CN108349160A - 用于制造三维对象的增材制造装置 - Google Patents

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Abstract

用于制造三维对象的增材制造装置，所述增材制造装置具有箔基板(2)和树脂沉积器(4)，所述树脂沉积器(4)用于将可固化树脂层(6)沉积在所述箔基板(2)的第一侧(2a)上，其中所述树脂沉积器(4)包括输入侧树脂存储单元(5)。存在辐射源(10)，用于辐射固化所述箔基板(2)的所述第一侧(2a)上的所述树脂层(6)，其中固化的树脂层(6)表示三维对象(12)的横截面薄片。高台(9)经构造以保持至少部分地表示三维对象(12)的一个或多个固化的树脂层的堆叠布置，并且定位系统被提供来用于使所述箔基板(2)和所述高台(9)相对定位。树脂调节单元(16)提供在所述输入树脂存储单元(5)的上游。

Description

用于制造三维对象的增材制造装置
技术领域
本发明涉及一种增材制造装置，尤其涉及用于增材制造装置的树脂处置部件。
背景技术
美国专利公布US2011/0309554公开了一种用于处理用于按层建立对象的光可聚合材料的装置。在一个实施方式中，装置包括可旋转设置的大桶、设置在大桶之上用于建立对象的构建平台、用于将光可聚合材料进料至大桶的底部中的进料装置、光调制器和分别在构建平台之下和之上的另一曝光单元。装置可进一步包括施涂装置，例如刮墨刀片，所述施涂装置在大桶旋转方向上布置在进料装置与构建平台之间以用于将光可聚合材料整平至规定的层厚度。另外，擦拭器可布置在光调制器后面并布置在大桶之上以用于从大桶的底部收集材料并且将所述材料运走或使之返回进料装置，这应在构建过程结束时发生。在构建过程期间，当擦拭器相对于大桶的底部稍微升起时，擦拭器用于再次进行材料分配，尤其将材料推回至已在构建平台升起之后通过曝光过程在材料层中形成的“孔洞”中的目的。在替代性实施方式中，装置可包括以往复方式线性移动的大桶而非旋转大桶。
日本专利公布JP-S63-312130公开了增材制造系统，其中流体物质以薄膜的形式施涂于透明薄片上，所述透明薄片将流体物质的膜运输至光能辐射表面以用于曝光流体物质。
美国专利公布US2011/030804公开了一种增材制造系统，所述增材制造系统具有带有可固化树脂的大桶和竖直移动平台，所述竖直移动平台悬吊在大桶内，使得新层可形成于正在形成的对象的顶部上。分配构件被提供来用于获得正在形成的对象的顶部上的可固化树脂的新鲜层。流体移动装置(泵)与分配构件连通，并公开了滤波器连接至流体移动装置的实施方式。
发明内容
本发明试图提供一种改良的增材制造装置，所述改良的增材制造装置提供增加的可固化树脂效率和减少的树脂废料流。增材制造装置在三维对象的层至层建立期间对层刮痕也不太敏感。
根据本发明，提供前言中所限定的类型的增材制造装置，所述增材制造装置包括：箔基板和树脂沉积器，所述树脂沉积器用于将可固化树脂层沉积于所述箔基板的第一侧上，所述箔基板由支撑板支撑，并且其中所述树脂沉积器包括输入侧树脂存储单元；辐射源，用于辐射固化所述箔基板的所述第一侧上的所述树脂层，其中固化的树脂层表示三维对象的横截面薄片；高台，经构造以保持至少部分地表示所述三维对象的一个或多个固化的树脂层的堆叠布置；定位系统，用于使所述箔基板和所述高台相对定位；以及树脂调节单元，在所述输入侧树脂存储单元(或树脂沉积器)的上游；树脂收集单元，被布置以从所述基板收集未使用的可固化树脂，其中所述树脂调节单元与所述树脂收集单元和输入侧树脂存储单元连通。
本发明的所述增材制造装置确保所需的特性如树脂的化学组成、粘度、湿度、颗粒大小和/或温度被维持和/或修改以用于特定应用。例如，所述增材制造装置避免所使用的可固化树脂层中的超过预定大小的悬浮颗粒和固体过量。因此，每个层将沉积平滑且均匀的可固化树脂层，因此，固化层和最终所生产的三维对象将具有较高质量。这个实施方式可使用用于将树脂调节单元连接至树脂收集单元和输入侧树脂存储单元的适当管材实现，借此允许针对三维对象的下一和后续层重新使用并调节树脂。此外，树脂调节单元被布置以允许不同树脂颜色以及一种或多种不同树脂材料，例如多树脂材料处理，这对于获得具有有利和/或所需的特性(例如厚度)的一个或多个不同树脂层可为有利的。
