CN113165279A - 成形设备和生产成形体的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了能够生产具有改善的品质的含无机材料的成形体的成形设备。提供了成形设备，所述成形设备包括：供应单元，所述供应单元具有被配置成向台间歇地或连续地供应包含无机材料的第一组合物的第一供应单元和被配置成向台间歇地或连续地供应包含被配置成支撑第一组合物的支撑材料的第二组合物的第二供应单元；固定单元，所述固定单元被配置成将第二组合物固定在台上；加热单元，所述加热单元被配置成向台上的第一组合物施加热；以及控制单元，所述控制单元被配置成控制第一供应单元和加热单元以重复包括第一组合物的供应和加热的成形循环。

Description

成形设备和生产成形体的方法
技术领域
本申请要求于2018年12月25日向日本专利局提交的日本专利申请第2018-240883号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及成形设备和生产成形体的方法。
背景技术
近年来，已开发了不使用模具的三维原型技术以进行无机材料例如金属或金属氧化物的定形以具有任何三维形状。
作为用于无机材料的典型三维原型技术的立体光刻公开在日本专利第4800074号(专利文件1)等中。在立体光刻中，成形设备包括：用于容纳其中无机颗粒分散在液体可光固化组合物中的液体前体的液体罐；可升降地设置在液体罐中的台；以及从液体罐的上侧照射光以使可光固化组合物固化的光源。
台设定在稍低于液体前体的液面的位置处，通过向位于台上的液体前体以预定的第一层图案照射光来使第一层固化。在使第一层的前体根据预定图案固化之后，将第一层的未固化的液体前体洗掉(洗涤过程)。然后，将台稍稍下降，通过以预定的第二层图案照射光来使紧接在第一层上方的第二层固化。随着重复这样的操作，因此使从第一层到最上层的各层的前体固化，从而形成由复数个层构成的具有预定的三维形状的成形体。
获得的成形体由经固化的可光固化组合物和分散在其中的无机颗粒构成。在该成形体上进行溶剂萃取或热处理，并因此使可光固化组合物脱脂并除去成形体中的有机材料组分(脱脂过程)。此外，在脱脂之后，将由无机颗粒构成的成形体在高温下烘烤，使得成形体中的无机颗粒烧结(烧结过程)，从而获得具有预定的三维形状的无机材料成形体。
然而，在该立体光刻中，当三维形状变得复杂时，洗涤过程变得难以进行，洗涤过程所需的时间也增加，并且在一些情况下，根据形状，可能无法进行充分的洗涤，并因此可能发生成形体的品质劣化。在脱脂过程中，特别地，当三维形状复杂时，有机材料组分或其分解组分可能无法被充分除去并且可能保留在成形体中，因此可能由于这样的不充分除去而发生成形体的品质劣化。此外，由于有机材料组分通过脱脂来除去，因此在成形体中形成对应于除去的有机材料组分的体积的间隙，并且整个成形体可能通过烧结而压缩该间隙的尺寸，使得成品成形体的尺寸变得小于设想的尺寸。因此，成形体的尺寸精度可能无法满足所需的品质。此外，在烧结过程中，由于成形体的部分之间的热膨胀系数的差异，可能在烧结之后在成形体中出现缺陷例如裂纹或损坏，并因此可能无法确保成形体的品质。为此原因，需要改善通过成形设备生产的成形体的品质。
[现有技术文件]
[专利文件]
(专利文件1)：日本专利第4800074号
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供能够生产具有改善的品质的含无机材料的成形体的成形设备。
技术方案
本公开内容的一个方面是成形设备，所述成形设备包括：供应单元，所述供应单元具有第一供应单元和第二供应单元，所述第一供应单元被配置成向台间歇地或连续地供应包含无机材料的第一组合物，所述第二供应单元被配置成向台间歇地或连续地供应包含支撑材料的第二组合物，所述支撑材料被配置成支撑第一组合物；固定单元，所述固定单元被配置成将第二组合物固定在台上；加热单元，所述加热单元被配置成向台上的第一组合物施加热；以及控制单元，所述控制单元被配置成控制第一供应单元和加热单元以重复包括第一组合物的供应和加热的成形循环。
在根据该方面的成形设备中，控制单元可以控制第一供应单元和加热单元以至少沿台重复成形循环。
在根据该方面的成形设备中，控制单元可以控制第一供应单元和加热单元以至少在同一平面内重复进行第一组合物的供应和加热。
在根据该方面的成形设备中，加热单元可以包括热凝固热源，所述热凝固热源被配置成至少使从第一供应单元供应的第一组合物在台上热凝固。此外，第一组合物可以包含具有分散在其中的无机材料的有机粘结剂，加热单元还可以包括脱脂热源，所述脱脂热源被配置成通过向第一组合物施加热来使有机粘结剂脱脂，控制单元可以控制脱脂热源以在通过热凝固热源进行热凝固之前进行脱脂。
在根据该方面的成形设备中，固定单元可以将第一组合物固定在台上。
根据该方面的成形设备还可以包括除去单元，所述除去单元被配置成除去固定在台上的第二组合物。此外，支撑材料可以在低于无机材料被加热时的温度下分解，除去单元可以具有加热单元，加热单元被配置成通过加热支撑材料来使支撑材料分解。或者，除去单元可以具有除去剂供应器，所述除去剂供应器被配置成供应除去剂，除去剂溶解或分解支撑材料但基本上不溶解和分解无机材料。
在根据该方面的成形设备中，当通过加热单元加热至第一温度或更高的温度时，无机材料可以热凝固，支撑材料可以在无氧气氛下在第一温度下不分解。支撑材料可以在有氧气氛下在第一温度下分解。
在根据该方面的成形设备中，第二组合物可以为可光固化组合物，固定单元可以包括使第二组合物光固化的光源。
本公开内容的另一个方面提供了由包含无机材料的第一组合物生产成形体的方法，所述方法包括：第一供应，所述第一供应从第一供应单元向台间歇地或连续地供应第一组合物；第二供应，所述第二供应从第二供应单元向台间歇地或连续地供应第二组合物，所述第二组合物包含被配置成支撑第一组合物的支撑材料；将第二组合物固定在台上；以及加热，所述加热向台上的第一组合物施加热，以及重复包括第一供应和加热的成形循环。
在根据该方面的生产成形体的方法中，可以至少沿台重复执行成形循环。
在根据该方面的生产成形体的方法中，可以至少在同一平面内重复执行第一供应和加热。
在根据该方面的生产成形体的方法中，加热可以包括使从第一供应单元供应的第一组合物在台上热凝固的过程。此外，根据该方面的生产成形体的方法还可以包括在使第一组合物热凝固的过程之前使供应的第一组合物固化。此外，根据该方面的生产成形体的方法还可以包括在固化之后且在加热之前使经固化的第一组合物脱脂。
根据该方面的生产成形体的方法还可以包括除去固定在台上的第二组合物。此外，支撑材料可以在低于无机材料被加热时的温度下分解，除去可以包括通过加热支撑材料来使支撑材料分解的过程。或者，除去可以包括通过供应除去剂来溶解或分解支撑材料的过程，除去剂溶解或分解支撑材料但基本上不溶解和分解无机材料。或者，可以在无氧气氛下执行加热，使得支撑材料基本上不分解，除去可以包括通过使支撑材料暴露于氧来使支撑材料分解的过程。
在根据该方面的生产成形体的方法中，控制单元可以控制供应单元和加热单元，使得成形体基于先前输入的成形体的三维形状数据通过无机材料形成为三维形状。
附图说明
图1是示出根据第一实施方案的成形设备的示意性正视图。
图2是示出第一实施方案的成形设备的系统配置的实例的框图。
图3是示出通过第一实施方案的成形设备生产成形体的方法的实例的图。
图4是示出通过第一实施方案的成形设备生产成形体的方法的实例的图。
图5是示出通过第一实施方案的成形设备生产成形体的方法的实例的流程图。
图6是示出根据第二实施方案的成形设备的示意性正视图。
图7是示出第二实施方案的成形设备的系统配置的实例的框图。
图8是示出通过第二实施方案的成形设备生产成形体的方法的实例的图。
图9是示出通过第二实施方案的成形设备生产成形体的方法的实例的流程图。
图10是示出根据第三实施方案的成形设备的示意性正视图。
图11是示出第三实施方案的成形设备的系统配置的实例的框图。
图12是示出通过第三实施方案的成形设备生产成形体的方法的实例的图。
图13是示出通过第三实施方案的成形设备生产成形体的方法的实例的流程图。
[附图标记描述]
1、101、201：成形设备
10、110、210：室
10a、110a、210a：真空泵
11、111、211：台
11a、111a、211a：台移动机构
12、112、212：供应单元
14、114、214：固定单元
16、116、216：加热单元
18、118、218：信息获取单元
20、120、220：除去单元
22、122、222：控制单元
30、130、230：第一分配器(第一供应器)
32、132、232：第二分配器(第二供应器)
34、134、234：第一分配器移动机构
36、136、236：第二分配器移动机构
40、140：第一LED
42、142：第二LED
44、144：第一LED移动机构
46、146：第二LED移动机构
50、250：脱脂激光器(脱脂热源)
52、252：热凝固激光器(热凝固热源)
54、254：脱脂激光器移动机构
56、256：热凝固激光器移动机构
70、170、270：拍摄装置
72、172、272：拍摄装置移动机构
80、280：加热装置
82、282：除去激光器
84、284：除去激光器移动机构
90、190、290：输入单元
150：第一脱脂激光器
152：第一热凝固激光器
154：第二脱脂激光器
156：第二热凝固激光器
158：第一脱脂激光器移动机构
160：第一热凝固激光器移动机构
162：第二脱脂激光器移动机构
164：第二热凝固激光器移动机构
180：除去剂供应器
182：除去剂供应器移动机构
210b：气瓶(gas bombe)
210c：流量控制单元
240：LED
242：熔化激光器
244：LED移动机构
246：熔化激光器移动机构
