CN113543959A - 用于生产三维物体的设备 - Google Patents

Abstract

为了能够改进用于特别是通过逐层或连续地固化可通过辐射固化的材料来生产三维物体的设备，该设备包括载体装置，该载体装置用于保持已固化的三维物体，使得三维物体的生产更容易，提出使该设备包括脱离装置，该脱离装置用于使被保持在所述载体装置上的三维物体自动脱离。

Description

用于生产三维物体的设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造三维物体的设备，该设备用于特别是通过逐层或连续地固化可通过辐射固化的材料来制造三维物体，该设备包括支撑装置，该支撑装置用于保持已固化的三维物体。

背景技术

例如从DE 10 2013 107 571A1已知呈所谓的3D打印机形式的开头所述类型的设备。在完成后，即在固化后，固化的三维物体被保持在支撑装置上，但仍被未固化的可固化材料污染。当从支撑装置移除三维物体时，存在的问题尤其是设备的操作者或用户可能被污染。

发明内容

因此，本发明的一个目的是改进开头描述类型的设备，使得三维物体的制造变得更简单。

根据本发明的该目的在开头描述类型的设备中得以实现，该设备包括脱离装置，该脱离装置用于使被保持在支撑装置上的三维物体自动脱离。

进一步研制以所描述的方式制造三维物体的设备具有以下优点，特别是操作者不与该设备接触，即，特别是不与支撑装置接触并且不与所形成的三维物体接触。特别地是，这样的脱离装置使得可以使三维物体的制造完全自动化。因此，可以显著缩短生产时间，因为可以以限定的并且因此标准化的方式执行对所制造出来的三维物体的移除操作。在使用脱离装置脱离三维物体之后，该设备可以直接用于制造其它三维物体。

如果脱离装置包括至少一个脱离元件并且如果所述至少一个脱离元件和支撑装置布置为或形成为相对于彼此能够移动，则该设备可以以简单的方式形成。为了将三维物体从支撑装置脱离，因此所述至少一个脱离元件和支撑装置仅需要相对于彼此移动。这实现了所述至少一个脱离元件和支撑装置的可移动布置或构造。特别地是，可以设置两个或更多个脱离元件。例如，为了实现所制造出来的三维物体的最佳分离，两个或多个脱离元件可以一个接一个地相对于支撑装置移动，或支撑装置可以相对于脱离元件移动。

如果所述至少一个脱离元件包括带有切割器的一个或多个刀片，或者如果所述至少一个脱离元件被构造成具有至少一个切割器的刀片的形式，则可以以简单且安全的方式将被保持在支撑装置上的三维物体脱离。特别地是，可以将切割器相对于支撑装置布置并且移动，使得切割器抵靠支撑装置，或者将切割器相对于支撑装置移动距支撑装置一较小距离。例如，刀片可以构造成具有两个切割器的双刀片的形式。脱离元件尤其可以承载或包括一个、两个、三个或更多个刀片。特别地是，脱离元件可以包括用于一个或多个刀片的支撑元件。

在如下情况下是有益的：如果刀片具有刀片本体，且刀片本体带有刀片本体前侧和刀片本体后侧，并且如果刀片本体具有至少一个侧面，该至少一个侧面相对于刀片本体前侧和/或刀片本体后侧倾斜，以便形成具有切削刃的所述切割器。特别地是，刀片本体可以具有两个倾斜的侧面。切削刃优选地是在倾斜的侧面之间限定锐角。特别地是，如果所述脱离元件承载多个刀片，则脱离元件的所有刀片可以以所描述的方式构造。

如果所述至少一个倾斜的侧面与刀片本体前侧形成钝角，则是有利的。以这种方式，倾斜的侧面和刀片本体前侧之间的过渡可以形成得非常平坦。特别地是，可以以简单的方式在倾斜的侧面和刀片本体前侧之间形成刀刃的倒圆部。

如果刀片本体具有用于形成切割器的两个倾斜的侧面，并且如果两个倾斜的侧面的相交线限定切削刃，则是更有利的。以这种方式可以形成在两侧都锋利的切削刃。

如果所述至少一个倾斜的侧面与刀体后侧形成钝角，则是有益的。这实现了倾斜的侧面和刀片本体后侧之间的平坦过渡。特别地是，在平面的面的情况下形成刀刃的该过渡可以以简单的方式倒圆。

如果刀片本体具有仅一个倾斜的侧面，该倾斜的侧面与刀片本体后侧形成锐角，并且如果倾斜的侧面与刀片本体后侧的相交线限定切削刃，则是有利的。该构造以简单的方式实现切削刃的形成。

如果刀片主体前侧和刀片主体后侧彼此平行地延伸，则脱离元件可以以简单且成本有效的方式形成。特别地是，脱离元件因此可以由平坦的金属片制成。

根据本发明的另一优选实施例，可以规定的是，切削刃由两个相交的切削面限定，所述两个切削面界定切割器并且以切削角相交，且切削角的值在从约10°至约50°的范围内。特别地是，切削角可以具有在约20°至约40°范围内的值。特别地是，切削面可以由倾斜侧面或刀片本体后侧或刀片本体前侧形成。特别小的切削角的优点在于，当脱离元件和支撑装置相对于彼此移动时，只有很小的力、特别是剪切力作用在所制造出来的三维物体上。换言之，因此，可以以简单的方式将三维物体从支撑装置脱离或刮掉，而且损坏三维物体的风险较低。

如果所述至少一个脱离元件用于将三维物体脱离并且当将三维物体脱离时，所述至少一个脱离元件通过切削刃抵靠在支撑装置上或者被布置在与支撑装置相距较小的距离处，则是有益的。特别是当切削刃抵靠支撑装置时，所形成的三维物体可以被刮掉。例如，支撑装置包括平面支撑板，三维物体附着到该支撑板。在切削刃与支撑装置相距较小距离的情况下，特别地是，可以以有针对性的方式将三维物体的一层或几层留在支撑装置上。特别是当例如不能以所限定的期望方式确保用于形成三维物体的第一层或几层的形式时，这是有益的。此外，在包括两个或更多个切削刃的脱离装置的情况下，切削刃一方面可以邻接抵靠支撑装置，另一方面，切削刃布置在距支撑装置较小的距离处。这能够改善三维物体从支撑装置的脱离。

