DE102013107570B4 - Method and device for producing a three-dimensional object and exposure mask generating device - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28), wobei zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) mindestens eine Belichtungsmaske (28) erzeugt wird, mittels derer die Strahlung (14) selektiv in die Bauebene projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert, in jeder Belichtungsmaske (28) eine in sich geschlossene äußere Konturlinie (74) zur Begrenzung der Belichtungsfläche zugewiesen wird, dass den Pixeln zur Ausbildung der Konturlinie (74) der Bit-Wert (32) „durchlässig“ zugewiesen wird, dass jeder Belichtungsfläche in jeder Belichtungsmaske (28) eine innen an die Konturlinie (74) angrenzende Trennlinie (76) zugewiesen wird und dass den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie (76) der Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zugewiesen wird.Method for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28), wherein for forming each object layer (62) of the object (12) to be solidified in a Build level (22) at least one exposure mask (28) is produced, by means of which the radiation (14) is selectively projected into the build level, characterized in that each exposure area, which defines a cross-sectional area of the object, in each exposure mask (28) has a a closed outer contour line (74) is assigned to delimit the exposure area, that the pixels for forming the contour line (74) are assigned the bit value (32) “transparent”, that each exposure area in each exposure mask (28) has an inside on the contour line (74) adjoining dividing line (76) is assigned and that the pixels for forming the dividing line (76) are assigned the bit value (34) "n not permeable” is assigned.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung verfestigbaren Materials unter Verwendung von Belichtungsmasken, wobei zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht des Objekts in einer Bauebene mindestens eine digitale Belichtungsmaske erzeugt wird, mittels derer die Strahlung selektiv in die Bauebene projiziert wird.The present invention relates to a method for producing a three-dimensional object by layer-by-layer solidification of a material that can be solidified under the action of radiation using exposure masks, with at least one digital exposure mask being produced in a construction level to form each object layer of the object to be solidified, by means of which the radiation is selectively is projected into the construction level.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung verfestigbaren Materials unter Verwendung von Belichtungsmasken, umfassend eine Strahlungsquelle zum Erzeugen der Strahlung und die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung, welche Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht des Objekts in einer Bauebene mindestens eine digitale Belichtungsmaske erzeugt, mittels derer die Strahlung selektiv in die Bauebene projiziert wird.Furthermore, the present invention relates to an exposure mask generating device for a device for producing a three-dimensional object by layer-by-layer solidification of a material that can be solidified under the action of radiation using exposure masks, comprising a radiation source for generating the radiation and the exposure mask generating device, which exposure mask generating device for forming each object layer to be solidified of the Object in a building level at least one digital exposure mask generated, by means of which the radiation is selectively projected into the building level.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung verfestigbaren Materials unter Verwendung von Belichtungsmasken, umfassend eine Strahlungsquelle zum Erzeugen der Strahlung und eine Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung.The present invention also relates to a device for producing a three-dimensional object by layer-by-layer solidification of a material that can be solidified under the action of radiation using exposure masks, comprising a radiation source for generating the radiation and an exposure mask generating device.

Verfahren und Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art sind in vielfältiger Weise bekannt, beispielsweise aus der DE 199 29 199 A1 . Dreidimensionale Objekte werden dabei hergestellt mittels schichtweisem Aushärten oder Verschmelzen von vorzugsweise Kunststoffen mittels digitaler Maskenbelichtung, bei der der Energieeintrag pro Fläche in Abhängigkeit von der lokal verfügbaren Lichtleistung über die Belichtungszeit gesteuert wird.Methods and devices of the type described above are known in many ways, for example from DE 199 29 199 A1 . Three-dimensional objects are produced by layer-by-layer curing or fusing of preferably plastics using digital mask exposure, in which the energy input per area is controlled as a function of the locally available light output via the exposure time.

Bei der Herstellung dreidimensionaler Objekte mittels dieser Verfahren und Vorrichtungen ergeben sich verschiedene zu lösende Probleme. So ist es insbesondere wichtig, eine Lichtintensitätsverteilung zu homogenisieren. Bedingt durch ein zum Einsatz kommendes optisches System, welches insbesondere eine Strahlungsquelle und eine Projektionsoptik umfasst, ergibt sich in der Regel eine inhomogene Intensitätsverteilung bei der Abbildung. Eine solche Inhomogenität soll jedoch möglichst vermieden werden, so dass in einer Bau-Projektions-Ebene, in welcher das dreidimensionale Objekt entsteht, die Intensitätsverteilung möglichst homogen ist.Various problems to be solved arise when producing three-dimensional objects using these methods and devices. In particular, it is important to homogenize a light intensity distribution. Due to an optical system that is used, which in particular comprises a radiation source and projection optics, an inhomogeneous intensity distribution usually results during imaging. However, such an inhomogeneity should be avoided as far as possible, so that the intensity distribution is as homogeneous as possible in a construction projection plane in which the three-dimensional object is created.