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据本公开内容的实施方案的成形设备和用于生产成形体的方法。此外，在以下描述中，相似的附图标记是指具有相同或相似功能的部件。将适当地省略这些部件的重复描述。
在本说明书中，术语“基于XX”意指“基于至少XX”，并且包括基于除XX之外的其他要素的情况。此外，术语“基于XX”不限于直接使用XX的情况，并且还包括基于关于XX进行计算或处理的情况。术语“XX”是任何要素(例如，任何信息)。
为了便于说明，现在将定义x方向、y方向和z方向。x方向和y方向是与水平面平行的方向。y方向是与x方向相交(例如，近似正交)的方向。z方向是与竖直方向平行的方向并且与x方向和y方向近似正交。
[第一实施方案]
将参照图1至图5描述第一实施方案。图1是示出根据第一实施方案的成形设备1的图。
[配置]
成形设备1可以生产由无机材料制成的三维成形体(成形体)。在此，术语“无机材料”是指除有机材料之外的任何材料，并且包括由单一金属、合金、金属元素和非金属元素构成的化合物(例如，金属氧化物、金属氮化物、金属盐等)；由非金属元素构成的化合物(例如，硼氮化物等)；等等。
如图1所示，成形设备1包括室10、台11、供应单元12、固定单元14、加热单元16、信息获取单元18、除去单元20和控制单元22(见图2)。
室10具有用于容纳成形设备1的各部件的壳体。容纳在室10中的成形设备1的各部件可以与外部环境隔离。室10的内部压力可以通过连接至室10的真空泵10a而改变。此外，室10内部的气氛可以被惰性气体例如氮气或氩气或任何其他气体置换。
台11是沿水平面(即，与xy平面平行)布置的平板。台11的厚度方向与z方向近似平行。台11通过台移动机构11a至少在z方向上是可移动的。台移动机构11a例如为由马达(未示出)驱动的齿条-齿轮型致动器。此外，台11的布置不必限于以上实例。例如，台11也可以沿与水平面相交的平面布置。
供应单元12具有与台11间隔开并且布置在台11上方的第一分配器(第一供应器)30和第二分配器(第二供应器)32。第一分配器30和第二分配器32分别通过第一分配器移动机构34和第二分配器移动机构36至少在x方向和y方向上是可移动的。第一分配器移动机构34和第二分配器移动机构36例如为由马达(未示出)驱动的铰接臂。
第一分配器30填充有第一组合物(P1)。第二分配器32填充有第二组合物(P2)。第一分配器30和第二分配器32可以向台11间歇地或连续地排放第一组合物(P1)和第二组合物(P2)。可以适当地调节第一分配器30和第二分配器32的排放量(例如，在间歇地排放第一组合物(P1)或第二组合物(P2)的情况下，一滴的体积)或排放速率。
由第一分配器30排放的第一组合物(P1)例如为包含无机颗粒(Pa)和粘结剂(Pb)的流体。第一组合物(P1)通过将无机颗粒(Pa)分散在粘结剂(Pb)中来制备。第一组合物(P1)用分散在粘结剂(Pb)中的无机颗粒(Pa)填充第一分配器30。第一组合物(P1)的无机颗粒(Pa)用于形成最终的成形体。
由第二分配器32排放的第二组合物(P2)例如为包含可固化支撑材料(Ps)的流体。第二组合物(P2)的支撑材料(Ps)是在成形操作中用于形成用于支撑无机颗粒(Pa)的支撑结构的牺牲材料。由支撑材料(Ps)形成的支撑结构可以用于生产其中具有空间的成形体、具有复杂的三维形状的成形体等。
无机颗粒(Pa)例如为由任何无机材料例如金属、氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、氢氧化物、碳酸盐或磷酸盐、或其组合构成的颗粒。无机颗粒(Pa)的材料没有特别限制。
金属的实例可以为铝、钛、铁、铜、不锈钢、镍铬钢等。
氧化物的实例可以为二氧化硅、铝氧化物、镁氧化物、钛氧化物、铁氧化物、锌氧化物、钇氧化物、锆氧化物、钛酸钡等。
氮化物的实例可以为硅氮化物、铝氮化物、钛氮化物、铁氮化物等。
氮氧化物的实例可以为硅氮氧化物、铝氮氧化物等。
碳化物的实例可以为硅碳化物、钛碳化物、硼碳化物、锆碳化物等。
氢氧化物的实例可以为镁氢氧化物、铁氢氧化物、羟基磷灰石等。
碳酸盐的实例可以为钙碳酸盐、钠碳酸盐、钾碳酸盐、锂碳酸盐等。
磷酸盐的实例可以为铁磷酸盐、锰磷酸盐、钙磷酸盐等。
第一组合物(P1)的粘结剂(Pb)和第二组合物(P2)的支撑材料(Ps)例如包含通过接收具有特定波长的光(例如，紫外光)而固化的可光固化组合物。可光固化组合物包含例如可自由基聚合的单体或可阳离子聚合的单体以及光聚合引发剂。可自由基聚合的单体为例如(甲基)丙烯酸类单体。可阳离子聚合的单体为例如环氧化合物或环状醚化合物。如果使用可自由基聚合的单体，则光聚合引发剂为例如自由基光聚合引发剂，例如苯乙酮。此外，如果使用可阳离子聚合的单体，则光聚合引发剂为例如阳离子光聚合引发剂，例如
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盐。粘结剂(Pb)和支撑材料(Ps)可以包含相同种类的可光固化组合物，也可以包含不同种类的可光固化组合物。
第一组合物(P1)中的无机颗粒(Pa)的含量为例如30重量％至90重量％，优选40重量％至80重量％，更优选50重量％至70重量％。
除了无机颗粒(Pa)和粘结剂(Pb)之外，第一组合物(P1)还可以包含任何添加剂，例如稳定剂、分散剂或填料。同样地，除了支撑材料(Ps)之外，第二组合物(P2)还可以包含任何添加剂，例如稳定剂、分散剂或填料。
在此，组合物(P1、P2)分别从第一分配器30和第二分配器32排放并着落的着落表面可以为诸如台11、支承在台11上的基板等、或者固定或凝固在台11或基板上的另外的第一组合物(P1)或第二组合物(P2)或材料膜的任一者的表面。在下文中，虽然主要描述了排放的组合物(P1、P2)着落在台11上的情况，但以下描述也适用于组合物(P1、P2)着落在另外的着落表面例如另外的组合物(P1、P2)的表面上的情况。此外，在本说明书中，术语“台”统指在将基板布置在台上的情况下的基板。此外，在本说明书中，术语“沿台的方向”意指在台的各表面中沿面向排放组合物的分配器的表面(图1中台11的上表面)的方向，术语“与台正交的方向”意指在台的各表面中与面向排放组合物的分配器的表面正交的方向。
固定单元14将排放的组合物(P1、P2)固定到台11上。例如，如果组合物(P1、P2)包含可光固化组合物，则固定单元14向台11上存在组合物(P1、P2)的特定位置照射光(例如，紫外光)。因此，固定单元14可以向台11上的组合物(P1、P2)施加光学刺激，从而使组合物(P1、P2)中包含的可光固化组合物固化。在本说明书中，术语“固定”意指在不施加外力的情况下使位置基本上不改变的状态。
固定单元14包括第一发光二极管(LED)40和第二LED 42作为光源。第一LED 40和第二LED 42与台11间隔开并且布置在台11上方。第一LED 40和第二LED 42分别通过第一LED移动机构44和第二LED移动机构46至少在x方向和/或y方向上是可移动的，并且可围绕z轴旋转，例如甚至可在与z轴平行的平面中旋转。LED移动机构44、46通过改变LED 40、42的布置(例如，方向、位置等)来分别改变LED 40、42的照射位置。LED移动机构44、46例如为由马达(未示出)驱动的铰接臂。
然而，LED 40、42的配置不限于以上实例。例如，LED 40、42的至少一侧可以从台11的侧面或底部照射光。此外，可以省略LED移动机构44、46，并且可以永久地固定LED 40、42的布置，并且可以通过使用例如透镜、反射板等将照射光扫描在台11上。LED移动机构44、46可以与透镜、反射板等一起使用。
此外，固定单元14的部件不限于LED，并且也可以为能够照射光的任何元件，例如激光器。光照射可以在台11上具有约一滴至数滴大小的组合物(P1、P2)的点上局部地进行，并且也可以在台11的一些隔室或整个台11上进行。
在此，例如，如果使用布置成沿x方向或y方向覆盖台11的整个宽度的一维阵列型LED，则只要LED可以仅在x方向和y方向中的任一方向上移动就足够。此外，例如，如果使用能够向整个台11照射光的LED 40、42，则控制LED 40、42的光照射位置的部件例如LED移动机构44、46、透镜或反射板是不必要的。
加热单元16通过例如照射热射线来向台11上的特定位置局部地施加热。因此，加热单元16可以对固定到台11上的第一组合物(P1)进行脱脂，或者对第一组合物(P1)中包含的无机材料进行烧结或熔化-凝固。在此，术语“烧结”意指通过将无机材料的固体颗粒(例如，金属氧化物、金属氮化物等的粉末)加热至低于无机材料的熔点的温度而使固体颗粒结合在一起。术语“熔化-凝固”意指通过将无机材料的固体颗粒(例如，金属或合金的颗粒)加热至等于或高于无机材料的熔点的温度而使固体颗粒熔化，然后通过自然冷却等使金属颗粒或合金颗粒凝固。在本说明书中，将烧结和熔化-凝固统称为“热凝固”。
加热单元16包括脱脂激光器(脱脂热源)50和热凝固激光器(热凝固热源)52作为热源。脱脂激光器50和热凝固激光器52与台11间隔开并且布置在台11上方。脱脂激光器50通过脱脂激光器移动机构54至少在x方向和y方向上是可移动的，并且例如可围绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面中旋转。热凝固激光器52通过热凝固激光器移动机构56至少在x方向和y方向上是可移动的，并且例如可围绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面中旋转。脱脂激光器移动机构54和热凝固激光器移动机构56例如为由马达(未示出)驱动的铰接臂。