所述至少一个脱离元件和由支撑装置限定的支撑面优选地是形成脱离角，三维物体被保持在该支撑面上。特别地是，如果脱离角尽可能得小，则可以进一步最小化三维物体的最小变形。

如果两个切削面中的一个切削面背对支撑面，并且在该切削面和支撑面在它们之间形成脱离角，则是有益的。脱离角因此形成楔角，其限定三维物体从支撑装置的脱离或抬离或刮掉。特别地是，三维物体在脱离期间的变形可以通过适当地选择脱离角而最小化。

如果脱离角的值在从约0°到约20°的范围内，则是有利的。特别地是，脱离角可以在从0°至约10°的范围内。脱离角越小，则三维物体就能够越容易脱离支撑装置。

如果设备包括用于设定脱离角的脱离角设定装置，则是有利的。这使得特别是可以根据需要改变脱离角。特别地是，当在使用设备过程中改变可固化材料时，改变脱离角可以是有利的。特别地是，具有不同硬度的三维物体因此可以在脱离元件和支撑装置之间以不同的脱离角脱离。切削角越大，且因此脱离角必然越大，则切削刃上存在的磨损通常就越小。切削角越小，则存在更大的磨损和对切削刃更大的损坏风险。

如果脱离角是不能改变的，则可以以特别简单且成本低廉的方式形成脱离装置。

脱离装置优选地是包括两个脱离元件，这两个脱离元件彼此间隔一定距离布置。这使得可以在三维物体和支撑装置之间相继地引入两个脱离元件，以将它们彼此分离。提供两个、可选地是提供更多脱离元件可以确保三维物体与支撑装置的特别干净的脱离。因此，可以在脱离后直接形成另外的三维物体。于是，对支撑装置或其支撑面的进一步清洁则不是绝对必需的。

为了实现三维物体与支撑装置的干净分离，如果两个脱离元件的两个切削刃彼此间隔一定距离布置，并且如果两个切削刃限定平行于或基本平行于支撑面延伸的切削刃平面，则是有利的。例如，两个切削刃都可以抵靠所述面或布置在距所述面较小的距离处。如上所述，所形成的三维物体因此可以与支撑装置完全分离，或者，除了残留在支撑面上的小部分之外，所形成的三维物体与支撑装置分离。

此外，如果切割器包括锯齿状切削刃，其中多个切削刃部分布置成彼此平行地偏移，并且如果切削刃部分限定公共切削刃平面，该公共切削刃平面平行于或基本平行于支撑面延伸，则可以是有利的。可以有利地是，使用以这种方式形成锯齿的切削刃，特别是当支撑装置(例如其支撑板)具有凹部时。三维物体的第一层可以形成伸入到或突出到这些凹部中的突起，将通过连续的切削刃移除这些突起。特别地是，锯齿状切削刃可以布置成使得，形成锯齿状切削刃的突出得最远的切削刃部分的切削刃部分首先与三维物体接触。因此，所述部分可以与三维物体的未突出到支撑装置的凹部中的区域接触。该凹进的切削刃部分然后可以在三维物体的已经升高的底侧和支撑面之间被推动，而不会无意中损坏3D物体。通过这种锯齿状的切削刃，可以以简单的方式改善三维物体从具有凹部的支撑板上的脱离。

如果切削刃具有前切削刃部分和相对于所述前切削刃部分凹进的切削刃部分，并且如果前切削刃部分的切削角小于凹进的切削刃部分的切削角，则是有益的。形成这种锯齿状切割器的优点特别在于，具有较小切削角的前切削刃部分接合在三维物体和支撑装置之间，使得凹进的切削刃部分因此可以接合在已经有些脱离的三维物体和支撑装置之间。这使得三维物体能够从支撑装置的支撑面平缓且安全地脱离。特别地是，锯齿状切削刃的凹进的切削刃部分可以有利地是用于支撑装置的支撑板设置有凹部或开孔的情况，以免无意中离开三维物体上的突起。

为了能够确保三维物体与支撑装置的安全脱离，如果所述至少一个脱离元件具有弹性构造，则是有利的。因此，可以以简单的方式对支撑装置施加一定的压紧力。此外，特别地是，可以因此实现脱离元件(例如其一个或多个刀片)与支撑装置的均匀抵靠。特别地是，所述一个或多个刀片可以具有弹性构造。

如果所述至少一个脱离元件由脱离元件材料制成，并且如果脱离元件材料的弹性模量的值在约100000MPa至约250000MPa的范围内，则是有利的。特别地是，脱离元件材料的弹性模量可以具有在约170000MPa到210000MPa范围内的值。具有这种弹性模量的脱离材料特别具有弹簧弹性特性的钢。

如果所述至少一个脱离元件、尤其是刀片至少部分地由金属制成，则可以以简单且安全的方式将三维物体从支撑装置脱离。因此，特别地是，可以实现脱离装置的长使用寿命。

如果金属是钢，则脱离装置可以以成本有效的方式形成。特别地是，它可以是弹簧钢。弹簧钢的优点尤其在于，所述至少一个脱离元件可以以限定的预紧力压靠在支撑装置上。

如果脱离装置包括用于将所述至少一个脱离元件压靠在支撑面上的压紧装置，则是有利的。以此方式，可以确保所述至少一个脱离元件的切削刃在相对于支撑面的相对移动期间始终牢固地抵靠支撑面，以实现三维物体与支撑装置的限定的脱离。

如果压紧装置包括用于将所述至少一个脱离元件压靠在支撑面上的压紧元件，则压紧装置可以以简单的方式形成。例如，支撑装置可以包括压紧装置，该压紧装置借助于驱动器将支撑面压靠在所述至少一个脱离元件上。当所述脱离元件由弹性或柔性材料制成时，在此尤其可以通过支撑装置相对于所述至少一个脱离元件的行进路径来设定预紧力。