Ferner ist es wichtig, eine gleichmäßige Durchhärtetiefe bei unterschiedlich ausgebildeten Querschnittsflächen der Objektschichten des Objekts zu erreichen. So werden zum einen Strukturen in der Objektschicht mit einer filigranen Struktur beziehungsweise Querschnittsfläche weniger tief ausgehärtet als Strukturen mit einer großflächigen Querschnittsfläche. Außerdem kann im Konturbereich der Objektschicht ein sogenanntes Überstrahlen auftreten. Dies kann insbesondere zur Folge haben, dass beispielsweise kleine Hohlräume in massiveren Strukturen durch Überstrahlen von Konturen derselben gar nicht ausgebildet werden, da das Material im Konturbereich aufgrund des Überstrahlens bis in die auszubildenden Hohlraum hinein aushärtet. Und schließlich ist häufig die sogenannte Grünglingshärte bei der Herstellung des dreidimensionalen Objekts nicht ausreichend. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass es bei besonders filigranen (Stütz-)Strukturen während des Herstellens des Objekts nur zu einer geringen Aushärtung kommen kann, so dass diese filigranen Strukturen häufig abreißen. Ebenso kann es passieren, dass bei sehr filigranen Strukturen die kritische Energie zur Aushärtung nicht erreicht wird, und so die filigranen Strukturen nicht erzeugt werden. Bei massiven Bauteilen ist es unter Umständen erwünscht, den Innenbereich schon während des Bauprozesses überzubelichten, um eine höhere Grünlingshärte im Bauteil zu erreichen, da die Strahlung beim Nachbelichtungsprozess insbesondere bei opaquen Materialien nur eine geringe Eindringtiefe aufweist.Furthermore, it is important to achieve a uniform hardening depth with differently designed cross-sectional areas of the object layers of the object. On the one hand, structures in the object layer with a filigree structure or cross-sectional area are hardened less deeply than structures with a large-area cross-sectional area. In addition, so-called blooming can occur in the contour area of the object layer. In particular, this can result in small cavities in more massive structures not being formed at all by overblasting contours of the same, since the material in the contour area hardens into the hollow space to be formed due to overblasting. And finally, the so-called green body hardness is often not sufficient when manufacturing the three-dimensional object. This means in particular that in the case of particularly filigree (support) structures, only a slight hardening can occur during the production of the object, so that these filigree structures often tear off. It can also happen that the critical energy for hardening is not reached in the case of very filigree structures, and the filigree structures are therefore not produced. In the case of solid components, it may be desirable to overexpose the interior during the construction process in order to achieve greater green body hardness in the component, since the radiation during the post-exposure process only has a low penetration depth, especially with opaque materials.

Insbesondere um eine gleichmäßigere Durchhärtetiefe bei unterschiedlich ausgebildeten Querschnittsflächen zu erreichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, über eine Grauwertsteuerung der einzelnen Pixel der Masken oder über eine Mehrfachbelichtung durch Verwendung mehrerer Masken für eine einzige Objektschicht, eine gesteuerte, pixelgenaue Durchhärtung des Objekts beziehungsweise der diese ausbildenden Objektschichten zu erreichen. Auf die eingangs genannte DE 199 29 199 A1 zur Grauwertsteuerung sowie die EP 1 849 586 A1 zur Mehrfachbelichtung sei verwiesen. Ein Nachteil bei der Grauwertsteuerung ist insbesondere, dass aufgrund der Vernichtung/Reduzierung von Strahlungsintensität stets eine längere Belichtungszeit pro Belichtungszyklus einer Objektschicht erforderlich ist, um den erforderlichen Energieeintrag pro Objektschicht zu erreichen. Der Grund hierfür ist insbesondere, dass sich zur Optimierung ein Energieeintrag immer an den niedrigsten Intensitätswerten im Bild orientiert. Bei der Mehrfachbelichtung müssen mehrere Masken bereitgestellt und nacheinander belichtet werden. Auch dieses Vorgehen hat somit eine Verlängerung der Belichtungszeit zur Folge.In particular, in order to achieve a more uniform depth of hardening with differently designed cross-sectional areas, it is known from the prior art to control the gray value of the individual pixels of the masks or through multiple exposure by using several masks for a single object layer, a controlled, pixel-precise hardening of the object or to achieve the object layers forming these. On the one mentioned at the beginning DE 199 29 199 A1 for gray value control and the EP 1 849 586 A1 reference is made to multiple exposures. A particular disadvantage of the gray value control is that due to the destruction/reduction of radiation intensity, a longer exposure time per exposure cycle of an object layer is always required in order to achieve the required energy input per object layer. The reason for this is in particular that an energy input is always based on the lowest intensity values in the image for optimization purposes. With multiple exposure, multiple masks must be provided and exposed one after the other. This procedure also results in a lengthening of the exposure time.

