的体积收缩。泥釉的粘性流可补偿所述体积收缩。但当已凝固的表面阻碍所述材料流时，在所生成的固化层中形内应力成。在传统方法中，所述槽底和最后硬化的层的固体表面形成固体边界表面，其限制所述材料流。此外，所述层在聚合期间的固化区域限制其它光聚合性材料流。

用于通过逐层聚合构造成型体的已知装置使用具有恒定的曝光持续时间和曝光强度参数的曝光方案，曝光持续时间和曝光强度的乘积给出能量剂量。引起光聚合所需要的最低能量剂量是已知的。由于已知几何精确性(位置分辨率)或内应力和裂缝的产生与曝光持续时间和曝光强度无关，考虑到短曝光持续时间优选具有高强度的曝光。

基于聚合收缩的内应力在光硬化的牙科复合材料的领域是已知的。残余内应力损害由此制造的牙齿修补物的机械和化学稳定性。已证明的是，不同类型的硬化可导致明显更低的聚合应力(见Nicoleta等人的“Is the soft-startpolymerization concept still relevant”，Clinical Oral Investigations，1(15)，第21-29页)。通过体积收缩的最小化实现内应力减小，其基于更低的转化程度。在本文中，用于牙科复合材料的辐照方案是已知的，所述材料以非恒定强度作业。对此，一个例子是所谓的“软启动”方案，该方案包含以减小的强度初始曝光一确定的时间周期，随后以最大强度曝光。另一方案是所谓的“脉冲延迟”硬化，其中依次进行以减小强度的脉冲的曝光，继而无曝光的等待时间(多秒或甚至多分钟)，然后进行以最大强度的曝光。

WO2012/009630A1公开了一种包含根据权利要求1的前序部分所述特征的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于由光聚合性材料逐层构造成型体的方法，借助该方法能减少在制成的成型体上的缺陷，如在边缘处的内应力、裂纹和几何不精确性。

通过具有权利要求1所述特征的本发明方法来实现所述目的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中有描述。

关于该方法，建立一个二维阵用于一层的每个曝光步骤，其中该阵的每个元素对应于来自曝光元件阵列的一个曝光元件且包含用于该曝光元件的呈时间相关函数形式的控制命令，该函数单独确定在曝光步骤中所述曝光元件的辐射强度分布。在此可行的是，通过强度可控调节，关于位置和/或时间有区别地影响光聚合动力学，从而有目的地减少所述聚合层中的缺陷。用于限定强度分布的时间相关函数可以是连续不断的函数或呈脉冲序列形式的函数，在所述呈脉冲序列形式的函数中，通过改变脉冲持续时间和/或脉冲频率来控制强度。本发明如此规定，只要在一个曝光步骤中待激活的曝光元件的强度分布的所有时间相关函数的共同的强度变化部分作为一般强度变化存在，那么所述一般强度变化就通过按照一般强度变化的光源强度控制来进行。由此，最好可以将光源强度调节至最小值，从而要最强曝光的像素刚好还获得期望的曝光强度。如果曝光强度在曝光步骤中降低，则光源强度也相应降低。通过这种方式，所述光源可以在任何时刻仅以所需的最低强度运行，结果，减弱所谓的暗场。暗场由具有像素的多个区域组成，这些区域在一个曝光步骤中根本不该被曝光。原则上，暗场中的光强度应为零。但由于光调制器和光束引导性能并非是完全理想的，故在曝光步骤中在曝光区域外的暗场中还存在未变为零的光强度。暗场中的剩余光强度取决于曝光用光源的强度，其中暗场的剩余光强度随光源强度增强而增强。通过在曝光步骤中与时间相关地尽量减小光源的调节强度，可以通过这种方式尽量减小不期望有的暗场强度。暗场在整个构造过程期间有效且还永久地存在于暂时未曝光的区域中。结果，光聚合性材料可能始终是化学弱反应，出现了液态原材料的增强的凝胶化和凝结。

本发明提出一种方法，借此通过使光源亮度随时间变化以便光强度在任何时刻被调节至尽量最小的值，可减小通过暗场影响光聚合物的光能的总剂量。对此，只要在一个曝光步骤中正要被激活的像素具有随时间变化的强度分布的共同部分，则所述强度变化的共同部分没有通过若干曝光元件的单独控制被控制，而是通过光源强度的相应整体控制来控制。在任何情况下，根据本发明的做法的结果是减小光源整体强度，从而减弱暗场影响，因为如果光源强度不变，则光源须以在构造过程的曝光期间所必需的最大值运行。

