DE10127383A1 - Stereo-Lithographie-Gerät und Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Objekte - Google Patents

Abstract

Ein optisches stereolithographisches Gerät führt eine optische Stereolithographie aus, indem eine Maske auf einem lichtdurchlässigen Element (31) auf der Basis von Daten für eine Schicht bezüglich der optischen Stereolithographie hergestellt wird, eine ungehärtete Harzschicht (96) aus fotohärtbarem Harz mit Licht durch diese Maske belichtet wird und der Belichtungsvorgang wiederholt wird. Das optische stereolithographische Gerät hat ein optisches System, in welchem das lichtdurchlässige Element (31) und die ungehärtete Harzschicht (96) mit einem vorbestimmten Abstand zueinander beabstandet sind und die ungehärtete Harzschicht (96) aus fotohärtbarem Harz durch die Maske einer Projektionsbelichtung unterzogen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stereo-Lithographie- Gerät und ein Verfahren zum Herstellen einer Maske mit ei­ nem Maskenmuster, Aussetzen eines härtbaren Kunstharzes oder dgl. durch das Maskenmuster einem das Aushärten för­ dernden Medium, wie beispielsweise Licht, Wärme, Druck, elektromagnetischen Wellen od. dgl., in der Form einer Ebe­ ne zum Aushärten des härtbaren Kunstharzes od. dgl., wo­ durch ein dreidimensionales Objekt gebildet wird.

Ein Stereo-Lithographie-System, das ein fotolithographi­ sches Gerät zum optischen Herstellen eines dreidimensiona­ len Objektes (im Nachfolgenden wird der Vorgang zum Her­ stellen eines dreidimensionalen Objektes unter Verwendung der Stereolithographie als "stereolithographisches Formen" bezeichnet) verwendet, ist allgemein bekannt. Das fotoli­ thographische Gerät hat im allgemeinen eine Steuerung, ba­ sierend auf einem dreidimensionalen computergestützten De­ sign (3D-CAD) zum Ausgeben von stereolithographischen Da­ ten.

In dem fotolithographischen Gerät wird das fotohärtbare Kunstharz durch einen Laserstrahl von einem Halbleiterlaser od. dgl. gemäß den vorstehenden Daten von der Steuerung ab­ getastet und belichtet, um das fotohärtbare Kunstharz foto­ zuhärten. In diesem Fall hat das System jedoch den Nach­ teil, daß es sehr viel Zeit benötigt, um jede Kunstharz­ schicht zu belichten, um die Kunstharzschicht auszuhärten.

In den zurückliegenden Jahren wurde ein anderer Typ von fo­ tolithographischem System vorgeschlagen, um die vorstehen­ den Nachteile zu überwinden. Das System führt den Vorgang durch, mit den Schritten Vorbereiten einer Maske für die Hochgeschwindigkeits-Stereolithographie und Belichten der Oberfläche jeder Schicht des härtbaren Harzes (d. h. einer ungehärteten Harzschicht) mit Ultraviolett (UV)-Strahlen von einer UV-Lampe in Form der ganzen Ebene gleichzeitig durch die Maske (dieser Belichtungsvorgang wird im folgen­ den als "Ebenenbelichtung" bezeichnet).

Um den vorstehenden Belichtungsvorgang durchzuführen, wird auf einem lichtdurchlässigen Element unter Verwendung eines elektrostatischen Toners ein Maskenmuster ausgebildet, um eine Maske zu bilden, die so hergestellte Maske wird einer härtbaren Harzschicht überlagert und dann werden UV-Strah­ len durch die Maske auf die härtbare Harzschicht gestrahlt, um dadurch das härtbare Harz mit den UV-Strahlen in der Form einer Ebene zu belichten.

Bei der Konstruktion des herkömmlichen Systems wie vorste­ hend beschrieben kann in dem fotohärtbaren Harz als ein Er­ gebnis von Schrumpfung beim Härten eine Verbiegung erzeugt werden, wenn die Ebenenbelichtung des fotohärtbaren Harzes durchgeführt wird, (d. h. das fotohärtbare Harz wird mit UV- Strahlen in Form einer Ebene beleuchtet). In diesem Fall besteht daher die Schwierigkeit, daß bei der stereolitho­ graphischen Formung die Genauigkeit merklicher gesenkt wird verglichen mit der sog. linearen Beleuchtung unter Verwen­ dung eines Laserstrahls.

Weiterhin können bei der vorstehenden Konstruktion die Kan­ ten des schließlich ausgehärteten Harzteils infolge der Lichtbrechungswirkung durch das Maskenmuster unscharf (ge­ streut) sein, da die UV-Strahlen durch die Maske auf die ungehärtete Harzschicht gestrahlt werden müssen, während die Maske der ungehärteten Harzschicht überlagert ist, und somit müssen die UV-Strahlen parallel gerichtet sein, um den Brechungseffekt des Maskenmusters zu verhindern.

Um die UV-Strahlen parallel auszurichten wurde die Verwen­ dung eines Gitters vorgeschlagen. Die Lichtmenge, könnte jedoch um ungefähr 10% verringert werden, wenn das Gitter verwendet wird, so daß ein weiteres Problem auftritt, daß die Aushärtzeit um ungefähr das Zehnfache verlängert wird. Wenn alternativ die Ausgangsleistung der optischen Quelle erhöht wird, könnte die Aushärtzeit verkürzt werden. In diesem Fall wird jedoch die elektrische Arbeitsleistung er­ höht, woraus eine Erhöhung der laufenden Kosten des Systems resultiert.

Im allgemeinen kann die Lichtquelle zwischen einer Queck­ silberlampe, einer Metallhalogenlampe, einer UV-Leucht­ stofflampe od. dgl. ausgewählt werden. Wenn eine derartige Lichtquelle verwendet wird, bleibt sie während der Belich­ tung eingeschaltet. Auf diese Art und Weise muß die Belich­ tung und der Empfang des Lichtes, welches von der Licht­ quelle zu einem Belichtungsziel emittiert wird, unter Ver­ wendung einer Verschlußblende gesteuert werden.

Jede der vorstehend angegebenen Lichtquellen hat einen ho­ hen Wärmewert, so daß die Umgebungstemperatur des Systems erheblich erhöht werden kann. Daher ist es notwendig, ir­ gendeine Kühlvorrichtung zu installieren, um zu verhindern, daß das System überhitzt wird. Andererseits verformt sich insbesondere die Blende mit der Wärme der Lichtquelle, wor­ aus das Auftreten von gewissen Schwierigkeiten, wie bei­ spielsweise einer Fehlfunktion od. dgl. resultiert.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorste­ henden Nachteile zu beseitigen und ein stereolithographi­ sches Gerät und ein Verfahren zum Herstellen eines dreidi­ mensionalen Objektes zu schaffen, bei dem eine sog. ebene Belichtung durch eine einfache Konfiguration ohne Verwen­ dung eines Gitters od. dgl. möglich ist, und der Wärmewert der Lichtquelle gesenkt werden kann, ohne daß die Genauig­ keit der stereolithographischen Formung vermindert wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein stereolithographisches Gerät und ein Verfahren zum Herstel­ len eines dreidimensionalen Objektes zu schaffen, bei dem eine ebene Belichtung möglich ist, ohne daß die stereoli­ thographische Formgenauigkeit vermindert wird, indem ver­ hindert wird, daß das fotohärtbare Harz infolge von Schrumpfung oder Aushärtung verbogen wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein stereolithographisches Gerät und ein Verfahren zum Herstel­ len eines dreidimensionalen Objektes zu schaffen, indem in Form einer Ebene wenigstens eines der Aushärtung fördernden Medien, wie beispielsweise Licht, Wärme, Druck, elektroma­ gnetische Wellen, etc., auf das härtbare Harz od. dgl. durch eine Maske aufgebracht wird, die in der Lage ist, das Durchgehen des das Aushärten fördernden Mediums zu blockie­ ren, um das härtbare Harz od. dgl. teilweise zu härten. Das härtbare Harz ist aus einem Material gebildet, welches durch Beaufschlagen mit wenigstens einem der vorstehenden, das Aushärten fördernden Medien zu härten ist.

Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen, wird gemäß einem er­ sten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein optisches Ste­ reolithographiegerät geschaffen, um eine optische Stereoli­ thographie durchzuführen, indem eine Maske zum teilweisen Erfassen des Lichtes auf der Basis von stereolithographi­ schen Daten für jede fotohärtbare Harzschicht, die durch in Scheiben Schneiden eines dreidimensionalen Objektes erhal­ ten wird, hergestellt wird, jede ungehärtete Harzschicht des fotohärtbaren Harzes mit Licht durch die Maske belich­ tet wird und der Belichtungsvorgang wiederholt wird, um stereolithographisch das dreidimensionale Objekt zu bilden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein optisches System zum Belichten der ungehärteten Harzschicht in Form einer Ebene mit Licht, das durch die Maske hindurchgeht, vorgese­ hen ist, während die ungehärtete Harzschicht und die Maske so angeordnet sind, daß sie zueinander mit einem vorbe­ stimmten Abstand beabstandet sind.

In dem optischen Stereolithographiegerät hat das optische System einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des Lich­ tes, welches vom Illuminator emittiert ist, so daß das hin­ durchgehende Licht die Gesamtfläche der Maske abdeckt, die Maske, durch welche das Licht vom Illuminator teilweise hindurchgeht, und eine Projektionslinse, die in der genann­ ten Reihenfolge so angeordnet sind, daß die Projektionslin­ se der ungehärteten Harzschicht zugewandt ist, wobei die ungehärtete Harzschicht des fotohärtbaren Harzes mit Licht belichtet wird, welches durch das optische System geht.

In dem optischen Stereolithographiegerät hat das optische System einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des Lich­ tes, welches vom Illuminator emittiert wird, so daß das Licht, welches hindurchgeht, die Gesamtfläche der Maske ab­ deckt, und die Maske, durch welche das Licht vom Illumina­ tor teilweise durchgelassen wird, die in der genannten Rei­ henfolge angeordnet sind, wobei die ungehärtete Harzschicht des fotohärtbaren Harzes mit Licht belichtet wird, welches durch das optische System hindurchgeht.

Das optische stereolithographische Gerät umfaßt weiterhin eine Steuerung zum Ausgeben von stereolithographischen Da­ ten für jede Schicht auf der Basis der Daten des dreidimen­ sionalen Objektes; eine Maskenausbildeeinheit zum Ausbilden einer Maske in Übereinstimmung mit den stereolithographi­ schen Daten jeder Schicht; und eine Harzschichtausbildeein­ heit zum Ausbilden jeder ungehärteten Harzschicht aus foto­ härtbarem Harz, wobei die Harzschichtausbildeeinheit so an­ geordnet ist, daß sie zur Maskenausbildeeinheit mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist.

In dem optischen stereolithographischen Gerät hat das opti­ sche System einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, und eine Fokussiereinheit, die zwischen der Harzschichtausbildungseinheit und der Masken­ ausbildungseinheit angeordnet ist, und die dazu dient, das Licht zu fokussieren, welches durch die Maske auf die unge­ härtete Harzschicht hindurchgeht.

In dem optischen Stereolithographiegerät ist die Maskenaus­ bildeeinheit eine Tonermaskenausbildungseinheit zum elek­ trostatischen Ausbilden einer Maske mit Toner.

In dem optischen stereolithographischen Gerät ist die Mas­ kenausbildungseinheit eine Flüssigkristallvorrichtung zum Ausbilden einer Maske mit Flüssigkristallen auf der Basis von Spannungssignalen entsprechend der stereolithographi­ schen Daten jeder Schicht, die an diese angelegt werden.

In dem optischen stereolithographischen Gerät bildet die Maskenausbildungseinheit wenigstens eine Maske mit unter­ schiedlichen Maskenmustern aus und die Belichtung jeder un­ gehärteten Harzschicht ist in mehrere Subbelichtungsschrit­ te unterteilt, so daß die Belichtung stufenweise durchge­ führt wird, indem jedes der mehreren Maskenmuster eins nach dem anderen verwendet wird.

In dem optischen Stereolithographiegerät hat das optische System einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des vom Il- luminator emittierten Lichtes, so daß hindurchgehende Licht die gesamte Fläche jeder der Masken abdeckt, jede der Mas­ ken, durch welche das Licht vom Illuminator teilweise hin­ durchgeführt ist, und eine Projektionslinse, die in der ge­ nannten Reihenfolge so angeordnet sind, daß die Projekti­ onslinse der ungehärteten Harzschicht zugewandt ist, die ungehärtete Harzschicht des fotohärtbaren Harzes mit Licht belichtet wird, welches durch das optische System hindurch­ geht.