脱脂激光器50可以对第一组合物(P1)进行激光照射以将第一组合物(P1)加热至例如200℃至800℃，优选300℃至500℃的温度，从而对第一组合物(P1)进行脱脂。热凝固激光器52可以对第一组合物(P1)进行激光照射以将第一组合物(P1)加热至例如500℃至4000℃，优选1000℃至3000℃的温度，从而对第一组合物(P1)进行热凝固。然而，加热温度不限于此，并且可以根据第一组合物(P1)中包含的无机颗粒(Pa)或粘结剂(Pb)的种类等适当地改变。此外，通过使用两个相同的激光器装置作为脱脂激光器50和热凝固激光器52以调节输出，脱脂激光器50和热凝固激光器52也可以进行加热至不同的温度。此外，也可以通过使用单个激光器来进行脱脂和热凝固二者。在这种情况下，可以在脱脂步骤和热凝固步骤中改变单个激光器的输出，也可以通过在省略脱脂步骤时通过单个激光器将第一组合物(P1)加热至热凝固温度来一次进行脱脂和热凝固。
此外，加热单元16的部件不限于激光器，并且也可以为能够进行局部加热的任何元件，例如电子束装置。此外，加热不限于从上方进行的加热，例如也可以为从下方进行的局部加热。
信息获取单元18监测台11上的组合物(P1、P2)的形状，并获取组合物(P1、P2)的信息。信息获取单元18例如包括与台11间隔开并且布置在台11上方的拍摄装置70。
信息获取单元18通过拍摄装置70来拍摄台11上的组合物(P1、P2)。信息获取单元18基于所拍摄的图像来获取关于向台11排放的组合物(P1、P2)的着落位置和时刻、已经定位在台11上的组合物(P1、P2)的几何状态例如尺寸或位置以及组合物(P1、P2)的形状(例如，第一组合物(P1)的热收缩的形状)的信息。
拍摄装置70通过拍摄装置移动机构72至少在x方向和/或y方向上是可移动的，并且例如可围绕z轴旋转，甚至可在与z轴平行的平面中旋转。拍摄装置移动机构72例如为由马达(未示出)驱动的铰接臂。然而，拍摄装置70的布置不限于以上实例，并且也可以在台11的侧面等处布置一个或复数个拍摄装置70。
此外，信息获取单元18的部件不仅限于拍摄装置70，并且可以为安装至台11的振动检测装置、热检测装置等，也可以为通过将辐射或超声波照射到台11上来观察台表面的状态的辐射分析装置(例如，X射线衍射装置或能量分散型X射线分析装置)、超声分析装置等，并且这些可以一起使用。
除去单元20除去台11上的第二组合物(P2)的至少一部分(支撑材料(Ps))。除去单元20具有例如加热装置80和除去激光器82。加热装置80可以通过加热室10的全部或部分内部来使台11上的支撑材料(Ps)广泛地分解。除去激光器82可以例如对要除去的支撑材料(Ps)照射激光束以施加热，从而使支撑材料(Ps)局部分解。然而，除去单元20的配置不限于以上实例。例如，可以使用加热装置80和除去激光器82的仅一侧，可以安装复数个除去激光器82，可以安装另外的加热装置例如用于加热台11的加热装置，并且这些可以一起使用。
控制单元22(见图2)接收输入数据例如待生产的成形体的三维形状数据以控制成形设备1的各部件。控制单元22通过例如处理器例如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)来实现。稍后将描述控制单元22的操作。
[系统配置]
接着，将参照图2描述第一实施方案的成形设备1的系统配置。
图2是示出第一实施方案的成形设备1的系统配置的实例的框图。
输入单元90接收待生产的成形体的输入数据，并且将输入数据传输至控制单元22。
信息获取单元18通过使用拍摄装置70来获取台11上的组合物(P1、P2)的信息，并且将信息传输至控制单元22。信息包括例如已经定位在台11上的组合物(P1、P2)的位置、尺寸、形状、热收缩的形状等。此外，信息获取单元18还可以通过拍摄装置70来获取例如台11上的组合物(P1、P2)的着落信息(例如，组合物(P1、P2)的着落位置、时刻等)。
控制单元22基于来自输入单元90的输入数据、从信息获取单元18获取的信息等来确定台11上的将被排放组合物(P1、P2)的下一个位置(在下文中，统称为“排放位置”)、或者台11上的将被照射第一LED 40、第二LED 42、脱脂激光器50和热凝固激光器52中的每一者的各下一个位置(在下文中，统称为“照射位置”)。控制单元22根据由此确定的排放位置或照射位置来控制台移动机构11a以将台11移动至适当的位置，并且控制分配器移动机构34、36、第一LED移动机构44、第二LED移动机构46、脱脂激光器移动机构54和热凝固激光器移动机构56以适当地布置分配器30、32、LED 40、42、脱脂激光器50和热凝固激光器52。
此外，控制单元22基于输入数据、来自信息获取单元18的信息等来控制分配器30、32以在适当的时刻排放适当量的组合物(P1、P2)，并且分别控制LED 40、42、脱脂激光器50和热凝固激光器52以在适当的时刻照射用于使粘结剂(Pb)固化的光或用于进行脱脂和热凝固的激光束。
此外，控制单元22可以基于输入数据、来自信息获取单元18的信息等来确定台11上的将被拍摄单元70拍摄的下一个位置(在下文中，统称为“拍摄位置”)。控制单元22基于这些拍摄位置来控制拍摄装置移动机构72以适当地布置拍摄装置70。此外，控制单元22控制拍摄装置70以在适当的时刻进行拍摄以获取信息。
此外，控制单元22可以基于输入数据、来自信息获取单元18的信息(例如，通过拍摄装置70的图像数据等)等来确定台11上的将被除去第二组合物(P2)的下一个位置(在下文中，称为“除去位置”)。控制单元22基于该位置来控制除去激光器移动机构84以适当地布置除去激光器82，并且控制加热装置80和除去激光器82以以适合除去第二组合物(P2)的输出进行加热等。
如上所述，控制单元22可以基于已经固定和固定在台11上的组合物(P1、P2)的状态来对供应单元12、固定单元14、加热单元16、信息获取单元18和除去单元20进行反馈控制。
例如，如果热凝固的第一组合物(P1)或固定的第二组合物(P2)的实际位置由于排放的组合物(P1、P2)的位置偏移、第一组合物(P1)的热收缩等而与最初设想的排放位置不同，则控制单元22可以检测到这样的位置偏移，并且基于来自拍摄装置70的图像数据等来修改排放的组合物(P1、P2)的下一个排放位置或固定单元14、加热单元16等的下一个照射位置。
此外，通过控制单元22的各控制不限于以上实例。例如，控制单元22可以不对一些部件进行反馈控制，或者可以不对任何部件进行反馈控制。
[生产成形体的方法]
接着，将参照图3至图5描述通过第一实施方案的成形设备1生产成形体的方法的实例。
图3和图4是示出通过第一实施方案的成形设备1生产成形体的方法的实例的图。
图3示出了在生产方法中从第一组合物(P1)的排放到热凝固的一系列过程(a)至(f)。图3集中于第一组合物(P1)，并且没有示出第二组合物(P2)。
在图3(a)中，从第一分配器30向台11排放第一组合物(P1)。在此，在台11上形成有已经热凝固的热凝固体(C)和被经固化的粘结剂(B)包围的无机颗粒(Da至Dd)。此外，在图3中，以从图的左侧(-x方向)到右侧(+x方向)的顺序排放第一组合物(P1)。即，随着过程进行，第一分配器30、第一LED 40、脱脂激光器50和热凝固激光器52相对于台11在+x方向上移动。
在图3(b)中，排放的第一组合物(P1)着落在无机颗粒(Dd)旁边。信息获取单元18获取关于第一组合物(P1)的着落位置和时刻的信息。紧接在着落之后，排放的第一组合物(P1)的粘结剂(Pb)包围无机颗粒De(Pa)并具有流动性。固定单元14的第一LED 40向该粘结剂(Pb)照射具有适合于使粘结剂(Pb)固化的波长的光。
在图3(c)中，使包含可光固化组合物的粘结剂(Pb)固化以构成经固化的粘结剂(B)的一部分。因此，排放的第一组合物(P1)中包含的无机颗粒(De)被固定到台11上。接着，加热单元16的脱脂激光器50在无机颗粒(Da)附近照射激光束以向粘结剂(B)施加热。此外，在此，虽然在与刚刚固定的无机颗粒(De)间隔开一定距离的无机颗粒(Da)附近进行脱脂，但对第一组合物(P1)进行固定的位置与随后立即对第一组合物(P1)进行脱脂(和热凝固)的位置之间的距离可以根据各种条件例如第一组合物(P1)的特性或排放速率以及脱脂激光器50的强度来确定。例如，对第一组合物(P1)进行脱脂的位置可以与对第一组合物(P1)进行固定的位置相同(即，在刚刚固定的无机颗粒(De)附近)。
在图3(d)中，无机颗粒(Da)附近的粘结剂(B)通过脱脂激光器50而脱脂，使得无机颗粒(Da)被暴露。接着，加热单元16的热凝固激光器52在热凝固体(C)与无机颗粒(Da)之间的边界附近照射激光束，以向热凝固体(C)和无机颗粒(Da)施加热。因此，在热凝固体(C)与无机颗粒(Da)之间发生热凝固。
在图3(e)中，无机颗粒(Da)通过热凝固体(C)与无机颗粒(Da)之间的热凝固而与热凝固体(C)成为一体。接着，控制单元22基于从信息获取单元18接收的台11上的图像数据等，考虑台11上的第一组合物(P1)的热收缩的形状等来确定第一组合物(P1)的下一个排放位置以及固定单元14和加热单元16的下一个照射位置中的一侧或两侧。基于所确定的排放位置或照射位置，第一分配器移动机构34、第一LED移动机构44、脱脂激光器移动机构54和热凝固激光器移动机构56使第一分配器30、第一LED 40、脱脂激光器50和热凝固激光器52相对于台11在+x方向上移动(在此，未示出第一LED 40、脱脂激光器50和热凝固激光器52)。该移动方向或移动距离根据将被排放第一组合物(P1)的下一个位置而改变。在该实例中，下一个排放位置紧邻无机颗粒(De)(见图3(f))。当然，根据待生产的成形体的结构，在无机颗粒(De)与下一个排放位置之间可以存在未被排放第一组合物(P1)的部分。
在图3(f)中，如在图3(a)中，再次从第一分配器30向台11排放第一组合物(P1)。此后，重复参照图3(b)至图3(e)描述的操作。
