CN115397651A - 用于高分辨率负片3d打印机的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于由液态可聚合材料以高分辨率制造固态三维对象的方法和装置。材料(202)非数字地涂覆在膜(204)上，通过激光器数字地移除过量材料，从而留下要打印的层的负像，并且然后所述图像与正在制造的对象(220)的现有部分接合并暴露于非数字UV固化光源。由于数字化的唯一部分是材料移除，并且此部分是通过激光器完成的，因此与常规的增材或3D制造技术相比，打印速度和制造过程的稳健性显著改进。

Description

用于高分辨率负片3D打印机的系统和方法
相关申请
本申请要求2020年5月11日提交的美国临时申请号62/704,446的优先权。
技术领域
本发明涉及用于由液态可聚合材料以高分辨率制造固态三维对象的方法和装置。
背景技术
在常规增材或三维制造技术中，三维对象的构造是以逐层的方式执行的。层形成是通过光可固化树脂在可见光或UV光照射的作用下固结来执行的。两种技术是已知的：一种是新层形成在生长物体的顶表面处；另一种是新层形成在生长物体的底表面处。
如果新层形成在生长对象的顶表面处，那么在每个照射步骤之后，将构造中的对象下放到树脂“池”中，将新树脂层涂覆在顶部，并且进行新的照射步骤。这种技术的示例在Hull的美国专利号5,236,637中给出。此类“自上而下”技术的缺点是需要将生长对象浸入液体树脂的深池中并在对象的下一层形成之前重构液体树脂的精确覆盖层。
如果新层形成在生长对象的底部处，那么在每个照射步骤之后，构造中的对象必须与制造井中的底板分离。这种技术的示例在Hull的美国专利号5,236,637中给出。虽然此类“自上而下”技术有可能通过替代地将对象从相对较浅的井或池中提升出来而消除对将对象浸入其中的深井的需求，但是如商业上实现的此类“自上而下”制造技术的问题在于当由于固结层与底板之间的物理和化学相互作用而将它们分离时，必须格外小心，并采用另外的机械元件。例如，在美国专利号7,438,846中，使用弹性分离层来在底部构造平面处实现固结材料的“无损”分离。其他方法采用滑动构建板，例如，如美国专利号9,636,873所示。此类方法引入可能使装置复杂化、减慢方法、和/或可能使产品变形的机械步骤。
在美国专利号7,892,474中关于“自上而下”技术相当详尽地提出了用于生产三维对象的连续方法，并且迄今为止的最佳方法由WO 2014/126837提供。在那，形成相同可聚合液体的第一与第二层或区域之间的界面。第一层或区域(有时也称为“死区”)包含聚合抑制剂(至少呈聚合抑制量)；在第二层或区域中，抑制剂已被消耗(或未以其他方式掺入或渗透到其中)到聚合基本上不再受到抑制的程度。第一区和第二区彼此之间不形成严格的界面，而是存在成分梯度，所述成分梯度也可以描述为在它们之间形成中间相，而不是尖锐的界面，因为这些相可以相互混溶，并且还在它们之间(以及在被制造的三维对象与通过其照射可聚合液体的构建表面之间)产生(部分或完全重叠的)聚合梯度。
尽管前景广阔，但该技术具有若干限制。首先，它一次只能用于一种材料制剂，这极大地限制了可以通过该技术生产的制品的物理性质。其次，生产速率受所用抑制剂、液相粘度和UV光源功率的限制。另外，制品仍浸入树脂浴中，并需要在过程结束时对其进行清理以移除残留物。
发明内容
鉴于当前增材或三维(“3D”)制造技术的上述限制，本发明提供了一种更快的方法来产生三维制品，通过在膜上以高分辨率产生制造中的制品的下一层，并在膜与先前形成的制品部分接触期间将其暴露于对应光源，以产生形成的制品的下一层。由于这是一个连续的序列生产过程，对象形成的速率及其灵活性比其他技术有所改进。每层可引入多种材料，并且生产过程结束时无需清理。