In dem optischen stereolithographischen Gerät hat das opti­ sche System einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des vom Illuminator emittierten Lichtes dergestalt, daß das Licht, welches durch jede der Masken hindurchgeht, die gesamte Fläche abdeckt, und jede der Masken, durch welche das Licht vom Illuminator teilweise hindurchgeht, die in dieser Rei­ henfolge angeordnet sind, wobei die ungehärtete Harzschicht des fotohärtbaren Harzes mit Licht belichtet wird, welches durch das optische System hindurchgeht.

In dem optischen stereolithographischen Gerät ist die Mas­ kenausbildungseinheit eine Tonermaskenausbildungseinheit, um sukzessive die Anzahl Maskenmuster elektrostatisch mit Toner auf der Basis der stereolithographischen Daten jeder Schicht auszubilden.

In dem optischen stereolithographischen Gerät ist die Mas­ kenausbildungseinheit eine Flüssigkristallvorrichtung zum sukzessiven Ausbilden der mehreren Maskenmuster mit Flüs­ sigkristall auf der Basis von Spannungssignalen entspre­ chend der stereolithographischen Daten jeder Schicht, die an diese angelegt werden.

In dem stereolithographischen Gerät ist die Lichtquelle entweder als eine Stroboskoplampe, eine Quecksilberlampe, eine Metallhalogenlampe oder eine UV-Leuchtstofflampe aus­ gewählt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches stereolithographisches Verfahren geschaffen zum Durchführen der optischen Stereolithographie, indem ei­ ne Maske zum teilweisen Erfassen von Licht von einer Licht­ quelle auf der Basis von stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harzschicht hergestellt wird, die durch in Scheiben schneiden eines dreidimensionalen Objektes er­ halten wird, Belichten jeder ungehärteten Harzschicht aus fotohärtbarem Harz mit Licht durch die Maske, und Wiederho­ len des Belichtungsvorganges, um stereolithographisch das dreidimensionale Objekt zu bilden, weiterhin gekennzeichnet durch die Schritte Anordnen der Maske und der ungehärteten Harzschicht dergestalt, daß die Maske und die ungehärtete Harzschicht zueinander mit einem vorbestimmten Abstand be­ abstandet sind; und Belichten der ungehärteten Harzschicht in Form einer Ebene mit Licht, welches durch die Maske hin­ durchgeht.

Das optische stereolithographische Verfahren nach Anspruch 14 hat weiterhin die Schritte Ausbilden wenigstens einer Maske mit unterschiedlichen Maskenmustern auf der Basis der stereolithographischen Daten jeder fotohärtbaren Harz­ schicht; und stufenweises Durchführen des Belichtungsvor­ ganges auf jeder ungehärteten Harzschicht, während der Be­ lichtungsvorgang in mehrere Subbelichtungsschritte unter­ teilt ist, indem jedes der mehreren Maskenmuster eins nach dem anderen verwendet wird, bis der Belichtungsvorgang je­ der ungehärteten Harzschicht beendet ist. In dem optischen stereolithographischen Verfahren werden die mehreren Mas­ kenmuster sukzessive elektrostatisch mit Toner basierend auf den stereolithographischen Daten jeder Schicht herge­ stellt.

In dem optischen stereolithographischen Verfahren werden die mehreren Maskenmuster durch Steuern einer Flüssigkri­ stallvorrichtung auf der Basis von Spannungssignalen ent­ sprechend der stereolithographischen Daten jeder Schicht, die an die Flüssigkristallvorrichtung angelegt werden, her­ gestellt.

In dem stereolithographischen Verfahren nach Anspruch 15 ist die Lichtquelle entweder als eine Stroboskoplampe, eine Quecksilberlampe, eine Metallhalogenlampe oder eine UV- Leuchtstofflampe ausgewählt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches stereolithographisches Gerät zum Durchführen der optischen Stereolithographie geschaffen, indem eine Maske zum teilweisen Erfassen von Licht auf der Basis von stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harz­ schicht gebildet wird, die durch Inscheibenschneiden eines dreidimensionalen Objektes erhalten werden, Belichten jeder ungehärteten Harzschicht des fotohärtbaren Harzes mit Licht durch die Maske und Wiederholen des Belichtungsvorganges, um das dreidimensionale Objekt stereolithographisch zu bil­ den, das gekennzeichnet ist durch: eine Steuerung zum Aus­ geben der stereolithographischen Daten jeder Schicht auf der Basis der Daten des dreidimensionalen Objektes; einer Maskenausbildungseinheit zum Ausbilden wenigstens einer Maske mit unterschiedlichen Maskenmustern, wobei die Be­ lichtung jeder ungehärteten Harzschicht in mehrere Subbe­ lichtungsschritte unterteilt ist, so daß die Belichtung schrittweise unter Verwendung jeder der Anzahl von Masken­ mustern eines nach dem anderen durchgeführt wird.

In dem optischen stereolithographischen Gerät ist die Mas­ kenausbildungseinheit eine Tonermaskenausbildungseinheit zum sukzessiven, elektrostatischen Ausbilden der mehreren Maskenmuster mit Toner auf der Basis der stereolithographi­ schen Daten jeder Schicht.

In dem optischen stereolithographischen Gerät ist die Mas­ kenausbildungseinheit eine Flüssigkristallvorrichtung zum sukzessiven Ausbilden der mehreren Maskenmuster durch Flüs­ sigkristall auf der Basis von Spannungssignalen entspre­ chend der stereolithographischen Daten jeder Schicht, die an diese angelegt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches stereolithographisches Verfahren zur Durch­ führung der optischen Stereolithographie geschaffen, in dem eine Maske zum teilweisen Erfassen von Licht von einer Lichtquelle auf der Basis der stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harzschicht hergestellt wird, die durch Inscheibenschneiden des dreidimensionalen Objektes erhalten wird, Belichten jeder ungehärteten Harzschicht fo­ tohärtbaren Harzes mit Licht durch die Maske, und Wiederho­ len des Belichtungsvorganges zum stereolithographischen Formen des dreidimensionalen Objektes, weiterhin gekenn­ zeichnet durch die Schritte Ausbilden wenigstens einer Mas­ ke mit unterschiedlichen Maskenmustern auf der Basis der stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harz­ schicht; und schrittweises Durchführen des Belichtungsvor­ ganges an jeder ungehärteten Harzschicht, wobei der Belich­ tungsvorgang in mehrere Subbelichtungsschritte unterteilt ist, unter Verwendung jedes der mehreren Maskenmuster eines nach dem anderen, bis der Belichtungsvorgang jeder ungehär­ teten Harzschicht beendet ist.

In dem optischen stereolithographischen Verfahren werden die mehreren Maskenmuster sukzessive auf der Basis der ste­ reolithographischen Daten jeder Schicht elektrostatisch mit Toner gebildet.

Bei dem optischen stereolithographischen Verfahren werden die mehreren Maskenmuster durch Steuern einer Flüssigkri­ stallvorrichtung auf der Basis von Spannungssignalen ent­ sprechend der stereolithographischen Daten jeder Schicht, die an die Flüssigkristallvorrichtung angelegt werden, ge­ bildet.

Bei dem stereolithographischen Verfahren ist die Lichtquel­ le entweder als Stroboskoplampe, Quecksilberlampe, Metall­ halogenlampe oder UV-Leuchtstofflampe, gewählt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein stereolithographisches Gerät zur stereolithographischen Ausbildung eines dreidimensionalen Objektes vorgesehen, durch Belichten einer härtbaren Materialschicht mit einem das Aushärten fördernden Medium in Form einer Ebene durch eine Maske mit einem Maskenmuster zum teilweisen Erfassen des Durchgehens des das Härten begünstigenden Mediums durch die Maske, um dadurch die härtbare Materialschicht teilwei­ se zu härten und Wiederholen des Belichtungsvorganges, wäh­ rend eine härtbare Materialschicht sukzessive auf der ande­ ren härtbaren Materialschicht übereinander angeordnet wird, wodurch das dreidimensionale Objekt, welches die jeweiligen ausgehärteten Materialschichten aufweist, gebildet wird, das weiterhin gekennzeichnet ist durch: eine Steuerung zum Erzeugen und Ausgeben von stereolithographischen Daten je­ der härtbaren Materialschicht auf der Basis der Daten des dreidimensionalen Objektes; und eine Maskenausbildungsein­ heit zum Ausbilden wenigstens einer Maske mit unterschied­ lichen Maskenmustern, wobei der Belichtungsvorgang auf je­ der ungehärteten Materialschicht in mehrere Subbelichtungs­ schritte unterteilt ist, so daß die Belichtung schrittweise durchgeführt wird, indem individuell jedes der Anzahl von Maskenmuster eins nach dem anderen verwendet wird.

In dem stereolithographischen Gerät ist die Maskenausbil­ dungseinheit eine Tonermaskenausbildungseinheit zum sukzes­ siven, elektrostatischen Ausbilden jedes der Anzahl von Maskenmustern auf den wenigstens einer Maske mit Toner auf der Bass der stereolithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht.

In dem stereolithographischen Gerät ist die Maskenausbil­ dungseinheit eine Flüssigkristallvorrichtung zum sukzessi­ ven Ausbilden jedes der Anzahl Maskenmuster auf wenigstens einer Maske durch Steuern einer Spannung, die an den Flüs­ sigkristall angelegt wird, auf der Basis der stereolitho­ graphischen Daten jeder härtbaren Materialschicht.

In dem stereolithographischen Gerät ist das das Aushärten fördernde Medium zwischen Licht, UV-Strahlen, Wärme, Druck, elektromagnetischen Wellen und chemischen Komponenten aus­ gewählt, und das Material der härtbaren Materialschicht be­ steht aus irgendeinem Material, das gehärtet wird, indem das Material mit dem das Härten fördernden Medium beauf­ schlagt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein stereolithographisches Verfahren zum stereolithographi­ schen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes geschaf­ fen, indem eine härtbare Materialschicht in Form einer Ebe­ ne durch eine Maske mit einem das Aushärten fördernden Me­ dium bestrahlt wird, wobei die Maske ein Maskenmuster zum teilweisen Unterbrechen des Durchgangs des das Aushärten fördernden Mediums hat, wodurch die härtbare Material­ schicht partiell gehärtet wird, und Wiederholen des Belich­ tungsvorganges während eine härtbare Materialschicht suk­ zessive auf einer weiteren härtbaren Materialschicht gesta­ pelt wird, wodurch das dreidimensionale Objekt, welches die jeweiligen gehärteten Materialschichten aufweist, herge­ stellt ist, das gekennzeichnet ist durch die Schritte Er­ zeugen und Ausgeben von stereolithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht auf der Basis der Daten des drei­ dimensionalen Objektes; Ausbilden wenigstens einer Maske mit unterschiedlichen Maskenmustern auf der Basis der ste­ reolithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht; und Belichten jeder ungehärteten Materialschicht mit dem das Aushärten fördernden Medium in mehreren Schritten, wo­ bei der Belichtungsvorgang in mehrere Subbelichtungsschrit­ te unterteilt ist, und jeder Subbelichtungsschritt durch individuelle Verwendung jedes der mehreren Maskenmuster durchgeführt wird.

In dem stereolithographischen Gerät wird der Maskenausbil­ dungsschritt durch sukzessives, elektrostatisches Ausbilden jedes der Anzahl Maskenmuster auf wenigstens einer Maske mit Toner auf der Basis der stereolithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht, durchgeführt.

In dem stereolithographischen Gerät wird der Maskenausbil­ dungsschritt durch sukzessives Ausbilden jedes der Anzahl von Maskenmustern auf wenigstens einer Maske durch Steuern einer Spannung, welche an einen Flüssigkristall angelegt wird, gebildet, und zwar auf der Basis der stereolithogra­ phischen Daten jeder härtbaren Materialschicht.