Und schließlich ist es wünschenswert, dass das dreidimensionale Objekt eine möglichst hohe Oberflächenqualität aufweist und Abmessungen des Objekts möglichst exakt eingehalten werden.And finally, it is desirable that the three-dimensional object has the highest possible surface quality and that the dimensions of the object are maintained as precisely as possible.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie eine Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass dreidimensionale Objekte hoher Qualität auf einfache Weise herstellbar sind.It is therefore an object of the present invention to improve a method and a device as well as an exposure mask generating device of the type described at the outset in such a way that three-dimensional objects of high quality can be produced in a simple manner.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert, in jeder Belichtungsmaske eine in sich geschlossene äußere Konturlinie zur Begrenzung der Belichtungsfläche zugewiesen wird, dass den Pixeln zur Ausbildung der Konturlinie der Bit-Wert „durchlässig“ zugewiesen wird, dass jeder Belichtungsmaske eine innen an die Konturlinie angrenzende Trennlinie zugewiesen wird und dass den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie der Bit-Wert „nicht durchlässig“ zugewiesen wird.In a method of the type described above, this object is achieved according to the invention in that each exposure area, which defines a cross-sectional area of the object, is assigned a self-contained outer contour line for delimiting the exposure area in each exposure mask, that the pixels for forming the contour line of the bit -value "transparent" is assigned, that each exposure mask is assigned a dividing line bordering on the inside of the contour line, and that the pixels for forming the dividing line are assigned the bit value "non-transparent".

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, falls die auszubildende, durch die Belichtungsfläche definierte Objektschicht mindestens eine Ausnehmung aufweist, wenn eine in sich geschlossene innere Konturlinie zur Begrenzung der Objektschicht um die mindestens eine Ausnehmung herum definiert wird, wenn den Pixeln zur Ausbildung dieser Konturlinie der Bit-Wert „durchlässig“ zugewiesen wird, wenn außen an diese Konturlinie direkt angrenzend eine Trennlinie definiert wird und wenn den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie der Bit-Wert „nicht durchlässig“ zugewiesen wird. In beiden Fällen wird quasi eine Intensitätsschneise ausgebildet, und zwar jeweils direkt angrenzend an die Konturlinie zu Belichtungsfläche, also dem zu belichtenden Bereich der Objektschicht hin. Diese Intensitätsschneise bewirkt insbesondere, dass möglichst wenig Streulicht die Außen- und Innenkonturen überstrahlt, wodurch zum einen die Oberflächenqualität und zum anderen die Maßhaltigkeit des herzustellenden Objekts beeinträchtigt werden kann. Ferner kann es günstig sein, wenn die jeweilige Trennlinie direkt an die innere oder äußere Konturlinie angrenzt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn mehr als eine Trennlinie vorgesehen ist. Insbesondere können zwei, drei oder mehr Trennlinien vorgesehen, die die entsprechende Zahl an Konturlinien voneinander trennen. Insbesondere kann eine der Trennlinien auch an eine Randlinie angrenzen, wie sie oben definiert wurde. Mit anderen Worten können auch zwei oder drei Trennlinien parallel zueinander verlaufen, die durch eine Konturlinie voneinander getrennt sein können. Optional ist es zudem denkbar, dass eine oder mehrere Trennlinien unterbrochen sind, beispielsweise durch quer verlaufende Verbindungslinien, die die Konturlinie mit einer weiteren Konturlinie oder mit einer Randlinie eines zu belichtenden Flächenbereichs der Objektschicht verbinden. Diese Verbindungslinien, die vorzugsweise quer, insbesondere senkrecht zur Trennlinie verlaufen, haben den Vorteil, dass so insgesamt die Stabilität des dreidimensionalen Objekts verbessert werden kann, und zwar ohne den Vorteil, den die Ausbildung der Trennlinie mit sich bringt, wesentlich zu beeinträchtigen.In particular, it can be advantageous if the object layer to be formed, defined by the exposure area, has at least one recess, if a self-contained inner contour line for delimiting the object layer is defined around the at least one recess, if the pixels for forming this contour line of the bit The value "permeable" is assigned if a dividing line is defined directly adjacent to this contour line and if the bit value "non-permeable" is assigned to the pixels to form the dividing line. In both cases, a quasi intensity swath is formed, specifically in each case directly adjacent to the contour line to the exposure area, ie to the area of the object layer to be exposed. In particular, this intensity corridor has the effect that as little scattered light as possible shines out over the outer and inner contours, as a result of which the surface quality on the one hand and the dimensional accuracy of the object to be produced can be impaired on the other. Furthermore, it can be advantageous if the respective dividing line is directly adjacent to the inner or outer contour line. In particular, it is advantageous if more than one dividing line is provided. In particular, two, three or more dividing lines can be provided which separate the corresponding number of contour lines from one another. In particular, one of the dividing lines can also border on an edge line, as defined above. In other words, two or three separating lines can also run parallel to one another, which can be separated from one another by a contour line. Optionally, it is also conceivable that one or more separating lines are interrupted, for example by transverse connecting lines that connect the contour line to another contour line or to an edge line of a surface area of the object layer to be exposed. These connecting lines, which preferably run transversely, in particular perpendicularly, to the dividing line, have the advantage that the overall stability of the three-dimensional object can be improved without significantly impairing the advantage of forming the dividing line.