在一个实施例中，提供了一种用于3D打印的新方法，所述方法减少了浪费并提高了制造速度。材料非数字地涂覆在膜上，通过激光数字地移除过量材料，并且完整图像然后与正在制造的对象(此处也称为样本)的现有部分接合并暴露于非数字UV固化光源。由于数字化的唯一部分是材料移除，并且所述部分是通过激光完成的，因此与常规的增材或3D制造技术相比，打印速度和制造过程的稳健性显著改进。
在材料中，最适合本方法是高粘度材料，所述高粘度材料不会在材料喷射单元和样本构建单元之间移动，然而，可以使用任何材料，同时考虑到随着材料粘度的降低，正在生产的样本的最终分辨率也会降低。
根据本发明配置的负片3D打印系统的一个实施例包括：基于膜和辊的涂覆系统；位于材料再利用单元顶部的激光喷射系统；以及样本构建单元，其中膜在UV固化过程中与样本接触。另一个任选单元是样本释放单元，其可以使用机械、化学或光学(例如，激光)装置或这些方法的任何组合来操作。
涂覆系统可以以若干方式中的任一种来实施。例如，在一个实施例中，涂覆系统可以包括具有成膜单元的注射器，在该成膜单元中，涂覆膜在两个辊之间通过。可以使用的其他涂覆方法包括传统的丝网印刷、分配器单元打印、微凹版涂覆、槽模涂覆、喷墨打印或辊涂覆。
涂覆可以在受控环境中进行，例如，以防止溶剂蒸发或氧化并最小化材料浪费以供以后重复使用，并且在一些实施例中，在其中被涂覆在膜上的材料通过的闭环中实施通过一个再利用单元，在每个循环中向以前未使用的部分添加少量材料。
在一些情况下，涂覆系统可以支撑多种材料的3D打印。
负片数字激光喷射系统可以包括具有足够能量的脉冲激光以从膜表面喷射材料的负像。其间可用于这种目的的可能的激光包括红外(IR)激光、紫外(UV)激光、二氧化碳(CO2)激光等。
用于转印材料的膜应该是透明膜，至少对所使用的激光的波长透明(或几乎透明)的膜，膜上有或没有涂层。可以使用的透明膜的示例是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、双轴向取向的聚丙烯(BOPP)、聚酰亚胺(PI)等。
膜涂层用于增强材料从膜到材料再利用系统的喷射。为此，可以使用具有添加剂的金属或其他聚合物涂层，所述添加剂在激光波长下吸收并通过暴露于激光负片喷射系统数字地产生透明区域。
如上所述，能够用于本系统的3D打印的材料组合非常广泛，并且详细列出所有可能的材料是不切实际的。以举例的方式，可能的材料可以是具有UV固化单体和聚合物的UV/可见光固化材料制剂、粘胶或敏感材料、丙烯酸酯、环氧树脂、氨基甲酸酯、粘合剂、膏等，和具有添加剂(诸如陶瓷、金属、有机添加剂、纤维增强材料等)的UV固化单体和聚合物，或UV固化蜡。
该系统可用于通过光固化或部分固化的低粘度或高粘度材料，并且也可用于通过热固化的材料，诸如陶瓷和金属膏、焊膏(环氧树脂基或氨基甲酸酯基)，或带或不带可UV固化的末端的硅树脂家族材料。反应可以通过光、热或其他催化剂(Pt、OH等)或这些机构的组合进行。
该系统还可以用于高度敏感材料3D打印，例如，3D打印生物相容材料。它还可用于在室温或高温下(经过一些调整)的热塑性材料的3D打印。
在该系统的实施例中使用的固化系统不是数字过程，并且因此，可以采用边界范围的固化装置。例如，可以使用UV或可见光固化系统，也可以使用IR或其他热固化系统(作为后处理)。也可以使用化学潜催化剂进行固化反应。
作为一个示例，基本的UV制剂能够使用单体和聚合物,如丙烯酸酯、环氧树脂、氨基甲酸酯以及其他具有光敏引发剂或/和共引发剂或敏化剂的UV或光敏材料，诸如：苯乙酮、噻吨酮、氧化膦、碘鎓和锍盐等。
样本释放系统的配置可以取决于膜的化学性质，可以涉及固化后的一些激光烧蚀或顶部表面的清理，和/或可以是机械系统。可以使用若干方法中的任何一种，例如，提供朝向Y轴的低角度释放(例如，通过以小角度移动膜远离样本)的系统，或提供两个Z轴系统，一个用于框架(保持膜)，并且一个用于样本，或者提供音响振动以从样本中释放膜的系统。