如果脱离装置包括用于保持所述至少一个脱离元件的保持装置，则是有益的。特别地是，保持装置可以被构造用来以可释放连接的方式保持所述至少一个脱离元件。这尤其使得可以更换所述至少一个脱离元件，例如，如果它被损坏的话，特别是如果切削刃或其切削刃部分变钝或被破损的话。

所述至少一个脱离元件优选地是在保持位置被保持在保持装置上，而在分离位置与保持装置分离。这种构造尤其使得能够以所描述的方式在必要时更换脱离元件。

有利地是，保持装置和支撑装置布置成相对于彼此能够移位。以这种方式，特别地是，被保持在保持装置上的脱离元件可以相对于支撑装置移动，或支撑装置可以相对于所述至少一个脱离元件移动。特别地是，保持装置和支撑装置可以布置为能够平行于支撑面相对于彼此移位。这使得尤其可以使所述至少一个脱离元件平行于支撑面移动，或使支撑面平行于所述至少一个脱离元件、特别是平行于其切削刃或切削刃部分移动。

根据本发明的优选实施例，可以规定的是，脱离装置、特别是所述至少一个脱离元件和支撑装置在构建位置脱离接合，而在脱离位置彼此相接触，在该构建位置，通过特别是逐层或连续地固化可通过辐射固化的材料来形成至少一个三维物体，在该脱离位置，所述至少一个三维物体与支撑装置分离。脱离元件和支撑装置可以以所描述的方式配合，以将所述至少一个三维物体从支撑装置脱离。在构建位置，脱离装置可以特别地是被布置为缩回并且可选地是还受到保护，以便能够无阻碍地固化待固化的材料以形成至少一个三维物体。

如果该设备包括保护装置，用于特别是在构建位置保护脱离装置，则是有利的。保护装置尤其可以用于保护脱离装置免受可固化材料的污染，可固化材料尤其会损害具有切割器的脱离元件的切削效果。

优选地是，保护装置包括用于保护所述至少一个脱离元件的至少一个保护元件。特别地是，所述至少一个保护元件可以被构造用以保护刀片。以这种方式，可以防止在构建位置中对所述至少一个脱离元件的污染或损坏，或者至少可以降低污染或损坏的风险。

根据另一优选实施例，可以规定的是，该设备包括驱动装置，该驱动装置用于使脱离装置和支撑装置相对于彼此移动。特别地是，驱动装置能够将设备从构建位置转移到脱离位置，并且反之亦然。驱动装置特别地是可以直接或间接地联接到脱离装置和/或支撑装置，以便能够实现脱离装置和支撑装置的相对移动。所述驱动装置也可以可选地是仅联接到脱离装置或仅联接到支撑装置，以便仅使脱离装置移动或仅使支撑装置移动。

如果驱动装置被构造用以与保持装置配合，以便使保持装置相对于所述设备移动，则是有益的。特别地是，驱动装置可以使保持装置相对于支撑装置移动。

如果所述至少一个驱动装置被构造用以与支撑装置配合，以使支撑装置平行于支撑面相对于所述设备移动，则是有利的。例如，脱离装置可以以固定方式布置或形成，特别是相对于所述设备固定不动。为了将三维物体从支撑装置脱离，于是可以借助于所述至少一个驱动装置使支撑装置特别是相对于脱离装置移动。

如果所述设备包括用于可固化材料的容器，并且如果支撑装置被布置为能够沿平行于或基本平行于重力方向并且与重力方向相反或基本相反的方向移动，则是有益的。这种构造尤其可以使被容纳在容器中的可固化材料逐层固化，从而在支撑装置上形成三维物体。然后，支撑装置可以平行于重力方向行进或平行于重力方向反向行进，使得三维物体可以进一步逐层或连续地形成。

如果所述设备包括用于已经从支撑装置脱离的三维物体的收集容器，则是有利的。借助于收集容器，特别地是，可以防止脱离的三维物体在从支撑装置脱离后会落入到用于可固化材料的容器中。收集容器可以特别地是布置为或形成为在空间上靠近用于可固化材料的容器，特别是在所述至少一个脱离元件下方，使得脱离的三维物体能够从在所述至少一个脱离元件上移动的支撑装置自动落入到收集容器中。

为了使未固化的可固化材料能够从收集容器中排出，有利的是，收集容器、特别是其底部被开孔。这种构造特别便于清洁尚未固化的可固化材料的脱离的三维物体。

为了便于将未固化的可固化材料从收集容器中排出，有利的是，收集容器具有相对于重力方向倾斜的底部。

根据本发明的另一优选实施例，可以规定的是，所述至少一个脱离元件特别是相对于用于可固化材料的容器固定不动地布置或形成在所述设备上，并且可以规定的是，支撑装置布置在所述设备上，从而能够沿横向于重力方向的方向或平面移动。所述至少一个脱离元件可以布置在设备上，特别是在空间上靠近用于可固化材料的容器。为了将三维物体从支撑装置脱离，支撑装置可以横向于重力方向在脱离元件上方移动，以便使三维物体脱离。如果将所述至少一个脱离元件布置成靠近用于可固化材料的容器，则脱离的三维物体不会落入到所述容器中。另外，于是更简单的是，将收集容器或传送装置布置在脱离元件下方，以捕捉脱离的三维物体并且可选地是进一步输送该物体。

如果将所述至少一个脱离元件布置在所述设备上从而能够在横向于重力方向延伸的平面或方向上移动，则可以是进一步有利的。尤其是，当支撑装置只能平行于重力方向并且与重力方向反向地移动时，因此可以将所述至少一个脱离元件移动经过支撑装置，以便使被保持在支撑装置上的三维物体脱离。

收集容器优选地是布置在所述设备上，从而能够在横向于重力方向延伸的平面或方向上移动。特别地是，当所述至少一个脱离元件也布置在设备上从而能够在横向于重力方向延伸的平面或方向上移动时，则这种构造是有利的。然后，可以将收集容器移动到处在支撑装置下方的位置，使得已经与所述至少一个脱离元件分离的三维物体可以被收集容器捕获。