In dem stereolithographischen Gerät wird das das Aushärten fördernde Medium zwischen Licht, UV-Strahlen, Wärme, Druck, elektromagnetischen Wellen und chemischen Komponenten aus­ gewählt und das Material der härtbaren Materialschicht ist aus irgendeinem Material zusammengesetzt, welches durch Be­ aufschlagen des Materials mit das Aushärten förderndem Me­ dium ausgehärtet wird.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der fol­ genden Beschreibung der Ausführungsformen anhand der be­ gleitenden Figuren im Einzelnen hervor.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines stereolitho­ graphischen Gerätes gemäß einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht einer stereolitho­ graphischen Stufe des stereolithographischen Gerätes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der Bewegung der Einheiten des stereolithographischen Gerätes gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer Positionierung mit der stereolithographischen Stufe;

Fig. 5 ist eine Vorderansicht des Zustandes, in wel­ chem eine Haube eines Illuminators nach unten bewegt wird;

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung eines Belichtungssystems, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Belichtungssy­ stems gemäß Fig. 6;

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung der Da­ tenkorrektur;

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm eines Beispiels der Da­ tenkorrekturverarbeitung gemäß der vorliegen­ den Erfindung;

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm eines weiteren Beispiels der Datenkorrekturverarbeitung gemäß der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Belichtungssy­ stems, bei dem ein Flüssigkristallelement verwendet wird;

Fig. 12A und 12B sind schematische Darstellungen der jeweili­ gen Maskenmuster, die durch das Flüssigkri­ stallelement gemäß Fig. 11 hergestellt wer­ den;

Fig. 13A und 13B sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallsystem gebildet werden;

Fig. 14A und 14B sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallelement herge­ stellt werden;

Fig. 15A, 15B und 15C sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallelement herge­ stellt werden;

Fig. 16A, 16B, 16C und 16D sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallelement herge­ stellt werden;

Fig. 17A, 17B, 17C und 17D sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallelement herge­ stellt werden;

Fig. 18A und 18H sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallsystem hergestellt werden;

Fig. 19A, 19B und 19C sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallelement herge­ stellt werden;

Fig. 20A bis 20D sind schematische Darstellungen weiterer Mas­ kenmuster, die jeweils durch das in der Fig. 11 gezeigte Flüssigkristallelement herge­ stellt werden; und

Fig. 21 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang der Herstellung der Maske zeigt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.

In den folgenden Ausführungsformen wird das optische ste­ reolithographische Gerät und Verfahren zum optischen Her­ stellen eines dreidimensionalen Objektes in einem stereoli­ thographischen Vorgang durch sukzessives Bestrahlen mit Licht (als dem das Aushärten fördernden Medium) jeder foto­ härtbaren Harzschicht in Form einer Ebene durch eine Maske repräsentativ beschrieben. Das stereolithographische Gerät und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf das optische stereolithographische Gerät und Ver­ fahren begrenzt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfin­ dung bei irgendeinem stereolithographischen Gerät und Ver­ fahren mit breiterem Konzept insoweit angewendet werden, als ein dreidimensionales Objekt stufenweise unter Verwen­ dung von Materialien, welche ausgehärtet werden (oder er­ weicht, verflüssigt oder vergast) wenn physikalische oder chemische Phasenschiebemedien (bei der Verwendung von härt­ barem Harz wird ein das Aushärten förderndes Medium (Stimu­ li) wie beispielsweise Licht, Wärme, Druck, elektromagneti­ sche Wellen, chemische Komponenten, etc. verwendet) den Phasenschiebematerialien durch eine Maske mit einem darauf befindlichen Maskenmuster beaufschlagt werden.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines stereolithographi­ schen Gerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein optisches stereolithographisches Gerät, das eine Formstufe "A" hat, die auf der untersten Stufe des Gerätes angeordnet ist, ei­ ne Maskenherstellstufe "B" hat, die auf der untersten Stufe des Gerätes angeordnet ist, und eine Zuführstufe "B" hat, die auf der linken Seite der Formstufe "A" in Figur gesehen, angeordnet ist, um fotohärtbares Harz zuzuführen.

Das optische stereolithographische Gerät 1 hat weiterhin eine Steuerung (nicht dargestellt), die aus einem dreidi­ mensionalen computergestützten Design-(3D-CAD)-System od. dgl. besteht.

Die Maskenherstellstufe "B" auf der oberen Stufe des Gerä­ tes stellt eine Maske auf einem lichtdurchlässigen Materi­ al. wie beispielsweise Glas od. dgl. her, und zwar auf der Basis von optischen, stereolithographischen Daten jeder Schicht (Scheibe) eines herzustellenden dreidimensionalen Objektes, die von der Steuerung ausgegeben werden. Die Zu­ führstufe "C" anderseits hat eine Einheit "D" zum Zuführen des fotohärtbaren Harzes. Die Einheit "D" fährt zur Stufe "A" und bringt eine Schicht fotohärtbares Harz auf ein ste­ reolithographisches Objekt auf, welches geformt wird, und welches auf der Stufe "A" plaziert ist, wodurch auf diesem eine ungehärtete Harzschicht ausgebildet wird.

Zwischen der Formstufe "A" und der Maskenherstellungsstufe "B" ist ein vorbestimmter Raum freigehalten (eine Belich­ tungsstufe "F" die weiter unten beschrieben wird). Die op­ tische Stereolithographie wird durchgeführt, indem eine un­ gehärtete Harzschicht auf der unteren Stufe des Gerätes in Form einer Ebene (d. h. ebene Belichtung) durch eine Maske unter Verwendung eines optischen Systems eines später be­ schriebenen Projektors mit Licht bestrahlt wird.

Wie in der Fig. 2 gezeigt, hat die vorstehende Formstufe A einen Formtisch 3. Der Formtisch 3 hat eine Basis 4 an wel­ cher zwei ausdehnbare Gelenke, die jeweils im wesentlichen eine "X-Form" haben, so plaziert sind, daß sie miteinander gekoppelt werden können und daß sie übereinander gestapelt sind. Die ausdehnbaren Gelenke 4 sind mit einer Ausgangs­ welle eines Servomotors 6 verbunden. Die ausdehnbaren Ge­ lenke 4 ziehen sich bei Betätigen des Servomotors 6 so zu­ sammen, daß der Formtisch 3 frei gesteuert werden kann, um für jede eine Schicht nach unten bewegt zu werden.

Auf der Oberseite des oberen Formtisches 3 ist eine nicht­ rostende Stahlplatte laminiert und dann wird die erste un­ gehärtete Harzschicht, wie weiter unten beschrieben, direkt auf diese Oberseite geschichtet.

Weiterhin wird ein stereolithographischer Artikel optisch auf dem Formtisch 3 in dem die folgenden Schritte umfassen­ den Vorgang hergestellt. Als erstes wird die Einheit "D", die auf der Versorgungsstufe "C" liegt, betätigt, um eine Schicht ungehärtetes Harz auf dem Formtisch 3 auszubilden (oder auf dem herzustellenden stereolithographischen Arti­ kel). Die Einheit "D" ist mit einem Zeitschaltriemen 7 verbunden, der zwischen zwei Riemenscheiben 8, 9, läuft. Zusätzlich ist ein weiterer Zeitschaltriemen 10 ebenfalls zwischen dem Rad 9 und einer Riemenscheibe 12 eines Antriebsmotors 11 gespannt. Daher bewegt sich die Einheit "D" entlang des Zeitschaltriemen 7 in der Figur gesehen in eine Richtung nach links oder rechts, wenn der Antriebsmotor 11 in eine Richtung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, läuft.

Die Baueinheit "D" hat einen Harzzuführschöpfer 14 zum Auf­ nehmen von härtbarem Harz und Zuführen einer vorbestimmten Menge Harz, wenn die Schichtbildung durchgeführt wird, eine Beschichtungsklinge 15 zum Glätten des Flüssigkeitspegels des aufgebrachten Harzes und eine Abzieh-Aufbring-Walze 16, die dazu verwendet wird, einen lichtdurchlässigen Poly­ esterfilm 17 von der Kunstharzschicht abzuziehen oder den lichtdurchlässigen Polyesterfilm 17 auf die Kunstharz­ schicht aufzubringen. Dieser Polyesterfilm 17 wird von ei­ nem Ende 3a zum anderen Ende 3b des Formtisches 3 gespannt. Eine Walze 19, die eine Drehmomentbegrenzung hat, ist au­ ßerhalb des einen Endes 3a des Formtisches 3 installiert. Ein Ende 17a des Films ist um die Walze 19 gewickelt. Das andere Ende 17b des Films 17 ist um eine Walze 23a des Filmaustauschmotors 23 über die Walze 21, die Filmaus­ tauschwalze 16 und die Walze 22 gewickelt. Zusätzlich be­ zeichnet die Bezugsziffer 24 eine Spannrolle, die mit einer Stange eines Luftzylinders 25 verbunden ist und die in eine solche Richtung gezwängt wird, daß sie den Film 17 mit ei­ ner Spannung beaufschlagt.

Als nächstes wird die Funktionsweise der Baueinheit "D" im einzelnen beschrieben.

Wenn der Antriebsmotor 11 in der oberen rechten Seite gemäß Fig. 2 in Vorwärtsrichtung gedreht wird, wird die Bauein­ heit "D" von der in der Fig. 2 gezeigten Position in die in der Fig. 3 gezeigte Position bewegt.

Während dieses Transfers wird der Film 17 von der Harz­ schicht abgezogen, während er durch die Walze 16 nach unten gepreßt wird. Auf diese Art und Weise wird der Film 17 ab­ gezogen, während er wie vorstehend beschrieben nach unten gepreßt wird, so daß die Harzschicht, an welcher der Film 17 anhaftet, niemals vom Formtisch 3 zusammen mit dem Film 17, abgezogen wird. Wenn der Film 17 abgezogen worden ist, kann etwas Harz an der Unterseite des Films 17 anhaften. In diesem Fall kann jedoch eine Klinge 20, die an der Bauein­ heit "D" vorgesehen ist, ein derartiges unerwünschtes Harz entfernen.

Gleichzeitig mit dem Entfernen des Films 17 wird zusätzli­ ches Harz von dem Harzzuführschöpfer 14 zugeführt und auf den Formartikel aufgebracht, um auf diesem eine zusätzliche ungehärtete Harzschicht auszubilden.

Die Baueinheit "D" wird durch den Zeitschaltriemen 7 zu dem in der Fig. 2 gesehen, rechten Ende bewegt. Bei Erreichen des rechten Endes wird der Formtisch 3 um ein Maß abge­ senkt, das der Dicke der einen Schicht des Harzes ent­ spricht.

Darauffolgend wird der Antriebsmotor in eine umgekehrte Richtung gedreht, so daß die Baueinheit "D" entlang dem Zeitschaltriemen 7 von der in der Fig. 3 gezeigten Position in die in der Fig. 2 gezeigte Position zurückkehrt. Im Lauf der Rückbewegung wird durch die Beschichtungsklinge 15 ein überschüssiges Maß an Harz entfernt, um die Höhe des Harz­ flüssigkeitspegels gleichmäßig einzuebnen. Der Film 17 kann auf das Harz aufgebracht werden, während er durch die Walze 16 nach unten gepreßt wird. Demgemäß wird der Flüssigkeits­ pegel des Harzes auf einer konstanten Höhe gehalten und das Harz ist in dieser Position gehalten.

Kurz gesagt, der Film 17 wird auf dem Harz plaziert, um das Harz zu halten. Daher besteht keine Begrenzung auf den Film 17 und es ist auch möglich, beispielsweise ein nicht durch­ lässiges Blattmaterial od. dgl. zu verwenden, das die Funk­ tion des Haltens des Harzes, so wie es ist, hat.

Bei dem vorstehenden Vorgang kann der Film 17 zerstört wer­ den. Wenn beispielsweise die Dicke der harzbildenden Schicht auf dem Formtisch 3 dünner als üblich ist, kann der Film 17 mit einer Kante des Formtisches 3 in Berührung ge­ langen, und durch die Kante zerstört werden. Wenn der Film 17 zerstört ist, wird ein Entfernmotor 23, der in der Fig. 2 gesehen auf der linken Seite liegt, angetrieben, um den Film 17 nach außen zu führen, wobei er um die Walze 19 mit der Drehmomentbegrenzung gewickelt wird. Als ein Ergebnis wird die zur Verfügung stehende Fläche des Films 17 geän­ dert.

In dem Bewegungsbereich der Baueinheit "D" besteht die Mög­ lichkeit, daß das Harz, welches von dem Harzzuführschöpfer 14 zugeführt wird, tropft.