例如，在沿x方向从台11的一端到另一端进行以上过程之后，使第一分配器30、第一LED 40、脱脂激光器50和热凝固激光器52沿y方向稍微移动，并再次沿x方向从台11的一端到另一端进行以上过程。如上所述，通过在y方向上一点一点地移动排放位置和照射位置的同时沿x方向重复所述过程，可以在整个台11上执行第一组合物(P1)的排放、固定、脱脂和热凝固的各步骤。
此外，使第一分配器30、第一LED 40、脱脂激光器50和热凝固激光器52相对于台11移动的方法不限于此。例如，也可以沿y方向而不是x方向进行所述过程。此外，也可以重复使第一分配器30、第一LED 40、脱脂激光器50和热凝固激光器52直接移动至将被排放第一组合物(P1)的任何位置，而不是沿特定方向重复移动。例如，可以在将被排放第一组合物(P1)的各位置中选择与第一分配器30的当前位置最近的位置作为下一个排放位置。
第二组合物(P2)的形成过程也基本上按照如图3中的流程来进行。然而，第二组合物(P2)通过第二LED 42固定，但不脱脂和热凝固。即，根据图3，如果从第二分配器32向台11排放第二组合物(P2)，则第二组合物(P2)的支撑材料(Ps)中包含的可光固化组合物通过第二LED 42的光照射而固化，因此，第二组合物(P2)(支撑材料(Ps))被固定在台11上。此后，不进行脱脂和热凝固，第二分配器移动机构36和第二LED移动机构46基于第二组合物(P2)的下一个排放位置和第二LED 42的下一个照射位置分别使第二分配器32和第二LED 42在+x方向上移动。通过重复包括这样的排放和固定的循环，形成用于支撑无机材料的支撑结构(S)(见图4)。
图4示出了通过成形设备1生产成形体的方法的一系列过程(a)至(j)。在此，虽然将从下向上一个接一个生产成形体的层的方法描述为实例，但生产成形体的方法不限于该实例。
在图4(a)中，从第一分配器30向台11排放第一组合物(P1)。接着，第一LED 40向排放的第一组合物(P1)照射光。
在图4(b)中，第一组合物(P1)的粘结剂(Pb)变为经固化的粘结剂(B)，并且第一组合物(P1)通过来自第一LED 40的光照射被固定在台11上，经固定的第一组合物(P1)通过脱脂激光器50被加热，使得第一组合物(P1)的粘结剂(B)脱脂。接着，经脱脂的第一组合物(P1)通过热凝固激光器52被加热，使得第一组合物(P1)热凝固。重复由第一组合物(P1)的排放、固定、脱脂和热凝固构成的一系列过程。
在图4(c)中，通过重复所述过程，在成形体的第一层中由第一组合物(P1)的无机材料制成的部分上形成热凝固体(C)。接着，将包含支撑材料(Ps)的第二组合物(P2)从第二分配器32供应至成形体的第一层中最终变为不具有材料的空间的部分。第二LED 42向排放的第二组合物(P2)照射光。
在图4(d)中，使第二组合物(P2)的支撑材料(Ps)固化以形成支撑结构(S)，并且第二组合物(P2)通过来自第二LED 42的光照射而被固定在台11上。重复由第二组合物(P2)的排放和固定构成的这样的一系列过程。
在图4(e)中，通过重复所述过程，在成形体的第一层中变为不具有材料的空间的部分上形成支撑结构(S)。接着，为了形成第二层，再次进行第一组合物(P1)的排放、固定、脱脂和热凝固。
在图4(f)中，将第一组合物(P1)供应至成形体的第二层中由第一组合物(P1)的无机材料制成的部分，并且被固定、脱脂和热凝固。然而，在支撑结构(S)附近供应的第一组合物(P1)仅被通过第一LED 40固化的粘结剂(B)固定，并且不脱脂和热凝固。这是因为当在支撑结构(S)附近进行加热至脱脂或热凝固的温度时，存在使构成支撑结构(S)的一般的可光固化组合物分解的可能性。接着，如在图4(c)中，将第二组合物(P2)从第二分配器32供应至成形体的第二层中变为不具有材料的空间的部分。第二LED 42向排放的第二组合物(P2)照射光。
在图4(g)中，在成形体的第二层中变为不具有材料的空间的部分上形成支撑结构(S)。连续地，以与第二层中相同的方式形成第三层。
在图4(h)中，在第二层上形成由第一组合物(P1)和第二组合物(P2)制成的第三层。在此，如在第二层中，支撑结构(S)附近的第一组合物(P1)不脱脂也不热凝固。连续地，形成第四层。在该实例中，第四层完全由第一组合物(P1)的无机材料制成。
在图4(i)中，在第三层上形成由第一组合物(P1)制成的第四层。在此，如在第二层和第三层中，支撑结构(S)附近的第一组合物(P1)不脱脂也不热凝固。最后，为了除去支撑结构(S)和粘结剂(B)，通过除去单元20的加热装置80或除去激光器82进行加热处理。
在图4(j)中，将支撑结构(S)和粘结剂(B)通过除去单元20加热和除去以形成具有空间的无机材料的成形体(M)。因此，可以通过成形设备1生产其中具有空间的成形体或具有复杂的三维形状的成形体。
图5是示出通过第一实施方案中的成形设备1生产成形体的方法的实例的流程图。
如果开始在台11上形成第一层(S1000)，则控制单元22首先基于从输入单元90接收的三维成形体的输入数据来确定初始排放位置和照射位置(S1002)。接着，控制单元22基于所确定的排放位置和照射位置来引导第一分配器移动机构34和第一LED移动机构44以使第一分配器30和第一LED 40移动至适当的布置(S1004)。
接着，控制单元22引导第一分配器30以向台11排放第一组合物(P1)(S1006)。如果第一组合物(P1)被排放而着落在台11上，则信息获取单元18检测第一组合物(P1)的着落(S1008)。例如，信息获取单元18通过比较通过拍摄装置70连续地或有规律地对台11进行拍摄的图像，从而检测第一组合物(P1)的着落位置和时刻。
接着，控制单元22引导第一LED 40以照射用于将着落的第一组合物(P1)固定在台11上(在此，使粘结剂(Pb)固化)的光(S1010)。因此，包含可光固化组合物的粘结剂(Pb)固化，使得第一组合物(P1)被固定在台11上。
接着，控制单元22确定是否对第一组合物(P1)进行脱脂和热凝固(S1012)。例如，控制单元22基于输入数据或拍摄装置70的实际拍摄数据来确定脱脂激光器50和热凝固激光器52的照射位置附近是否存在具有第二组合物(P2)的经固化的支撑材料(Ps)的支撑结构(S)。如果确定在照射位置附近存在支撑结构(S)，则控制单元22确定第一组合物(P1)不脱脂和热凝固(S1012：否)，并且流程返回至S1002。在S1002中，控制单元22基于输入数据或通过信息获取单元18获取的信息(例如，通过拍摄装置70获取的台11的拍摄数据)来确定下一个排放位置和下一个照射位置。
同时，如果确定在照射位置附近不存在支撑结构(S)，则控制单元22确定第一组合物(P1)脱脂和热凝固(S1012：是)。在这种情况下，控制单元22基于S1002中确定的照射位置来引导脱脂激光器移动机构54和热凝固激光器移动机构56以使脱脂激光器50和热凝固激光器52移动至适当的布置(S1014)。
接着，控制单元22引导脱脂激光器50以照射用于使台11上的第一组合物(P1)的粘结剂(Pb)脱脂的激光束(S1016)。脱脂激光器50的照射位置可以与第一LED 40的照射位置相同，并且如参照图3所描述的，可以为与第一组合物(P)刚刚被固定的第一LED 40的照射位置间隔开一定距离的另一位置。
接着，控制单元22引导热凝固激光器52以照射用于对台11上的第一组合物(P1)的无机颗粒(Pa)进行热凝固的激光束(S1018)。热凝固激光器52的照射位置可以与脱脂激光器50的照射位置相同，也可以为与其间隔开一定距离的另一位置。
接着，控制单元22基于输入数据或通过信息获取单元18获取的台11上的第一组合物(P1)的信息来确定第一层中由第一组合物(P1)制成的部分的形成是否完成(S1020)。如果确定第一层中由第一组合物(P1)制成的部分的形成尚未完成(S1020：否)，则流程返回至S1002。即，控制单元22基于通过信息获取单元18获取的台11上的第一组合物(P1)的信息来确定将被排放第一组合物(P1)的下一个排放位置，并且确定第一LED 40、脱脂激光器50或热凝固激光器52的下一个照射位置。此后，再次执行第一组合物(P1)的排放、固定、脱脂和热凝固的前述成形过程。
在此，下一个排放位置通过任何方法来确定。例如，如上所述，下一个排放位置可以根据以下顺序来确定：过程首先沿x方向从台11的一端到另一端进行，然后在y方向上略微进行，再次沿x方向从台11的一端到另一端进行，并再次在y方向上略微进行等，并且下一个排放位置也可以基于与第一分配器30的当前位置的距离来确定。
同时，如果确定第一层中由第一组合物(P1)制成的部分的形成完成(S1020：是)，则控制单元22基于成形体的输入数据来确定第二组合物(P2)的排放位置和第二LED 42的照射位置(S1022)。接着，控制单元22基于所确定的排放位置和照射位置来引导第二分配器移动机构36和第二LED移动机构46以使第二分配器32和第二LED 42移动至适当的布置(S1024)。
接着，控制单元22引导第二分配器32以向台11排放第二组合物(P2)(S1026)。如果第二组合物(P2)被排放并着落在台11上，则信息获取单元18通过拍摄装置70等来检测第二组合物(P2)的着落(S1028)。
接着，控制单元22引导第二LED 42以照射用于将着落的第二组合物(P2)固定在台11上(在此，使支撑材料(Ps)固化)的光(S1030)。因此，包含可光固化组合物的支撑材料(Ps)固化，使得第二组合物(P2)被固定在台11上。
接着，控制单元22考虑输入数据来确定第一层中由第二组合物(P2)制成的部分(即，在成形体的第一层中最终变为不具有材料的空间的部分)的形成是否完成(S1032)。如果确定第一层中由第二组合物(P2)制成的部分的形成尚未完成(S1032：否)，则流程返回至S1022。即，控制单元22基于通过信息获取单元18获取的台11上的第二组合物(P2)的信息等来确定将被排放第二组合物(P2)的下一个排放位置，并且确定第二LED 42的下一个照射位置。此后，再次执行第二组合物(P2)的排放和固定的成形过程。