以下详细地描述本发明的这些和其他实施例。
附图说明
在附图的图式中以举例的方式而非限制来说明本发明，在附图中:
图1以概述形式示出本发明的实施例，所述实施例包括用材料涂覆膜，将过量材料移除到回收系统中，然后将所涂覆膜在与样本接触期间暴露于非数字固化系统(基于UV或热的)，从而减少浪费并消除对支撑材料的需求。
图2示意性地示出根据本发明的一个实施例配置的系统，其突出了涂覆过程、利用材料回收单元的负片打印和在与样本接触期间的固化；还示出任选的样本释放单元。
图3a至图3m示出根据本发明实施例的过程的各方面，其包括材料(图3a至图3c)的负片喷射和任选的初始固化(图3d)、样本接触(图3e至图3f)、固化(图3g)、释放过程(图3h至图3j)、样本表面清理(图3k)、和总体结果和结构(图3l至图3m)。
图4示出根据本发明配置的系统的示例，所述系统具有用于将材料涂覆在膜上并在暴露于UV光以进行固化期间将膜朝向样本接触点移动通过激光喷射单元的卷轴和辊。
图5示出图4所示系统的另外的示例，其中已打印了若干层。
图6示出图4所示系统的又一另外的示例，其中在层之间任选地添加支撑材料的情况下已打印了若干层。
图7示出图4所示系统的又一另外的示例，其中已打印了若干层并且包括被配置用于喷射支撑材料的支撑件添加系统。
图8a和图8b图示出本发明的实施例的各方面，其中在与样本接触之前(图8a)和之后(图8b)的打印期间使用多种材料。
图9a和图9b示出本发明实施例的各方面，其中打印使用抗粘着箔来防止在固化(图9a)和样本释放(图9b)过程中的样本变形。
图10示出本发明的实施例的各方面，其中打印包括使用机械释放系统来实现快速且准确的样本构建。
图11示出本发明的实施例的各方面，其中打印包括使用材料回收系统来减少样本构建期间过量材料的浪费。
具体实施方式
本发明涉及用于由液态可聚合材料以高分辨率制造固态3D对象的方法和装置。在一个实施例中，根据本发明配置的系统采用可聚合液体以高分辨率激光喷射初始涂覆膜的负像，并在膜与样本接触期间将图像暴露于对应光源以产生样本的下一层。由于这是连续的序列生产过程，3D对象形成的速率及其通用性比常规3D打印过程有所改进。然而，在详细描述本发明之前，呈现概述是有帮助的。图1提供了这种概述，其示出根据本发明配置的系统100的若干组成部分：用材料涂覆膜10，将过量材料移除到回收系统中12，以及在与样本14接触期间将所涂覆膜暴露于非数字固化系统(基于UV或热的)。
通过使用期望图像的负片图片，揭示了本发明的若干重要关键特征：首先，源自涂覆过程的任何过量材料都可以重复使用，并且在样本构建过程中不会产生显著浪费。其次，消除了对支撑材料的需求(尽管如下所讨论，支持材料的使用仍然是一种选项)。在固化和接触期间，负片图片由膜从其顶侧支撑，从而在大部分情况下消除了对支撑材料的需求。存在可能需要或受益于另外的支撑的一些结构，因此本发明适应了此类选项。第三，根据本发明配置的系统具有以非常高的速率打印的能力，因为喷射和构建发生在两个不同的区域并且可以同时执行这些过程。打印速度的主要约束是固化过程或负片打印时间，但这些单独过程的时间不是累加的，这意味着总体打印速度不受固化时间和负片打印时间的累加组合的限制。与常规的3D打印过程相比，用于固化的UV光源的限制也更少，因为固化过程不是数字的。
负片打印单元可以是具有脉冲激光器的激光辅助沉积/激光分配系统，所述脉冲激光器具有足够的能量以将材料的负像从膜表面喷射到回收单元。激光器可以是UV、IR、CO2或任何其他激光器。