如果收集容器被布置成能够与所述至少一个脱离元件同步移动或可独立于所述至少一个脱离元件移动，则是有利的。特别地是，同步移动的优点在于，收集容器总是自动移动到三维物体从支撑装置脱离所处的位置，例如与所述至少一个脱离元件的移动相结合，使得脱离的三维物体能够以简单且安全的方式被捕获在收集容器中。收集容器独立于所述至少一个脱离元件的移动性的优点尤其在于，当将三维物体实际上从支撑装置脱离时，仅仅必须将所述收集容器移动到捕获位置。

如果收集容器相对于重力方向布置在所述至少一个脱离元件下方或者可移动地布置在所述脱离元件下方，则是有利的。由于重力作用在已经脱离的三维物体上，所述已经脱离的三维物体因此可以直接落入到收集容器中。

根据本发明的另一优选实施例，可以规定的是，所述设备包括用于已经从支撑装置脱离的三维物体的传送装置。特别地是，传送装置可以以传送带的形式来构造或包括这样的传送带。借助于传送装置，可以特别是以快速而又简单的方式将脱离的三维物体进一步运输到例如呈随后的曝光设备的形式的后处理设备，借助于该后处理设备，脱离的三维物体可以完全被固化，如果脱离的三维物体还未完全固化的话。

如果所述设备包括用于使已经从支撑装置脱离的三维物体转动的转动装置，则是进一步有利的。例如，可以将转动装置构造用以使被收集在收集容器中的三维物体转动例如180°。特别地是，还可以将转动装置构造用以使被收集在传送装置上的脱离的三维物体特别是转动180°。例如，可以将转动装置构造为枢转活板的形式或包括这样的活板，在从支撑装置脱离后，脱离的三维物体落到该转动装置上，并且该转动装置用于使该三维物体围绕横向于重力方向延伸的枢转轴线转动，该转动装置枢转或折叠至少90°、优选至少120°的角度。

附图说明

优选实施例的后续描述结合附图用于进一步说明。在这些附图中：

图1：示出用于制造三维物体的设备的实施例的示意性透视并且局部剖开的总视图；

图2：示出图1中设备的一部分的透视图，其中在三维物体的形成期间，支撑板已经被伸入到具有可固化材料的容器中；

图3：示出类似于图2的视图，其中完整的三维物体被保持在支撑板上；

图4：示出在将三维物体从支撑板脱离期间图1中设备的在图2和图3中所绘示的那一部分的另一透视图；

图5：示出在将三维物体从支撑板脱离之前从前面看到的图2至图4的布置的局部剖视图；

图6：示出图5中的区域A的放大截面图；

图7：示出部分从支撑板脱离的三维物体的类似于图6的视图；

图8：示出在三维物体从支撑板完全脱离之后的类似于图7的视图；

图9：示出用于制造三维物体的设备的另一实施例的示意性透视并且部分剖开的总视图；

图10：示出图9的设备的一部分的透视图；

图11：示出沿箭头B的方向看到的图10的布置的视图；

图12：示出沿箭头C的方向看到的图11的布置的视图；

图13：示出图9中的区域D的放大截面图；

图14：示出沿图12中的线14-14的剖视图；

图15：示出在将保持在支撑板上的三维物体分离之前图14的布置的放大局部视图；

图16：示出在三维物体从支撑板分离期间的类似于图15的视图；

图17a：示出在将三维物体脱离之前与支撑板配合的脱离元件的实施例的示意性局部剖视图；

图17b：示出沿图17a的箭头E的方向上的视图；

图18a：示出在将三维物体脱离之前与支撑板配合的脱离元件的另一实施例的示意性局部剖视图；

图18b：示出沿图18a的箭头F的方向上的视图；

图19a：示出在将三维物体脱离之前与支撑板配合的脱离元件的另一实施例的示意性局部剖视图；

图19b：示出沿图19a的箭头G的方向上的视图；

图20a：示出在将三维物体脱离之前与支撑板配合的脱离元件的另一实施例的示意性局部剖视图；

图20b：示出沿图20a的箭头H的方向上的视图；

图21a：示出在将三维物体脱离之前与支撑板配合的脱离装置的另一实施例的示意性局部剖视图；

图21b：示出沿图21a的箭头H的方向上的视图；和

图22：示出用于制造三维物体的设备的另一实施例的示意图。

具体实施方式

图1中绘示的是用于制造三维物体的设备10的第一实施例，该设备10通过固化、特别是逐层或连续地固化可通过辐射固化的材料来制造三维物体。

设备10包括用于可固化材料的容器12。所述容器12以扁平托盘14的形式构造。

设备10进一步包括支撑装置16，该支撑装置16用于保持已固化的三维物体18。

为清楚起见，未在图中绘示可固化材料。

设备10包括在图1中示意性绘示的辐射源20，该辐射源20用于生成用于固化可固化材料的电磁辐射。辐射借助于成像装置22在构建平面上成像，在图1中也示意性地绘示了成像装置22。所述构建平面横向于重力方向延伸，重力方向由箭头24表示。辐射源20和成像装置22形成曝光装置的一部分，以便选择性地曝光构建平面。

容器12的底部26被构造为可透过辐射，使得在重力方向上布置在容器12下方的辐射源20可以使托盘14中所容纳的可固化材料从底部通过暴露于辐射而固化。

支撑装置16包括支撑板28，该支撑板28限定了面向托盘14的方向的平面支撑面30。

设备10包括驱动装置32，该驱动装置32用于使支撑装置16在保持框架上移动，以便使支撑装置16沿平行于或基本平行于重力方向并且与重力方向相反或基本相反的方向移动。

支撑装置16可移动地布置在保持框架34上，包括滑动布置36，该滑动布置36横向于重力方向定向，并且具有导轨38，该导轨38横向于重力方向延伸并且用于可移动地安装支撑板28。另一驱动装置40使得支撑板28能够横向于重力方向进行受控的相对移动。