Vorteilhaft ist es, wenn zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht des Objekts in einer Bauebene eine einzige Belichtungsmaske erzeugt wird. Auf diese Weise kann das Objekts schneller und einfacher hergestellt werden.It is advantageous if a single exposure mask is produced in one construction level in order to form each object layer of the object that is to be solidified. In this way, the object can be produced more quickly and easily.

Vorzugsweise wird zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht des Objekts in einer Bauebene eine digitale Belichtungsmaske erzeugt. So ist es insbesondere möglich, nur mit zwei verschiedenen Bitwerten, beispielsweise einem ersten Bitwert, dem der Wert „durchlässig“ zugeordnet wird, und einem zweiten Bitwert, dem der Wert „nicht durchlässig“ zugeordnet wird. Dabei sind „durchlässig“ und nicht durchlässig nicht nur wörtlich zu verstehen, sondern auch so, dass der der Bitwert „durchlässig“ eine höhere Strahlungsintensität in der Bauebene definiert als der Bitwert „nicht durchlässig“.A digital exposure mask is preferably produced in a construction level to form each object layer of the object that is to be solidified. In particular, it is possible to use only two different bit values, for example a first bit value to which the value “permeable” is assigned and a second bit value to which the value “not permeable” is assigned. In this context, “permeable” and non-permeable are not only to be understood literally, but also in such a way that the bit value “permeable” defines a higher radiation intensity in the construction level than the bit value “not permeable”.

Günstig ist es, wenn eine Breite der Konturlinie und/oder der Trennlinie mindestens 2 Pixel beträgt. Vorzugsweise liegt die Breite in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln. Vorzugsweise liegt eine Breite der Konturlinie und/oder der Trennlinie in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln. Die angegebene Mindestbreite ist insbesondere geeignet, einerseits die Vorteile der Ausbildung einer Konturlinie beziehungsweise einer Trennlinie zu gewährleisten und andererseits eine Stabilität des dreidimensionalen Objekts.It is favorable if the width of the contour line and/or the dividing line is at least 2 pixels. Preferably, the width is in a range of 2 to 8 pixels. A width of the contour line and/or the dividing line is preferably in a range of 2 to 4 pixels. The specified minimum width is particularly suitable for ensuring the advantages of forming a contour line or a dividing line on the one hand and ensuring stability of the three-dimensional object on the other.