在优选实施方式中，在一个曝光步骤中，在针对该曝光步骤所规定的曝光区域中，一个或多个连续的待曝光面积和对应于这些面积的待激活的曝光元件被标识。每个连续面积由核心区域和边缘区域组成，其中这样选择所述曝光元件的强度分布的时间相关函数，在核心区域中的曝光元件比边缘区域中的曝光元件更早启动。

在替代实施方式中，在一个曝光步骤中，在针对该曝光步骤所规定的曝光区域中，一个或多个连续的待曝光的面积和对应于这些面积的待激活的曝光元件被标识。每个连续的面积由核心区域、与核心区域的距离渐增的一个或多个中间区域以及边缘区域组成。如此选择所述曝光元件强度分布的时间相关函数，即在核心区域中的曝光元件首先被启动，然后，在一个或多个中间区域中的曝光元件依照其与核心区域的距离被依次启动，最后，边缘区域中的曝光元件被启动。

在以上所限定的做法中实现了在连续的面积中由内向外进行聚合。由此一来，只要在内部区域中的聚合已在待曝光的面积那里引起收缩，则光聚合性材料从更靠外部的区域流入。通过这种方式，在聚合期间因收缩而出现在在聚合材料中的应力可被减小。

此外，在优选实施方式中如此选择所述曝光元件的强度分布的时间相关函数，只有当在前的更靠内部的区域中的曝光元件已释放出其用于当前曝光步骤的整体强度的至少50％时，中间区域或边缘区域的曝光元件才被启动。特别优选的是如此选择所述曝光元件的强度分布的时间相关函数，只有当在前的更靠内部的区域中的曝光元件已完全释放出其用于当前曝光步骤的整体强度时，中间区域的或边缘区域的曝光元件才被启动。

在优选方法中规定，曝光元件的强度分布的时间相关函数由具有预定的脉冲长度和周期的脉冲序列限定，并且对于用于边缘区域的曝光元件的脉冲序列，脉冲长度被选择为比用于在更靠内部区域中的曝光元件的脉冲长度更短。即，与本发明相关地已经证明了，在以具有更短脉冲长度的脉冲序列进行的曝光中实现了更好的位置分辨率。就此有利的是，在边缘区域中使用具有更短脉冲长度的脉冲序列，在此寻求良好的位置分辨率以便精确限定边缘轮廓，同时在核心区域中或在一个或多个中间区域中，可以用更长的脉冲长度工作，这缩短了曝光持续时间。

在另一优选方法中又规定，曝光元件的强度分布的时间相关函数由具有预定的脉冲长度和周期的脉冲序列来限定。此外，对于用于边缘区域的曝光元件的脉冲序列，周期被选择为比用于在更靠内部的区域中的曝光元件的周期长。即，与本发明相关地已经证明了，在以一定脉冲长度的脉冲序列曝光的情况下，以更长周期(更低频率)的脉冲序列进行曝光可实现更高的位置分辨率，也就是说，光将不那么强地从所述曝光区域散射至所述曝光区域以外的区域，这意味着所述曝光区域的更好的轮廓限定。因此缘故，在需要更好的轮廓限定的边缘区域中使用具有比在更靠内部的区域中的脉冲序列更长的周期的脉冲序列，为了缩短曝光持续时间，更靠内部的区域也可以用更短的周期(更高频率)工作。

在另一优选方法中规定，曝光元件的强度分布的时间相关函数这样选择，即所述曝光元件在曝光步骤中具有低曝光强度的第一曝光阶段和之后处于针对预定周期的最大值的高强度的阶段，如此确定所述时间相关函数，即所述更低强度的第一曝光阶段是处于最大值的预定周期的至少三倍长。尤其是所述曝光元件的强度分布的时间相关函数在所述第一曝光阶段由呈I₀·e^t/τ形式的函数确定，其中，I₀是常数，τ是预定的时间常数。如果所有将被曝光的像素具有相同的时间常数τ，则光源可以与e^t/τ成比例的强度工作。

在优选的实施方式中规定，当并列但通过间隙隔开的多个面积在曝光区域中被曝光时，紧邻的面积的曝光元件在时间上被这样控制，即紧邻的面积的曝光在时间上是相互错开进行的。由此，所述面积的位置分辨率和边缘限定由于下述原因可被改进：光通过散射还进入相邻面积的间隙中。如果两个面积被同时曝光，来自两个面积的散射光在间隙中叠加并且强度可超过用于聚合的临界值。这能导致在间隙中的意想不到的聚合。如果多个相邻的面积被先后曝光，则每次仅有来自相邻面积之一的散射光进入该间隙。由此，虽然使散射光进入间隙的持续时间延长，但其强度减半并由此保持在低于聚合临界强度，结果，在间隙中不发生聚合。