如果打印单元是激光辅助沉积/激光分配系统，那么均匀涂覆的基板在系统的稳健性方面具有重要作用。因此，在打印单元之前增加另外的涂覆系统。这种涂覆系统可以是传统的涂覆系统，例如基于微凹版印刷或狭缝模涂覆器的涂覆系统或辊涂覆系统。它也可以是基于丝网印刷的涂覆系统、分配器或喷墨系统。在本发明的一个实施例中，涂覆系统能够基于如图4所示的注射器和间隙系统。在这种系统400中，材料402从注射器404(例如，通过将材料从注射器驱动到基板上的空气或机械泵)分配到基板406并且涂覆基板408朝向并移动(例如，通过马达-驱动辊或其他致动器)通过清晰限定的间隙410。间隙可以由如图4所示的刀片或其他类型的阻隔件限定，或者由两个紧密间隔的圆柱体(例如，辊)限定。
在通过间隙410之后，在基板上形成均匀的材料层412，并且激光辅助沉积/激光分配系统414可以将来自涂覆基板的材料喷射到材料回收系统。从激光辅助沉积/激光分配系统414，涂覆基板416被传送到固化站418，在固化站处，在UV光和/或热存在的情况下，它与接收基板420接触，从而将材料固化为得到正在制造的制品的新层。
在本发明的其他实施例中，涂覆系统可以包括丝网印刷模块，其中打印基板被涂覆在具有清晰限定的孔的丝网或膜版模上，并且使用刀片或刮刀，材料以软或硬接合方式转印到基板上。另选地，涂覆系统可包括分配器或喷墨头以将材料打印到载体基板上。或者，涂覆系统可以是用高度均匀的材料层涂覆基板的凹版印刷或微凹版印刷系统。在本发明的更进一步的实施例中，涂覆系统可以是用高度均匀的材料层涂覆基板的缝模系统。或者，涂覆系统可以是用高度均匀的材料层涂覆基板的辊涂覆系统。
在本发明的任何这些和/或其他实施例中，涂覆系统可以设置在具有受控环境(温度、压力等)的封闭单元内部，以防止溶剂从打印材料蒸发或防止材料氧化，从而有助于延长材料的贮存期。
在本发明的一些实施例中，涂覆系统包含多于一种材料。这产生了以受控序列将多种材料打印到中间基板(例如，诸如图4中的基板406的膜)上的可能性，从而使得可能将多于一种的材料打印到最终基板(例如，图4中的接收基板420)上。
在本发明的一个实施例中，涂覆系统的中间基板可以受控方式前后平移(从将材料施加到中间基板的角度)，同时打开涂覆器辊之间的间隙，从而产生在不污染辊的情况下用打印材料重新涂覆中间基板的同一区域多次的可能性。这种过程还减少(或消除)在初始打印过程中消耗的中间基板的量，从而防止浪费。
在一些实施例中，在涂覆在中间基板上的当前均匀的材料层已通过在打印单元中进行打印消耗(全部或部分)之后，中间基板可以循环回到涂覆系统以用于重新涂覆或平移回涂覆系统以用于下一打印过程的新的均匀涂覆层的施加。
用于打印的膜(或其他中间基板)可以是在激光波长下透明的具有或不具有金属(或其他)涂层的基板。这种膜(基板)的示例是PET、BOPP、PI等。该膜可以涂覆有金属或聚合物涂层，所述涂层具有在激光波长下吸附并在暴露于激光负片喷射系统的情况下数字地产生透明区域的添加剂。
可在根据本发明配置的系统中使用的用于打印的材料包括任何液体或糊状材料。然而，现有系统的益处主要体现在采用不能通过其他方法以高分辨率适当打印的高粘性材料。例如，可以使用根据本发明配置的系统打印UV/可见光固化材料制剂和粘胶或敏感材料的UV固化单体和聚合物。可以使用根据本发明配置的系统打印的其他材料是使用UV固化或热固化的丙烯酸酯、环氧树脂、氨基甲酸酯、粘合剂、膏和油墨。可以使用根据本发明配置的系统打印的更进一步的材料是具有添加剂(诸如陶瓷、金属、有机添加剂、纤维增强等)的UV固化单体和聚合物。此外，诸如UV-固化的蜡的材料、通过光固化或部分固化的低粘度或高粘度材料、具有或不具有可UV固化末端的基于环氧树脂的、基于氨基甲酸酯的或硅树脂家族材料，在反应由热或其他催化剂(Pt、OH等)引发的情况下，陶瓷和金属膏、以及焊膏、生物相容性材料和热塑性材料(在室温下或在环境温度调节的高温下)全部可以用根据本发明配置的系统进行打印。可能的基本制剂和机构能够使用丙烯酸酯、环氧树脂、氨基甲酸酯的单体和聚合物,或具有光敏引发剂或/和共引发剂或敏化剂的其他UV或光敏材料，例如：苯乙酮、噻吨酮、氧化膦、碘鎓和锍盐等。