设备10还包括脱离装置42，该脱离装置42用于使被保持在支撑装置16上的三维物体18自动脱离。

在设备10的实施例中，例如在图1至8中所绘示，脱离装置42包括脱离元件44。支撑装置16，即支撑装置16的包括支撑板28的部分，布置成能够相对于脱离元件44移动。这通过将脱离元件44不可移动地固定到设备10的框架46来实现。支撑板28布置成能够相对于框架46横向于重力方向移位，如上所述。

脱离元件44包括具有切割器50的刀片48，该刀片48面向朝着支撑板28的方向。

稍后结合图17a至图20b详细解释刀片48的构造。

在图1至图8中绘示的设备10的实施例中，脱离元件44在相对于重力方向的定向上对齐，该定向是不可改变的。

脱离装置42包括用于保持脱离元件44的保持装置52。在保持位置，例如在图1至图8中绘示了保持位置，保持元件44被保持在保持装置52上。在未在附图中绘示的分离位置，脱离元件44完全与保持装置52分离。

脱离元件44利用螺钉54固定到保持装置52。

保持装置52布置在框架46上，使得支撑装置16及其包括支撑板28的部分被布置为能够相对于保持装置52移位，即平行于支撑面30移位。

设备10以这样的方式构造，即：使得在物体18通过固化可通过辐射固化的材料而形成的构建位置中，具有脱离元件44的脱离装置42和支撑装置16脱离接合。图1至图3以示例示出构建位置。

为了使被保持在支撑板28上的物体18脱离，使处于脱离位置的具有脱离元件44的脱离装置42与支撑板28接触，在该脱离位置中，物体18与支撑装置16分离，即与支撑板28的支撑面30分离。图4至图8示出例如各种脱离位置，其中脱离元件44在不同位置接合在支撑板28上。

设备10可以可选地是包括在图1中示意性地绘示的保护装置56。保护装置56用于保护脱离装置42。特别地是，保护装置56可以在构建位置覆盖脱离元件44，特别是为了保护切割器50免受损坏。

保护装置56包括保护元件57，该保护元件57用于保护脱离元件44，特别是用于保护刀片48。

如所描述的是，驱动装置40用来使脱离装置42和支撑装置16及支撑装置包括支撑板28的部分相对于彼此移动。在图1至图8中所绘示的设备10的实施例中，驱动装置40被构造用以与支撑装置16配合，以便使支撑装置16连同其包括支撑板28的部分相对于设备10、特别是相对于设备10的框架46平行于支撑面30移动。

为了形成三维物体，如在图2中示意性地绘示的那样，支撑板28借助于驱动装置32移动到托盘14中，直到支撑面30与可固化材料接触为止。

可固化材料现在可以以期望的方式借助于辐射源20和成像装置22曝光，即在与支撑面30直接毗邻的平面(即，构造平面)中曝光，使得第一层可固化材料直接形成在支撑板28的支撑面30上。

现在通过驱动装置32将支撑装置16逐步或连续地从托盘14移出，其中利用辐射逐层或连续地对可固化材料起作用，以便使可固化材料固化，以形成物体18。

当完成物体18时，将支撑装置16连同支撑板28从托盘14移出如此之远，以致使得可以借助于驱动装置40使支撑板28沿朝向脱离装置42的方向平行于支撑面30移位，直到脱离元件44与支撑板28接触为止。

在支撑板28逐渐地在脱离元件44上移位时，刀片48在物体18和支撑面30之间被推动，如在图6和图7示意性地绘示的那样。

一旦脱离元件44已经将物体18从支撑面30完全刮掉，如在图8中示意性地绘示的那样，则物体18就落到撞击面58上，物体18可以从该撞击面58落入捕捉容器60中。

以所描述的方式释放物体18的支撑板28现在可以借助于驱动装置40行进返回到如下位置：支撑板28可以借助于驱动装置32从该位置移动返回到容器12中。

因此，借助于设备10，可以将三维物体制造成几乎任何形状，并且可以使三维物体自动地与支撑装置16脱离。这实现了连续的制造工艺。不需要将物体18与支撑板28手动脱离。

在图9至图16中示意性地绘示了用于通过固化可通过辐射固化的材料来制造三维物体18的设备10的第二实施例。在图9至图16中绘示的实施例中，与图1至图8中绘示的设备10的实施例中相同的或功能上相当的部件被提供有相同的附图标记。

下面结合图9至图16更详细地解释设备10的该另一实施例。

驱动装置32布置在框架16上，用于使支撑装置16连同支撑板28沿平行于用箭头24表示的重力方向并且与重力方向相反移动，该支撑板28包括支撑面30，该支撑面30面向朝向用于容纳可固化材料的容器12的方向。在此，支撑板28可以仅平行于重力方向移动或仅与重力方向相反地移动。

设备10还包括具有脱离元件44的脱离装置42。脱离元件44被构造为带有切割器50的刀片48的形式。

借助于螺钉54将脱离元件44可更换地固定到保持装置52。

保持装置52包括两个相互间隔开的保持元件62，背对彼此的两个端部区域64中的一个端部区域分别用螺钉54固定在所述保持元件62上。

保持元件62分别被保持在支承体68上，从而能够围绕枢转轴线66枢转。

保持元件62和与其配合的支承体68一起形成脱离角设定装置70，该角度设定装置70用于设置脱离元件44相对于重力方向的定向。

保持装置52被构造用以与驱动装置40相互作用。驱动装置40驱动驱动轴72，在该驱动轴72上，两个齿轮74彼此间隔开一定距离并且以旋转固定的方式被保持，使得这两个齿轮74可以设置成与驱动装置40同步旋转。齿轮74用于驱动相应的齿带76。齿带76分别借助另一个齿轮78张紧。

支承体68分别固定到两个齿带76中的一个上，使得由于驱动轴72的旋转，齿带76可以移动，并且从而支承体68可以横向于重力方向移位。在此，固定到保持装置52的刀片48于是也横向于重力方向移位。

为了将三维物体18从支撑板28脱离，借助于驱动装置32，将支撑装置16沿与重力方向相反的方向从容器12中移出，即直至支撑面30定位于与刀片48的切割器50相同的高度处。