Vorteilhafterweise wird jeder Belichtungsmaske eine Trennlinie für diejenigen Flächenbereiche zugewiesen, deren Strukturgröße eine Breite und/oder Länge aufweist, welche mindestens doppelt so groß ist wie eine Breite der Konturlinie. Auf diese Weise kann insbesondere sichergestellt werden, dass besonders kleine, filigrane Strukturen nicht in ihrer Stabilität durch Ausbildung einer Trennlinie beeinträchtigt werden.Each exposure mask is advantageously assigned a separating line for those surface areas whose feature size has a width and/or length that is at least twice the width of the contour line. In this way it can be ensured in particular that particularly small, filigree structures are not impaired in their stability by the formation of a dividing line.

Vorteilhaft ist es, wenn für jede Belichtungsmaske in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht eine einzige, 2-Bit-Bitmap berechnet wird, welche jedem Pixel der Belichtungsmaske entweder den Bit-Wert „durchlässig“ oder den Bit-Wert „nicht durchlässig“ zuordnet, dass mindestens einem Flächenbereich der 2-Bit-Bitmap mit einer Strukturgröße unterhalb einer Grenzstrukturgröße der Bit-Wert „durchlässig“ zugewiesen wird und dass mindestens einem Flächenbereich oberhalb der Grenzstrukturgröße eine Belichtungstextur zugewiesen wird, welche Belichtungstextur in Form eines Musters von Pixeln mit den Bit-Werten „durchlässig“ und „nicht durchlässig“ ausgebildet ist. Diese Vorgehensweise ermöglicht es insbesondere, eine herzustellende Objektschicht mit lediglich einer einzigen Belichtungsmaske zu belichten. Zudem ist eine Grauwertsteuerung grundsätzlich überflüssig, optional jedoch noch immer möglich. Beispielsweise ist es möglich, als 2-Bit-Bitmap lediglich eine schwarz/weiß-Bitmap vorzusehen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Bit-Werte „durchlässig“ für jede Belichtungsmaske unterschiedlich hell zu wählen. Vorzugsweise soll jede Bitmap lediglich zwei unterschiedliche Intensitätswerte für die Durchlässigkeit der Belichtungsmaske aufweisen, die exemplarisch mit „durchlässig“ und „nicht durchlässig“ bezeichnet sind. Insbesondere können auch beide Bit-Werte eine gewisse Durchlässigkeit für die Strahlung gestatten, wobei die Durchlässigkeit des Bit-Werts „durchlässig“ stets größer ist als die Durchlässigkeit des Bit-Werts „nicht durchlässig“. Ferner kann das Verfahren auch bei reflexiven System Anwendung finden, wobei dann die Bit-Werte „durchlässig“ und „nicht durchlässig“ in analoger Weise zu verstehen sind, also die Belichtungsmaske die Strahlung beispielsweise reflektiert oder in gewünschter Weise auf die Bauebene ablenkt, wenn der Bit-Wert „durchlässig“ ist und die Strahlung nicht reflektiert, absorbiert oder neben die Bauebene ablenkt, wenn der Bit-Wert „nicht durchlässig“ ist. Vorzugsweise werden Belichtungstexturen verwendet, die regelmäßige Muster von Pixeln mit den beiden verfügbaren Bit-Werten der 2-Bit-Bitmap aufweisen. Beispielsweise können schachbrettartige, zickzackförmige Linien oder Streifen enthaltende Muster vorgesehen sein. Insbesondere ist es mit der mindestens einen Belichtungsmaske möglich, den Energieeintrag durch die Strahlung in das verfestigbare Material in der Bauebene selektiv auf Pixelniveau zu steuern. Ferner ist es auch möglich, jedem Flächenbereich der 2-Bit-Bitmap mit einer Strukturgröße unterhalb einer Grenzstrukturgröße der Bit-Wert „durchlässig“ zuzuweisen und jedem Flächenbereich oberhalb der Grenzstrukturgröße eine Belichtungstextur zuzuweisen, welche Belichtungstextur in Form eines Musters von Pixeln mit den Bit-Werten „durchlässig“ und „nicht durchlässig“ ausgebildet ist. Insgesamt kann so die Herstellung eines dreidimensionalen Objekts einfacher und qualitativ hochwertiger erfolgen.It is advantageous if a single 2-bit bitmap is calculated for each exposure mask depending on the object layer to be solidified, which assigns each pixel of the exposure mask either the bit value "transparent" or the bit value "not permeable" that at least one area of the 2-bit bitmap with a texture size the bit value "transparent" is assigned below a limit structure size and that an exposure texture is assigned to at least one surface area above the limit structure size, which exposure texture is designed in the form of a pattern of pixels with the bit values "translucent" and "non-transmissive". In particular, this procedure makes it possible to expose an object layer to be produced with just a single exposure mask. In addition, gray value control is basically superfluous, but is still possible as an option. For example, it is possible to provide only a black/white bitmap as the 2-bit bitmap. Of course, it is also conceivable to select the bit values “transparent” with different brightness for each exposure mask. Each bitmap should preferably only have two different intensity values for the transparency of the exposure mask, which are labeled “transparent” and “non-transparent” by way of example. In particular, both bit values can also permit a certain permeability for the radiation, with the permeability of the bit value "transmissive" always being greater than the permeability of the bit value "non-transmissive". Furthermore, the method can also be used in reflective systems, in which case the bit values "transmissive" and "non-transmissive" are to be understood in an analogous manner, i.e. the exposure mask reflects the radiation, for example, or deflects it onto the construction level in the desired manner if the bit value is "transparent" and does not reflect, absorb or deflect the radiation off the build plane when the bit value is "non-transparent". Preferably, exposure textures are used that have regular patterns of pixels with the two available bit values of the 2-bit bitmap. For example, patterns containing chessboard-like, zigzag-shaped lines or stripes can be provided. In particular, it is possible with the at least one exposure mask to selectively control the energy input through the radiation into the solidifiable material in the construction level at the pixel level. Furthermore, it is also possible to assign the bit value “transparent” to each surface area of the 2-bit bitmap with a structure size below a structure size limit and to assign an exposure texture to each surface area above the structure size limit, which exposure texture is in the form of a pattern of pixels with the bit Values "permeable" and "non-permeable" is formed. Overall, the production of a three-dimensional object can take place more easily and with higher quality.