图2示出根据本发明的一个实施例配置的系统200。在该系统中，材料202首先通过涂覆系统206(例如，使用注射器和间隙系统的涂覆系统，如上所讨论)分配到透明基板204上。将材料涂覆的基板208提供给负片打印单元210，所述负片打印单元中，通过从涂覆基板消除(例如，通过激光喷射)过量材料(即，涂覆材料中不会添加到样本的那部分)来产生要添加到样本的层的负像。如图所示，这种过量材料可以由材料再利用系统212收集并提供回涂覆系统206以用于再利用。如该视图所示，将涂覆基板上的剩余材料214在其前往样本构建单元218的途中提供给固化系统(例如，UV固化系统)216和/或成像系统，在样本构建单元处可在与样本220接触期间使用UV固化和/或干燥。通过在材料与样本(即，在制造中的制品的先前形成的部分，它们设置在接收基板222上)接触时固化/干燥材料，样本的下一层直接打印在其上。然后样本释放系统224实现样本220从输送基板204的释放。
图3a至图3m详细示出总体打印过程中涉及的各个步骤。首先参考图3a，示出负片喷射过程300。材料层302已涂覆在中间基板(例如，膜或箔)304上。激光器306用于利用材料或涂覆金属膜的激光吸收特性从涂覆基板喷射(要打印到样本的下一层的)图像的负片。喷射材料308被收集310在材料回收单元312(或多个单元，如果正在使用若干材料)中，并且该材料可以稍后再利用(图3a和图3b)。只有图像材料314的片段留在膜304上用于进一步使用(图3c)。
任选地，如图3d所示，膜上的图像材料314在与样本接触之前可以暴露于低功率UV光316或温度。因为一些材料(主要是液体材料)在这种接触之前需要增强图像材料边界的清晰度，例如，为了避免打印分辨率的严重降低，这个过程允许材料图像314的部分的边界被清晰限定。在这种过程中，UV部分固化站318可以包括气体扩散系统320，所述气体扩散系统用于将惰性气体(例如，Ar、CO2、He、Ne等)322引入工作空间324中，其中来自UV光源316的UV光326将入射在材料层314上。惰性气体从一个或多个气体入口328流入并通过扩散器330朝向工作空间324流出。可以使用气体压力均化器来确保整个系统的恒定压强。
优选地，中间基板304涂覆有薄金属箔，例如，20nm厚的Ti层。金属箔层将大幅减少存在的UV光326的透射，确保只有靠近与中间基板214接触的区域的材料层314的边缘被固化或部分固化。作为示例，20nm厚的Ti层将仅透射中间基板314的未受保护区域将透射的UV光326的大约十分之一。在金属箔已被消除(例如通过激光烧蚀或其他过程)的区域中，UV光326将入射到材料层314的片段的边缘上，再次确保只有这些边缘被固化或部分固化。作为防止材料层314的片段的不希望的固化或过度固化的附加安全装置，气体扩散系统320可以由非反射材料制成，使得UV光326不会朝向材料层314的片段反射。
泵送通过扩散器的惰性气体322的存在清除工作空间324中的任何氧气。该工作空间区域的厚度与气体压力有关，因为它被强制通过扩散器330。随着材料层314的片段保持在工作空间的已清除氧气的区域中，UV固化系统然后通过暴露于来自UV光源316的UV光326来固化这些片段的底部和边缘。
图3e和图3f提供膜304(即膜上的涂覆材料314的片段)和样本之间的接触之前和之后的视图，而图3g示出样本的UV曝光和构建。该阶段可以使用UV曝光或高温照射(在此类情况下可以使用涂覆的聚酰亚胺膜，诸如Kapton)，以实现材料向样本的转印。如图所示，膜304被带入存在接收基板334的区域，并且使接收基板(或样本的现有层，当存在时)与膜上的涂覆材料314的片段接触(例如，通过提高其上存在接收基板的状态)。然后，通过暴露于来自UV光源338的UV光336来固化涂覆材料314的片段。这可以是与上述相同或不同的UV光源。暴露于UV光336(和/或热)固化涂覆材料的片段以形成样本(即，进行制造的对象)的新层340的片段。