脱离元件44现在借助于驱动装置40移动，即平行于支撑面30移动。以这种方式，保持装置52相对于设备10(例如其框架46)移动。

从在图9至图12中示意性地绘示的构建位置开始，在该构建位置，脱离元件44和支撑装置16脱离接合，保持装置52随脱离元件44移动到脱离位置，在该脱离位置，物体18与支撑装置16分离。脱离元件44由此与支撑面30接触。这在图15和图16中示意性地绘示。刀片48进而因此在物体18与支撑面30之间被推动，并且如图16中示意性地绘示的那样，将物体18从支撑板28刮掉。

同样，使用图9至图16中示意性地绘示的设备10，三维物体可以以全自动方式制造出来并且借助于脱离装置42与支撑装置16自动地分离。这使得能够实现可以以完全自动化的方式执行的连续制造工艺。

下面结合图17a至图20b描述脱离元件44的各种实施例。

图17a中绘示了呈刀片48形式的脱离元件44的实施例。刀片48包括刀片本体80，该刀片本体80具有刀片本体前侧82和刀片本体后侧84。刀片本体80具有侧面86，该侧面86相对于刀片本体前侧82倾斜，以形成具有切削刃88的切割器50。

倾斜的侧面86与刀片本体前侧82形成斜角90。

刀片本体82仅具有这一个倾斜的侧面86，该倾斜的侧面86与刀片本体后侧84形成锐角92。倾斜的侧面86和刀片本体后侧84的相交线限定了切削刃88。

刀片本体前侧82和刀片本体后侧84彼此平行地延伸。

切削刃88由相交的切削面94和96限定，所述相交的切削面94和96界定切割器50并且以切削角98相交。这两个切削面94和96由倾斜的侧面86和刀片本体后侧84限定。因此，锐角92限定了切削角98。

切削角98优选地是具有在从10°到约50°的范围内的值。

为了使物体18脱离，脱离元件44通过切削刃88抵靠支撑装置16的支撑面30。替代地是，脱离元件44也可以以一较小距离布置在切削刃88和支撑装置16之间。

脱离元件44和支撑装置16的支撑面30形成脱离角100。所述角由背对支撑面30的切削面94和支撑面30界定。

图17a和图17b中绘示的刀片48的实施例被构造成使得，倾斜的侧面86和支撑面30形成脱离角100。

在该实施例以及将在下面描述的另外三个实施例中，脱离角100优选地是在从0°到约20°的范围内。

在图9至图16中绘示的设备10的实施例中，脱离角100是可设定的。相比之下，在图1至图8中绘示的设备10的实施例中的脱离角100是不可改变的。

脱离元件44具有弹性构造。

脱离元件44由脱离元件材料制成，其弹性模量的值在约100000MPa至250000MPa的范围内。

脱离元件44(即其包含的刀片48)由金属制成。金属是钢，即弹簧钢。

在设备10的两个所描述的实施例中，脱离装置42均包括压紧装置102，该压紧装置102用于将脱离元件44压靠在支撑面30上。在每种情况下，压紧装置102均包括驱动装置32，可以利用该驱动装置32将支撑板28压靠在脱离元件44上。弹性脱离元件44因此在轻微的预紧力下通过切削刃88压靠在支撑面30上。

图18a和图18b中绘示了呈刀片48形式的脱离元件44的另一实施例。

在此，刀片本体80具有两个倾斜的侧面86和87，这两个侧面86和87限定切削面94和96。切削面94和96在切削刃88中相交。

侧面86和侧面87两者分别与刀片本体前侧82和刀片本体后侧84形成锐角90和91。

脱离角100进而被限定在切削面94和支撑面30之间。

在图19a和图19b中绘示的脱离元件44的实施例包括具有锯齿状切削刃88的切割器50，该锯齿状切削刃88包括布置成相互平行地偏移的多个切削刃部分104和106，所述多个切削刃部分104和106限定公共切削刃平面108。所述切削刃平面108可以平行于支撑面30延伸或相对于支撑面30倾斜。在图19a和图19b所绘示的脱离元件44的实施例中，切削刃平面108由刀片本体后侧84限定。

切削刃88具有前切削刃部分104和相对于所述切削刃部分104凹进的切削刃部分106。前切削刃部分104的切削角98小于凹进的切削刃部分106的切削角99。

为了使物体18像图19b中示意性地绘示的那样脱离，锯齿状切削刃88优选地是定位成使得，前切削刃部分104接合在支撑板28的开孔110之间。如果物体18形成突出到开孔110中的突起，则首先用切削刃部分104将物体18稍微抬高，然后通过切削刃部分106在开孔110上行进而将物体18进一步从支撑面30上刮掉。

在图20a和图20b中示意性地绘示的脱离装置42的实施例包括两个脱离元件44。所述脱离元件44布置成彼此间隔一定距离。脱离元件44可以特别地是以在图17a至图19b中示意性地绘示的脱离元件44的实施例的形式构造。

为了使物体18脱离，切削刃88抵靠支撑面30。两个切削刃88限定切削刃平面108，该切削刃平面108由支撑面30限定。

图21a和图21b中示意性地绘示的是具有两个脱离元件44的脱离装置42的实施例。脱离元件44的构造类似于图19a和图19b中绘示的脱离元件44，该脱离元件44包括具有锯齿状切削刃88的切割器50。因此，在图21a和图21b中使用与图19a和图19b中的相同的附图标记来指示脱离元件44。

两个脱离元件44布置成使得，前切削刃部分104相对于彼此偏移布置。如图21b中示意性地绘示的那样，前面的脱离元件44的锯齿状切削刃88可以优选地是定位成使得其前切削刃部分104接合在支撑板28的开孔110之间。如果物体18形成突出到开孔110中的突起，则首先用切削刃部分104将物体18稍微抬高，然后通过后面的脱离元件44的切削刃部分104在开孔110上行进而将物体18进一步从支撑面30上刮掉。