在一个实施方式中，所述树脂调节单元可进一步包括与所述树脂收集单元和所述输入侧树脂存储单元连通的泵单元，例如，呈蠕动泵的形式，用于直接提供从所述树脂收集单元回到所述输入侧树脂存储单元的树脂流动路径。
可固化树脂的温度控制可通过作为树脂调节单元的部分的温度控制系统提供于一个有利实施方式中，使得可保证树脂的最佳温度以用于特定应用。
在一个实施方式中，所述树脂调节单元可进一步包括树脂粘度控制系统以通过准确地控制可固化树脂的粘度来促进将要求厚度的可固化树脂的薄层沉积于箔基板上。
在一个有利实施方式中，所述树脂调节单元可进一步包括树脂湿度控制系统以确保在增材制造过程期间维持和/或修改树脂的需要的湿度水平。
此外，所述树脂调节单元可以具备树脂组成控制系统，借此可根据应用的特定要求取得、维持和/或修改所需要的化学组成。
在又一实施方式中，所述树脂收集单元可以包括刮板，所述刮板在操作中与箔基板接触，以便有效地从箔基板移除所留下的树脂。这也将允许箔基板的重新使用(例如使用环状箔基板)。
又一实施方式中的树脂沉积器包括用于将可固化树脂层提供于箔基板上的可变高度刀片(例如，实现为刮墨刀片)。这允许了可固化树脂层的准确且均匀的沉积。
为了保证树脂中的悬浮颗粒不超过特定大小，提供有利实施方式，其中树脂调节单元包括过滤器单元。所述过滤器单元可被布置以确保树脂层中的悬浮颗粒具有不超过例如箔基板上使用的层厚度的大小，借此在制造过程期间避免刮痕和/或其他层不规则性。
在又一实施方式中，所述过滤器单元具有小于可固化树脂层的厚度的过滤器孔大小，例如小于50μm或甚至小于10μm)。为了实现这种情况，过滤器单元可包括筛子、筛网过滤器、(钢丝)网纱等。
在又一实施方式中，所述辐射源包括单个投影仪。单个投影仪(例如4K投束器或DLP投束器)可直接地在一次曝光中投射所需的层结构，使得在多个(部分)曝光和对准的情况下不需要复杂操作。
在甚至又一实施方式中，所述增材制造装置进一步包括用于将所述箔基板平坦地保持到所述支撑板上的箔整平装置。所述箔整平装置例如被实现为真空装置，并且在支撑板中(例如，仅在图像区域周围)具有适合的孔或狭缝。替代地或另外，所述箔整平装置包括在所述箔基板与所述支撑板之间定向的鼓风机，用于在移动所述箔基板以制造又一层之前放松所述箔基板。
附图说明
以下将参考附图，使用若干示例性实施方式更详细地论述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的增材制造系统的实施方式；
图2示出了如使用在本发明实施方式中的支撑板和箔基板的实施方式的顶视图；
图3示出了如使用在本发明的实施方式中的浆料重新收集单元的底视图；
图4示出了健康监测单元布置的示意图；以及
图5示出了包括箔基板控制单元的本发明增材制造设备的又一实施方式的局部视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的增材制造系统的实施方式。在所示的实施方式中，增材制造装置1包括箔基板2和树脂沉积器4，树脂沉积器4用于将可固化树脂层6沉积在箔基板2的第一侧2a上，其中树脂沉积器4包括输入侧树脂存储单元5。输入侧树脂存储单元5可操作以提供可固化树脂6至箔基板2上的连续且充分的供应。箔基板2由支撑板8支撑并且可在支撑板8的表面上移动。
为了清楚起见，“可固化树脂”应理解为可通过曝光于辐射而凝固的粘性材料，其中“辐射”可为例如可见光辐射、紫外线辐射或红外线辐射。可固化树脂的示例为光可聚合材料如包括陶瓷颗粒的光敏聚合物。
此外，用于树脂层6的辐射固化的辐射源10提供在箔基板2的第二侧2b上，所述箔基板在如图1中所示的实施方式中对所使用的辐射类型为透明的。固化的树脂层6a表示将要制造的三维对象12的横截面切片。在替代性实施方式中，如图1中所描绘，辐射源10可布置在箔基板2的第一侧2a处。