Um dieses Herz wiederzugewinnen, sind Behälter 27, 28 und 29 vorgesehen, um im wesentlichen die gesamte Fläche an der Unterseite des Bewegungsbereiches der Baueinheit "D" abzu­ decken. Das Harz, welches durch diese Behälter 27, 28 und 29 abgezogen wird, wird weiter durch einen Rückführtank 39 abgezogen. Der Rückführtank 30 speichert das Harz und dann kann das Harz über ein Zuführsystem (nicht dargestellt) falls notwendig, zum Harzzuführschöpfer 14 geleitet werden.

In der Formstufe A ist, wenn der Film 17 auf der Oberfläche einer ungehärteten Kunstharzschicht plaziert ist, eine Preßplatte 108 aus Glas (Fig. 1) so angeordnet, daß sie mit dem Film 17 in engen Kontakt gebracht werden kann.

In der vorstehend genannten Maskenherstellstufe B ist, wie in der Fig. 1 gezeigt, eine Maskenherstelleinrichtung 41 vorgesehen, um eine Maske herzustellen, indem Toner auf das lichtdurchlässige Material (Glas) 31 aufgebracht wird. Die Maskenherstelleinrichtung 41 hat einen magnetischen Lösch­ kopf 42, eine Tonerabkratzeinrichtung 43, einen elektrosta­ tischen Ladungskopf 44 und einen Entwickler 45. Der elek­ trostatische Ladungskopf 44 wird in Übereinstimmung mit Da­ ten entsprechend einer Schicht gesteuert, die als ein Aus­ gang der Steuervorrichtung (nicht dargestellt) hergestellt werden können. Die Maskenherstelleinrichtung 41 ist an ei­ nem Rahmen 46 montiert, der an einem festliegenden Teil des Gerätes mittels einer Gelenkverbindung unter Verwendung ei­ nes Stiftes 46a befestigt ist. Die Maskenherstelleinrich­ tung 41 kann mit dem Rahmen 46 nach oben und unten bewegt werden, wobei der Stift 46a als ein Drehpunkt wirkt. Die Tonerabkratzeinrichtung 43 ist mit einer Abdeckung 47 abge­ deckt, die mit einer Toneransaugleitung 48 verbunden ist.

Der Toner ist vorzugsweise mit Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid od. dgl. als UV-absorbierendem Material gemischt. Das UV-Absorptionsvermögen ist auf 10% oder mehr, vorzugs­ weise 30% oder höher, und insbesondere 50% oder höher, ein­ gestellt.

An der Seite der Maskenherstellungsstufe "B" ist eine nicht durchlässige Materialwartestufe "E" vorgesehen. Somit be­ wegt sich das vorstehend genannte Glas 31 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung entlang der nicht durchlässigen Mate­ rialwartestufe "E", der Maskenherstellungsstufe "B" und dem Belichtungstisch "F" in der genannten Reihenfolge hin- und her. Das heißt, es sind ein paar Riemen 33 vorgesehen, die drehend angetrieben werden können, um die nicht durchlässi­ ge Materialwartehilfe "E", die Maskenherstellungsstufe "B" und den Belichtungstisch "F" herumzudrehen und erstrecken sich in zwei Linien. Die Riemen 33 laufen zwischen Riemen­ scheiben 34, 35 und eine Riemenscheibe 35 ist an eine Rie­ menscheibe 37a des Antriebsmotors 37 über einen Riemen 36 gekoppelt.

Ein Vorsprung (nicht dargestellt) der an der Unterseite des Glases 31 ausgebildet ist, ist an die vorstehend genannten Riemen 33 gehakt. Wenn somit der Antriebsmotor 37 in die Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung angetrieben wird, bewegen sich die Riemen 33 in die Vorwärts- oder Rückwärts-Rich­ tung, so daß das Glas 31 zwischen den vorstehend genannten Stufen hin- und herläuft.

Ein einzelner Betätigungsstab 38 ist so installiert, daß er sich zwischen den Stufen "E", "B" und "F" erstreckt. Zu­ sätzlich sind an den beiden Enden des Betätigungsstabes 238 jeweils Stopper 39, 40, befestigt. Wenn das vorstehend ge­ nannte Glas 31 in die lichtdurchlässige Materialwartestufe "E" läuft und den Stopper 14 berührt, (in dem in der Fig. 1 gezeigten Zustand), wird der Betätigungsstab 38 durch das Glas 31 gestoßen, um in der Fig. 1 gesehen zur rechten Sei­ te hin bewegt zu werden. Dann wird ein Nockenelement 51, das in der Mitte des Betätigungsstabes 38 befestigt ist, ebenfalls zur rechten Seite (in der Fig. 1 gesehen) ein­ stückig mit der Bewegung des Betätigungsstabes 38 bewegt. Mittels einer Nockenfläche 51a, die eine schräge Ebene des Nockenelementes 51 ist, wird die vorstehend genannte Mas­ kenherstellungseinrichtung 41 zusammen mit dem Rahmen 46 in die Pfeilrichtung "X" nach oben gesetzt, wobei der Stift 46a als der Drehpunkt wirkt.

Wenn das Glas 31 andererseits in die Belichtungsstufe "F" läuft und am Stopper 39 anschlägt, wird der Betätigungs- Stab 38 durch das Glas 31 gedrückt und in Fig. 1 gesehen nach links bewegt (in Pfeilrichtung "Z"). Dann wird ein Nockenelement 51, das in der Mitte des Betätigungs-Stabes 38 befestigt ist, einstückig mit dem Betätigungs-Stab 38 ebenfalls nach links bewegt (siehe Fig. 1). Entlang der schrägen Nockenfläche 51a des Nockenelementes 51 läuft die Maskenherstellungseinrichtung 41 zusammen mit dem Rahmen 46 nach unten in die Pfeilrichtung "X", wobei der Stift 46a als Drehpunkt wirkt.

Als nächstes wird der Vorgang der Herstellung einer Maske auf dem Glas 31 im Einzelnen beschrieben.

Die Maske wird hergestellt, indem das Glas 31 von der Be­ lichtungsstufe "F" zur lichtdurchlässigen Materialwartestu­ fe "E" übertragen wird. In diesem Fall und wie vorstehend beschrieben, bewegt sich die Maskenherstellungseinrichtung 41 nach unten in diejenige Position, in welcher die Maske hergestellt wird.

Wenn die Glasplatte 31 in die Maskenherstellungsstufe "B" eintritt, wird die Oberfläche der Glasplatte 31 durch den Magnetlöschkopf 32 als erstes entmagnetisiert und dann ent­ fernt die Tonerabkratzeinrichtung 43 den vorhergehenden To­ ner, welcher auf der Glasplatte 31 belassen worden ist. Darauffolgend wird der elektrostatische Ladungskopf 44 in Übereinstimmung mit den sphärolithographischen Daten für eine Schicht gesteuert, wobei diese Daten als ein Ausgang an der Steuereinrichtung (nicht dargestellt) erzeugt worden sind. Als ein Ergebnis wird die Oberfläche der Glasplatte 31 auf der Basis der Daten für eine Schicht geladen. Dar­ auffolgend werden auf die Oberfläche der Glasplatte 31 mit­ tels des Entwicklers 45 Tonerteilchen aufgebracht, um auf dieser eine Maske (ein Maskenmuster) zu bilden. Dann wird die mit einer Maske versehene Glasplatte zur lichtdurchläs­ sigen Materialwartestufe "E" transferiert.

Wenn die Glasplatte 31 zur lichtdurchlässigen Materialwar­ testufe "E" transferiert worden ist, wird die Maskenher­ stellungseinrichtung 41 wie vorstehend beschrieben hochge­ setzt, und unter der Maskenherstellungseinrichtung 41 ist ein Spalt ausgebildet. Wenn die maskierte Glasplatte 31 von der lichtdurchlässigen Materialwartestufe "E" zur Belich­ tungsstufe "F" transferiert wird, geht sie durch den Spalt. Wenn dann die Glasplatte 31 in der Belichtungsstufe "F" an­ kommt, und am Stopper 39 anschlägt, wird die Maskenherstel­ lungseinrichtung 41 nach unten in diejenige Position be­ wegt, in welcher die Maske hergestellt wird, und wird dann in dieser Position im Bereitschaftszustand gehalten.

An der Oberseite der Belichtungsstufe "F" ist eine Belich­ tungsvorrichtung (Illuminator) 53 vorgesehen, die eine ebe­ ne Belichtung auf dem fotohärtbaren Harz durch die auf der Glasplatte 31 ausgebildete Maske durchführt. In der Belich­ tungsvorrichtung 53 ist eine Lichtquelle, wie beispielswei­ se eine Quecksilberlampe, eine Metallhalogenlampe, eine UV- Leuchtstofflampe od. dgl. aufgenommen.

Das Licht der Belichtungsvorrichtung 53 geht durch die Glasplatte 31 und breitet sich durch das Innere eines fest­ liegenden Abdeckelementes 54 aus, welches an der Belich­ tungsstufe "F" nach unten ragt. Das Licht geht weiterhin durch eine Blende 99 und eine Projektionslinse 101, die weiter unten beschrieben werden, und auch in das Innere ei­ ner feststehenden oder zurückziehbaren Haube 55 und geht dann durch eine Glaspreßplatte 108, um an dem fotohärtbaren Harz eine ebene Belichtung durchzuführen.

Wie in der Fig. 4 gezeigt, ist die Haube 55 mit einem Draht 56, der mit einer Aufnahmeriemenscheibe 58 über eine fest­ stehende Riemenscheibe 57 verbunden ist, aufgehängt. Das heißt, zwischen der Aufnahmeriemenscheibe 58 und einer Rie­ menscheibe 61, die an der Ausgangswelle des Motors 60 befe­ stigt ist, läuft ein Riemen 59.

Bei dieser Ausführungsform kann die Haube 55 wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, durch Drehen des Motors 61 in die Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung nach oben und unten be­ wegt werden.

Wenn die Haube 55 nach unten bewegt wird, und die Glaspreß­ platte 108 und das Harz abdeckt, sind die Haube 55 und die Glaspreßplatte 108 in einer geeigneten Anordnung in der Formstufe "A" positioniert. In der Fig. 4 und in der Fig. 5 bezeichnet die Bezugsziffer 63 einen Führungspfosten.

Bezugnehmend auf die Fig. 4 ist unter dem Formtisch 3 ein Paar Zylinder 71, 72 angeordnet. An der Stange jedes Zylin­ ders 71, 72 ist eine horizontale Strebe 73 befestigt. Zu­ sätzlich sind mit den beiden Enden der horizontalen Strebe 73 zwei Betätigungsstangen 70, 75 verbunden, so daß jede der Betätigungsstangen 74, 75 sich in vertikaler Richtung erstreckt und frei um die Achse dreht. Am Umfang jeder Be­ tätigungsstange 74, 75 ist eine Hülse 76 befestigt. Im Um­ fang dieser Verbindungshülse 76 ist eine Führungsnut 76a ausgebildet. Die Führungsnut 76a erstreckt sich spiralför­ mig, wobei ein Stift 77, der an dem Befestigungselement 78 befestigt ist, in die Führungsnut 76a paßt.

Die Glaspreßplatte 108 ist auf Führungsschienen 76 gehalten und wird in der Fig. 4 gesehen, in der Richtung des Pfeils X zum Formtisch 3 transferiert, wenn die Glaspreßplatte 108 über den Film 17 angeordnet ist, der Formtisch 3 ist so ge­ steuert, daß er um dasjenige Maß, welches nur einer Schicht entspricht, abgesenkt wird, gefolgt von einem Absenken der Haube 55.

Wenn die untere Kante 55a der Haube 55 an der Glaspreßplat­ te 108 anschlägt, erstreckt sich die Stange jedes Zylinders 71, 72 so, daß die Horizontalstrebe 73 wie in der Fig. 5 gezeigt, niedergedrückt wird. Als ein Ergebnis bewegen sich die zwei Betätigungsstangen 74, 75 einstückig miteinander nach unten.

Bei diesem Bewegungsvorgang nach unten drehen sich die Be­ tätigungsstangen 74, 75 um die Achse entlang der Form der Führungsnut 76a. Die Statoren 74a, 75a am oberen Ende der jeweiligen Betätigungsstangen 74, 75 ändern ihre Position von der in der Fig. 4 gezeigten Position in die in der Fig. 5 gezeigte Position. Daraus folgt, daß ein Vorsprung 103 jedes Stators 74a, 75a die untere Kante 55b der Haube 55 nach unten drückt, um die Haube in ihrer Position zu fixie­ ren.

