CN111801216B - 在增材制造期间增强物体与载体的粘合 - Google Patents

在增材制造期间增强物体与载体的粘合 Download PDF

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Abstract

由可光聚合的树脂制造三维物体的方法包括以下步骤：(a)在自下而上的立体平版印刷方法(例如，连续液体界面生产)中通过树脂的光聚合生产与载体板粘合的物体；(i)所述物体包括载体板粘合部分、主体部分和周向边界部分，所述周向边界部分包括在所述载体板粘合部分中并且任选地延伸到所述主体部分的至少一部分中；(ii)所述立体平版印刷方法包括用光过度曝光所述边界部分(与所述粘合部分或主体部分的曝光相比)；(b)任选地清洁所述物体；以及然后(c)任选地烘烤所述物体，以生产进一步固化的三维物体。

Description

在增材制造期间增强物体与载体的粘合
相关申请
本申请要求2018年2月21日提交的美国临时专利申请序号62/633,197和2018年3月28日提交的62/649,280的权益，其各自的公开内容通过引用以其整体并入本文。
发明领域
本发明涉及增材制造的方法，并且特别地涉及在自下而上的立体平版印刷期间改进物体与载体平台的粘合的方法。
发明背景
有时称为"立体平版印刷"的一组增材制造技术通过可光聚合的树脂的顺序聚合而产生三维物体。这样的技术可以是“自下而上的”技术，其中光通过光透射窗口投射到在生长物体底部上的树脂中；或者是“自上而下的”技术，其中光投射到在生长物体顶部上的树脂上，然后该物体向下浸入到树脂池中。
有时称为连续液体界面生产(CLIP)的更快速的立体平版印刷技术的最近引入已经将立体平版印刷的有用性从原型设计扩展到制造。参见J. Tumbleston, D.Shirvanyants, N. Ermoshkin等人, Continuous liquid interface production of 3D objects,SCIENCE 347, 1349-1352 (2015年3月16日在线公布)；DeSimone等人的美国专利号9,211,678、9,205,601和9,216,546；还参见R. Janusziewicz等人, Layerless fabrication with continuous liquid interface production, PNAS 113, 11703-11708 (2016年10月18日)。
在引入CLIP之后不久引入用于增材制造的双固化树脂，又进一步扩展了立体平版印刷用于制造各种各样的物体的有用性。参见Rolland等人的美国专利号9,676,963、9,453,142和 9,598,606；J. Poelma和J. Rolland, Rethinking digital manufacturing with polymers, SCIENCE 358, 1384-1385 (2017年12月15日)。
在自下而上的立体平版印刷技术中，生长物体与载体平台粘合，该载体平台在生产过程期间远离窗口前进。这样的技术的问题在于在生产期间物体与载体平台的粘合可能部分或完全失效，特别是当以较高速度操作时，用于生产较大的物体，或者与有时生产“生(green)”物体(其在随后的固化之前更易碎)的双固化树脂一起使用时。这导致生产变形的或不完整的物体：任一点都是不可接受的。因此，需要用于增强物体与载体平台的粘合的新技术。
发明概述
由可光聚合的树脂制造三维物体的方法包括以下步骤：
(a)在自下而上的立体平版印刷方法(例如，连续液体界面生产)中通过树脂的光聚合生产与载体板粘合的物体；
(i)所述物体包含载体板粘合部分、主体部分和周向边界部分，所述周向边界部分包括在所述载体板粘合部分中并且任选地延伸到所述主体部分的至少一部分中；
(ii)所述立体平版印刷方法包括用光过度曝光所述边界部分(与所述粘合部分或主体部分的曝光相比)；
(b)任选地清洁所述物体(例如通过擦拭(包括吹风)、洗涤或其组合)；以及然后
(c)任选地烘烤所述物体，以生产进一步固化的三维物体。
在一些实施方案中，所述周向边界部分是间断的(例如，穿孔的)；在其它实施方案中，所述周向边界部分是不间断的。
在一些实施方案中，所述周向边界部分包含表面边缘部分；在其它实施方案中，所述周向边界部分包含内部边界部分；以及在再其它实施方案中，所述周向边界部分包含至少一个表面边缘部分和至少一个内部边界部分的组合。
在一些实施方案中，所述周向边界部分在Z维度上是羽状的。