由于三维对象是通过接连地添加固化层制造，因此提供高台9，所述高台经构造以保持至少部分地表示三维对象12的一个或多个固化的树脂层的堆叠布置。为了相对于9来定位箔基板2，提供用于箔基板2和高台9的相对定位的定位系统。在一个实施方式中，定位系统还可提供支撑板8和/或辐射源10相对于高台9的相对定位，如由图1中的箭头所指示。
在典型实施方式中，高台9可移动地设置成基本上垂直于支撑板8以用于例如拉动固化的树脂层或横截面薄片6a远离箔基板2。这样的固化的树脂层6a形成通过以下方式而增材制造的对象12的横截面薄片：堆叠这种固化的树脂层6a中的一个或多个，并且一旦凝固结束，就会拉动这样的固化层中的每个个远离箔基板2。高台9也可经构造以在曝光于辐射之前使对象12与处于距箔基板2的预定距离处的“新鲜”树脂层6接触。以此方式，获得表示三维对象12的粘附地和/或熔融地固化的树脂层6a的堆叠布置。
增材制造装置1进一步包括处于输入侧树脂存储单元5或可能地树脂沉积器4上游的树脂调节单元16。根据本发明的树脂调节单元16的重要优势在于可固化树脂6的调节根据特定规范进行以改良每个沉积且固化的树脂层6a的层质量，从而产生较高质量的最终三维对象12。特别地，树脂调节单元16确保根据特定规范维持和/或修改例如所需的特性如树脂的化学组成、粘度、湿度、颗粒大小和/或温度等。
在一个有利实施方式中，增材制造装置1进一步包括树脂收集单元14，其中树脂调节单元16与树脂收集单元14和输入侧树脂存储单元5连通。
这个实施方式允许从基板2收集未使用的可固化树脂6并将其进料回树脂沉积器4，例如输入树脂存储单元5。这个实施方式的重要优势在于可固化树脂6的继续的再循环进行，从而使用于生产三维对象12的材料成本较低。特别地，对于将要制造的对象12的每个横截面薄片，当箔基板2随着新的可固化树脂6通过树脂沉积器4在高台9和对象12下方被供应而沿着支撑板8移动至树脂收集单元14时，设置在固化的树脂层6a周围的过量可固化树脂被立即进料至树脂收集单元14中。树脂调节单元16确保可在增材制造过程期间维持和/或修改任何所需的树脂质量。
在一个实施方式中，树脂调节单元16进一步包括与输入侧树脂存储单元5连通的泵单元16a，借此允许用于不间断的增材制造过程的充分树脂流动。
在一个实施方式中，树脂收集单元14和树脂沉积器4通过管状进料管线连接，所述管状进料管线包括下游进料管线15和上游进料管线17，其中树脂调节单元16，尤其泵单元16a，设置在所述下游进料管线与所述上游进料管线之间。
在一个实施方式中，下游进料管线15和上游进料管线17包括柔性或刚性材料或其任何组合，这取决于要求。
在又一实施方式中，泵单元16a为隔膜泵、蠕动泵或适合于泵送例如高粘性可固化树脂的可固化树脂的任何其他泵类型。
根据本发明，树脂调节单元16可进一步包括过滤器单元16b。过滤器单元16b可连接至树脂进料流。过滤器单元16b确保箔基板2上的可固化树脂6不包括大于预定大小的固体或颗粒。例如，在一个有利实施方式中，过滤器单元16b经构造以过滤具有超过预定值的最大横截面大小的颗粒，所述预定值例如与可固化树脂6的层厚度d有关。因此，对于例如30μm的树脂层厚度d，过滤器单元16b可被布置以过滤或保留具有超过30μm的横截面大小的所有固体和颗粒。一般来说，可固化树脂层6中的颗粒大小不应该超过箔基板2上的所述可固化树脂的层厚度d。当可固化树脂在先前固化的树脂层6a下方的基板2上进料时，过滤器单元16b由此防止不均匀部分(如新可固化树脂层6上的线)的形成。另外，由于过滤器单元16b限制可固化树脂层6中的颗粒的大小，因此最小化固化的树脂层或横截面薄片6a的表面粗糙度。
在替代性实施方式中，除作为树脂调节单元16的部分的过滤器单元16b外，或代替作为树脂调节单元16的部分的过滤器单元16b，可提供进一步过滤器单元7，所述进一步过滤器单元直接地连接至输入侧树脂存储单元5(如图1中所示)。与过滤器单元16b有关的本文所描述的特征可以类似方式适用于进一步过滤器单元7。