同时，如果确定第一层中由第二组合物(P2)制成的部分的形成完成(S1032：是)，则控制单元22确定第一层的形成完成(S1034)。
接着，控制单元22考虑输入数据等来确定要从台11被除去的第二组合物(P2)是否在此时存在(S1036)。如果确定要被除去的第二组合物(P2)在此时存在(S1036：是)，则控制单元22引导除去单元20以除去要被除去的第二组合物(P2)(S1038)。例如，如果确定室10内的全部第二组合物(P2)应被除去，则控制单元22可以引导加热装置80以将室10的整个内部加热至使第二组合物(P2)分解的温度。此外，例如，如果确定室10内的第二组合物(P2)的仅一部分应被除去，则控制单元22可以引导除去激光器移动机构84以使除去激光器82移动至适当的布置，并引导除去激光器82以向要被除去的第二组合物(P2)照射激光束。
如果除去完成，或者如果确定要从台11被除去的第二组合物(P2)在此时不存在(S1036：否)，则控制单元22考虑输入数据来确定整个成形体的形成是否完成(S1040)。如果确定整个成形体的形成尚未完成(S1040：否)，则控制单元22引导台移动机构11a以使台11在z方向上移动(例如，使台11在z方向上下降一个层)(S1042)。此后，流程返回至S1000，并且开始形成第二层。
同时，如果确定整个成形体的形成完成(S1040：是)，则成形体完全地被生产。从第一层到最终层的形成完成，从而获得具有任何三维形状的成形体。由于不必要的支撑结构(S)通过S1038的除去被加热和除去，因此可以生产其中具有空间的成形体或具有复杂的三维形状的成形体。
如上所述，成形设备1可以通过重复包括第一组合物(P1)的位置控制、排放、固定、脱脂和热凝固的各步骤(S1002至S1018)的成形循环以及重复包括第二组合物(P2)的位置控制、排放和固定的各步骤(S1022至S1030)的成形循环来形成三维成形体的各层，并且可以通过从第一层到最终层重复这样的层形成来形成三维成形体。在本说明书中，术语“成形循环”意指为了生产成形体而重复的由两个或更多个步骤(例如，排放步骤和热凝固步骤)构成的一系列过程。在此，术语“重复”意指过程连续或间歇地进行至少两次，并且也包括例如在任何重复单元与其下一重复单元之间插入另一过程的情况。
不必要在每个成形循环中必定进行所有以上步骤，并且在一些成形循环或所有成形循环中可以省略各步骤中的一者或更多者。例如，在一些成形循环中，可以仅进行第一分配器30和第一LED 40的位置控制(S1002、S1004)、组合物(P)的排放(S1006、S1008)和固定(S1010)，并且在另外的成形循环中，可以仅进行脱脂激光器50和热凝固激光器52的位置控制(S1002、S1014)、组合物(P)的脱脂(S1016)和热凝固(S1018)。例如，在一些成形循环中，可以仅进行热凝固(S1018)，在一些成形循环中，可以不进行热凝固。
此外，各步骤的顺序或数量可以任意改变，并且也可以增加任何其他步骤。例如，可以在排放第一组合物(P1)(S1006)之后移动第一LED 40，并且可以在排放第二组合物(P2)(S1026)之后移动第二LED 42。此外，通过信息获取单元18获取信息的时刻不限于在确定排放位置和照射位置时，并且可以在任何时刻获取信息。
成形循环可以至少沿台11重复。在此，术语“沿台”意指“在台的各表面中沿面向排放组合物的分配器的表面”。此外，术语“至少沿台重复”意指沿台进行复数个成形循环，无论是否沿与台相交的方向重复成形循环。即，只要沿台连续地或间歇地进行两个或更多个成形循环，不仅沿台重复成形循环的情况而且沿与台相交的方向重复成形循环的情况对应于“至少沿台重复”。此外，在本说明书中，例如，如果成形循环包括排放步骤和热凝固步骤，则进行成形循环的位置对应于排放的组合物着落的位置和发生热凝固的位置。因此，术语“沿台进行成形循环”意指，例如，如果成形循环包括排放步骤和热凝固步骤，则在复数个成形循环中，组合物着落的位置和发生热凝固的位置是沿台的。
成形循环可以在同一平面内重复。在此，术语“在同一平面内重复”意指在平面上重复足以在三维空间中限定平面的四个或更多个成形循环。
在上述流程中，对于成形体的各层，第一组合物(P1)首先被排放、固定、脱脂和热凝固一次并完成第一组合物(P1)的层形成，然后第二组合物(P2)被排放、固定、脱脂和热凝固，但第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的各处理可以以任何顺序进行。例如，可以在第一组合物(P1)的层形成完成之前进行第二组合物(P2)的处理(排放、固定、脱脂或热凝固)。例如，可以一起进行第一组合物(P1)和第二组合物(P2)的处理。
[效果]
按照上述根据第一实施方案的成形设备1，重复进行包括第一组合物(P1)的供应和第一组合物(P1)的热凝固的成形循环。即，使第一组合物(P1)局部地热凝固，即使在进行热凝固操作之后，也进一步供应下一第一组合物(P1)。例如，由于顺序地进行第一组合物(P1)的固定(粘结剂(Pb)的固化)、粘结剂(Pb)的脱脂和无机颗粒(Pa)的热凝固以随后从供应单元12供应第一组合物(P1)，因此这些过程可以被细分。
与如在常规立体光刻中在进行具有分散在其中的无机颗粒的粘结剂的三维定形之后对整个成形体一次进行脱脂的情况相比，由于脱脂过程被细分并且对少量的第一组合物(P1)进行脱脂，因此通过各脱脂操作可以除去粘结剂(Pb)，从而抑制粘结剂(Pb)、粘结剂(Pb)的分解组分等保留在成形体中。此外，在如在常规立体光刻中对整个成形体进行脱脂的情况下，可能在成形体内部出现对应于粘结剂的体积的间隙，使得存在成品成形体可能收缩间隙的尺寸的情况，但如果如在本实施方案中对脱脂过程进行细分，则即使产生这样的间隙，也连续地供应第一组合物(P1)，使得间隙可以被下一第一组合物(P1)填充，从而抑制这样的收缩。
此外，与如在常规立体光刻中在三维定形之后对整个经脱脂的成形体一次进行热凝固的情况相比，由于热凝固过程被细分并且对少量的第一组合物(P1)进行热凝固，因此可以抑制由于成形体的每个位点的热膨胀系数差异而发生热凝固体的开裂或破损。即使由于热膨胀和热收缩而发生开裂等，也连续地供应第一组合物(P1)，使得这样的缺陷可以被下一第一组合物(P1)弥补，从而抑制这样的缺陷的不利影响。如上所述，如果基于热凝固结果以反馈方式控制第一组合物(P1)的排放，则可以生产具有期望的形状和尺寸的固体成形体。
此外，在如在常规立体光刻中通过使容纳在液体罐中的前体固化来对各层进行三维成形的情况下，在仅使各层的必要部分固化之后需要除去未固化的粘结剂，但根据本实施方案的成形设备1不需要这样的过程。为此原因，可以降低成形过程的成本，并且还可以改善效率。此外，可以减少常规立体光刻中的限制，从而改善无机材料的三维定形的自由度。
因此，可以生产具有改善的品质的含无机材料的成形体。
此外，与第一组合物(P1)分开，通过使用包含支撑材料(Ps)的第二组合物(P2)，可以使用由支撑材料(Ps)制成的支撑结构。即使在将第一组合物(P1)以自下而上方式堆叠在台11上的过程中，也可以通过这样的支撑结构生产其中具有空间的成形体、具有复杂的三维形状的成形体等，从而显著改善三维定形的自由度。
此外，根据本实施方案，成形设备1包括第一LED 40和第二LED 42作为固定单元14，并且包括脱脂激光器50和热凝固激光器52作为加热单元16。因此，可以单独地控制固定、脱脂和热凝固的各过程的执行位置、时刻等，从而有效地执行如上所述的顺序成形过程。
此外，在以上实例中，虽然使用可光固化组合物作为第一组合物(P1)的粘结剂(Pb)和第二组合物(P2)的支撑材料(Ps)，但粘结剂(Pb)和支撑材料(Ps)不限于此。例如，可以使用热固性组合物例如酚树脂或聚氨酯作为粘结剂(Pb)和支撑材料(Ps)，并且可以使用用于使热固性树脂固化的热源(例如，激光器)代替LED作为固定单元14的部件。在这种情况下，由热固性树脂制成的粘结剂(Pb)和支撑材料(Ps)通过来自热源的热而固化，使得第一组合物(P1)和第二组合物(P2)被固定在台11上。或者，可以使用热塑性组合物例如聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯作为粘结剂(Pb)和支撑材料(Ps)，并且可以通过预先加热第一组合物(P1)和第二组合物(P2)在使粘结剂(Pb)和支撑材料(Ps)熔化的情况下向台11供应第一组合物(P1)和第二组合物(P2)。在这种情况下，由热塑性树脂制成的粘结剂(Pb)和支撑材料(Ps)在台11上自然冷却，使得第一组合物(P1)和第二组合物(P2)被固定在台11上。
此外，在以上实例中，虽然使用包括加热装置80和除去激光器82的除去单元20，但脱脂激光器50或热凝固激光器52可以用于除去支撑结构(S)。在这种情况下，可以省略除去单元20。
[第二实施方案]
接着，将参照图6至图9描述第二实施方案。第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于通过除去剂除去支撑材料。此外，除以下描述的配置之外的配置与第一实施方案中的配置相同。
[配置]
图6是示出根据第二实施方案的成形设备101的图。图7是示出第二实施方案的成形设备101的系统配置的实例的框图。
如图6所示，根据第二实施方案的成形设备101包括室110、台111、供应单元112、固定单元114、加热单元116、信息获取单元118、除去单元120和控制单元122(见图6)。