Günstig ist es, wenn die Belichtungstextur höchstens so viele Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ wie Pixel mit dem Bit-Wert „durchlässig“ aufweist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass im Wesentlichen eine flächige Struktur erzeugbar ist. Insbesondere kann im beschriebenen Extremfall, also wenn so viele Pixel mit dem Bit-Wert „durchlässig“ wie mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ vorgesehen sind, eine schachbrettartige Struktur ausgebildet werden, bei der die unterschiedlichen Pixel abwechselnd angeordnet sind.It is favorable if the exposure texture has at most as many pixels with the bit value "non-transparent" as pixels with the bit value "transparent". In this way it can be ensured that essentially a planar structure can be produced. In particular, in the extreme case described, ie when there are as many pixels with the bit value “transmissive” as with the bit value “non-transmissive”, a chessboard-like structure can be formed in which the different pixels are arranged alternately.

Vorteilhafterweise weist jede Belichtungstextur einen Belichtungsabschwächungswert auf, welcher größer als 0 ist und maximal 0,5 beträgt. Auf diese Weise lässt sich eine Intensität der Strahlung in gewünschten Bereichen der Objektschicht mittels der Belichtungsmaske mit einem Belichtungsabschwächungswert im angegebenen Bereich in gewünschter Weise abschwächen.Advantageously, each exposure texture has an exposure attenuation value that is greater than 0 and at most 0.5. In this way, an intensity of the radiation in desired areas of the object layer can be attenuated in a desired manner by means of the exposure mask with an exposure attenuation value in the specified range.