Nach dem Beenden der optischen Stereolithographie für eine Schicht in der Formstufe "A", wird die Glasplatte 31 wie vorstehend beschrieben zu der Maskenherstellungsstufe "B" transferiert.

Bei dieser Ausführungsform sind, wie in der Fig. 6 gezeigt, das lichtdurchlässige Material 31 und die ungehärtete Harz­ schicht 96 so angeordnet, daß sie voneinander durch einen vorbestimmten Abstand "L1" getrennt sind, und ferner ist ein optisches System 90 für die Durchführung der Projekti­ onsbelichtung der ungehärteten Harzschicht 96 des fotohärt­ baren Harzes durch die Maske vorgesehen. Das optische Sy­ stem 90 besteht aus einem Reflektor 91, einer Metallhalo­ genlampe (Illuminator) 92, einer Linse 93, die das Licht der Metallhalogenlampe 92 auf die ganze Fläche der Glas­ platte 31 zerstreut, einer Fresnell-Linse 94, der Glasplat­ te 31, einer Blende 99, einer Projektionslinse 101 und ei­ ner ungehärteten Harzschicht 96, die in der genannten Rei­ henfolge angeordnet sind. Wie vorstehend beschrieben be­ steht die ungehärtete Harzschicht 96 aus einer Kunstharz­ schicht, die aus einem fotohärtbaren Harz hergestellt ist, die sukzessive auf dem Formtisch 3 ausgebildet wird. Die Fresnell-Linse 94 kann weggelassen werden.

Der Vorgang der optischen Stereolithographie unter Verwen­ dung des wie vorstehend beschriebenen Gerätes wird im fol­ genden beschrieben.

Zurück zu Fig. 1 wird als erstes auf der Glasplatte 31 in Übereinstimmung mit stereolithographischen Daten, die mit Hilfe des dreidimensionalen CAD durch die Steuerung (nicht dargestellt) erhalten worden sind, eine Tonermaske ausge­ bildet. Dann wird die Glasplatte 31 zur Belichtungsstufe "F" transferiert, während die ungehärtete Harzschicht auf dem Formtisch 3 ausgebildet wird.

Bezugnehmend auf Fig. 6 ist eine Metallhalogenlampe 92 im­ mer eingeschaltet. Das Licht von der Metallhalogenlampe 92 tritt in die Linse 93 und streut durch diese Linse 93 so, daß die gesamte Fläche der Fresnell-Linse 94 und der Glasplatte 31 abgedeckt ist. In diesem Fall hat die Fres­ nellinse 94 ihre verbesserte konvergierende Effizienz.

Wenn die Blende 99 geöffnet ist, wird Licht von der Metall­ halogenlampe 92 in die Projektionslinse (Fokussiereinrich­ tung 101) geschickt und durch die Projektionslinse 101 fo­ kussiert. Unter dem Zustand, daß das Licht in einen Fokus gelangt, wird die ungehärtete Harzschicht 96 mit dem Licht belichtet, welches durch irgendeinen Teil mit Ausnahme der Maske hindurchgeht. Dann wird die optische Stereolithogra­ phie durchgeführt, indem der vorstehend beschriebene Be­ lichtungsvorgang wiederholt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist es anders als bei der her­ kömmlichen Konfiguration nicht erforderlich, ein Gitter für die Parallelrichtung des Lichtes vorzusehen. Zusätzlich ist diejenige Lichtmenge, welche die ungehärtete Harzschicht 96 erreicht, nicht reduziert, und somit kann die Härtzeit ver­ kürzt werden.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform des optischen Sy­ stems.

Bei dieser Ausführungsform sind das lichtdurchlässige Ele­ ment 31 und die ungehärtete Harzschicht 96 mit einem vorbe­ stimmten Abstand "L2" zueinander beabstandet, und es ist ein optisches System 80 zum Durchführen der Projektionsbe­ lichtung der ungehärteten Harzschicht 96 aus dem fotohärt­ baren Harz durch die Maske vorgesehen. Das optische System 90 hat einen Reflektor 81, eine Metallhalogenlampe (Illumi­ nator 82) eine Linse 83, die das Licht der Metallhalogen­ lampe 82 so streut, daß die gesamte Fläche der Glasplatte 31 abgedeckt ist, eine Fresnell-Linse 84, Glasplatte 31, eine Blende 89 und eine ungehärtete Harzschicht 96, die in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Wie vorstehend beschrieben besteht die ungehärtete Harzschicht 96 aus ei­ ner Harzschicht, die aus einem fotohärtbaren Harz herge­ stellt ist, das sukzessive auf dem Formtisch 3 ausgebildet wird.

Die Metallhalogenlampe 82 ist immer eingeschaltet. Wenn die Blende 89 geöffnet ist, tritt Licht von der Metallhalogen­ lampe 82 in die Linse 83. Die Linse 83 streut das Licht so, daß es die gesamte Fläche der Fresnell-Linse 84 abdeckt. Die Fresnell-Linse 84 bildet paralleles Licht. Auf diese Art und Weise wird die ungehärtete Harzschicht 96 in Form einer Ebene mit dem durch die Fresnell-Linse 84 parallel gemachten Licht durch die Maske belichtet.

Diese Linsen 83, 84 bilden das parallele Licht erzeugende Element. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Es ist auch möglich, andere Konfigurationen zu verwenden, beispielsweise eine Kombina­ tion aus Spiegeln od. dgl., um das parallel gerichtete Licht herzustellen.

Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, an­ ders als bei der herkömmlichen Konfiguration, ein Gitter zum Herstellen von parallel gerichtetem Licht vorzusehen. Zusätzlich wird die Lichtmenge, welche die ungehärtete Harzschicht 98 erreicht, nicht reduziert, und somit kann die Aushärtzeit verkürzt werden.

Als nächstes wird im folgenden die Datenkorrektur beschrie­ ben, die durchgeführt wird, wenn die Maske hergestellt wird.

Für den Fall der Durchführung der Projektionsbelichtung unter Verwendung des vorstehend beschriebenen optischen Sy­ stems tritt eine Verzerrungsaberration auf, insbesondere Verzerrungen der Form der vier Seiten (d. h. die vier Seiten sind nach innen gekrümmt), wie dies bei (b) der Fig. 8 ge­ zeigt ist, wenn die stereolithographischen Daten direkt für die Projektionsbelichtung verwendet werden, ohne daß ir­ gendeine Modifikation zum Erzielen eines regulären Rechtec­ kes wie in der Fig. 8(a) gezeigt, verwendet werden.

Daher werden die Daten, die für den Vorgang der Herstellung einer Maske verwendet werden, im Voraus so korrigiert, daß die vier Seiten nach außen gekrümmt sind. In diesem Fall kann das originale rechteckige Viereck zum Schluß auf der ungehärteten Harzschicht 96 erhalten werden, wie dies in der Fig. 8(d) gezeigt ist, indem die Projektionsbelichtung basierend auf den Daten nach der Korrektur, durchgeführt wird.

Als nächstes wird der Datenkorrekturvorgang im einzelnen unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm gemäß Fig. 9 be­ schrieben.

Als erstes werden die Profilformdaten entsprechend der in der Fig. 8(a) gezeigten Form erhalten (S1). Dann werden die Koordinaten (X1, Y1), (X2, Y2) auf der Basis der Daten be­ stimmt (S2). Die Korrekturwerte (X1', Y1'), (X2', Y2') von Fig. 8(b), die im Voraus in einer korrigierten Positionsda­ tenbasis gespeichert worden sind, werden den Koordinaten (X1, Y1), (X2, Y2) zugewiesen (S3), um die korrigierten Formdaten (X1", Y1"), (X2", Y2") zu erhalten (S4).

Darauf folgend wird entschieden, ob andere Daten existieren oder nicht (S5). Wenn entschieden worden ist, daß die Daten existieren, werden die Schritte S1 bis S4 insoweit wieder­ holt, als andere Daten existieren. Wenn entschieden worden ist, daß keine anderen Daten existieren, wird der Teil, welcher von dem Profil umgeben ist, aufgeweitet (S6). Die Projektionsbelichtung wird auf der Basis der so erhaltenen korrigierten Daten durchgeführt, um auf der ungehärteten Harzschicht 96 eine ursprüngliche regelmäßige Rechteckform zu erhalten.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm, das den Vorgang einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Anders als der Vorgang gemäß Fig. 9, bei dem die Profilform bestimmt und dann das Vollbild, welches durch die Profil­ form umgeben ist, aufgeweitet wird, um die Daten zu erhal­ ten, wird der Vorgang der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis einer Bitmap durchgeführt. Das heißt, die Formda­ ten entsprechend der Fig. 8(a) werden in Termen von Punkt­ gruppendaten erhalten (S11). Dann werden die Koordinaten (X1, Y1), (X2, Y2), aus den Punktgruppendaten bestimmt (S12). Die korrigierten Werte (X1', Y1'), (X2', Y2') der Fig. 8(b), die zuvor in einer korrigierten Positionsdaten­ basis gespeichert worden sind, werden den Koordinaten (X1, Y1), (X2, Y2) zugewiesen (S13), um die korrigierten Formda­ ten (X1", Y1"), (X2", Y2") zu erhalten (S14).

Danach wird entschieden, ob Daten existieren oder nicht (S15). Wenn entschieden worden ist, daß Daten existieren, werden die Schritte S11 und S14 wiederholt, bis die anderen Daten verschwunden sind.

Bei dieser Ausführungsform wird, obwohl die Verarbeitungs­ zeit erhöht ist, wenn die Schritte S11 bis S14 auf der Ba­ sis der Punktgruppe durchgeführt werden, genau wie bei dem Fall der vorstehenden Ausführungsform das ursprüngliche re­ guläre Rechteck auf der ungehärteten Harzschicht 96 erhal­ ten, wie dies in Fig. 8(d) gezeigt ist, indem die Projekti­ onsbelichtung basierend auf den Daten nach der Korrektur durchgeführt wird.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des stereolitho­ graphischen Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Das Gerät gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung unterscheidet sich von dem in der Fig. 6 gezeigten Gerät dadurch, daß die optische Quelle 192 eine Stroboskop­ lampe aufweist, und die Maske, welche aus lichtdurchlässi­ gem Material besteht, aus einer Flüssigkristallmaske 131 besteht. Wenn die Flüssigkristallmaske 131 verwendet wird, ist die Maske 131 im Gegensatz zu derjenigen gemäß Fig. 1, oberhalb des Belichtungstisches "L" befestigt.

In der Fig. 11 sind die Maske 131 und die ungehärtete Harz­ schicht 96 so angeordnet, daß sie zueinander um einen vor­ bestimmten Abstand "L1" beabstandet sind, und es ist ein optisches System 90 zum Durchführen der Projektionsbelich­ tung der ungehärteten Harzschicht 96 aus fotohärtbarem Harz durch eine Maske vorgesehen. Das optische System 90 hat ei­ nen Reflektor 91, eine Stroboskoplichtquelle (Illuminator) 192, eine Linse 93, die das Licht von der Stroboskoplicht­ quelle 192 so streut, daß die gesamte Fläche einer Flüssig­ kristallmaske 131 abgedeckt ist, eine Fresnell-Linse 94, die Maske 131, eine Projektionslinse 101 und eine ungehär­ tete Harzschicht 96, die in der genannten Reihenfolge ange­ ordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, an­ ders wie bei dem Gerät gemäß der Fig. 6, eine Blende vorzu­ sehen. In der Fig. 11 bezeichnet die Bezugsziffer 192A eine Lade-/Entladevorrichtung und die Bezugsziffer 132 bezeich­ net eine Steuerung zum Steuern der Flüssigkristallmaske 131. Die ungehärtete Harzschicht 96 besteht aus einer Harz­ schicht, die aus einem fotohärtbaren Harz besteht, das suk­ zessive auf dem Formtisch 3 ausgebildet wird. Die Fresnell- Linse 94 kann wie im Fall der Ausführungsform gem. Fig. 6 weggelassen werden.