虽然第一实施方案中的供应单元12具有用于排放包含无机颗粒(Pa)和粘结剂(Pb)的第一组合物(P1)的第一分配器30和用于排放包含可光固化组合物的第二组合物(P2)的第二分配器32，但供应单元112包括用于排放包含第一无机颗粒(Pa1')和第一粘结剂(Pb1')的第一组合物(P1)的第一分配器130和用于排放包含第二无机颗粒(Pa2')和第二粘结剂(Pb2')的第二组合物(P2')的第二分配器132。第一分配器130间歇地或连续地向台111排放第一组合物(P1')。第二分配器132间歇地或连续地向台111排放第二组合物(P2')。第一分配器130和第二分配器132可分别通过第一分配器移动机构134和第二分配器移动机构136移动。第一组合物(P1')和第二组合物(P2')分别用分散在粘结剂(Pb1'、Pb2')中的无机颗粒(Pa1'、Pa2')分别填充第一分配器130和第二分配器132。
如在第一实施方案中的第一组合物(P1)中，第一组合物(P1')例如为包含形成成形体的第一无机颗粒(Pa1')和第一粘结剂(Pb1')的流体。如在第一实施方案中的无机颗粒(Pa)中，第一无机颗粒(Pa1)例如为由任何无机材料例如金属、氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、氢氧化物、碳酸盐或磷酸盐、或其组合构成的颗粒。
第二组合物(P2')例如为包含与第一无机颗粒(Pa1')不同的第二无机颗粒(Pa2')和第二粘结剂(Pb2')的流体。第二无机颗粒(Pa2')或通过加热第二无机颗粒(Pa2')获得的材料可以在溶剂例如水中具有高溶解度或者与试剂例如酸具有高反应性。即，第二组合物(P2')为在热凝固之后通过添加除去剂例如水或酸可除去的组合物。此外，例如，第二无机颗粒(Pa2')分解的温度高于用于进行第一无机颗粒(Pa1')的热凝固的温度。
如在第一实施方案中的粘结剂(Pb)中，第一粘结剂(Pb1')包含例如通过接收具有特定波长的光(例如，紫外光)而固化的可光固化组合物。同样地，第二粘结剂(Pb2')也包含可光固化组合物。第一粘结剂(Pb1')的可光固化组合物和第二粘结剂(Pb2')的可光固化组合物可以彼此相同或不同。
虽然第一实施方案中的固定单元14的第二LED 42固定第二组合物(P2)的支撑材料(Ps)，但固定单元114的第二LED 142通过使第二组合物(P2')的第二粘结剂(Pb2')固化来将第二组合物(P2')固定在台111上。
虽然第一实施方案中的加热单元16包括单个脱脂激光器50和单个热凝固激光器52，但加热单元116包括用于第一组合物(P1')的第一脱脂激光器150和第一热凝固激光器152，以及用于第二组合物(P2')的第二脱脂激光器154和第二热凝固激光器156。第一脱脂激光器150和第一热凝固激光器152二者向第一组合物(P1')照射激光以加热第一组合物(P1')，从而对第一组合物(P1')分别进行脱脂和热凝固。第二脱脂激光器154和第二热凝固激光器156二者向第二组合物(P2')照射激光以加热第二组合物(P2')，从而对第二组合物(P2')分别进行脱脂和热凝固。第一脱脂激光器150、第一热凝固激光器152、第二脱脂激光器154和第二热凝固激光器156可分别通过第一脱脂激光器移动机构158、第一热凝固激光器移动机构160、第二脱脂激光器移动机构162和第二热凝固激光器移动机构164移动。
虽然第一实施方案中的除去单元20具有加热装置80和除去激光器82，但除去单元120具有用于供应用于除去(例如，用于溶解或分解)第二组合物(P2')的除去剂(例如，水或酸)的除去剂供应器180。例如，如果在成形操作期间或者在成形操作之后作为支撑材料的第二组合物(P2')变为不必要，则除去剂供应器180可以向预定位置注入除去剂以除去第二组合物(P2')。除去剂供应器180可通过除去剂供应器移动机构182适当地移动。在此，第一组合物(P1')基本上不被从除去剂供应器180供应的除去剂溶解，并且基本上不被除去剂分解。在此，术语“基本上不溶解”和“基本上不分解”意指当在除去剂中浸泡1分钟时，剩余90重量％或更多没有被溶解或分解。
此外，除去剂供应器180的配置不限于以上实例。例如，除去剂供应器180可以供应用于使第二组合物(P2')分解的反应性气体。此外，除去剂供应器180可以为包含水或酸的浴缸(bath tub)并且安装在室110的内部或外部。在这种情况下，通过在成形操作完成之后在不除去用作支撑材料的第二组合物(P2')的情况下将获得的成形体(包含支撑材料)浸泡在浴缸中，可以除去作为支撑材料的第二组合物(P2')。
如在第一实施方案中，控制单元122(见图7)可以基于通过信息获取单元118获取的第一组合物(P1')和第二组合物(P2')的信息来对供应单元112、固定单元114、加热单元116、信息获取单元118和除去单元120进行反馈控制。此外，控制单元122可以根据需要引导除去剂供应器移动机构182以使除去剂供应器180移动至适当的布置，并且引导除去剂供应器180以将除去剂(例如，水或酸)供应至台111上的第二组合物(P2')。
[生产成形体的方法]
接着，将参照图8和图9描述通过第二实施方案的成形设备101生产成形体的方法的实例。
图8是示出通过第二实施方案的成形设备101生产成形体的方法的实例的图，并且示出了通过成形设备101生产成形体的方法的一系列过程(a)至(k)。
图8(a)至图8(c)中的过程基本与图4(a)至图4(c)中的过程相同。即，在图8(a)中，从第一分配器130向台111排放第一组合物(P1')，并通过第一LED 140向第一组合物(P1')进行光照射。在图8(b)中，使第一组合物(P1')的第一粘结剂(Pb1')光固化以变为第一粘结剂(B1')，并且对于经固定的第一组合物(P1')，通过第一脱脂激光器150使第一粘结剂(B1')脱脂，通过第一热凝固激光器152使第一无机颗粒(Pa1')热凝固。在图8(c)中，通过重复这一系列过程，在成形体的第一层中，在由第一组合物(P1')的无机材料制成的部分上形成热凝固体(C')。
此外，在图8(c)中，从第二分配器132向台111排放第二组合物(P2')，并通过第二LED 142照射光。
在图8(d)中，第二组合物(P2')的第二粘结剂(Pb2')通过光照射而固化以变为第二粘结剂(B2')。对于经固定的第二组合物(P2')，通过第二脱脂激光器154使第二粘结剂(B2')脱脂，通过第二热凝固激光器156使第二无机颗粒(Pa2')热凝固。
在图8(e)中，形成具有经热凝固的第二组合物(P2')的支撑结构(S')。此后，如在第一组合物(P1')中，重复对于第二组合物(P2')的排放、固定、脱脂和热凝固的一系列过程。
在图8(f)中，通过重复所述过程，在成形体的第一层中变为不具有材料的空间的部分上形成支撑结构(S')。接着，为了形成第二层，再次将第一组合物(P1')排放，固定，脱脂和热凝固。
在图8(g)中，将第一组合物(P1')供应至成形体的第二层中由第一组合物(P1')的无机材料制成的部分并固定，脱脂和热凝固。在此，在第一实施方案中，如图4(f)所示，虽然支撑结构(S)附近的第一组合物(P1)不脱脂和热凝固以抑制支撑结构(S)分解，但在第二实施方案中，第二组合物(P2')的支撑结构(S')分解的温度高于第一组合物(P1')脱脂和热凝固的温度，使得供应在台111上的所有第一组合物(P1')可以脱脂和热凝固，无论第一组合物(P1')被供应的位置是否接近支撑结构(S')。接着，如图8(c)所示，将第二组合物(P2')从第二分配器132供应至成形体的第二层中变为不具有材料的空间的部分，并通过第二LED42向第二组合物(P2')进行光照射。
在图8(h)中，在成形体的第二层中变为不具有材料的空间的部分上形成支撑结构(S')。连续地，在图8(i)中，如在第二层中，形成由第一组合物(P1')和第二组合物(P2')制成的第三层。在图8(j)中，完全形成由第一组合物(P1')的无机材料制成的第四层。
最后，为了除去支撑结构(S')，通过除去单元120的除去剂供应器180进行加热处理。因此，获得图8(k)所示的具有空间的无机材料的成形体(M')。
图9是示出通过第二实施方案的成形设备101生产成形体的方法的实例的流程图。
根据第二实施方案的生产成形体的方法的流程基本与第一实施方案中的流程相同，不同之处在于使用可通过除去剂化学除去的无机材料作为支撑材料。
从开始形成层(S2000)到第一LED 140的照射(S2010)的过程与第一实施方案中的过程相同。图9中的S2000至S2010分别对应于图5中的S1000至S1010。
在第一实施方案中，在第一LED 40的照射之后，控制单元22确定是否对第一组合物(P1)进行脱脂和热凝固(S1012)。相比之下，在第二实施方案中，如上所述，即使在支撑结构(S')附近的第一组合物(P1')也可以脱脂和热凝固，使得可以省略第一实施方案中的确定(S1012)。为此原因，在第二实施方案中，根据S2002中确定的照射位置，在第一分配器130和第一LED 140移动时，加热单元116(在此，第一脱脂激光器150和第一热凝固激光器152)也移动(S2004)。然而，第一脱脂激光器150和第一热凝固激光器152的移动时刻不限于以上实例，并且可以例如在第一LED 140的照射之后进行。
在第一LED 140的照射之后，进行脱脂(S2012)和热凝固(S2014)。此后，控制单元122基于输入数据或通过信息获取单元118获取的台111上的第一组合物(P1')的信息来确定第一层中由第一组合物(P1')制成的部分是否完全形成(S2016)。重复第一组合物(P1')的成形循环(S2002至S2016)，直至确定第一层中由第一组合物(P1)制成的部分完全形成。
如果确定第一层中由第一组合物(P1')制成的部分完全形成，则开始第二组合物(P2')的形成。由于第二组合物(P2')包含可以热凝固的第二无机颗粒(Pa2')，因此与第一实施方案不同，即使对第二组合物(P2')也进行脱脂(S2028)和热凝固(S2030)。除了这一点之外，其他过程与第一实施方案中的过程相同。