重要的是，注意，树脂调节单元16不需要布置为单独单元。也就是说，在替代性实施方式中，树脂调节单元16可为树脂沉积器4或输入侧树脂存储单元5的部分或整合于树脂沉积器4或输入侧树脂存储单元5中。甚至可以想象，在又一替代性实施方式中，树脂调节单元16为树脂收集单元14的一部分或整合于树脂收集单元14中。因此根据本发明，若根据规范希望和/或需要如此，则树脂调节单元16原则上可被布置和/或整合在增材制造装置1内的任何地方。
过滤器单元16b的过滤容量也可通过指示能够穿过过滤器单元16b进入树脂沉积器4中和到箔基板2上的树脂流中的悬浮固体或颗粒的最大大小的过滤器孔大小表达。例如，在一个实施方式中，过滤器单元16b具有小于可固化树脂层6的厚度的过滤器孔大小，例如小于50μm，例如小于30μm。过滤器单元16b因此保证可固化树脂层6中的颗粒大小不超过层厚度d，借此在基板2上提供一致和均匀的可固化树脂层6。这将还防止先前固化层6a上的划痕等并且降低固化的树脂层6a的表面粗糙度。注意，固化的树脂层6a将通常比在箔基板2上运输至曝光定位的可固化树脂层6的厚度薄得多，这是因为高台9将三维对象12按压至新鲜可固化树脂层6中。固化的树脂层6a仅为例如箔基板2上的层或可固化树脂6的一半。过滤器单元16b可包括筛子、筛网过滤器、金属丝网，或例如金属、塑料等的材料的紧密穿孔件。
当开始使用本发明的增材制造系统1生产三维对象时，固化的树脂层6a的第一平面层可例如通过以辐射曝光支撑板8的整个图像形成部分形成于高台9上。替代地，将可能甚至在高台9装配于系统1中之前提供具有第一树脂层的高台9并且使用适当的辐射源将所述第一树脂层固化至充分平坦的整个第一层。这可例如通过使用外部辐射源，或仅通过将具有第一未固化的树脂层的高台9保持在(透明的)支撑板8上方和执行整个板曝光来实现。这将允许以逐层方式的对象12的较容易且更可靠的构建，例如允许使用支柱、桥部等来在制造期间暂时地支撑对象12。稍后可将整个第一层从所制造的对象移除(连同支柱、桥部和其他支撑元件一起。第一固化树脂平面层以均匀且均一的方式(即，在其整个表面上的平行和同样均匀的厚度)被提供。这替代地可使用专用工具来实现，所述专用工具使用固定高台和保持大量未固化树脂的单独箔基板。平坦板随后可用来将未固化树脂和箔基板压靠于高台，使得获得均匀厚度的一致层。另外曝光元件(例如使用四周的光源)随后可用来固化未固化树脂。
替代地，第一层通过直接邻接高台9的第一层的温度诱导固化，例如使用支撑板8的直接或间接温度控制(例如使用红外线辐射、热空气等)形成。在这种情况下，使用包括热活化剂的树脂。可以设想甚至又一替代方案，其中使用化学粘结技术提供第一层。
在一个实施方式中，过滤器单元16b可设置在泵单元16a与树脂沉积器4之间的上游进料管线17中。在替代性实施方式中，过滤器单元16b设置在树脂收集单元14与泵单元16a之间的下游进料管线15中。可以设想过滤器单元16b包括多个过滤器构件，其中下游进料管线15和上游进料管线17各自包括例如过滤器构件。所述多个过滤器构件可各自具有不同过滤器孔大小，例如从下游进料管线15至上游进料管线17的递减过滤器孔大小或反之亦然。在下游进料管线15中具有过滤器构件可增加泵单元16a的耐久性。
为了进一步提高最优树脂质量，提供一组实施方式，其中树脂调节单元16进一步包括树脂温度控制系统、树脂粘度控制系统、树脂湿度控制系统，和/或树脂成分或组成控制系统。每个实施方式单独或以组合方式允许整个增材制造过程期间的树脂质量的最优控制和调整，使得可固化树脂层6满足如特定应用所需要的规范。
在又一实施方式中，多个树脂调节单元16与相关联树脂沉积器4和树脂收集单元14一起被提供于增材制造装置中。每个组合因此可提供具有特定材料性质的可固化树脂层，从而允许三维对象的多材料增材制造。
在一个实施方式中，树脂收集单元14包括刮板18，所述刮板允许将过量树脂从箔基板2刮落以用于进一步使用。在合意情形下，在取回具有新鲜固化的树脂层6a的对象12之后留在箔基板2上的所有可固化树脂通过刮板18从箔基板2移除，借此最大化可固化树脂效率并且最小化树脂废料流。为了从箔基板2移除树脂，提供一个实施方式，其中刮板18沿箔基板2的宽度与所述箔基板接触啮合，并且可能与箔基板2的第一表面2a成一定角度。刮板18可体现为跨箔基板2延伸的刮刀片。