也可以规定，当多个并列的但彼此完全隔开的不同尺寸的面积在曝光区域被曝光时，所述多个面积以不同的取决于其尺寸的强度分布被曝光。

附图说明

下面，将借助于示例性实施方式并结合附图来说明本发明，其中：

图1示出用于以本发明方法构造成型体的装置的部件的示意图，

图2示出具有若干激活的曝光元件的二维光强度调制器的细节图，在此示意性示出了以不同的强度分布工作的两种激活的曝光元件，

图3示出曝光区域及其划分为核心区域、中间区域和边缘区域的示意图，

图4示出源自图1所示的核心区域、中间区域和边缘区域的曝光元件强度的时间分布，

图5示出前后相继的曝光阶段的时间进程的示意图，其中所述核心区域、中间区域和边缘区域以不同的时间顺序被曝光，

图6示出位置分辨率(超尺寸以％表示)的测量，其作为针对两个强度(0.14mW/mm²和0.3mW/mm²)的脉冲持续时间的函数，

图7示出位置分辨率(超尺寸以％表示)的测量，其作为针对两个固定脉冲长度(0.01s和0.1s)的脉冲频率的函数，

图8示出曝光强度的三个不同的时间分布，此时缓慢增至最大值，和

图9示出与光源强度相关的暗场光强度。

具体实施方式

图1示出了用于构造成型体的装置的部件，该装置可用于实施根据本发明的方法。与本发明有关的实验使用这样的曝光单元，其具有光源2(波长460nm)，被光源照射的呈DLP(数字光处理)芯片形式的二维光强度调制器4，和可编程控制单元(未示出)。所述处理单元的关键组件是DLP芯片。该芯片由以栅格形式布置的微镜驱动器(即可倾斜的反射面)构成，其中，在图1中为显示起见而仅画出6×6微镜。所述微镜的活动由静电场诱发。被所述光源照射的微镜在这里构成曝光元件。每个曝光元件对应于曝光区域中的一个像素(像元)。每个微镜能的角度可单独调节且通常具有两个稳定的终态，即激活状态和非激活状态，在激活状态下，所述微镜将来自光源的光反射至曝光区域中的对应于曝光元件的像素，在非激活状态下，倾转的微镜没有将光反射至曝光区域。在图1中，非激活的微镜被以白色表示，而激活的微镜以点表示。一般，微镜可在所述控制单元的控制下以高达5千赫(kHz)频率在这些状态之间被来回切换。在微镜装置中可以通过随脉冲序列驱动微镜来控制在每个像素处的强度，其中该脉冲序列接受脉宽调制以调节所述强度；当所述微镜在整个曝光步骤中连续处于激活状态时，实现最大强度。但是，除了微镜装置，原则上还可使用其它曝光单元，例如使用所谓的“数字光阀”。

借助如图1分开示意所示的装置，通过具有预定轮廓的多个层的连续曝光，在构造平台上构造成型体10，该构造平台悬挂在可在高度方向上移动的托架上。通过将该构造平台下降至具有透明底部的槽中，在最后形成在成型体10最下面的层和槽底之间限定出由还未硬化的光聚合性材料制成的层，该层位于所述槽内。通过调节在最后形成于成型体10上的层的底面和槽底之间的距离，可以限定出期望的层厚。然后，通过这种方式限定出的层通过自下曝光以期望的轮廓硬化。在如图1示意所示的情况中，要曝光一个具有正方形边缘形状的面积，其中所述正方形的一个角被切掉。这个曝光区域的光照通过在光强度调制器4中的若干曝光元件的可控激活来进行。图2又示意性示出了光强度调制器的6×6曝光元件的细节图。在这里，在当前曝光步骤中被激活的曝光元件用阴影线来示出。示出了两种阴影线，其中，不同阴影线的曝光元件以图2右边所示的不同强度分布进行曝光。如果光强度调制器由微镜装置形成，则强度分布由微镜的激活脉冲序列实现，在此，为实现期望的平均强度分布，所述脉冲序列是脉宽调制的。当微镜在曝光步骤的整个曝光期间内斗被激活时，获得了曝光元件的最大曝光强度。此外，所有曝光元件所共有的曝光强度变化通过光源2的光强度变化来获得。