如果确定第一层中由第二组合物(P2')制成的部分完全形成(S2032：是)，则控制单元122确定第一层完全形成(S2034)。
接着，如在第一实施方案中，控制单元122确定要从台111被除去的第二组合物(P2')是否在此时存在(S1036)。如果确定要被除去的第二组合物(P2')存在(S1036：是)，则控制单元122引导除去剂供应器180以向第二组合物(P2')供应除去剂(S2038)。
如果除去完成或者如果确定要从台111被除去的第二组合物(P2')在此时不存在(S2036：否)，则控制单元122考虑输入数据来确定整个成形体是否完全形成(S2040)。随后的流程与第一实施方案中的流程相同。
此外，如果通过将第二组合物(P2')浸泡在包含除去剂的浴缸中来除去不必要的支撑结构(S')(第二组合物(P2'))，则可以省略除去(S2036、S2038)。例如，成形体可以在包括支撑结构(S')的状态下一次形成，然后可以从室110中取出并浸泡在浴缸中，并且也可以在放入室110中的情况下浸泡在浴缸中。
[效果]
按照根据第二实施方案的成形设备101，即使在支撑结构(S')附近也可以进行脱脂和热凝固，从而比第一实施方案中享受到对于根据第一实施方案的成形设备1描述的更多优点。即，在第一实施方案中，由于可以对支撑结构(S)附近的第一组合物(P1)一起稍后进行脱脂和热凝固，因此在支撑结构(S)附近无法充分地对脱脂过程和热凝固过程进行细分，但在第二实施方案中，可以对第一组合物(P1')的脱脂过程和热凝固过程二者进行细分。因此，与第一实施方案相比，可以进一步抑制由于由粘结剂的脱脂引起的间隙而发生成形体的收缩，并且可以进一步抑制发生热凝固体的开裂或破损。
此外，在以上实例中，虽然对于第一组合物(P1')和第二组合物(P2')中的每一者，安装一个LED、一个脱脂激光器和一个热凝固激光器(即，整体安装两个LED、两个脱脂激光器和两个热凝固激光器)，但可以省略其中的一些。即，第一组合物(P1')和第二组合物(P2')二者均可以通过使用单个LED而被全部固定，同样地，第一组合物(P1')和第二组合物(P2')二者均可以通过单个脱脂激光器或单个热凝固激光器而被全部脱脂和热凝固。
[第三实施方案]
接着，将参照图10至图13描述第三实施方案。第三实施方案与第一实施方案的不同之处在于支撑材料为具有高耐热性的有机材料。此外，除以下描述的配置之外的配置与第一实施方案中的配置相同。
[配置]
图10是示出根据第三实施方案的成形设备201的图。图11是示出第三实施方案的成形设备201的系统配置的实例的框图。
如图10所示，根据第三实施方案的成形设备201包括室210、台211、供应单元212、固定单元214、加热单元216、信息获取单元218、除去单元220和控制单元222(见图11)。
虽然第一实施方案中的支撑材料(Ps)是在第一组合物(P1)的脱脂温度和热凝固温度下分解的材料，但第三实施方案中的第二组合物(P2")包含在无氧气氛下在第一组合物(P1")的脱脂温度和热凝固温度下不分解的支撑材料(Ps")。例如，在氧的存在下，支撑材料(Ps")在第一组合物(P1")的脱脂温度和热凝固温度下分解。在本说明书中，术语“在无氧气氛下”意指气氛中的氧基本上不影响本公开内容的操作效果的状态，例如包含存在可以支撑第一组合物(P1")的热凝固体的程度的氧的状态。例如，无氧气氛下的氧浓度为0体积％至0.1体积％，优选0体积％至0.05体积％，更优选0体积％至0.01体积％。此外，术语“在氧的存在下”意指存在能够在约300℃至约500℃的高温下产生一般有机物质的燃烧的氧的量的状态。
支撑材料(Ps")例如为具有高耐热性的工程塑料，例如基于全向聚酰胺的树脂(芳纶树脂)。例如，支撑材料(Ps")为聚间亚苯基间苯二甲酰胺。
如在第一实施方案中，室210的内部压力可以通过连接至室210的真空泵210a而改变。此外，室210内的气氛可以被气瓶210b中容纳的气体(例如，惰性气体例如氮气或氩气)置换。来自气瓶210b的气体的流量等可以通过流量控制单元210c来控制。此外，可以根据需要向室210供应多种气体。
通常，由于满足以上条件的支撑材料(Ps")具有热塑性特性，因此在第三实施方案中，固定单元214具有熔化激光器242代替第一实施方案中的第二LED 42。熔化激光器242可通过熔化激光器移动机构246适当地移动。熔化激光器242可以通过向作为热塑性组合物的支撑材料(Ps")照射激光束来加热和熔化支撑材料(Ps")。此后，支撑材料(Ps")在台211上自然冷却，使得第二组合物(P2")被固定在台211上。然而，固定单元214的配置不限于以上实例，并且可以根据支撑材料(Ps")的性质适当地改变。
[生产成形体的方法]
接着，将参照图12和图13描述通过第三实施方案的成形设备201生产成形体的方法的实例。
图12是示出通过第三实施方案的成形设备201生产成形体的方法的实例的图，并且示出了通过成形设备201生产成形体的方法的一系列过程(a)至(j)。
图12(a)至12(i)中的过程在无氧气氛下进行。为此原因，在图12(a)之前，通过抽真空或气体置换使室210的内部变为无氧气氛。
图12(a)至12(e)的过程基本与图4(a)至4E中的过程相同，不同之处在于使用熔化激光器242而不是LED来固定第二组合物(P2")。即，将第一组合物(P1")从第一分配器230排放并通过LED 240固定(图12(a))，并通过脱脂激光器250和热凝固激光器252脱脂和热凝固(图12(b))。在成形体的第一层中由第一组合物(P1")的无机材料制成的部分上形成热凝固体(C")之后，从熔化激光器242排放第二组合物(P2")(图12(c))。一旦第二组合物(P2")通过熔化激光器242熔化，然后就通过自然冷却而凝固，并被固定在台211上以形成支撑结构(S")。重复排放和固定第二组合物(P2")(图12D)以形成由热凝固体(C")和支撑结构(S")构成的第一层。接着，开始形成第二层，并且排放和固定构成第二层的第一组合物(P1")(图12(e))。
在图12(f)中，将第一组合物(P1")供应至成形体的第二层中由第一组合物(P1")的无机材料制成的部分并固定，脱脂和热凝固。在此，在第一实施方案中，如图4(f)所示，虽然支撑结构(S)附近的第一组合物(P1)不脱脂和热凝固以抑制支撑结构(S)的分解，但在第三实施方案中，第二组合物(P2")的支撑结构(S")在无氧气氛下分解的温度高于第一组合物(P1")的热凝固温度，使得如在第二实施方案中，供应在台211上的所有第一组合物(P1")都可以脱脂和热凝固，无论第一组合物(P1")被供应的位置是否在支撑结构(S")附近。此外，如果加热第一组合物(P1")以进行脱脂或热凝固，则可以一次熔化在第一组合物(P1")附近的支撑结构(S")，但如上描述，由于支撑结构(S")在无氧气氛下不分解，因此支撑结构(S")通过自然冷却再次凝固。接着，如在图12(c)中，将第二组合物(P2")从第二分配器232供应至成形体的第二层中变为不具有材料的空间的部分，并使第二组合物(P2")通过熔化激光器242熔化。
在图12(g)中，在成形体的第二层中变为不具有材料的空间的部分上形成支撑结构(S")。连续地，在图12(h)中，如在第二层中，形成由第一组合物(P1")和第二组合物(P2")制成的第三层。在图12(i)中，完全形成由第一组合物(P1")的无机材料制成的第四层。
最后，为了除去支撑结构(S")，在通过引入大气、氧气等将氧引入室210中之后，通过除去单元220的加热装置280或除去激光器282进行加热处理。由于支撑结构(S")在无氧气氛下具有高耐热性，但在氧的存在下具有比在无氧气氛下低的耐热性，因此可以在氧的存在下通过加热处理除去支撑结构(S")。因此，获得图12(j)所示的具有空间的无机材料的成形体(M")。
图13是示出通过第三实施方案的成形设备201生产成形体的方法的实例的流程图。
所述方法与图5所示的通过成形设备1生产成形体的方法相比的不同之处在于通过改变室210内部的气氛来除去支撑结构(S")，并使用熔化激光器242而不是LED来固定第二组合物(P2")。
在第三实施方案中，首先使室210的内部无氧(S3000)。例如，控制单元222引导真空泵210a或流量控制单元210c以用惰性气体置换室210的内部。
接着，开始形成第一层(S3002)。如在第一实施方案中进行第一组合物(P1")的层形成。图13中的S3004至S3018分别对应于图5中的S1002至S1020。
如果确定第一组合物(P1")的层形成完成(S3018：是)，则流程进行至第二组合物(P2")的层形成(S3020至S3030)。图13中的S3020至S3030分别对应于图5中的S1022至S1032，不同之处在于使用熔化激光器242而不是LED 42来固定第二组合物(P2")。
如果确定第二组合物(P2")的层形成完成(S3030：是)，则控制单元222确定第一层的形成完成(S3032)。
接着，控制单元222确定整个成形体的形成是否完成(S3034)。如果确定整个成形体的形成尚未完成(S3034：否)，则控制单元222引导台移动机构211a以使台211在z方向上移动(S3036)。此后，流程返回至S3002，并开始形成第二层。
同时，如果确定整个成形体的形成完成(S3034：是)，则控制单元222引导真空泵210a或流量控制单元210c以将例如大气引入室210中，并且引导加热装置280或除去激光器282以加热要被除去的支撑结构(S")(S3038)。因此，除去支撑结构(S")，使得获得具有期望形状的成形体。
[效果]