刮板18可在各种实施方式中实现为例如笔直、柔性材料刀片类型的刮板18。在又一有利实施方式中，如图3的底视图中所示，树脂收集单元14包括抽吸孔14a，并且刮板18具有弯曲部分(在树脂收集单元14的底部侧的平面中，即在操作期间平行于箔基板2)。抽吸孔14a相对于刮板18的弯曲部分位于中心，因此箔基板2的剩余浆料将在操作期间抵靠刮板18聚集，并且在抽吸孔14a周围形成一类井，从而允许浆料的适当的再循环(例如使用如以上所论述的重新调节单元16)。此外，已经证明，刮板18的弯曲实施方式允许更均匀的压力将施加在箔基板2上，从而使箔基板2在实际利用期间在浆料收集单元14下方折皱和/或皱缩的可能性较低。另外，由于对各种元件的定位，浆料将不太可能在树脂收集单元的侧面处泄漏到树脂收集单元14外。除了通过使用刮板18防止浆料余留在使用过的箔基板2上之外，刮板18的这个弯曲实施方式将确保增材制造装置的本发明实施方式中的浆料的甚至更有效使用。
应注意，涉及刮板18的术语弯曲部分意味着还包括具有弯曲侧部分的直中间部分(例如在抽吸孔14a的宽度上)，从而提供如以上所描述的类似优势。
浆料收集单元14的进一步实施方式具有刮板18，所述刮板跨越大于使用期间的箔基板2上的浆料宽度的宽度。此外，已经发现，刮板的具有小于约250mm的半径的弯曲部分提供良好结果，例如，已经证明，110mm的半径在变化的打印环境下收集箔基板2上的所有剩余浆料方面提供良好结果。
在甚至又一实施方式中，至少一个附加刮板对18a定位在在浆料收集单元14的底部表面上，位于刮板18上游，其中至少一个附加刮板对18a中的附加刮板定位成关于浆料收集单元14的纵向中心线镜像对称。至少一个附加刮板对18a和(主)刮板18随后有利地在侧面处重叠以改良朝向位于中心的抽吸孔14a的剩余浆料的收集。
抽吸孔14a在又一实施方式中具有与刮板18一致的结构形式，即其形状弯曲。用于进一步浆料运输的单个连通附件14b(例如连接至如图1中所示的下游进料管线15)提供于抽吸孔14a的中心中。这确保了剩余浆料始终尽可能多地朝向连通附件14b运输，从而防止下游进料管线15的任何“干”运转。替代地或另外，可紧挨着单个位于中心的连通附件14b提供进一步连通附件，如图3的实施方式中所示。
在一个实施方式中，树脂收集单元14包括输出树脂存储单元19，当刮板18在过量树脂沿支撑板8移动至树脂收集单元14中时从箔基板2移除所述过量树脂，所述输出树脂存储单元允许过量树脂在增材制造期间被连续地收集。输出树脂存储单元19使得高达所需的输出水平L2的过量树脂量能够得到缓冲，其中缓冲的过量树脂由泵单元16通过下游进料管线15和上游进料管线17从树脂收集单元14泵送至树脂沉积器4的输入存储单元5中。
在一个有利实施方式中，树脂沉积器4进一步包括可变高度刀片20，例如刮墨刀片，用于为箔基板2上的可固化树脂层6提供准确地限定的厚d。可变高度刀片20允许跨于箔基板2的宽度具有预定厚d的平滑和均匀可固化树脂层6。在一个实施方式中，输入树脂存储单元5包括高达输入水平L1的过滤可固化树脂量，以确保具有预定厚度的连续可固化树脂层6可通过可变高度刀片20提供。在一个实施方式中，输入水平L1大于可固化树脂层6的预定厚度d。
图4示出了健康监测单元布置的示意图，所述健康监测单元布置可应用于本文所描述的增材制造装置实施方式中的任何增材制造装置实施方式。提供非侵入性健康监测单元30，所述非侵入性健康监测单元与树脂调节单元16操作连通。健康监测单元由于在增材制造装置的操作中使用的浆料的高粘度本质而属于非侵入性类型。非侵入性测量的优势进一步在于在操作中不存在与浆料的接触，从而防止任何弄污或与浆料的以其他方式的不利相互作用。健康监测单元30被布置以提供树脂调节单元16(其部分)的接通条件检测，如如图4的实施方式中所示的泵单元16a和/或过滤器单元16b(其中连接进料管线15a介于泵单元16a与过滤器单元16b之间)。作为示例，通过监测泵单元16a和/或过滤器单元16b中的压力或泵单元16a和/或过滤器单元16b上的压力差，可检测树脂调节单元16的各个零件的劣化。在使用本发明增材制造装置时，在仅在必要时监测和替换零件的前提下当然具有成本优势。另外，健康监测单元30可被布置以提供异常测量的及时警报，这例如允许在任何损坏可能发生之前采取对增材制造设备的预防性行动(例如关断)。