在固化之后，样本保持连接到膜304(通过新固化层340的片段)。因此，优选提供释放机构。为此，激光本身(用于负片打印)306可以用作样本释放单元，因为膜304的金属涂层仍然在现在固化的材料下方并且可以用于如图3h至图3j所示的激光波长吸收和样本释放。激光306照射新固化层340的片段所存在的位置，允许这种分离。激光还可用于清理样本中的金属残留物342，所述残留物在样本释放(图3k)过程中可能已从膜304脱离，在样本(图31)上留下干净的固化层340。打印若干层340的结果350在图3m中呈现。
图4至图7示出用于执行本发明的方法的系统配置的示例。在本发明的一个实施例中，仅提供一种材料用于仅打印一层。图4示出这种配置：材料402涂覆在膜406上；激光系统414移除图像负片，并且多个样本420依次移动以与膜406接触。材料416在接触过程中固化，并且新样本代替旧样本。
图5示出图4所示的配置的3D版本。这次，使相同的样本520与膜406重复接触，并且每次将新层522a、522b等添加(打印)到样本中。固化发生在样本顶部与膜上新层524中的材料接触期间。然而，需要注意的是，如果膜上的材料与样本之间没有直接接触，那么从膜到样本的转印不会发生。因此，转印取决于膜上每个材料单元的面积和样本的表面结构。
克服该问题的一种方式是添加将与膜406接触并因此将膜上的所有材料524转印到样本的支撑材料602。图6示出使用支撑材料602以便将所有材料从膜收集到样本。
图7示出任选单元702用于具有支撑材料的3D负片打印的使用。任选单元702机械地(例如，通过注射器706)注入支撑材料704以使在固化期间将与膜406接触的样本高度均匀。样本520在层间的固化位置710与支撑物注入位置712之间来回移动。
根据本发明的实施例配置的系统的甚至更先进的配置是用于多种材料的3D打印的系统。在此类情况下，放置若干涂覆单元以向转印膜提供不同的材料，并将不同的材料涂覆在膜或多个膜上，从膜上移除每种相应材料的负像，然后将材料与样本接触并转印到其中。图8a至图8b示出包括第二材料804的基板802和已包含第一材料314的样本334之间的接触之前和之后的视图。不同材料的负像是兼容的，使得它们可以在同一层中共存。
膜本身可以是透明的抗粘着箔。例如，可以使用PTFE或PFE或其他抗粘着箔，以便确保样本在固化后容易从膜中释放。图9a至图9b示出基于膜902的抗粘着特性的释放过程前后的视图。用于样本释放的该方法可以是上述激光释放机构或唯一要使用的释放机构的补充方法。
用于样本释放的另一种方法可能是主要的机械方法。图10示出机械释放系统1002，所述机械释放系统可以在有或没有前面提到的释放机构的情况下工作。可以使用若干机械方法中的任何一种。例如，可以使用朝向“Y”轴的低角度释放，通过以小角度移动膜406远离样本1004。另选地，可以使用两个Z轴，一个用于框架(保持膜406)，并且一个用于样本1004。另一种方法是使用音响振动从样本1004中释放膜406。
图11示出根据本发明实施例配置的系统的一个附加特征：材料再利用系统1102。为了减少浪费，可以在收集未使用材料并将其注入回涂覆单元1104的托盘或其他载体上方进行负像打印。
上述视图中未示出控制各种系统的操作的一个或多个单元。本领域普通技术人员将理解，此类单元，通常称为控制器或类似名称，是基于处理器的单元，其可编程以通过向涂覆系统的元件、负片打印单元、材料再利用系统、固化系统和样本释放系统发出信号来执行上述过程。在一些情况下，这些信号将致动终端受动器、辊、激光器、UV或IR照明/加热系统以及其他元件来执行上述任务。这种控制器一般来讲包括一个或多个处理器，所述处理器执行定义如本文所述的方法的计算机可读指令(即，计算机程序或例程)，这些方法被实例化并在非暂态计算机可读介质上运行。