Günstig ist es, wenn mindestens einem Flächenbereich mit einer Strukturgröße oberhalb der Grenzstrukturgröße eine Belichtungstextur in Abhängigkeit seiner Strukturgröße zugewiesen wird und wenn mit zunehmender Strukturgröße der Belichtungsabschwächungswert der Belichtungstextur zunimmt. Auf diese Weise kann beispielsweise erreicht werden, dass insbesondere größere Strukturen mit einer im Mittel geringeren Intensität der Strahlung beaufschlagt werden können als filigranere Strukturen. Durch die Übertragungsfunktion des optischen Systems, auch als Modulationstransferfunktion („MTF“) bekannt, - hier als „Unschärfe“ bezeichnet - und den Überstrahlungseffekt in der Bauebene wird in dem Material in der Bauebene ein Mittelwert an Lichtintensität über die Strukturfläche eingekoppelt. Insbesondere kann die Abhängigkeitsfunktion der Belichtungstextur von der Strukturgröße eine lineare Funktion oder auch eine Treppenfunktion bilden. Eine Treppenfunktion kann insbesondere eine Abhängigkeit dahingehend definieren, dass eine endliche Anzahl diskreter Flächentexturen vorgesehen ist, die jeweils einem diskreten Belichtungsabschwächungswert zugeordnet sind. Beispielsweise können fünf, zehn, 15 und 20 Stufen, also n Stufen, vorgesehen sein, um einer entsprechende Anzahl von Belichtungstexturen jeweils einen entsprechenden Belichtungsabschwächungswert im Bereich von 0 bis 0,5 zuzuordnen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn jedem Flächenbereich mit einer Strukturgröße oberhalb der Grenzstrukturgröße eine Belichtungstextur in Abhängigkeit seiner Strukturgröße zugewiesen wird.It is favorable if at least one surface area with a structure size above the limit structure size is assigned an exposure texture depending on its structure size and if the exposure attenuation value of the exposure texture increases with increasing structure size. In this way it can be achieved, for example, that larger structures in particular can be exposed to a lower average intensity of the radiation than more filigree structures. Due to the transfer function of the optical system, also known as the modulation transfer function ("MTF") - referred to here as "uncertainty" - and the blooming effect in the building plane, a mean value of light intensity is coupled into the material in the building plane over the structure surface. In particular, the dependence function of the exposure texture on the structure size can form a linear function or also a step function. In particular, a step function can define a dependency such that a finite number of discrete surface textures are provided, each associated with a discrete exposure attenuation value. For example, five, ten, 15 and 20 steps, ie n steps, can be provided in order to assign a corresponding exposure attenuation value in the range from 0 to 0.5 to a corresponding number of exposure textures. In particular, it is advantageous if each surface area with a structure size above the limit structure size is assigned an exposure texture depending on its structure size.

Um die Stabilität des Objekts zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn identische Belichtungstexturen von Belichtungsmasken zur Belichtung aufeinanderfolgender Objektschichten in einer Ebene parallel zur Bauebene um eine ganzzahlige Pixelzahl relativ zueinander versetzt angeordnet sind. Vorzugsweise sind die identischen Belichtungstexturen um 1 Pixel in einer x- oder y-Richtung der Ebene parallel zur Bauebene versetzt. Durch diese Variante des Verfahrens kann insbesondere sichergestellt werden, dass nicht zwei Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ in aufeinanderfolgenden Objektschichten übereinander liegen.In order to increase the stability of the object, it is advantageous if identical exposure textures of exposure masks for exposure of successive object layers are arranged in a plane parallel to the building plane offset by an integer number of pixels relative to one another. Preferably, the identical exposure textures are offset by 1 pixel in an x or y direction of the plane parallel to the build plane. In particular, this variant of the method can be used to ensure that two pixels with the bit value "not permeable" are not lie on top of each other in successive object layers.

Günstig ist es, wenn unterschiedliche Texturmuster zur Ausbildung der Belichtungstexturen bereitgestellt werden, die ein Verhältnis von Pixeln mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ und von Pixeln mit dem Bit-Wert „durchlässig“ aufweisen, die in einem Bereich zwischen 0 und 1 liegen. Durch das Bereitstellen der Texturmuster können die dann festgelegten Flächenbereiche der Objektschicht direkt mit dem jeweiligen Texturmuster gefüllt werden.It is favorable if different texture patterns are provided for the formation of the exposure textures, which have a ratio of pixels with the bit value “not transparent” and pixels with the bit value “transparent” that is in a range between 0 and 1 . By providing the texture pattern, the surface areas of the object layer that are then defined can be filled directly with the respective texture pattern.

Vorzugsweise ist jede Belichtungstextur in Form einer Schraffur oder eines regelmäßigen Musters ausgebildet. Auf diese Weise kann zudem insbesondere sichergestellt werden, dass nicht zwei Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ in der Textur nebeneinander liegen.Each exposure texture is preferably in the form of hatching or a regular pattern. In this way, it can also be ensured in particular that two pixels with the bit value “not permeable” do not lie next to each other in the texture.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn nur Belichtungstexturen verwendet werden, bei denen allenfalls Ecken von Pixeln mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ aufeinandertreffen, jedoch keine Längskanten von Pixeln mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ aneinander angrenzen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass zwei Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ direkt aneinander angrenzen, so dass durch die Belichtungstextur keine größeren Bereiche mit nicht verfestigtem Material im Objekt erzeugt werden.It is also advantageous if only exposure textures are used in which at most corners of pixels with the bit value “non-transparent” meet, but no longitudinal edges of pixels with the bit value “non-transparent” adjoin one another. In this way it can be avoided that two pixels with the bit value "non-transparent" are directly adjacent to each other, so that the exposure texture does not create larger areas with non-solidified material in the object.