如图4的实施方式中所示的健康监测单元30具备连接至泵单元16a的功率感传器32和与过滤器单元16b连通的压力传感器31。替代地，压力传感器31与连接进料管线15a连通，也用于如以下更详细地论述的非侵入性压力测量。
健康监测单元30被布置以存储测量数据并且处理测量数据，例如以检测传感器参数中的异常、趋势等。取决于所检测的条件，可例如经由显示器或警报部件给予增材制造设备的操作者适当的指示。
压力传感器31可实现于若干示例性非侵入性实施方式中。例如，过滤器单元16b的过滤器壳体的位移可例如通过机械测量、光学测量、(超)声波测量使用位移传感器测量。这也可适用于过滤器单元16b的在压力的影响下弯曲或变形的其他部分，使用直接测量，例如使用应变仪，或间接地，例如使用机械地连接至过滤器单元16b的载荷测量元件。类似布置可适用于泵单元16a，或适用于属于树脂调节单元16的部分的其他元件。此外，连接进料管线15a可选择为具有预定柔性，使得连接进料管线15a的直径的增加可为对连接进料管线15a中的压力的直接测量。
为了监测浆料进料管线15、15a、17中的例如将指示堵塞的过滤器单元16b的压力增加，也可监测由泵单元16a消耗的功率。增加的压力将需要较高的泵作用，所述较高的泵作用将显示为随时间推移的增加的功率消耗。对于某些类型的泵，还可能监测操作频率或每分钟转数，例如当使用蠕动泵作为泵单元16a时。更一般地，通过测量和监测泵单元16a上的压力以及进一步特性(例如振动)，将还可能向操作者警报泵单元16a的过高污染，或泵单元16a(其部分)的增加的磨损。
考虑以上情况，因此可能在有限数目的附加部件的情况下提供用于增材制造设备的极可靠的健康监测布置。这将允许监测装置中的浆料的体积流量，并且就浆料的可能泄漏或损失发出警报。此外，当存在时，过滤器单元16b可仅在必要时被监测和替换(由于弄污或使过滤器单元16b的做功降低的其他条件)。此外，也可监测泵单元16a是否适当地起作用。另外，将甚至可能在健康监测单元30中使用适当的测量和处理来确定和监测增材制造装置中的浆料的粘度值。
考虑到本发明，增材制造过程需要可固化树脂层6局部地经受辐射以便根据对象12的所需横截面形状使层局部地凝固。辐射源10因此被布置以将特定辐射图像投射至可固化树脂层6上，表示将要凝固的对象12的横截面薄片。为有效地投射横截面图像，提供一个实施方式，其中辐射源10包括单个投影仪。单个投影仪被布置以同时将整个横截面图像投射至可固化树脂层6上，以便不需要投射并组合多个图像以充分地覆盖所讨论的横截面图像。在一个有利实施方式中，辐射源10的单个投影仪包括4K投束器装置，例如4K DLP或UHD投束器装置，所述4K投束器装置能够同时将具有充分分辨率及辐射能量的完整横截面图像投射至可固化树脂层6上。这消除了对投射并组合多个图像的需要，这通常是现有技术增材制造装置的情况。
图2示出了如本发明实施方式中所使用的支撑板8和箔基板2的实施方式的顶视图。在所示的实施方式中，箔基板2可移动地设置在支撑板8上并且与所述支撑板滑动啮合。辐射源10(未示出)限定箔基板2上的最大可用投射区部26，即可固化树脂层，最大可用投射区部可经受投射图像28，所述投射图像的轮廓在图2中绘出。在辐射源10包括高分辨率投束器装置，如4KUHD/DLP投束器的情况下，则可同时投射最大可用投射区部26，而不投射用于覆盖整个可用区部26的多个图像。
为获得对象12的基本上平坦和平滑横截面薄片，希望保持箔基板2尽可能紧密和平滑地抵靠支撑板8，以减少固化横截面薄片上由例如箔基板2中，至少在最大可用投射区部26的整个区域上的折皱和皱褶引起的表面不规则性。在一个实施方式中，增材制造装置1因此可包括用于将箔基板2平坦地保持至支撑板8上的箔整平装置。箔整平装置防止箔基板2中的折皱、隆起、皱褶等以确保将要固化的横截面薄片为平坦和平滑的。