在一些实施方案中，与所述载体板粘合的所述载体板粘合部分的表面积为1平方厘米、2平方厘米、3平方厘米或4平方厘米至200平方厘米或400平方厘米或更大。
在一些实施方案中，所述周向边界部分的平均宽度(在X-Y维度上)为0.1毫米或0.5毫米至10毫米或20毫米。
在一些实施方案中，所述载体板粘合部分包括直接面向和/或接触所述载体板的符号和/或设计。
在一些实施方案中，所述物体主体部分包含格子。
本发明的其它方面是产品，其通过本文所述的方法生产。
虽然本发明的一个重要实施方案包括使用双固化树脂，例如需要随后的烘烤步骤以进一步固化物体的那些，但是应当理解，本发明也可以使用单固化(仅光聚合的)树脂来实施。
A. Ermoshkin, D. Shirvanyants和J. Tumbleston, Method of Additive Manufacturing by Fabrication through Multiple Zones,美国专利申请公开号US2016/0303793 (2016年10月20日)描述了通过粘合段、过渡段、然后是主体段的物体的自下而上的增材制造方法。然而，既没有暗示也没有描述过度曝光粘合段的外围边缘部分。通过过度曝光外围边缘部分以促进粘合，降低了物体翘曲或卷曲的可能性(例如，当物体主体包含格子时)，直接面向载体平台表面的特征(例如符号或设计(包括字母数字字符))更清楚地分辨，并且限制了由过度曝光引起的固化透过和过度固化。
本发明的前述和其它目标和方面将在本文的附图和以下阐述的说明书中更详细地解释。本文引用的所有美国专利参考的公开内容均通过引用并入本文。
附图说明
图1是根据现有技术生产的物体的侧面示意图。
图1A是如图1所述生产的物体的俯视剖视图。
图2是根据本发明生产的物体的侧面示意图。
图2A是如图2所述生产的物体的俯视剖视图。
图2B是在物体生产的稍后阶段期间类似于图2的侧面示意图。
图3A是类似于图2A的物体的俯视剖视图，除了物体粘合区的周向边界部分在物体内部。
图3B是类似于图3A的俯视剖视图，除了物体粘合区的周向边界部分既是部分在表面的或外部，而且部分在内部。
图3C是类似于图3B的物体的俯视剖视图，除了物体粘合区中的周向边界部分具有包括在其中的间断或穿孔。
图4是类似于图2A的物体的俯视剖视图，除了物体包括内腔，并且在其内表面上以及其外表面上包括周向边界。
图5是类似于图4的物体的俯视剖视图，除了周向边界现在在物体内部，邻近其内表面和外表面两者。
图6A是类似于图2中生产所示的物体的侧面剖视图，除了物体粘合区中的外围边缘现在是羽状的。
图6B是类似于图6A的物体的侧面剖视图，除了羽状边界部分在物体内部，并且过度曝光的边界部分仅部分地延伸到物体中。
说明性实施方案的详细描述
现在在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中显示了本发明的实施方案。然而，本发明可以采用许多不同的形式体现，并且不应解释为局限于本文阐述的实施方案；而是提供这些实施方案使得本公开将充分和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
类似的附图标记始终是指类似的元件。在附图中，为了清楚，某些线、层、部件、元件或特征的厚度可能被夸大。在使用时，除非另外指明，否则虚线说明任选的特征或操作。
本文所用的术语仅用于描述具体实施方案的目的，而不意图限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包含”或“包括”当在本说明书中使用时，指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组或组合，但是不排除存在或加入一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组或组合。
如本文所用的，术语“和/或”包括任何和所有可能的组合或一个或多个相关的列出的项目，以及当以替代(“或”)解释时缺少组合。
除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，术语(如在常用词典中定义的那些)应当被解释为具有与它们在说明书和权利要求的上下文中的含义一致的含义，并且不应当以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文明确地如此定义。为了简洁和/或清楚，可能不详细描述公知的功能或构造。