Bei dieser Ausführungsform wird die Stroboskop-Lichtquelle 192 verwendet, so daß keine Notwendigkeit besteht, die Blende vorzusehen, und der Wärmewert der Lichtquelle 192 kann reduziert werden. Daher ist eine relativ große Kühl­ vorrichtung nicht erforderlich, und es kann auch das Pro­ blem der Fehlfunktion, verursacht durch die Verformung der Blende, vermieden werden. Gemäß der vorliegenden Ausfüh­ rungsform ist der Wärmewert der optischen Quelle 192 klei­ ner als bei der herkömmlichen, so daß die Wärmewirkung auf die ungehärtete Harzschicht 96 beseitigt werden kann.

Obwohl eine graphische Repräsentation weggelassen wird, ist es auch möglich, die vorstehende Stroboskoplichtquelle und die Flüssigkristallmaske bei dem Gerät gemäß Fig. 7 anzu­ wenden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist wie in der Fig. 11 gezeigt, eine Steuerung 123 an die Flüssigkristallmaske 131 angeschlossen, um die Flüssigkristallmaske 131 zu steuern. Die Steuerung 123 hat ein 3D-CAD, etc., um die Querschnitts­ daten entsprechend jeder Schicht zu erzeugen und auszugeben, die durch horizontales Inscheibenschneiden eines dreidimen­ sionalen Modells, das stereolithographisch in dünnen Schich­ ten herzustellen ist, erhalten werden, und es wird ein Mas­ kenmuster auf der Basis der von der Steuerung ausgegebenen Daten durch die Flüssigkristallmaske hergestellt.

Wenn die Steuerung 123 betätigt wird, wird ein vorbestimm­ tes Spannungssignal entsprechend der stereolithographischen Daten einer Schicht an die Flüssigkristallvorrichtung, wel­ che die Flüssigkristallmaske 131 bildet, angelegt.

In der Fig. 12 hat die, die Maske 131 bildende Flüssigkri­ stallvorrichtung eine Vielzahl von Elektroden (nicht darge­ stellt), die so angeordnet sind, daß sie sich in den X- und Y-Richtungen erstrecken, an den Schnittpunkten der X- und Y- Elektroden sind Pixelteile zum Steuern der Übertragung/Un­ terbrechung von Licht ausgebildet.

Es wird nun davon ausgegangen, daß die stereolithographi­ schen Daten einer Schicht (im Nachfolgenden als "Scheiben­ daten" bezeichnet), denjenigen Daten entsprechen, welche ein Rechteck mit einer Länge von "L1" und einer Breite "L2", wie in der Fig. 12 gezeigt, repräsentieren. Das Aus­ härten des Harzes gemäß der Scheibendaten, die das Rechteck repräsentieren, wird auf der Basis der Scheibendaten, wel­ che das zugehörige Rechteck repräsentieren, durch die ebene Belichtung durchgeführt, wobei der ebene Belichtungsvorgang in zwei sub-ebene Belichtungsvorgänge unter Verwendung von zwei Arten von Maskenmustern unterteilt ist, die in der Fig. 12A bzw. 12B gezeigt sind.

In der Fig. 12 repräsentiert ein schraffierter Teil 100 ei­ nen Lichtabfangteil, der auftreffendes Licht abfängt, und ein offener Teil 200 repräsentiert einen lichtdurchlässigen Teil. Das heißt, wenn die Steuerung 123 betätigt wird, um die Spannung zu steuern, welche an eine Anzahl von Elektro­ den der Flüssigkristallvorrichtung angelegt wird, wird der lichtdurchlässige Teil 200 im mittleren Teil gebildet und der Lichtabfangteil 100 ebenfalls um den mittleren Teil herum gebildet, wie dies in der Fig. 12A gezeigt ist.

Unter diesen Bedingungen wird die Stroboskoplichtquelle 192 eingeschaltet, so daß das Licht durch den lichtdurchlässi­ gen Teil 200 auf die fotohärtbare Harzschicht 96 im mittle­ ren Teil durchgelassen wird. Als ein Ergebnis wird die un­ gehärtete Harzschicht 96 am lichtdurchlässigen Teil 200 ausgehärtet.

Darauf folgend wird die Steuerung 123 so betätigt, daß der Lichtabfangteil 100 im mittleren Teil ausgebildet wird, während der lichtdurchlässige Teil 200 um den mittleren Teil herum ausgebildet ist, wie dies in der Fig. 12B ge­ zeigt ist. Unter diesen Bedingungen wird die Stroboskop- Lichtquelle 192 eingeschaltet, so daß das Licht auf die fo­ tohärtbare Harzschicht 96 durch den lichtdurchlässigen Teil 200 übertragen wird. Als ein Ergebnis wird die ungehärtete Harzschicht 96 an den lichtdurchlässigen Teil 200 ausgehär­ tet.

Wenn hierbei die lichtdurchlässigen Teile 200 in den Fig. 12A und 12B einander überlagert sind, wurde herausge­ funden, daß der überlagerte Teil dem Belichtungsbereich ba­ sierend auf den Scheibendaten entspricht, die das Rechteck mit der Länge "L1" und der Breite "L2" repräsentieren.

Bei der vorstehenden Konfiguration wird die ebene Belich­ tung in zwei Schritten unter Verwendung der zwei Arten von Maskenmustern, wie sie in den Fig. 12A und 12B gezeigt sind, durchgeführt (d. h. es wird ein erster Sub-Belich­ tungsschritt durchgeführt), in dem ein Maskenmuster wie in der Fig. 12A gezeigt, verwendet wird, und dann wird ein zweiter Sub-Belichtungsschritt unter Verwendung des anderen Maskenmusters gemäß Fig. 12B durchgeführt, wenn die unge­ härtete Harzschicht 96 auf der Basis der Scheibendaten aus­ gehärtet wird, die das Rechteck mit der Länge "L1" und der Breite "L2" repräsentieren. Daher kann die Verzerrung, die infolge der Schrumpfung beim Härten des fotohärtbaren Har­ zes auftritt, verglichen mit den herkömmlichen Verfahren, bei dem die ungehärtete Harzschicht 96 auf der Basis der Scheibendaten, welche das Rechteck mit der Länge (L1) und der Breite "L2" repräsentieren, einer einmaligen ebenen Be­ lichtung unterzogen wird, markanter unterdrückt werden.

Daraus folgt, daß beispielsweise die Formgenauigkeit im we­ sentlichen auf dem gleichen Level wie bei dem herkömmlichen Verfahren gehalten werden kann, bei dem die Belichtung un­ ter Verwendung eines Laserstrahls durchgeführt wird.

Anstatt der in den Fig. 12A und 12B gezeigten Maskenmu­ ster können verschiedene Maskenmuster verwendet werden. Wenn der Belichtungsbereich basierend auf den Scheibenda­ ten, die ein Rechteck mit der Länge "L1" und der Breite "L2" repräsentieren gesetzt ist, wie dies in den Fig. 13A und 13B gezeigt ist, können die Maskenmuster so gestal­ tet sein, daß die Lichtabfangteile 100 und die Lichtdurch­ laßteile 200 in einem schachbrettartigen Muster angeordnet sind. Weiterhin können die Maskenmuster als Streifenmuster aus Lichtabfangteilen 100 und Lichtdurchlaßteilen 200 ge­ bildet sein, wie dies in den Fig. 14A und 14B gezeigt ist. In diesen Fällen stimmen die übereinander gelagerten Teile, wenn die lichtdurchlässigen Teile 200 in der Fig. 14A und 14B einander überlagert werden, der überlagerte Teil mit dem Belichtungsbereich basierend auf den Scheiben­ daten, die das Rechteck mit der Länge "L1" und der Breite "L2" repräsentieren, überein.

Wenn ferner die Maskenmuster gemäß der Fig. 15A und 15C verwendet werden, wird die ebene Belichtung in drei Schrit­ ten durchgeführt, d. h. der ebene Belichtungsvorgang ist in drei Sub-Belichtungsvorgänge unterteilt. Bei diesem Belich­ tungsvorgang wird die ungehärtete Harzschicht 96 als erstes mit Licht durch einen ersten lichtdurchlässigen Teil 200 in Form eines Kreuzes, wie in der Fig. 15A gezeigt, belichtet. Darauffolgend wird sie zweitens mit Licht durch einen zwei­ ten lichtdurchlässigen Teil 200 belichtet (einen Teil des Rechteckes), der das Kreuz, welches im ersten Belichtungs­ schritt verwendet worden ist, und vier Ecken des Rechteckes ausschließt, wie dies in der Fig. 15B gezeigt ist. Zum Schluß wird sie mit Licht durch einen dritten lichtdurch­ lässigen Teil 400 entsprechend den vier Ecken belichtet.

Wenn die Maskenmuster wie in den Fig. 16A bis Fig. 16D gezeigt, verwendet werden, wird die ebene Belichtung in vier Schritten durchgeführt (d. h. der ebene Belichtungsvor­ gang ist in vier Sub-Belichtungsschritte unterteilt). In der Fig. 16A wird die ungehärtete Harzschicht 96 mit Licht durch einen lichtdurchlässigen Teil 200 in Form eines Qua­ drates in der Mitte des Rechteckes belichtet. In den Fig. 16B bis 16D wird sie mit Licht durch einen lichtdurch­ lässigen Teil 200 belichtet, der eine Rechteckringform hat, die stufenweise vergrößert ist, um den zuvor belichteten Teil auszuschließen.

Ferner wird die ebene Belichtung in vier Schritten durchge­ führt, wenn die in den Fig. 17A bis 17D gezeigten Maskenmu­ ster verwendet werden (d. h. die ebene Belichtung ist in vier Sub-Belichtungsschritte unterteilt). In diesem Fall ist das Maskenmuster so gestaltet, als ob zwei wellenartige licht­ durchlässige Teile stufenweise zueinander in entgegenge­ setzte Richtungen zu den diagonalen Ecken des Rechteckes hin getrennt werden.

Wenn die in den Fig. 18A bis 18H gezeigten Maskenmuster verwendet werden, wird die ebene Belichtung in acht Schrit­ ten durchgeführt (d. h. die ebene Belichtung ist in acht Be­ lichtungsschritte unterteilt). In diesem Fall ist das Mas­ kenmuster so gestaltet, als ob zwei wellenartige licht­ durchlässige Teile stufenweise einander von entgegengesetz­ ten Seiten her (diagonale Ecken) nähern. Weiterhin wird, wenn die in den Fig. 19A bis 19C gezeigten Maskenmuster verwendet werden, die ebene Belichtung in drei Schritten durchgeführt (d. h. die ebene Belichtung ist in drei Be­ lichtungsschritte unterteilt).

Bei jeder Konfiguration stimmt diese mit dem Belichtungsbe­ reich basierend auf den Scheibendaten, welche das Rechteck repräsentieren, überein, wenn die lichtdurchlässigen Teile 200 einander überlagert werden.

Wenn die in den Fig. 20A bis 20D gezeigten Maskenmuster verwendet werden, wird die ebene Belichtung in vier Schrit­ ten durchgeführt. Wenn die lichtdurchlässigen Teile 200 in den Fig. 20A und 20B einander überlagert werden, sind sie mit dem Belichtungsbereich basierend auf den Scheiben­ daten, welche ein Rechteck repräsentieren, übereinstimmend. Wenn ferner die lichtdurchlässigen Teile 200 gemäß der Fig. 20C und 20D einander überlagert werden, sind sie mit dem Belichtungsbereich, basierend auf den Scheibendaten, die ein Rechteck repräsentieren, übereinstimmend. Demgemäß schafft diese ebene Belichtung die gleiche Wirkung wie für den Fall, daß der Belichtungsbereich, der ursprünglich mit Licht belichtet worden ist, zweimal mit Licht belichtet wird. Daher ist die Belichtungszeit eines Subbelichtungs­ schrittes auf die Hälfte der ursprünglichen Belichtungszeit eingestellt.

Wenn beispielsweise die Belichtungszeit bei jedem der Mas­ kenmuster, die in den Fig. 12A bis 19C gezeigt worden sind, auf 3 bis 5 sec eingestellt worden war, ist die Be­ lichtungszeit bei Verwendung jedes der Maskenmuster, die in den Fig. 20A bis 20D gezeigt sind, auf 1,5 bis 2,5 sec eingestellt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird, wenn die ungehärtete Harzschicht 96 gemäß der Scheibenda­ ten, welche ein Rechteck mit einer Länge von "L1" und einer Breite von "L2" repräsentieren, die ebene Belichtung in mehreren Schritten durchgeführt wird, wobei die ungehärtete Harzschicht teilweise oder schrittweise mit Licht belichtet wird, und zwar in Form einer Ebene und durch jedes der meh­ reren Maskenmuster, mehrere Male. Daher kann die Verzerrung infolge des Schrumpfens beim Aushärten des fotohärtbaren Harzes markanter reduziert werden verglichen mit derjenigen bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die ebene Belich­ tung an der ungehärteten Harzschicht 96 auf der Basis von Scheibendaten auf einmal durchgeführt wird, die ein Recht­ eck mit der Länge von "L1" und der Breite "L2" repräsentie­ ren.