在一个有利实施方式中，支撑板8可包括真空装置，所述真空装置具备沿支撑板设置的一个或多个孔或狭缝24，例如如包围支撑板8的曝光区域(即最大可用投射区部26)的单个狭缝，如图2中所描绘的示例性实施方式中所示。一个或多个孔或狭缝24经构造以用于提供支撑板8与箔基板2之间的相较于包围增材制造装置1的大气压力的较低压力。因此，保持箔基板2紧密地并平坦地抵靠支撑板8。
在一个实施方式中，真空装置的一个或多个孔或狭缝24沿最大可用投射区部26外侧的箔边缘区带2c布置，使得一个或多个孔或狭缝24不干扰投射图像28。当然可能的是，在替代性实施方式中，真空装置的一个或多个孔和狭缝24完全地围绕最大投射可用区部26，这将也导致一个或多个孔或狭缝24不干扰投射图像28。
提供箔基板2与支撑板8之间的较低压力可与加热箔基板2组合，以允许箔基板2于支撑板8上的最优化放置并且在增材制造过程期间取得可固化树脂层6的最优化粘度。在一个有利实施方式中，支撑板8可包括真空装置和加热装置。当横截面薄片的凝固完成时，加热装置也可以用来放松箔基板2。例如，在一个实施方式中，加热装置包括鼓风机，所述鼓风机被布置以用于在箔基板2与支撑板8之间吹热空气。
在替代性实施方式中，真空装置还可以在支撑板8与箔基板2之间提供增加的压力以用于放松所述箔基板。因此，一个或多个孔或狭缝24也可被利用于从箔基板2与支撑板8之间的空间抽吸空气以及在需要时在这个空间中吹空气以放松箔基板2。
图5示出了包括箔基板控制单元21的本发明添加剂制造设备的又一实施方式的局部视图。在这个示例性实施方式中，箔基板2正在将可固化树脂层6运输至透明板8以上的位置，以便使用辐射源10在对象12上形成新层。箔基板2在箔基板控制单元21的控制下从源卷筒22移动至用过的卷筒23(例如使用为源卷筒22和/或用过的箔卷筒23的部分的适当编码器21b、21c和致动器/电动机)。
在这个实施方式中，箔基板2包括箔基板2的侧部分上的箔基板标志25，例如在于操作中携带可固化树脂层6的箔基板2的部分旁边延伸(例如在箔基板2上处于中心的100mm宽的线)。这也描绘于图2的实施方式中。箔基板标志25为由连接至箔基板控制单元21的标志传感器21a机器可读的，例如箔基板标志25被打印为可由标志传感器21a的光学传感器实施方式检测的块的规则图案。也可以提供箔基板标志25和适合的标志传感器21a的其他组合，如磁码和传感器。如果箔基板标志25提供于箔基板2的边缘部分上，则标志传感器21a可以容易的方式定位在适合的位置处。箔基板标志25可还包括(进一步)人类可读标志25a，例如可帮助增材制造装置中的新一卷箔基板2适当装载的箭头。
箔基板标志25可间隔开的规则间隔系列的(白色)块(例如以12mm的节距距离间隔的6mm块)。可设想另外其他系列或序列，例如允许较精细测量，或允许使用箔标志传感器21a和箔基板控制单元21的移动方向确定。箔基板控制单元21可被布置以具有存储功能，这将例如允许保持多长的源卷筒22已被使用的记录。这将还允许计算箔基板2的剩余量是否足以完全完成打印对象12的特定任务。此外，箔基板单元21可被布置以取决于正打印的对象的特定特性来计算并控制箔基板2的前进，例如以便刚好足以具有充分大的新鲜可固化树脂层6以形成下一层地推进箔基板2。这将减少用于完成对象12的箔基板2的量，但是将还确保用于可固化树脂层6的浆料的较少使用，例如还导致增材制造装置的其他部件的较少磨损。这将在用于完成对象12的增材制造的资源的有效使用，包括材料使用并且人类操作者的所需要的存在中为有利的。本文所描述的实施方式适用于所有类型的增材制造装置，例如箔基板2和支撑板8两者可为透明的或不透明的，并且辐射源10也可以属于不同的类型并相较于这个描述中的示例性实施方式中所描述而不同地定位。
以上已参考如附图中所示的若干示例性实施方式描述了本发明实施方式。一些部分或元件的修改和替代性实现方式是可能的，并且包括在如所附权利要求书中限定的保护范围中。

Claims (15)

1.一种用于制造三维对象的增材制造装置，所述增材制造装置包括