按照根据第三实施方案的成形设备201，与第一实施方案相比，如在第二实施方案中，即使在支撑结构(S")附近也可以进行脱脂和热凝固，从而进一步抑制由于由粘结剂脱脂引起的间隙而发生成形体的收缩，并且进一步抑制发生热凝固体的开裂或破损。此外，在第三实施方案中，与第二实施方案不同，由于不必要对第二组合物(P2")进行脱脂和热凝固，因此与第二实施方案相比，可以简化成形设备201的配置和成形操作。因此，可以以较低的成本和较高的速度执行具有改善的自由度的三维定形。
[修改方案]
在以上实例中，在完成组合物的排放、固定、脱脂和热凝固之后，使台在x方向或y方向上移动以排放下一组合物，但成形过程不限于此。例如，在组合物的固定之后，可以在脱脂之前使台移动，并且可以与脱脂或热凝固一起进行下一组合物的排放或固定。此外，可以与组合物的固定同时进行下一组合物的排放。例如，如果连续地而不是间歇地进行从分配器排放组合物，则连续地供应组合物，使得可以与组合物的供应同时进行所供应的组合物的固定、脱脂和热凝固以及各部件例如台或激光器的移动。
在以上实例中，在组合物着落在台上之后，进行通过LED或熔化激光器的用于固定的光照射，但固定过程的时刻不限于此。例如，光照射可以在组合物被排放并落下时进行。
在以上实例中，脱脂激光器和热凝固激光器向基本相同的区域照射激光束，但其照射位置不必一定相同。例如，可以将热凝固激光器的照射位置与脱脂激光器的照射位置间隔开一定距离(例如，约1mm)，并且可以控制热凝固激光器的照射以遵循脱脂激光器的照射。
在以上实例中，可以通过在脱脂之前通过使用LED或熔化激光器将组合物暂时固定在台上来使成形设备的操作稳定，但例如，可以省略这种固定，并且如果检测到组合物着落在台上，则可以通过用脱脂激光器照射激光束来进行粘结剂的脱脂。
在以上实例中，固定单元和加热单元作为单独的部件被安装，但例如，作为用于使组合物的可光固化组合物固化的光源，也可以使用加热单元的脱脂激光器或热凝固激光器。在这种情况下，当进行固定时，可以使用减少的激光输出，当进行脱脂和热凝固时，可以使用增加的激光输出。因此，可以简化成形设备的配置。
在以上实例中，在进行热凝固之后且在检测组合物的着落之前，可以通过控制单元来确定分配器的排放位置以及固定单元和加热单元的照射位置，并且可以改变其布置，但确定这些排放位置和照射位置及其布置的改变的时刻不限于此。控制单元可以在任何时刻确定分配器的排放位置以及固定单元和加热单元的照射位置，并且可以在任何时刻引导分配器移动机构、LED移动机构、脱脂激光器移动机构和热凝固激光器移动机构以改变其布置。
在以上实例中，排放位置和照射位置基于通过信息获取单元获取的信息来确定，但组合物的排放和各步骤可以在不使用这样的信息的情况下根据预定的排放位置和照射位置的顺序来进行。同样地，在以上实例中，固定单元或加热单元的照射时刻基于通过信息获取单元获取的信息来确定，但固定单元或加热单元的照射时刻也可以在不使用这样的信息的情况下基于分配器实际排放组合物的时刻、组合物的密度、排放的组合物的量、分配器与台之间的距离等来确定。
在以上实例中，控制单元确定每个成形循环的下一个排放位置和照射位置，但当例如，第一分配器和第二分配器在预定的方向上以恒定的速度连续地移动时，控制单元可以确定各位置处，第一分配器和第二分配器的排放存在或不存在，脱脂或热凝固存在或不存在等。在这种情况下，在一定程度上完成排放操作的步骤中，可以基于通过信息获取单元获取的信息来在确定此时已排放第一组合物和第二组合物的位置处另外地进行排放或热凝固，但没有适当地进行脱脂或热凝固。
在以上实例中，虽然描述了通过使台在z方向上逐步下降来从下开始一个一个地形成成形体的层的过程，但成形过程不必一定通过层进行。例如，成形体可以在不使台在z方向上移动的情况下通过适当地改变分配器、固定单元和加热单元的高度或方向以使组合物沉积在台上来形成。在这种情况下，分配器、固定单元和加热单元可通过分配器移动机构、LED移动机构、脱脂激光器移动机构和热凝固激光器移动机构在z方向上移动。
此外，在以上实例中，分配器、固定单元和加热单元基于所确定的排放位置和照射位置来移动，但可以使台在x方向和y方向上移动而不是使分配器、固定单元和加热单元移动。即，分配器、固定单元和加热单元的位置可以为固定的，并且可以使台在x方向、y方向和z方向上移动。或者，台、分配器、固定单元和加热单元都可以为可在x方向和y方向上移动的。
在以上实例中，使用一种无机材料(无机颗粒Pa、Pa1'、Pa")作为构成成形体的材料，但也可以使用两种无机材料。根据不同种类的无机材料的数量，可以适当地改变供应装置例如分配器、固定装置例如LED、加热装置例如脱脂激光器或热凝固激光器等的数量。
在以上实例中，使用分配器作为用于供应组合物的供应器，但供应器不限于此。例如，如果组合物为具有一定尺寸或更大的固体，则可以使用细臂机构作为供应器，所述细臂机构可以将组合物布置在台上的任何位置，同时通过物理抓握、磁力作用的吸附来保持组合物。
在以上实例中，虽然无机颗粒分散在粘结剂中的组合物被描述为包含无机颗粒的组合物例如第一组合物(P1)，但组合物的配置不限于此。例如，也可以使用用有机粘结剂(例如，热塑性树脂)涂覆无机材料的组合物。在这种情况下，例如，固定单元可以具有熔化激光器而不是LED，并且可以通过用熔化激光器使具有排放的组合物的有机涂层熔化并通过自然冷却来使组合物凝固而将组合物固定在台上。
如上所述，虽然已参照有限的实施方案和附图描述了本公开内容，但本公开内容不限于此，并且在本公开内容的技术精神和权利要求的等同范围内，本公开内容所属领域的技术人员自然可以做出各种修改和变化。

Claims (19)

1.一种成形设备，包括：
供应单元，所述供应单元具有第一供应单元和第二供应单元，所述第一供应单元被配置成向台间歇地或连续地供应包含无机材料的第一组合物，所述第二供应单元被配置成向所述台间歇地或连续地供应包含支撑材料的第二组合物，所述支撑材料被配置成支撑所述第一组合物；
固定单元，所述固定单元被配置成将所述第二组合物固定在所述台上；
加热单元，所述加热单元被配置成向所述台上的所述第一组合物施加热；以及
控制单元，所述控制单元被配置成控制所述第一供应单元和所述加热单元以重复包括所述第一组合物的供应和加热的成形循环。
2.根据权利要求1所述的成形设备，
其中所述控制单元控制所述第一供应单元和所述加热单元以至少沿所述台重复所述成形循环。
3.根据权利要求1所述的成形设备，
其中所述加热单元包括热凝固热源，所述热凝固热源被配置成至少使从所述第一供应单元供应的所述第一组合物在所述台上热凝固。
4.根据权利要求3所述的成形设备，
其中所述第一组合物包含具有分散在其中的所述无机材料的有机粘结剂，
其中所述加热单元还包括脱脂热源，所述脱脂热源被配置成通过向所述第一组合物施加热来使所述有机粘结剂脱脂，以及
其中所述控制单元控制所述脱脂热源以在通过所述热凝固热源进行热凝固之前进行所述脱脂。
5.根据权利要求1所述的成形设备，
其中所述固定单元将所述第一组合物固定在所述台上。
6.根据权利要求1所述的成形设备，
还包括除去单元，所述除去单元被配置成除去固定在所述台上的所述第二组合物。
7.根据权利要求6所述的成形设备，
其中所述支撑材料在低于所述无机材料被加热时的温度下分解，以及
其中所述除去单元具有加热单元，所述加热单元被配置成通过加热所述支撑材料来使所述支撑材料分解。
8.根据权利要求6所述的成形设备，
其中所述除去单元具有除去剂供应器，所述除去剂供应器被配置成供应除去剂，所述除去剂溶解或分解所述支撑材料但基本上不溶解和分解所述无机材料。
9.根据权利要求1所述的成形设备，
其中当通过所述加热单元加热至第一温度或更高的温度时，所述无机材料热凝固，以及
其中所述支撑材料在无氧气氛下在所述第一温度下不分解。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的成形设备，
其中所述第二组合物为可光固化组合物，以及
其中所述固定单元包括使所述第二组合物光固化的光源。
11.一种由包含无机材料的第一组合物生产成形体的方法，所述生产成形体的方法包括：
第一供应，所述第一供应从第一供应单元向台间歇地或连续地供应所述第一组合物；
第二供应，所述第二供应从第二供应单元向所述台间歇地或连续地供应第二组合物，所述第二组合物包含被配置成支撑所述第一组合物的支撑材料；
将所述第二组合物固定在所述台上；以及
加热，所述加热向所述台上的所述第一组合物施加热，
其中重复包括所述第一供应和所述加热的成形循环。
12.根据权利要求11所述的生产成形体的方法，
其中至少沿所述台重复执行所述成形循环。
13.根据权利要求11所述的生产成形体的方法，
其中所述加热包括使从所述第一供应单元供应的所述第一组合物在所述台上热凝固的过程。
14.根据权利要求13所述的生产成形体的方法，
还包括在进行所述热凝固的过程之前使所供应的第一组合物固化。
15.根据权利要求14所述的生产成形体的方法，
还包括在所述固化之后且在所述加热之前使经固化的第一组合物脱脂。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的生产成形体的方法，
还包括除去固定在所述台上的所述第二组合物。
17.根据权利要求16所述的生产成形体的方法，
其中所述支撑材料在低于所述无机材料被加热时的温度下分解，以及
其中所述除去包括通过加热所述支撑材料来使所述支撑材料分解的过程。
18.根据权利要求16所述的生产成形体的方法，
其中所述除去包括通过供应除去剂来溶解或分解所述支撑材料的过程，所述除去剂溶解或分解所述支撑材料但基本上不溶解和分解所述无机材料。
19.根据权利要求16所述的生产成形体的方法，
其中在无氧气氛下执行所述加热使得所述支撑材料基本上不分解，以及
其中所述除去包括通过使所述支撑材料暴露于氧来使所述支撑材料分解的过程。
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