图18a至图21b中绘示的脱离元件44的实施例的刀片48由上述脱离元件材料制成并且也具有上述特性。

图22中示意性地绘示的是用于制造三维物体的设备10的另一实施例。图22中示意性地绘示的设备10的实施例在其结构上基本上对应于图9至图16中绘示的设备10的实施例。因此，图22中绘示的元件用与图9至图16中的相同的附图标记来指示。

此外，在图22的设备的实施例中，设置了收集容器112，该收集容器112能够沿由箭头114表示的、横向于重力方向24的方向或平面(即，在脱离元件44下方)移动，该脱离元件44也能够横向于重力方向24移动，以便将被保持在支撑表面30上的固化的三维物体18与支撑板28脱离。

收集容器112具有底部116，该底部116相对于重力方向24倾斜，并且与从底部116逆着重力方向24横向突出的容器壁118一样，该底部116设置有多个开孔120。开孔120使得可以在所述物体18被收集在收集容器112中时，尚未固化的可固化材料从物体18滴落下来，并且从收集容器112排出，例如进入托盘14中。

收集容器112可以以与脱离元件44类似的方式利用驱动装置(未示出)移动。例如，收集容器112也可以被保持在齿带上，该齿带在图22中绘示出来，用于使脱离元件44移动并且用附图标记76表示。

设备10可以进一步可选地是包括如图22中示意性地绘示的传送装置120，该传送装置120具有传送带122，收集在收集容器112中的物体18可以被倒空到传送带122上。为此目的，传送带122在重力方向24上布置在可移动的收集容器112下方。

为了使物体18进入期望的定向，设备10可以进一步可选地是包括在图22中示意性地绘示的转动装置124，以便例如将物体18转动180°。特别地是，转动装置124可以包括枢转活板，物体18在与支撑装置16脱离之后落到该枢转活板上，并且特别地是，该枢转活板可以绕横向于重力方向24延伸的枢转轴线枢转或折叠至少90°、优选至少120°的枢转角度，用于使物体18转动的目的。

如已经提到的是，如已经结合图1至图16和图22所描述的设备10的脱离元件44可以可选地是以结合图17a至图22描述的脱离元件44的实施例中的一个实施例的形式构造。

附图标记列表

10 设备

12 容器

14 托盘

16 支撑装置

18 物体

20 辐射源

22 成像装置

24 箭头

26 底部28支撑板

30 支撑面

32 驱动装置

34 保持框架

36 滑动布置

38 导轨

40 驱动装置

42 脱离装置

44 脱离单元

46 框架

48 刀片

50 切割器

52 保持装置

54 螺钉

56 保护装置

58 保护元件

58 撞击面

60 捕捉容器

62 保持元件

64 端部区域

66 枢转轴线

68 支承体

70 脱离角设定装置

72 驱动轴

74 齿轮

76 齿带

78 齿轮

80 刀片本体

82 刀片本体前侧

84 刀片本体后侧

86 侧面

87 侧面

88 切削刃

90 角度

91 角度

92 角度

94 切削面

96 切削面

98 切削角

99 切削角

100 脱离角

102 压紧装置

104 切削刃部

106 切削刃部

108 切削刃平面

110 开孔

112 收集容器

114 箭头

116 底部

118 容器壁

120 开孔

122 传送装置

124 传送带

126 转动装置

Claims (46)

1.一种用于制造三维物体(18)的设备(10)，特别是通过逐层或连续地固化可通过辐射固化的材料来制造三维物体(18)，所述设备(10)包括支撑装置(16)，所述支撑装置(16)用于保持已固化的所述三维物体(18)，其特征在于，所述设备(10)包括脱离装置(42)，所述脱离装置(42)用于使被保持在所述支撑装置(16)上的三维物体(18)自动脱离。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述脱离装置(42)包括至少一个脱离元件(44)，并且所述至少一个脱离元件(44)和所述支撑装置(16)布置为或形成为能够相对于彼此移动。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)包括具有切割器(50)的刀片(48)，或者所述至少一个脱离元件(44)被构造为具有至少一个切割器(50)的刀片(48)的形式。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述刀片(48)具有刀片本体(80)，所述刀片本体(80)具有刀片本体前侧(82)和刀片本体后侧(84)，并且所述刀片本体(80)具有至少一个侧面(86)，所述侧面相对于所述刀片本体前侧(82)和/或所述刀片本体后侧倾斜，以形成具有切削刃(88)的所述切割器(50)。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述至少一个倾斜的侧面(86)与所述刀片本体前侧(82)形成钝角(90)。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述刀片本体(80)具有用于形成所述切割器(50)的两个倾斜的侧面(86、87)，并且所述两个倾斜的侧面的相交线(86、87)限定所述切削刃(88)。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述至少一个倾斜的侧面(87)与所述刀片本体后侧(84)形成钝角(91)。

8.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述刀片本体(82)具有仅一个倾斜的侧面(86)，所述倾斜的侧面(86)与所述刀片本体后侧(84)形成锐角(92)，并且所述倾斜的侧面(86)与所述刀片本体后侧(84)的相交线限定有所述切削刃(88)。

9.根据权利要求4至8中的任一项所述的设备，其特征在于，所述刀片本体前侧(82)和所述刀片本体后侧(84)彼此平行地延伸。

10.根据权利要求4至9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述切削刃(88)由两个相交的切削面(94、96)限定，所述两个相交的切削面(94、96)界定所述刀片(50)并且以切削角(98)相交，并且所述切削角(98)具有在约10°至约50°范围内的值，特别是在约20°至约40°范围内的值。

11.根据权利要求4至10中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)用于使所述三维物体(18)脱离并且在使所述三维物体(18)脱离时，所述至少一个脱离元件(44)通过所述切削刃(88)抵靠在所述三维物体(18)上，或被布置在离所述支撑装置(16)一较小距离处。