箔基板(2)和树脂沉积器(4)，所述树脂沉积器(4)用于将可固化树脂层(6)沉积在所述箔基板(2)的第一侧(2a)上，所述箔基板(2)由支撑板(8)支撑；
辐射源(10)，用于辐射固化所述箔基板(2)的所述第一侧(2a)上的所述树脂层(6)，其中固化的树脂层(6)表示三维对象(12)的横截面薄片；
高台(9)，经构造以保持至少部分地表示所述三维对象(12)的一个或多个固化的树脂层的堆叠布置；
定位系统，用于使所述箔基板(2)和所述高台(9)相对定位；
其中所述树脂沉积器(4)包括输入侧树脂存储单元(5)，所述增材制造装置进一步包括
树脂收集单元(14)，被布置以从所述基板(2)收集未使用的可固化树脂(6)，以及
树脂调节单元(16)，在所述输入侧树脂存储单元(5)的上游，其中所述树脂调节单元(16)与所述树脂收集单元(14)和所述输入侧树脂存储单元(5)连通。
2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其中所述树脂收集单元(14)包括刮板(18)。
3.根据权利要求1或2所述的增材制造装置，其中所述树脂收集单元(14)包括抽吸孔(14a)，所述刮板(18)具有弯曲部分，并且所述抽吸孔(14a)相对于所述刮板(18)的所述弯曲部分定位于中心。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的增材制造装置，其中所述树脂沉积器(4)进一步包括可变高度刀片(20)，所述可变高度刀片(20)用于将所述可固化树脂层(6)提供于所述箔基板(2)上。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的增材制造装置，其中所述辐射源(10)包括单个投影仪。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的增材制造装置，其进一步包括箔整平装置，所述箔整平装置用于将所述箔基板(2)平坦地保持到所述支撑板(8)上。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的增材制造装置，其中所述树脂调节单元(16)进一步包括与所述输入侧树脂存储单元(5)连通的泵单元(16a)。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的增材制造装置，其中所述树脂调节单元(16)进一步包括过滤器单元(16b)。
9.根据权利要求8所述的增材制造装置，其中所述过滤器单元(16b)具有过滤器孔大小，所述过滤器孔大小小于所述可固化树脂层(6)的厚度，例如小于50μm。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的增材制造装置，其中所述树脂调节单元(16)进一步包括树脂温度控制系统。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的增材制造装置，其中所述树脂调节单元(16)进一步包括树脂粘度控制系统。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的增材制造装置，其中所述树脂调节单元(16)进一步包括树脂湿度控制系统。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的增材制造装置，其中所述树脂调节单元(16)进一步包括树脂成分控制系统。
14.根据权利要求1-13中的任一项所述的增材制造装置，其进一步包括与所述树脂调节单元(16)操作连通的非侵入性健康监测单元(30)。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的增材制造装置，其中所述箔基板(2)包括箔基板标志，并且所述增材制造装置进一步包括箔基板控制单元(21)。
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