根据本发明，为待构造的成型体的一个面积的每个曝光步骤建立一个阵，该阵的每个元素对应于一个曝光元件(如微镜)。图2示出6×6微镜阵列，它对应于6×6阵。阵的每个元素包含时间相关函数，其确定用于这个曝光元件的曝光强度的时间分布。原则上，用于每个曝光元件的强度分布可单独规定。

但也可限定出曝光区域的子区域，并且将对应于各子区域的曝光元件按共同的强度时间分布合并。根据本发明的一个实施方式，在曝光步骤的曝光区域中待曝光的连续面积被标识。在本文中，连续的面积尤其在拓扑学意义上是指单连通的面积，即，在所述单连通的面积内的每条闭合曲线仅包围属于该连续面积的区域。这种待曝光的连续面积至少由核心区域和边缘区域组成。在图3所示的例子中，左侧示出的待曝光的连续面积，其在这里呈圆形面积的形式。在图3的例子中的所述连续面积由核心区域、包围核心区域的中间区域以及边缘区域组成，它们在图3的右边被示出。

图4示意性示出了强度分布，该强度分布被提供给对应于核心区域、中间区域和边缘区域的曝光元件。在本例子中，针对对应于核心区域的曝光元件的强度分布首先是上升的分布曲线，直至最大值，继而是一个具有恒定曝光强度的阶段。在这种情况下，对应于核心区域的曝光元件具有共同的强度分布，即从0升至最大值，继而具有恒定强度的阶段，最后降至0。对应于核心区域的曝光元件的共同强度分布通过以相应的强度分布控制光源来实现。在核心区域的曝光结束后，对应于中间区域的曝光元件以缓慢上升的强度分布被启动，然后升至最大强度，继而在最大强度下保持预定的阶段，然后降至0。当中间区域的曝光元件已达到最大强度时，对应于边缘区域的曝光元件已以最大强度被启动，在中间区域的曝光结束之后，继续以最大强度保持大约相等的时间。同样，在中间区域和边缘区域的曝光过程中具有强度分布的共同变化部分，例如中间区域曝光开始时的上升。所述共同的强度变化通过以对应于该变化的强度分布控制光源来实现，其中所有待激活的曝光元件须经历该共同的强度变化。通过这种方式，可以与时间相关地将光源调节至所需的最小强度，从而在曝光步骤中累计的剂量是最小的。为此，通过每个曝光步骤中被照射的暗场剂量是最小的。这能借助图9加以说明，在图9中，与光源强度相关地示出了暗场强度。可以看出暗场强度随光源强度增强而增强。通过按照本发明将光源用于在曝光步骤期间控制曝光元件的共同强度变化，暗场中的累计计量被减小，这是因为与时间相关地以最低可能的光源强度来工作，这与光源强度恒定处于曝光步骤所需要的最大值的情况相比造成暗场中的累计剂量的减小。

通过在时间上受控制的曝光顺序，聚合从内向外地进展至待曝光区域中。由此，在靠内区域聚合时可能出现的收缩还可以被如此补偿，即，液态光聚合性材料从更靠外的因缺乏光照而还未开始聚合的区域向内流入。

还在图4中看到，针对所述边缘区域提供比核心区域和中间区域总体更短的曝光持续时间。其原因在于，与本发明相关地已表明了，随着曝光持续时间的增加，更多的光也被散射进入在真正曝光轮廓外的区域，即，聚合层生长超出原本规定的外边缘，这意味着呈硬化层边缘限定不准形式的低位置分辨率。因此缘故，对所述边缘区域以最大强度进行尽量短的曝光，从而针对高位置分辨率来优化使边缘区域的聚合。

如以下还将更详细讨论地，为了在聚合材料中产生尽可能小的内应力，如图4所示的针对核心区域和中间区域的更长曝光持续时间随着缓慢升至最大曝光强度被优化。

图5示出了核心区域、中间区域和边缘区域的曝光的可选用的时间顺序控制。首先，在步骤1和步骤3中开始核心区域的缓慢曝光。在步骤5至步骤7中，核心区域以高于在步骤1至步骤3中的强度被曝光。但在步骤5中还开始中间区域的第一次曝光，随后是在步骤7中的另一次曝光。然后，在步骤9至步骤11中以比在步骤5至步骤8中更快的顺序进行中间区域的曝光。与此同时，在步骤9至步骤11中曝光所述边缘区域。与图4所示的核心区域、中间区域和边缘区域的曝光时间顺序不同，图5中的曝光在这些区域中局部重叠，就是说，所述中间区域的曝光在步骤5中在如下时刻已开始，此时核心区域的曝光还未完全结束，其在步骤7中才结束。同样，在步骤9至步骤11中，中间区域的曝光与边缘区域的曝光同时结束。但总之，为了提高边缘限定的精确度，边缘区域的曝光持续时间短于核心区域和中间区域的曝光持续时间。