应当理解，当提及元件在另一元件“上”、“附着于”另一元件、与另一元件“连接”、与另一元件“耦合”、“接触”另一元件等时，其可以直接在另一元件上、附着于另一元件、连接到另一元件、与另一元件耦合和/或接触另一元件，或者也可以存在中间元件。相反，当提及元件例如“直接在另一元件上”、“直接附着于另一元件”、“直接与另一元件连接”、“直接与另一元件耦合”或“直接接触另一元件”时，不存在中间元件。本领域技术人员还将理解，提及与另一特征"相邻"布置的结构或特征可具有与相邻特征重叠或位于相邻特征之下的部分。
为了便于描述，本文可以使用空间相对术语(如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等)来描述如附图中说明的元件或特征与另外的一个或多个元件或一个或多个特征的关系。将理解，空间相对术语意图包括除了图中描述的定向之外的装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果将图中的装置倒置，则描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件将定向为在其它元件或特征"上方"。因此，示例性术语"下面"可以包括上方和下面的定向两者。装置可以另外定向(旋转90度或处于其它定向)，并且相应地解释本文所用的空间相对描述符。类似地，除非另外特别指出，否则本文使用术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等仅用于解释的目的。
应当理解，尽管术语第一、第二等可以在本文用来描述各种元件、部件、区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当受这些术语的限制。而是这些术语仅用于将一个元件、部件、区、层和/或部分与另一个元件、部件、区、层和/或部分区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，本文所讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、层或部分。除非另外特别指出，否则操作(或步骤)的顺序不限于权利要求或附图中呈现的顺序。
1.通过增材制造生产。
用于增材制造的树脂(包括单固化和双固化树脂)是已知的，并且描述于例如J.DeSimone等人的美国专利号9,205,601；以及Rolland等人的美国专利号9,676,963、9,598,606和9,453,142，其公开内容通过引用并入本文。双固化树脂的合适实例包括但不限于用于生产包含聚合物的部件的树脂，所述聚合物例如：聚氨酯、聚脲及其共聚物；环氧树脂；氰酸酯、有机硅等。
用于增材制造的技术是已知的。合适的技术包括自下而上的增材制造，通常称为立体平版印刷。这样的方法是已知的，并且描述于例如Hull的美国专利号5,236,637、Lawton的美国专利号5,391,072和5,529,473、John的美国专利号7,438,846、Shkolnik的美国专利号7,892,474、El-Siblani的美国专利号8,110,135、Joyce的美国专利申请公开号2013/0292862以及Chen等人的美国专利申请公开号2013/0295212。这些专利和申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
在一些实施方案中，通过连续液体界面生产(CLIP)形成中间体物体。CLIP是已知的，并且描述于例如PCT申请号PCT/US2014/015486 (美国专利号9,211,678)、PCT/US2014/015506 (美国专利号9,205,601)、PCT/US2014/015497 (9,216,546)以及J. Tumbleston,D. Shirvanyants, N. Ermoshkin等人, Continuous liquid interface production of3D Objects, Science 347, 1349-1352 (2015)。还参见R. Janusziewcz等人, Layerlessfabrication with continuous liquid interface production, Proc. Natl. Acad. Sci. USA113, 11703-11708 (2016年10月18日)。在一些实施方案中，CLIP采用如上所述的自下而上的三维制造的特征，但进行辐照和/或所述前进步骤，同时还保持生长物体与构建表面或窗口之间的稳定或持久的液体界面，例如通过：(i)连续保持与所述构建表面接触的可聚合液体的死区，和(ii)在死区和固体聚合物之间（且其彼此接触），连续保持聚合区(例如活性表面)的梯度，所述聚合区的梯度包含部分固化形式的第一部件。