此类过程可以以任何计算机语言呈现并在任何合适的可编程逻辑硬件上执行。可以在其上或与之一起实施本发明的方法的基于处理器的控制器通常包括：总线或其他用于传递信息的通信机构；主存储器，诸如RAM或其他动态存储设备，所述主存储器耦接到总线，用于存储信息和将由处理器执行的指令，并用于在执行将由处理器执行的指令期间存储临时变量或其他中间信息；以及ROM或其他静态存储设备，所述静态储存设备耦接到总线，用于存储处理器的静态信息和指令。也可以包括存储设备，诸如硬盘或固态驱动器，并且将其耦接到总线用于存储信息和指令。在一些情况下，主体控制器可以包括耦接到总线的显示器，用于向用户显示信息。在此类情况下，包括字母数字和/或其他键的输入设备也可以耦接到总线，用于将信息和命令选择传递到处理器。也可以包括其他类型的用户输入设备，诸如光标控制设备，并将其耦接到总线，用于将方向信息和命令选择传递到处理器，并用于控制显示器上的光标移动。
控制器还可以包括耦接到处理器的通信接口，其例如经由局域网(LAN)提供往返于控制器的双向有线和/或无线数据通信。通信接口发送和接收载送表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。例如，控制器可以与远程单元联网以向主计算机或由用户操作的其他设备提供数据通信。因此，控制器可以与远程单元交换消息和数据(包括诊断信息)以帮助故障诊断错误(如果需要的话)。
因此，已描述了用于由液态可聚合材料以高分辨率制造固态三维对象的方法和装置。

Claims (20)

1.一种系统，包括：打印和涂覆单元，所述涂覆单元被配置为用材料的均匀层涂覆基板并且将涂覆基板提供给负片打印单元，所述负片打印单元被配置为从所述涂覆基板移除过量材料并且将具有所述材料的剩余片段的所述涂覆基板的最终版本提供到样本构建单元，所述样本构建单元被配置为将具有所述材料的剩余片段的所述涂覆基板与样本接合，并且在与所述样本接触期间固化所述材料的所述剩余片段，所述涂覆基板表示正在制造的制品的层的图像。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述涂覆系统包括以下中的一者：丝网印刷模块，所述丝网印刷模块被配置为使用刀片或刮刀将所述材料涂覆在具有清晰限定的孔的丝网或膜版模上，并且进一步随后将所述材料以软或硬接合方式转印到所述基板；分配器，所述分配器被配置为将所述材料打印到所述基板上；喷墨头，所述喷墨头被配置为将所述材料打印到所述基板上；凹版印刷或微凹版印刷系统，所述凹版印刷或微凹版印刷系统被配置为用所述材料的所述均匀层涂覆所述基板；缝模系统，所述缝模系统被配置为用所述材料的所述均匀层涂覆所述基板；辊涂覆系统，所述辊涂覆系统被配置为用所述材料的所述均匀层涂覆所述基板；以及所述材料的注射器和泵，所述泵将所述材料从所述注射器驱动到所述基板上，并且被配置为将所述涂覆基板朝向辊或刀具之间的间隙输送并且输送通过所述间隙，以在所述基板上以由所述间隙限定的厚度产生所述材料的所述均匀层。
3.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述涂覆系统位于具有受控环境的封闭单元内部。
4.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述涂覆系统被配置为用多于一种材料涂覆所述基板。
5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述涂覆系统包括所述间隙并且被配置为在调节所述间隙的宽度的同时使所述基板双向平移通过所述涂覆系统。
6.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述材料是以下中的一者：聚合物材料、或聚合物和单体材料的混合物、金属膏、焊膏、陶瓷膏、高粘度材料、低粘度材料、蜡质材料、敏感材料、或能够通过UV光或加热固化的材料。