用以下方式研究影响由所述曝光产生的聚合面积的位置精度的因素。总是聚合一个具有约60μm厚度的单层，该层包含有规则排列的正方形“孔”，该正方形“孔”具有200μm×200μm的尺寸。换言之，可以说形成包括规则排列的网孔的网，所述网孔由边长为200μm的正方形构成。在不同条件下形成的网层继而借助光学显微镜被研究，同时分析由不精确的边缘限定(低局部分辨率)改变所述网孔(理想情况下为200μm×200μm)至何种程度，就是说，由网孔周围的聚合区域的边缘以何种程度生长入网孔。长入程度作为超尺寸被测量，其表示因边缘限定不准而长入网孔的边缘减少网孔面积的百分比。0％超尺寸意味着理想的位置限定，即，网孔精确对应于预定的几何尺寸200μm×200μm，50％超尺寸意味着网孔面积因长入边缘而缩减至一半，100％超尺寸的极端情况意味着位置分辨率低到网孔完全消失的程度。

现在，网层以具有固定频率(100Hz)和变化脉冲持续时间的脉冲序列被研究。结果如图6所示，其中，所述超尺寸以针对两个强度的脉冲持续时间的函数被示出。在这种情况下，脉冲持续时间从0.001s变化至0.01s，其中以最长脉冲持续时间0.01s在频率100Hz下曝光意味着连续曝光。应看出超尺寸随更短的脉冲持续时间而减小，即，对于尽量短的脉冲持续时间，位置分辨率是最佳的。原则上也可以由光源快速开关来产生所述脉冲，这与长期运行的光源相比使得暗场中的平均剂量和累计剂量减小。

据此本发明优选的是，在以脉冲序列曝光时，在边缘区域中的曝光以持续时间短于在核心区域或中间区域中的脉冲长度进行，以在需要高位置分辨率用于边缘限定的边缘区域中获得高精度，而在核心区域和中间区域中以更长的脉冲长度工作，这是因为在这里所述分辨率不起作用。

此外，研究在以具有固定脉冲持续时间的脉冲序列曝光时的所述位置分辨率与脉冲频率的相关性。图7示出了呈按照百分比的超尺寸形式的位置分辨率，作为针对两个固定脉冲持续时间即0.1s和0.01s的脉冲频率的函数。在此示出了所述位置分辨率的改善导致频率越低(超尺寸越小)。在所述两个脉冲持续时间的结果对比中验证了图6的结果，据此短脉冲持续时间得到更高的位置分辨率。

因此，本发明优选的是，在以脉冲序列曝光时，在边缘区域中的曝光以尽可能短的脉冲持续时间进行，总是以短于在中间区域或核心区域中的曝光脉冲持续时间进行。

图7非常清楚地示出了在固定脉冲长度的情况下可通过降低频率来改善所述位置分辨率的程度。例如针对在频率50Hz下具有脉冲持续时间0.01s的脉冲序列的位置分辨率对应于50％的超尺寸，即本来应是200μm×200μm的网孔的边缘造成网孔半闭地被不良限定。在相同脉冲持续时间的情况下，在过渡至5Hz的较低频率时位置分辨率被显著提高，从而超尺寸仅有约5％。

已经进一步研究了如何可以减小在已构造的成型体中的内应力和进而在脱胶后在烧结构件中的裂纹。此时使用不同的曝光时长。图6示出了强度分布的三个例子，该强度分布首先按照指数函数(e函数)升至100％，然后是强度恒定的更短的后续阶段。图8所示的多个强度分布包含具有三个不同时间常数的e函数。在与最终的烧结体的相比中显示出，在曝光开始时e函数的时间常数越大，裂纹越少。

当在相对低的稳定水平开始曝光且接着为最大强度阶段时也验证了该结果。在此表明，在以相对低的稳定水平开始时比最高水平曝光阶段更长时间的曝光导致了最终产品中的裂纹的减少。