12.根据权利要求2至11中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)和支撑面(30)形成脱离角(100)，所述支撑面(30)由所述支撑装置(16)限定，所述三维物体(18)被保持在所述支撑面(30)上。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述两个切削面(94、96)中的一个切削面背对所述支撑面(30)，并且该切削面(94)和所述支撑面(30)在该切削面(94)和所述支撑面(30)之间形成所述脱离角(100)。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，背对所述支撑面(30)的所述倾斜的侧面(86)与所述支撑面(30)形成所述脱离角(100)。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的设备，其特征在于，所述脱离角(100)的值在约0°至约20°的范围内，特别是在约0°至约10°的范围内。

16.根据权利要求12至15中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括用于设定所述脱离角(100)的脱离角设定装置。

17.根据权利要求12至15中的任一项所述的设备，其特征在于，所述脱离角(100)是不能改变的。

18.根据权利要求2至17中的任一项所述的设备，其特征在于，所述脱离装置(42)包括两个脱离元件(44)，所述两个脱离元件(44)布置成彼此相距一定距离。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述两个脱离元件(44)的所述两个切削刃(88)布置成彼此相隔一定距离，并且所述两个切削刃(88)限定切削刃平面(108)，所述切削刃平面(108)平行于或基本平行于所述支撑面(30)延伸。

20.根据权利要求3至19中的任一项所述的设备，其特征在于，所述切割器(50)包括锯齿状切削刃(88)，其中多个切削刃部分(104、106)布置成相互平行地偏移，并且所述切削刃部分(104、106)限定公共切削刃平面(108)，所述公共切削刃平面(108)平行于或基本平行于所述支撑面(30)延伸。

21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述切削刃(88)具有前切削刃部分(104)和相对于所述前切削刃部分(104)凹进的切削刃部分(106)，并且所述前切削刃部分(104)的切削角(98)小于凹进的所述切削刃部分(106)的切削角(99)。

22.根据权利要求2至21中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)具有弹性构造。

23.根据权利要求2至22中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)由脱离元件材料制成，并且所述脱离元件材料的弹性模量的值在约100000MPa至约250000MPa的范围内，特别是在约170000MPa至约210000MPa的范围内。

24.根据权利要求2至23中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)至少部分由金属制成，特别是所述刀片(48)由金属制成。

25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，所述金属是钢，特别是弹簧钢。

26.根据权利要求2至25中的任一项所述的设备，其特征在于，所述脱离装置(42)包括压紧装置(102)，所述压紧装置(102)用于将所述至少一个脱离元件(44)压靠在所述支撑面(30)上。

27.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，所述压紧装置(102)包括至少一个压紧元件，所述至少一个压紧元件用于将所述至少一个脱离元件(44)压靠在所述支撑面(30)上。

28.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述脱离装置(42)包括保持装置(52)，所述保持装置(52)用于保持所述至少一个脱离元件(44)。

29.根据权利要求28所述的设备，其特征在于，处于保持位置的所述至少一个脱离元件(44)被保持在所述保持装置(52)上，并且在分离位置，所述至少一个脱离元件(44)与所述保持装置(52)分离。

30.根据权利要求28或29所述的设备，其特征在于，所述保持装置(52)和所述支撑装置(16)被布置成能够相对于彼此移位，特别是平行于所述支撑面(30)。

31.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述脱离装置(42)、特别是所述至少一个脱离元件(44)和所述支撑装置(16)在构建位置脱离接合，而在脱离位置彼此相接触，在所述构建位置，至少一个三维物体(18)通过特别是逐层或连续地固化可通过辐射固化的材料而形成，在所述脱离位置，所述至少一个三维物体(18)与所述支撑装置(16)分离。

32.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括保护装置(56)，所述保护装置(56)用于保护所述脱离装置(42)，特别是在所述构建位置保护所述脱离装置(42)。

33.根据权利要求32所述的设备，其特征在于，所述保护装置(56)包括至少一个保护元件(58)，所述至少一个保护元件(58)用于保护所述至少一个脱离元件(44)，特别是用于保护所述刀片(48)。

34.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括至少一个驱动装置(40)，所述至少一个驱动装置(40)用于使所述脱离装置(42)和所述支撑装置(16)相对于彼此移动。

35.根据权利要求34所述的设备，其特征在于，所述至少一个驱动装置(40)被构造用以与所述保持装置(52)相配合，以便使所述保持装置(52)相对于所述设备(10)移动。

36.根据权利要求34或35所述的设备，其特征在于，所述至少一个驱动装置(40)被构造用以与所述支撑装置(16)相配合，以便使所述支撑装置(16)相对于所述设备(10)平行于所述支撑面(30)移动。

37.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括用于所述可固化材料的容器(12)，并且所述支撑装置(16)被布置为能够沿平行于或基本平行于重力方向(24)和与所述重力方向(24)相反或基本相反的方向移动。

38.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括用于已经从所述支撑装置(16)脱离的所述三维物体(18)的收集容器(112)。

39.根据权利要求37所述的设备，其特征在于，所述收集容器(112)、特别是其底部(116)被开孔。

40.根据权利要求37或38所述的设备，其特征在于，所述收集容器(112)具有相对于所述重力方向(24)倾斜的底部(116)。

41.根据权利要求2至39中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)被布置或形成在所述设备(10)上，以便固定不动，特别是相对于用于所述可固化材料的所述容器(12)固定不动，并且所述支撑装置(16)被布置在所述设备(10)上，以便能够沿横向于所述重力方向(24)的方向或在横向于所述重力方向(24)的平面中移动。

42.根据权利要求2至39中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个脱离元件(44)被布置在所述设备(10)上，以便能够沿横向于所述重力方向(24)延伸的平面或方向移动。

43.根据权利要求41所述的设备，其特征在于，所述收集容器(112)被布置在所述设备(10)上，以便能够沿横向于所述重力方向(24)延伸的平面或方向移动。

44.根据权利要求42所述的设备，其特征在于，所述收集容器被布置成以便能够与所述至少一个脱离元件(44)同步移动或独立于所述至少一个脱离元件(44)移动。

45.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括用于已经从所述支撑装置(16)脱离的所述三维物体(18)的传送装置，特别是呈传送带的形式。

46.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(10)包括转动装置，所述转动装置用于使已经从所述支撑装置(16)脱离的所述三维物体(18)转动。

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