7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述负片打印单元是包含高频激光器的基于激光的系统，所述系统被配置为将材料从所述涂覆基板喷射到材料再利用系统。
8.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述基板是以下中的一者：连续透明膜基板、由金属层涂覆的透明膜基板、或由金属层和电介质层涂覆的透明膜基板。
9.如前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括：支撑材料添加单元，所述支撑材料添加单元被配置为在固化期间在所述样本与所述基板之间的接触处注入支撑材料。
10.一种方法，包括：在打印和涂覆单元中用材料涂覆基板以产生其上具有均匀材料层的涂覆基板；将所述涂覆基板输送到负片打印单元并且在那里移除过量材料以在保留在所述基板上的所述材料中留下图像；以及在样本构建单元中将保留在所述基板上的所述材料与样本接合并且在与所述样本接触期间固化所述材料。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述基板上的所述材料的所述均匀层通过以下中的一者产生：使用空气泵或机械泵将所述材料的一部分从注射器驱动到所述基板上，并且使所述基板朝向辊或刀具之间清晰限定的间隙平移并且通过所述间隙，从而以由所述间隙限定的厚度产生所述材料的所述均匀层；丝网打印模块，其中具有清晰限定的孔的丝网或膜版模用所述材料涂覆并且使用刀片或刮刀来以软或硬接合方式将所述材料转印到所述基板；分配器；喷墨头；凹版印刷或微凹版印刷系统，所述凹版印刷或微凹版印刷系统用所述材料的所述均匀层涂覆所述基板；槽模系统，所述槽模系统用所述材料的所述均匀层涂覆所述基板；以及辊涂覆系统，所述辊涂覆系统用所述材料的所述均匀层涂覆所述基板。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中所述基板上的所述材料的所述均匀层是在具有受控环境的封闭单元内部产生的。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述打印和涂覆单元用多于一种材料涂覆所述基板。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述打印和涂覆单元包括所述间隙并且在调节所述间隙的宽度的同时以受控方式使所述基板双向平移通过所述间隙。
15.如权利要求10至14中任一项所述的方法，其中所述材料是以下中的一者：聚合物材料、聚合物和单体材料的混合物、金属膏、焊膏、陶瓷膏、高粘度材料、低粘度材料、蜡质材料、敏感材料、或能够通过UV光或加热固化的材料。
16.如权利要求10至15中任一项所述的方法，其中所述负片打印单元是包含高频激光的基于激光器的系统，并且所述方法包括使用所述激光器将所述材料从所述基板喷射到材料再利用系统。
17.如权利要求10至16中任一项所述的方法，其中所述基板是以下中的一者：连续透明膜基板、由金属层涂覆的透明膜基板、或由金属和电介质层涂覆的透明膜基板。
18.如权利要求10至17中任一项所述的方法，其中所述基板被辊压以将在所述负片打印单元处打印的图像递送到所述样本构建单元。
19.如权利要求10至18中任一项所述的方法，其中所述材料中的在所述负片打印单元处打印的图像在所述样本构建单元处通过UV光固化或通过加热器干燥。
20.如权利要求10至19中任一项所述的方法，进一步包括：在所述固化期间在支撑材料添加单元处将支撑材料注入到所述样本。
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