Claims

1.一种采用基于平版印刷术的生成制造(快速原型)由光聚合性材料构造成型体的方法，其中在构造平台上限定出液态光聚合性材料层，所述层在曝光步骤中通过曝光单元在具有预定轮廓的曝光区域中被聚合，限定出由光聚合性材料制成的另一层，最后被限定出的该层在另一曝光步骤中在具有针对最后限定出的所述层所预定的轮廓的曝光区域中被聚合，然后重复所述最后两个步骤，直至通过这一系列具有逐层预定的轮廓的硬化层形成具有预定形状的成型体，其中在具有预定轮廓的曝光区域中的每次曝光通过来自曝光元件的二维阵列中的曝光元件的单独可控激活来实现，每个曝光元件对应于一个像素并且被曝光的所述像素共同限定出所述曝光区域，其中所述曝光区域的曝光通过共同的光源和被所述光源照射的、具有单独可控的强度调制器栅格的二维光强度调制器进行，以致每个被照射的强度调制器形成一个曝光在曝光区域中的一个像素的曝光元件，其中为一层的每一曝光步骤建立一个二维阵，该阵的每个元素对应于来自所述曝光元件阵列的一个曝光元件并且包含用于所述曝光元件的呈时间相关函数形式的控制命令，该函数单独确定在曝光步骤期间所述曝光元件的辐射强度分布，其特征在于，只要在曝光步骤中所有待激活的曝光元件的强度分布的所有时间相关函数的共同的强度变化部分作为一般强度变化存在，那么通过根据所述一般强度变化控制光源强度实现所述一般强度变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述光源的强度在所述曝光步骤过程期间被这样控制，即，所述光源的强度在每一时刻按照该时间相关函数被调节至尽量最低的值，所述尽量最低的值还足以为当前须以最高强度曝光的像素提供对此所需要的强度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，在一个曝光步骤中，在当前曝光区域中一个或多个连续的待曝光的面积以及对应于所述面积的待激活的曝光元件被标识，并且每个连续的面积由核心区域和边缘区域组成，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数这样选择，即在所述核心区域中的曝光元件比在所述边缘区域中的曝光元件更早地启动。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，在一个曝光步骤中，在当前曝光区域中一个或多个连续的待曝光的面积以及对应于所述面积的待激活的曝光元件被标识，并且每个连续的面积由核心区域、与所述核心区域的距离渐增的一个或多个中间区域和边缘区域组成，其中所述曝光元件的强度分布的时间相关函数这样选择，即在所述核心区域中的曝光元件首先被启动，然后在所述一个或多个中间区域中的曝光元件按照它们与所述核心区域的距离的顺序被依次启动，最后，在所述边缘区域中的曝光元件被启动。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征是，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数这样选择，即只有当在前的更靠内部的区域中的曝光元件已释放出其用于当前曝光步骤的整体强度的至少50％时，所述中间区域的或所述边缘区域的曝光元件才被启动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数这样选择，即只有当在前的更靠内部的区域中的曝光元件完全释放出其用于当前曝光步骤的整体强度时，所述中间区域的或所述边缘区域的曝光元件才被启动。

7.根据权利要求3至6之一所述的方法，其特征是，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数这样选择，即在一个曝光步骤中在所述边缘区域中整体曝光持续时间比在更靠内区域中的整体曝光持续时间更短。

8.根据权利要求3至7之一所述的方法，其特征是，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数由具有预定的脉冲长度和周期的脉冲序列限定，并且对于用于所述边缘区域的曝光元件的脉冲序列，脉冲长度被选择为比用于更靠内部的区域中的曝光元件的脉冲长度短。

9.根据权利要求3或8所述的方法，其特征是，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数由具有预定的脉冲长度和周期的脉冲序列限定，并且对于用于所述边缘区域的曝光元件的脉冲序列，该周期被选择为比用于更靠内部的区域中的曝光元件的周期长。

10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数这样选择，即所述曝光元件在一个曝光步骤中具有低曝光强度的第一曝光阶段和之后针对预定周期的具有处于最大值的高强度的阶段，所述时间相关函数这样确定，即所述低强度的第一曝光阶段是处于最大值的预定周期的至少三倍长。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征是，所述曝光元件的强度分布的时间相关函数在所述第一曝光阶段中由呈I₀·e^t/τ形式的函数确定，其中，I₀是常数，τ是预定的时间常数。

12.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，当多个并列但通过间隙隔开的面积在所述曝光区域中被曝光时，紧邻的面积的所述曝光元件在时间上被这样控制，即所述紧邻的面积的曝光在时间上是错开进行的。