Daher kann die Formgenauigkeit im wesentlichen auf dem gleichen Level gehalten werden, wie bei der ebenen Belich­ tung unter Verwendung eines Laserstrahls.

Fig. 21 ist ein Flußdiagramm zum Vorbereiten zusammenge­ setzter Maskenmuster, die beide stereolithographischen Scheibendaten aufweisen (inklusive der Daten eines schei­ benförmigen dreidimensionalen Objekts und der Daten eines Trägers) und die Daten für das oben beschriebene Maskenmu­ ster.

In der Fig. 21 dienen die Schritte S1 bis S3 zur Erzeugung der Scheibendaten der jeweiligen Schichten auf der Basis eines dreidimensionalen Objektes. Die Daten für ein schließlich herzustellendes dreidimensionales Objekt werden aus einem 3D-CAD od. dgl. ausgelesen (S21). Dann werden die so ausgelesenen Daten in mehrere Scheibendaten für die je­ weiligen Schichten, welche das dreidimensionale Objekt bil­ den, in Scheiben geschnitten (S22). Allen Daten werden Da­ ten bezüglich eines Halters addiert (Element zum Halten ei­ nes geformten Artikels während des Formvorgangs) (S23).

Darauffolgend wird entschieden, ob die Laminierungszahl (die Schichtstapelnummer) Nt des dreidimensionalen Objektes (Modell) beendet ist (S25). D. h., wenn der Belichtungsvor­ gang an allen Schichten (die Gesamtanzahl der Schichten ist gleich Nt) beendet ist, wird im Schritt S25 entschieden, daß die Laminierungsnummer Nt beendet ist, und der Vorgang somit beendet ist. Zum Anfangszeitpunkt, zu dem die ebene Belichtung gestartet wird, wird der Belichtungsvorgang an der ersten Schicht durchgeführt, d. h. an der untersten Schicht. Hierbei ist, wenn N die Nummer einer Schicht, wel­ che dem Belichtungsvorgang unterzogen wird, repräsentiert, N in der Anfangsstufe auf "1" eingestellt (S24) bevor die Entscheidung des Schrittes S24 durchgeführt wird (S25) wie dies in der Fig. 21 gezeigt ist.

Wenn in S25 entschieden worden ist, daß N nicht größer als Nt ist, werden die Aufweitdaten des Modells und des Halters entsprechend der ersten Schicht (Scheibendaten der ersten Schicht) berechnet und gespeichert (S26). Dann wird das er­ ste Maskenmuster für die erste Schicht gewählt. Wenn hier­ bei M die Nummer des Maskenmusters, das für jede Schicht verwendet wird, repräsentiert, wird M auf "1" gesetzt (S27). Danach wird ein Aufweitmuster des ersten Maskenmu­ sters (M = 1) berechnet und gespeichert, wenn das erste Mas­ kenmuster (beispielsweise Fig. 12A) verwendet wird (S28) Darauffolgend wird das logische Produkt der Daten (Muster) des Modells und des Halters der ersten Schicht (N = 1) um das erste Maskenmuster (M = 1) berechnet, um eine Verbundmaske zu kreieren (S29), und dann wird die Belichtung unter Verwen­ dung der Verbundmaske ausgeführt (S30).

Darauffolgend wird in S31 entschieden, ob die Belichtung unter Verwendung der Maskenmuster für die erste Schicht be­ endet ist oder nicht. Wenn hierbei Nt die Gesamtanzahl der Maskenmuster repräsentiert, die für jede Schicht verwendet werden (beispielsweise für den Fall der Fig. 15A bis 15C) ist Mt = 3, dann wird in S31 entschieden, ob M nicht kleiner als Mt ist (M ≦ Mt). Wenn M kleiner als Mt ist, dann geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S32, um M+1 auf M zu setzen, und kehrt dann zum Schritt S8 zurück, um ein Aufweitmuster zu berechnen, wenn ein zweites Maskenmu­ ster (beispielsweise Fig. 12B) verwendet wird. Dann wird die Verarbeitung gemäß der Schritte S28 bis S30 durchge­ führt, um die zweite Verbundmaske zu kreieren, und die ebe­ ne Belichtung basierend auf der zweiten Verbundmaske durch­ zuführen. Diese Schleife wird solange wiederholt, bis M = Mt ist, und wenn im Schritt S21 entschieden worden, daß M nicht kleiner als Mt ist, geht die Verarbeitung zum Schritt S13, um (N+1) auf N zu setzen, d. h. die zweite Schicht (N = 2) ist gewählt, und kehrt dann zum Schritt S25 zurück. Darauffolgend wird der vorstehend beschriebene Schleifen­ vorgang vom Schritt S5 bis zum Schritt S13 so lange wieder­ holt, bis entschieden worden ist, daß N nicht größer als Nt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die ebene Belichtung durchgeführt werden, wobei sie in mehrere Subbelichtungs­ schritte unterteilt ist, und somit wird die ungehärtete Harzschicht teilweise oder schrittweise der ebenen Belich­ tung unterzogen. Daher kann die Verzerrung, die durch Schrumpfen beim Härten des fotohärtbaren Harzes verursacht wird, markanter unterdrückt werden als verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die ebene Belichtung auf einmal durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt und es können verschiedene Modi­ fikationen bei den vorstehenden Ausführungen durchgeführt werden.

Beispielsweise kann bei der vorstehenden Ausführungsform die Flüssigkristallmaske verwendet werden. Anstatt der Flüssigkristallmaske kann jedoch auch eine Tonermaske wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, verwendet werden, und die gleiche Wirkung haben. Ferner sind die Flüssigkristallmaske und die ungehärtete Harzschicht so angeordnet, daß sie zu­ einander beabstandet sind. Die Flüssigkristallmaske und die ungehärtete Harzschicht können jedoch auch so angeordnet sein, daß die Flüssigkristallmaske auf der ungehärteten Harzschicht vorgesehen ist. Ferner kann anstatt der Stro­ boskoplichtquelle eine normale Lichtquelle, wie beispiels­ weise eine Quecksilberlampe, eine Metallhalogenlampe, eine UV-Leuchtstofflampe od. dgl. verwendet werden.

Ferner zeigt die vorstehende Ausführungsform die optische Stereolithographie, bei der ein dreidimensionales Objekt geschichtet und stereolithographisch nach oben oder nach unten geformt wird. Wenn das dreidimensionale Objekt größer als üblich ist, kann die optische Stereolithographie auch durchgeführt werden, wenn die Schichten in seitlicher (ho­ rizontaler) Richtung laminiert werden, ohne daß sie in ver­ tikaler Richtung gestapelt sind. In diesem Fall kann selbstverständlich das optische System ebenfalls in der seitlichen Richtung angeordnet sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die optische Energie wirksam, präzise und kosteneffektiv mit Bezug auf die Be­ lichtungsfläche des Harzes erzielt werden. Zusätzlich kann der Wärmewert der Lichtquelle verhindert werden, und die Formgenauigkeit kann erhöht werden.

Die vorliegende Erfindung ist im Einzelnen unter Bezugsnah­ me auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wor­ den, und es ist für den Fachmann klar zu ersehen, daß Ände­ rungen und Modifikationen ohne Abweichen von der Erfindung bezüglich deren breiteren Aspekten durchgeführt werden kön­ nen, und es ist daher die Intention, daß die anhängenden Patentansprüche alle derartige Änderungen und Modifikatio­ nen als innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung fallend abdecken.

Claims (33)

1. Optisches stereolithographisches Gerät zum Durchführen von optischer Stereolithographie durch Herstellen einer Maske zum teilweisen Erfassen von Licht auf der Basis von stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harz­ schicht, die durch Inscheibenschneiden eines dreidimensio­ nalen Objektes erhalten worden ist, Belichten jeder unge­ härteten Harzschicht aus fotohärtbarem Harz mit Licht durch die Maske, und Wiederholen des Belichtungsvorganges, um stereolithographisch das dreidimensionale Objekt herzustel­ len, gekennzeichnet durch ein optisches System zum Belichten der ungehärteten Harzschicht in Form einer Ebene, wobei Licht durch diese Maske hindurchgeht, wobei die ungehärtete Harzschicht und die Maske so angeord­ net sind, daß sie mit einem vorbestimmten Abstand zueinan­ der beabstandet sind.

2. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 1, wobei das optische System aufweist einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des von dem Illuminator emittierend Lichts, so daß das durchgehende Licht die gesamte Fläche der Maske abdeckt, die Maske, durch welche das Licht vom Illuminator teilweise hindurchgeht, und eine Projektions­ linse, die in der genannten Reihenfolge angeordnet sind, so daß die Projektionslinse der ungehärteten Harzschicht zuge­ wandt ist, wobei die ungehärtete Harzschicht aus dem foto­ härtbaren Harz mit Licht belichtet wird, welches durch das optische System hindurchgeht.

3. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 1, wobei das optische System aufweist einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des vom Illuminator emittierten Lichtes, dergestalt, daß das hindurchgehende Licht die Gesamtfläche der Maske abdeckt, und die Maske, durch welche Licht vom Illuminator teilweise hindurchgeht, die in der genannten Reihenfolge angeordnet sind, wobei die ungehärtete Harz­ schicht aus fotohärtbarem Harz mit Licht belichtet wird, welches durch das optische System hindurchgeht.

4. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 1, ferner mit:
einer Steuerung zum Ausgeben von stereolithographischen Daten jeder Schicht auf der Basis der Daten des dreidimen­ sionalen Objektes;
eine Maskenherstellungseinheit zum Herstellen einer Maske in Übereinstimmung mit den stereolithographischen Da­ ten jeder Schicht; und
eine Harzschichtbildungseinheit zum Bilden jeder unge­ härteten Harzschicht aus fotohärtbarem Harz, wobei die Harzschichtbildungseinheit so angeordnet ist, daß sie zu der Maskenherstellungseinheit mit einem vorbestimmten Ab­ stand beabstandet ist.

5. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 4, wobei das optische System aufweist einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, und eine Fokussiereinheit, die zwischen der Harzschichtbil­ dungseinheit und der Maskenherstellungseinheit angeordnet ist und dazu dient, daß Licht, welches durch die Maske hin­ durchgeht, auf die ungehärtete Harzschicht zu fokussieren.

6. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 4, wobei die Maskenherstellungseinheit eine Tonermaskenher­ stellungseinheit zum elektrostatischen Ausbilden einer Mas­ ke mit Toner ist.

7. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 4, wobei die Maskenherstellungseinheit eine Flüssigkristall­ vorrichtung ist zum Ausbilden einer Maske mit Flüssigkri­ stall auf der Basis von Spannungssignalen entsprechend den stereolithographischen Daten jeder Schicht, die an diese angelegt werden.

8. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 4, wobei die Maskenherstellungseinheit wenigstens eine Maske bildet, die unterschiedliche Maskenmuster hat, und die Be­ lichtung jeder ungehärteten Harzschicht in mehrere Subbe­ lichtungsschritte unterteilt ist, so daß die Belichtung un­ ter Verwendung jeder der Anzahl von Maskenmuster eines nach dem anderen schrittweise durchgeführt wird.

9. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 8, wobei das optische System aufweist einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des vom Illuminator emittierten Lichtes dergestalt, daß das hindurchgehende Licht die Gesamtfläche jeder der Masken abdeckt, wobei jede der Masken, durch wel­ che Licht vom Illuminator teilweise durchgeht, und eine Projektionslinse, die in der genannten Reihenfolge so ange­ ordnet sind, daß die Projektionslinse der ungehärteten Harzschicht zugewandt ist, wobei die ungehärtete Harz­ schicht aus dem fotohärtbaren Harz mit Licht belichtet wird, welches durch das optische System hindurchgeht.

10. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 8, wobei das optische System aufweist einen Illuminator zum Emittieren von Licht auf die ungehärtete Harzschicht, eine Linse zum Streuen des vom Illuminator emittierten Lichts dergestalt, daß hindurchgehendes Licht die Gesamtfläche je­ der der Masken abdeckt, und jede der Masken, durch welche das Licht vom Illuminator teilweise hindurchgeht, in der genannten Reihenfolge angeordnet sind, wobei die ungehärte­ te Harzschicht aus fotohärtbarem Harz mit Licht belichtet wird, das durch das optische System hindurchgeht.

11. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 8, wobei die Maskenherstellungseinheit eine Tonermaskenher­ stellungseinheit zum sukzessiven, elektrostatischen Ausbil­ den der Anzahl von Maskenbildern mit Toner auf der Basis der stereolithographischen Daten jeder Schicht ist.

12. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 8, wobei die Maskenausbildungseinheit eine Flüssigkristallvor­ richtung ist zum sukzessiven Ausbilden der Anzahl von Mas­ kenmustern mit Flüssigkristall auf der Basis von Spannungs­ signalen entsprechend den stereolithographischen Daten je­ der Schicht, die an diese angelegt werden.

13. Stereolithographisches Gerät nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle entweder als Stroboskoplampe, Quecksilberlampe, Metallhalogenlampe oder UV-Leuchtstofflampe ausgewählt ist.

14. Optisches stereolithographisches Verfahren zum Durch­ führen der optischen Stereolithographie durch Herstellen einer Maske zum teilweisen Erfassen von Licht von einer Lichtquelle auf der Basis von stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harzschicht, die durch Inscheiben­ schneiden eines dreidimensionalen Objektes erhalten ist, Belichten jeder ungehärteten Harzschicht aus fotohärtbarem Harz mit Licht durch die Maske, und Wiederholen des Belich­ tungsvorganges, um stereolithographisch das dreidimensiona­ le Objekt herzustellen, weiterhin gekennzeich­ net durch die Schritte:
Anordnen der Maske und der ungehärteten Harzschicht dergestalt, daß die Maske und die ungehärtete Harzschicht mit einem vorbestimmten Abstand zueinander beabstandet sind; und
Belichten der ungehärteten Harzschicht mit Licht, wel­ ches durch die Maske hindurchgeht in Form einer Ebene.

15. Optisches stereolithographisches Verfahren nach An­ spruch 14, weiterhin mit den Schritten:
Ausbilden wenigstens einer Maske mit unterschiedlichen Maskenmustern auf der Basis der stereolithographischen Da­ ten jeder fotohärtbaren Harzschicht; und
schrittweises Durchführen des Belichtungsvorganges der ungehärteten Harzschicht, wobei der Belichtungsvorgang in mehrere Subbelichtungsschritte unterteilt ist, unter Ver­ wendung jedes der mehreren Maskenmuster eins nach dem ande­ ren, bis der Belichtungsvorgang jeder ungehärteten Harz­ schicht vollendet ist.

16. Optisches stereolithographisches Verfahren nach An­ spruch 15, wobei die Anzahl Maskenmuster sukzessive elek­ trostatisch mit Toner auf der Basis der stereolithographi­ schen Daten jeder Schicht ausgebildet werden.

17. Optisches stereolithographisches Verfahren nach An­ spruch 15, wobei die Anzahl Maskenmuster durch Steuern ei­ ner Flüssigkristallvorrichtung auf der Basis von Spannungs­ signalen entsprechend der stereolithographischen Daten je­ der Schicht gebildet werden, die an die Flüssigkristallvor­ richtung angelegt werden.

18. Stereolithographisches Verfahren nach Anspruch 15, wo­ bei die Lichtquelle zwischen einer Stroboskoplampe, einer Quecksilberlampe, einer Metallhalogenlampe oder einer UV- Leuchtstofflampe ausgewählt ist.

19. Optisches, stereolithographisches Gerät zum Durchführen der optischen Stereolithographie durch Herstellen einer Maske zum teilweisen Erfassen von Licht auf der Basis von stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harz­ schicht, die durch Inscheibenschneiden eines dreidimensio­ nalen Objektes erhalten ist, Belichten jeder ungehärteten Harzschicht aus fotohärtbarem Harz mit Licht durch die Mas­ ke und Wiederholen des Belichtungsvorganges zum stereoli­ thographischen Formen des dreidimensionalen Objektes, gekennzeichnet durch
eine Steuerung zum Ausgeben der stereolithographischen Daten jeder Schicht auf der Basis der Daten des dreidimen­ sionalen Objektes;
eine Maskenherstellungseinheit zum Herstellen wenig­ stens einer Maske mit unterschiedlichen Mustern, wobei die Belichtung jeder ungehärteten Harzschicht in mehrere Subbe­ lichtungsschritte unterteilt ist, so daß die Belichtung schrittweise unter Verwendung jeder der Anzahl von Masken­ mustern eins nach dem anderen durchgeführt wird.

20. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 19, wobei die Maskenherstellungseinheit eine Tonermasken­ herstellungseinheit zum sukzessiven, elektrostatischen Her­ stellen der Anzahl von Maskenmuster mit Tonern auf der Ba­ sis der stereolithographischen Daten jeder Schicht ist.

21. Optisches stereolithographisches Gerät nach Anspruch 19, wobei die Maskenherstellungseinheit eine Flüssigkri­ stallvorrichtung ist zum sukzessiven Ausbilden der Anzahl Maskenmuster mit Flüssigkristall auf der Basis von Span­ nungssignalen entsprechend den stereolithographischen Daten jeder Schicht, die an diese angelegt werden.

22. Optisches stereolithographisches Verfahren zum Durch­ führen der optischen Stereolithographie durch Herstellen einer Maske zum teilweisen Erfassen von Licht von einer Lichtquelle auf der Basis von stereolithographischen Daten für jede fotohärtbare Harzschicht, die durch Inscheiben­ schneiden eines dreidimensionalen Objektes erhalten ist, Belichten jeder ungehärteten Harzschicht aus fotohärtbarem Harz mit Licht durch die Maske, und Wiederholen des Belich­ tungsvorganges, um das dreidimensionale Objekt stereolitho­ graphisch herzustellen, weiterhin gekennzeich­ net durch die Schritte:
Ausbilden wenigstens einer Maske mit unterschiedlichen Maskenmustern auf der Basis der stereolithographischen Da­ ten jeder fotohärtbaren Harzschicht; und
schrittweises Durchführen des Belichtungsvorganges je­ der ungehärteten Harzschicht, wobei der Belichtungsvorgang in mehrere Subbelichtungsschritte unterteilt ist, unter Verwendung jedes der Anzahl Maskenmuster eins nach dem an­ deren, bis der Belichtungsvorgang jeder ungehärteten Harz­ schicht vollendet ist.

23. Optisches stereolithographisches Verfahren nach An­ spruch 22, wobei die Anzahl Maskenmuster sukzessive, elek­ trostatisch mit Toner auf der Basis der stereolithographi­ schen Daten jeder Schicht gebildet werden.

24. Optisches stereolithographisches Verfahren nach An­ spruch 22, wobei die Anzahl Maskenmuster durch Steuern ei­ ner Flüssigkristallvorrichtung auf der Basis von Spannungs­ signalen entsprechend den stereolithographischen Daten je­ der Schicht gebildet werden, die an die Flüssigkristallvor­ richtung angelegt werden.

25. Stereolithographisches Verfahren nach Anspruch 22, wo­ bei die Lichtquelle zwischen einer Stroboskoplampe, Queck­ silberlampe, einer Metallhalogenlampe oder einer UV-Leucht­ stofflampe ausgewählt ist.

26. Stereolithographisches Gerät zum stereolithographischen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch Belichten einer härtbaren Materialschicht mit einem das Aushärten fördernden Medium in Form einer Ebene durch eine Maske mit einem Maskenmuster zum teilweisen Erfassen des Durchgangs von dem das Aushärten fördernden Medium, um dadurch die härtbare Materialschicht teilweise zu härten und Wiederho­ len des Belichtungsvorganges, wobei eine härtbare Materi­ alschicht sukzessive auf einer weiteren härtbaren Material­ schicht gestapelt wird, wodurch das dreidimensionale Ob­ jekt, das die jeweiligen gehärteten Materialschichten auf­ weist, hergestellt wird, gekennzeichnet durch:
eine Steuerung zum Erzeugen und Ausgeben der stereoli­ thographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht auf der Basis der Daten des dreidimensionalen Objektes; und
eine Maskenherstellungseinheit zum Herstellen wenig­ stens einer Maske mit unterschiedlichen Maskenmustern, wo­ bei der Belichtungsvorgang jeder ungehärteten Material­ schicht in mehrere Subbelichtungsschritte unterteilt ist, so daß die Belichtung schrittweise unter individueller Ver­ wendung jedes der Anzahl Maskenmuster, eins nach dem ande­ ren, durchgeführt wird.

27. Stereolithographisches Gerät nach Anspruch 26, wobei die Maskenherstellungseinheit eine Tonermaskenherstellungs­ einheit ist zum sukzessiven elektrostatischen Herstellen jedes der Anzahl Maskenmuster auf wenigstens einer Maske mit Toner auf der Basis der stereolithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht.

28. Stereolithographisches Gerät nach Anspruch 26, wobei die Maskenherstellungseinheit eine Flüssigkristallvorrich­ tung ist zum sukzessiven Ausbilden jeder der Anzahl Masken­ muster auf wenigstens einer Maske durch Steuern einer Span­ nung, die an den Flüssigkristall auf der Basis der stereo­ lithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht an­ gelegt wird.

29. Stereolithographisches Gerät nach Anspruch 26, wobei das das Aushärten fördernde Medium zwischen Licht, UV- Strahlen, Wärme, Druck, elektromagnetischen Wellen und che­ mischen Komponenten ausgewählt ist, und das Material der härtbaren Materialschicht aus irgendeinem Material zusam­ mengesetzt ist, welches durch Beaufschlagen mit dem das Aushärten fördernden Medium ausgehärtet wird.

30. Stereolithographisches Verfahren zum stereolithographi­ schen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch Be­ lichten einer härtbaren Materialschicht mit einem das Aus­ härten fördernden Medium in Form einer Ebene durch eine Maske mit einem Maskenmuster zum teilweisen Erfassen des Durchganges des das Aushärten fördernden Mediums durch die Maske, um dadurch die härtbare Materialschicht teilweise zu härten, und Wiederholen des Belichtungsvorganges, wobei sukzessive eine härtbare Materialschicht auf der anderen härtbaren Materialschicht gestapelt wird, wodurch das drei­ dimensionale Objekt, welches die jeweiligen gehärteten Ma­ terialschichten aufweist, hergestellt wird, gekenn­ zeichnet durch die Schritte:
Erzeugen und Ausgeben von stereolithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht auf der Basis der Daten des dreidimensionalen Objektes;
Ausbilden wenigstens einer Maske mit unterschiedlichen Maskenmustern auf der Basis der stereolithographischen Da­ ten jeder härtbaren Materialschicht; und
Belichten jeder ungehärteten Materialschicht mit dem das Aushärten fördernden Medium in mehreren Schritten, wo­ bei der Belichtungsvorgang in mehrere Subbelichtungsschrit­ te unterteilt ist, und jeder Subbelichtungsschritt durch individuelle Verwendung jedes der Anzahl Maskenmuster, durchgeführt wird.

31. Stereolithographisches Gerät nach Anspruch 30, wobei der Maskenherstellungsschritt durch sukzessives, elek­ trostatisches Ausbilden jedes der Anzahl Maskenmuster auf wenigstens einer Maske mit Toner auf der Basis der stereo­ lithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht durchgeführt wird.

32. Stereolithographisches Gerät nach Anspruch 30, wobei der Maskenherstellungsschritt durch sukzessives Ausbilden jedes der Anzahl Maskenmuster auf wenigstens einer Maske durch Steuern einer Spannung, die an Flüssigkristall auf der Basis der stereolithographischen Daten jeder härtbaren Materialschicht angelegt wird, hergestellt wird.

33. Stereolithographisches Gerät nach Anspruch 30, wobei das das Aushärten fördernde Medium zwischen Licht, UV- Strahlen, Wärme, Druck, elektromagnetischen Wellen und che­ mischen Komponenten ausgewählt ist und das Material der härtbaren Materialschicht aus irgendeinem Material zusam­ mengesetzt ist, welches durch Beaufschlagen mit dem das Aushärten fördernden Medium gehärtet wird.