在CLIP的一些实施方案中，光学透明部件包含半渗透部件(例如含氟聚合物)，并且连续保持死区通过将聚合抑制剂进料通过光学透明部件进行，从而在死区中和任选地在聚合区的梯度的至少一部分中产生抑制剂的梯度。可用于本发明并且避免需要半渗透性“窗口”或窗口结构的用于进行CLIP的其它方法包括利用包含互不相溶液体的液体界面(参见L. Robeson等人，WO 2015/164234，2015年10月29日公开)、通过电解产生氧作为抑制剂(参见I Craven等人，WO 2016/133759，2016年8月25日公开)，和掺入可磁性定位的颗粒，光活化剂耦合到该颗粒上进入可聚合的液体(参见J. Rolland, WO 2016/145182，2016年9月15日公开)。用于进行CLIP或增材制造的具体实施方案的方法和装置的其他实例包括但不限于在B. Feller的美国专利申请公开号US 2018/0243976 (2018年8月30日公开)；M. Panzer和J. Tumbleston的美国专利申请公开号US 2018/0126630 (2018年5月10日公开)；K. Willis和B. Adzima的美国专利申请公开号US 2018/0290374 (2018年10月11日)中描述的那些。
在形成中间体三维物体之后，通常将其清洁，然后优选通过烘烤进一步固化(尽管在一些实施方案中进一步固化可以与第一固化同时进行，或者可以通过不同的机理，例如与水接触，如在Rolland等人的美国专利号9,453,142中所述)。
2. 清洁/洗涤。
如上所述的物体可以采用任何合适的方式清洁，例如通过擦拭(用刚性或柔性擦拭器、织物或压缩气体如压缩空气)、洗涤或其组合。
可用于进行本发明的洗涤液包括但不限于水、有机溶剂及其组合(例如，作为共溶剂组合)，任选地含有另外的成分，例如表面活性剂、螯合剂(配体)、酶、硼砂、染料或着色剂、香味等，包括其组合。洗涤液可以呈任何合适的形式，例如溶液、乳液、分散体等。
在一些优选的实施方案中，当残余树脂的沸点为至少90℃或100℃(例如，高达250℃或300℃或更高)时，洗涤液的沸点为至少30℃，但不大于80或90℃。本文给出的沸点是对于1巴或1大气压压力下的沸点。
可用作洗涤液或用作洗涤液的组分的有机溶剂的实例包括但不限于醇、酯、二元酯、酮、酸、芳族化合物、烃、醚、偶极非质子溶剂、卤代溶剂和碱有机溶剂，包括其组合。溶剂可部分基于其环境和健康影响来选择(参见，例如GSK Solvent Selection Guide 2009)。
可用于本发明的醇有机溶剂的实例包括但不限于脂族醇和芳族醇，例如2-乙基己醇、甘油、环己醇、乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、异戊醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、苄醇、2-戊醇、1-丁醇、2-丁醇、甲醇、乙醇、叔丁醇、2-丙醇、1-丙醇、2-甲氧基乙醇、四氢呋喃醇、苄醇等，包括其组合。在一些实施方案中，优选C1-C6或C1-C4脂族醇。
可用于进行本发明的酯有机溶剂的实例包括但不限于乙酸叔丁酯、乙酸正辛酯、乙酸丁酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甘油酯、乙酸异丙酯、乳酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯、乳酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯等，包括其组合。
二元酯有机溶剂的实例包括但不限于琥珀酸、戊二酸、己二酸等的二甲酯，包括其组合。
可用于进行本发明的酮有机溶剂的实例包括但不限于环己酮、环戊酮、2-戊酮、3-戊酮、甲基异丁基酮、丙酮、甲基乙基酮等，包括其组合。
可用于进行本发明的酸有机溶剂的实例包括但不限于丙酸、乙酸酐、乙酸等，包括其组合。
可用于进行本发明的芳族化合物有机溶剂的实例包括但不限于均三甲苯、枯烯、对二甲苯、甲苯、苯等，包括其组合。
可用于进行本发明的烃(即脂族)有机溶剂的实例包括但不限于顺式-十氢化萘、ISOPARTM G、异辛烷、甲基环己烷、环己烷、庚烷、戊烷、甲基环戊烷、2-甲基戊烷、己烷、石油溶剂油等，包括其组合。
可用于进行本发明的醚有机溶剂的实例包括但不限于二(乙二醇)、乙氧基苯、三(乙二醇)、环丁砜、DEG单丁基醚、苯甲醚、二苯醚、二丁醚、叔戊基甲基醚、叔丁基甲基醚、环戊基甲基醚、叔丁基乙基醚、2-甲基四氢呋喃、乙醚、双(2-甲氧基乙基)醚、二甲醚、1,4-二氧杂环己烷、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、二异丙基醚等，包括其组合。
可用于进行本发明的偶极非质子有机溶剂的实例包括但不限于二甲基亚丙基脲、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙腈、二甲基乙酰胺、乙腈等，包括其组合。
可用于进行本发明的卤代有机溶剂的实例包括但不限于1,2-二氯苯、1,2,4-三氯苯、氯苯、三氯乙腈、氯乙酸、三氯乙酸、全氟甲苯、全氟环己烷、四氯化碳、二氯甲烷、全氟己烷、氟苯、氯仿、全氟环醚、三氟乙酸、三氟甲苯、1,2-二氯乙烷、2,2,2-三氟乙醇等，包括其组合。
可用于进行本发明的碱有机溶剂的实例包括但不限于N,N-二甲基苯胺、三乙胺、吡啶等，包括其组合。
可用于进行本发明的其它有机溶剂的实例包括但不限于硝基甲烷、二硫化碳等，包括其组合。
表面活性剂的实例包括但不限于阴离子表面活性剂(例如硫酸盐、磺酸盐、羧酸盐和磷酸酯)、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂等，包括其组合。常见的实例包括但不限于硬脂酸钠、直链烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、脂肪醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物等，包括其组合。合适的表面活性剂的许多另外的实例是已知的，其中一些描述于美国专利号9,198,847、9,175,248、9,121,000、9,120,997、9,095,787、9,068,152、9,023,782和8,765,108。
螯合剂(螯合试剂)的实例包括但不限于乙二胺四乙酸、磷酸盐、次氮基三乙酸(NTA)、柠檬酸盐、硅酸盐以及丙烯酸和马来酸的聚合物。
可以包括在洗涤液中的酶的实例包括但不限于蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶等，包括其混合物。参见例如美国专利号7,183,248和6,063,206。
在一些实施方案中，洗涤液可以是乙氧基化的醇、柠檬酸钠、N,N-二(羧甲基)-L-谷氨酸四钠、碳酸钠、柠檬酸和异噻唑啉酮混合物的水性溶液。其一个具体实例是SIMPLEGREEN®万能清洁剂(Sunshine Makers Inc., Huntington Beach, California, USA)，使用其本身或与另外的水混合使用。
在一些实施方案中，洗涤液可以是包含2-丁氧基乙醇、偏硅酸钠和氢氧化钠的水性溶液。其一个具体实例是PURPLE POWER™脱脂剂/清洁剂(Aiken Chemical Co.,Greenville, South Carolina, USA)，使用其本身或与另外的水混合使用。
在一些实施方案中，洗涤液可以是单独的乳酸乙酯或乳酸乙酯与共溶剂。其一个具体实例是BIO-SOLV™溶剂替代品(Bio Brands LLC, Cinnaminson, New Jersey, USA)，使用其本身或与水混合使用。
在一些实施方案中，洗涤液由水和醇有机溶剂如异丙醇(2-丙醇)的50:50 (体积：体积)溶液组成。
可用于进行本发明的氢氟烷溶剂的实例包括但不限于1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟戊烷(Vertrel® XF, DuPontTM Chemours)、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷等。
可用于进行本发明的氯氟烃溶剂的实例包括但不限于3,3-二氯-1,1,1,2,2-五氟丙烷、1,3-二氯-1,1,2,2,3-五氟丙烷、1,1-二氯-1-氟乙烷等，包括其混合物。
可用于进行本发明的氢氟醚溶剂的实例包括但不限于甲基九氟丁基醚(HFE-7100)、甲基九氟异丁基醚(HFE-7100)、乙基九氟丁基醚(HFE-7200)、乙基九氟异丁基醚(HFE-7200)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚等，包括其混合物。该溶剂的市售可得的实例包括Novec 7100 (3M)、Novec 7200 (3M)。
可用于进行本发明的挥发性甲基硅氧烷溶剂的实例包括但不限于六甲基二硅氧烷(OS-10，Dow Corning)、八甲基三硅氧烷(OS-20，Dow Corning)、十甲基四硅氧烷(OS-30，Dow Corning)等，包括其混合物。
可用于进行本发明的其它硅氧烷溶剂(例如，NAVSOLVE™溶剂)包括但不限于在美国专利号7,897,558中阐述的那些。
在一些实施方案中，洗涤液包含共沸混合物，所述共沸混合物包含第一有机溶剂(例如，氢氟烷溶剂、氯氟烃溶剂、氢氟醚溶剂、甲基硅氧烷溶剂或其组合；例如，其量为80重量%或85重量%至99重量%)和第二有机溶剂(例如，C1-C4醇或C6醇，如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等；例如，其量为1-15重量%或20重量%)、由所述第一有机溶剂和所述第二有机溶剂组成、或基本上由所述第一有机溶剂和所述第二有机溶剂组成。可任选地包括另外的成分，例如表面活性剂或螯合剂。在一些实施方案中，共沸洗涤液可提供优异的清洁性质和/或增强的洗涤液的可再循环性。合适的共沸洗涤液的另外的实例包括但不限于在美国专利号6,008,179、6,426,327、6,753,304、6,288,018、6,646,020、6,699,829、5,824,634、5,196,137、6,689,734和5,773,403中阐述的那些，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
当洗涤液包括不期望带入进一步固化步骤的成分时，在一些实施方案中，用洗涤液的初始洗涤可以接着用漂洗液的进一步漂洗步骤，所述漂洗液例如水(例如蒸馏水和/或去离子水)，或水和醇(如异丙醇)的混合物。
3.进一步固化/烘烤。
清洁后，通常将物体进一步固化，优选通过加热或烘烤。
加热可以是主动加热(例如，在烘箱中，如电、气、太阳能烘箱或微波烘箱、加热浴或其组合)或被动加热(例如，在环境温度(室温)下)。主动加热通常比被动加热更快，并且在一些实施方案中优选主动加热，但是在一些实施方案中优选被动加热，例如简单地将中间体在环境温度下保持足够的时间以实现进一步固化。
在一些实施方案中，加热步骤在至少第一(烘箱)温度和第二(烘箱)温度下进行，其中第一温度大于环境温度，第二温度大于第一温度，并且第二温度低于300℃(例如，在环境温度和第一温度之间，和/或在第一温度和第二温度之间，以渐变或逐步增加)。
例如，可以在约70℃至约150℃的第一温度下，然后在约150℃至200℃或250℃的第二温度下以逐步方式加热中间体，其中每次加热的持续时间取决于中间体的尺寸、形状和/或厚度。在另一实施方案中，中间体可通过渐变加热程序固化，其中温度从环境温度渐变变化通过70-150℃的温度，并且高达250℃或300℃的最终(烘箱)温度，加热速率的变化为0.5℃/分钟至5℃/分钟。(参见例如美国专利号4,785,075)。
在一些实施方案中，加热步骤在惰性气体气氛中进行。惰性气氛烘箱是已知的，并且通常在烘箱室中采用富含氮气、氩气或二氧化碳的气氛。合适的实例包括但不限于可从Grieve Corporation, 500 Hart Road, Round Lake, Illinois 60073-2898 USA,Davron Technologies, 4563 Pinnacle Lane, Chattanooga, TN 37415 USA, DespatchThermal Processing Technology, 8860 207th Street, Minneapolis, MN 55044 USA得到的那些以及其它。
在其它实施方案中，加热步骤在惰性液体浴中进行。合适的惰性液体可以是水性液体(即纯水、盐溶液等)、有机液体(例如矿物油、氟化的、全氟化的和聚硅氧烷有机化合物，例如全氟己烷、全氟(2-丁基-四氢呋喃)、全氟三戊胺等(作为PERFLUORINERT®惰性液体从3M Company市售可得)及其混合物。如果需要，可以将这些惰性液体脱氧，例如通过使惰性气体(如氮气)鼓泡通过液体，通过使惰性液体沸腾，通过使氧清除剂与惰性液体介质混合(或使它们彼此接触)等，包括其组合(参见例如美国专利号5,506,007)。
在一些实施方案中，进一步固化或加热步骤(无论在液体或气体流体中进行)在升高的压力下进行(例如，升高到足以减少残余单体、预聚物、扩链剂和/或反应性稀释剂等的挥发或脱气)。合适的压力范围为10 psi或15 psi至70 psi或100 psi或更高。
4.边缘部分的过度曝光以增强载体板粘合。
图1-1A示意性说明通过自下而上的立体平版印刷来生产物体的常规方法，其中物体11在载体板14和光学透明(对于相关波长)窗口15之间构建。物体包括初始载体板粘合区11a，其具有与载体板粘合的表面部分。将可聚合液体或树脂16放置在窗口15上，通过该窗口，图案化的光从光源17顺序地投射，以随时间生产物体11。在连续液体界面生产(CLIP)的各种实施中，在一些或全部物体11的生产期间，在物体11和树脂16之间发现持续液体界面18。持续液体界面可以通过任何合适的技术产生，包括但不限于通过邻近可透过聚合抑制剂(例如，氧)的窗口产生不可聚合树脂的死区。
图2、2A和2B示意性说明根据本发明的用于生产物体的方法，其中物体的周向边界或边缘部分12在载体板粘合区11a的生产期间被光过度曝光(即，曝光于强度大于凝固或光聚合该树脂所需的强度的光)。如图2B所示，过度曝光的周向边缘部分12不需要从粘合区11a延续到主体或物体11中，尽管在一些实施方案中，可以任选地这样做。
边缘部分或周向边界部分的选择可以根据已知技术进行。边缘检测是图像处理中的公知操作，特别是对于与在立体平版印刷中采用的顺序投射类似的黑白图像。其可以采用多种方式进行，但是最常见的方式是通过“扩大”图像并减去原始图像，或者通过侵蚀图像并从原始图像中减去该“侵蚀的”图像。一旦已发现边缘，可以采用任何方式进行过度曝光，例如通过调暗所有其它像素并曝光整个切片达较长的持续时间。
例如，当图像的一部分表示为：
0 0 1 1 1 0 0
时，其中对于每个相邻像素，0是黑色(无曝光)，而1是白色(标准曝光)，其侵蚀的图像是：
0 0 0 1 0 0 0。
因此，如果希望边缘部分是两倍亮度，则可以将仍然存在于侵蚀的图像中的像素调暗0.5：
0 0 1 0.5 1 0 0
但是曝光该切片时长为两倍。根据已知技术，这容易地扩展到2维和3维。
图3A显示类似于图2A的物体，除了周向边界或边界部分12在外表面或表面边缘部分11'的正下方内部化，根据物体的预期用途和/或特定几何形状，可以期望保持表面光洁度更恒定和/或增强精度。图3B显示类似于图2A和3A的物体，除了周向边界或边界部分包括外部边缘或表面边缘部分11'和内部边界部分12两者。图3C显示类似于图3B的物体，除了现在边界部分12中包括穿孔或间隙13。可以包括各种尺寸和形状的间隙，只要边界部分仍然被配置为增强与载体板的粘合和/或减少物体的变形（例如在随后的固化步骤期间）。
图4-5类似于上述图2A-3C，除了物体包括内腔21，并且邻近腔包括过度曝光的边缘部分或边界部分12。
图6A-6B显示根据本发明生产的物体的侧面剖视图，类似于上述图2所示的，除了过度曝光的边界部分现在在Z维度上包括锥形或羽状部分12'。
前述是本发明的说明，并且不应被解释为对其的限制。本发明由所附权利要求限定，其中权利要求的等同物包括在其中。

Claims (12)

1.由可光聚合的树脂制造三维物体的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在自下而上的立体平版印刷方法中通过所述树脂的光聚合生产与载体板粘合的物体；
(i)所述物体包含载体板粘合部分、主体部分和周向边界部分，所述周向边界部分包括在所述载体板粘合部分中并且任选地延伸到所述主体部分的至少一部分中；
(ii)所述立体平版印刷方法包括，与所述粘合部分或主体部分的曝光相比，用光过度曝光所述周向边界部分，以在所述自下而上的立体平版印刷方法期间增强所述物体与所述载体板的粘合；
(b)任选地清洁所述物体；以及然后
(c)任选地烘烤所述物体，以生产进一步固化的三维物体。
2.权利要求1所述的方法，其中所述树脂包含双固化树脂，并且包括所述烘烤步骤(c)。
3.权利要求1或2所述的方法，其中所述周向边界部分是间断的或穿孔的。
4.权利要求1或2所述的方法，其中所述周向边界部分是不间断的。
5.权利要求1或2所述的方法，其中所述周向边界部分包含至少一个表面边缘部分和至少一个内部边界部分的组合。
6.权利要求1或2所述的方法，其中所述周向边界部分在Z维度上是锥形的。
7.权利要求1或2所述的方法，其中所述清洁步骤通过擦拭、洗涤或其组合进行。
8.权利要求1或2所述的方法，其中与所述载体板粘合的所述载体板粘合部分的表面积为1平方厘米至400平方厘米。
9.权利要求1或2所述的方法，其中所述周向边界部分在X-Y维度上的平均宽度为0.1毫米至20毫米。
10.权利要求1或2所述的方法，其中所述载体板粘合部分包括直接面向和/或接触所述载体板的符号。
11.权利要求1或2所述的方法，其中所述载体板粘合部分包括直接面向和/或接触所述载体板的设计。
12.权利要求1或2所述的方法，其中所述物体主体部分包含格子。
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