Auf besonders einfache Weise lassen sich regelmäßige Belichtungstexturen erzeugen, wenn diese durch eine Translation in einer Ebene parallel zur Bauebene in sich selbst überführbar sind. Mit anderen Worten können sie insbesondere aus einem einfachen, wenige Pixel umfassenden Grundmuster bestehen, welches durch entsprechende Translation regelmäßig angeordnet werden kann zur Ausbildung der Belichtungstextur.Regular exposure textures can be produced in a particularly simple manner if they can be converted into themselves by a translation in a plane parallel to the building plane. In other words, they can consist in particular of a simple basic pattern comprising a few pixels, which can be arranged regularly by appropriate translation to form the exposure texture.

Günstig ist, wenn die Translation durch einen Vektor definiert wird, welcher eine Länge aufweist, die n Pixeln in einer x-Richtung und m Pixeln in einer zur x-Richtung nicht parallelen y-Richtung entspricht, wobei n und m ganze Zahlen sind. So kann auf einfache Weise beispielsweise mit einer Maskenbelichtungseinrichtung eine Belichtungstextur generiert werden. Insbesondere können die x-Richtung und die y-Richtung senkrecht zueinander orientiert sein.It is favorable if the translation is defined by a vector which has a length which corresponds to n pixels in an x-direction and m pixels in a y-direction which is not parallel to the x-direction, where n and m are integers. An exposure texture can thus be generated in a simple manner, for example using a mask exposure device. In particular, the x-direction and the y-direction can be oriented perpendicular to one another.

Vorteilhaft ist es, wenn die Belichtungstextur pixelweise gerastert ist. Dies ist insbesondere so zu verstehen, dass die kleinste Einheit der Belichtungstextur ein Pixel ist.It is advantageous if the exposure texture is screened pixel by pixel. In particular, this is to be understood in such a way that the smallest unit of the exposure texture is a pixel.

Um insbesondere eine feste, glatte, geschlossene Oberfläche des Objektes zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn jeder Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert, in jeder Belichtungsmaske für jede Aussen- und Innenkontur der Belichtungsfläche eine geschlossene Randlinie zugewiesen wird und wenn den die Randlinie ausbildenden Pixeln der Bit-Wert „durchlässig“ zugewiesen wird.In order in particular to achieve a solid, smooth, closed surface of the object, it is advantageous if each exposure area, which defines a cross-sectional area of the object, is assigned a closed edge line in each exposure mask for each outer and inner contour of the exposure area and if the edge line forming pixels are assigned the bit value “transparent”.

Damit die Stabilität der Randlinie in einem optimalen Verhältnis zu einer Breite ausgebildet werden kann, ist es günstig, wenn eine Breite der Randlinie mindestens 2 Pixel beträgt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Breite der Randlinie in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt. Vorzugsweise liegt die Breite der Randlinie in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.So that the stability of the edge line can be formed in an optimal relationship to a width, it is favorable if the width of the edge line is at least 2 pixels. In particular, it is advantageous if the width of the edge line is in a range from 2 to 8 pixels. Preferably, the width of the border line is in a range of 2 to 4 pixels.

Auf einfache Weise kann Material verfestigt werden, wenn als Strahlung elektromagnetische Strahlung oder Teilchenstrahlung verwendet wird. Günstigerweise wird insbesondere elektromagnetische Strahlung im ultravioletten Spektralbereich verwendet.Material can be solidified in a simple manner if electromagnetic radiation or particle radiation is used as the radiation. In particular, electromagnetic radiation in the ultraviolet spectral range is advantageously used.

Um den Aufbau des Objekts so schnell wie möglich realisieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn jeder Belichtungsmaske eine individuelle Belichtungszeit zugeordnet wird. So kann abhängig von der Form und Dicke der zu verfestigenden Objektschicht und lateraler Position der zu belichtenden Fläche innerhalb der Bauebene die Belichtungszeit optimiert vorgegeben werden, so dass nur solange belichtet werden muss, bis die Objektschicht die erforderliche Stabilität beziehungsweise Durchhärtetiefe aufweist.In order to be able to build up the object as quickly as possible, it is advantageous if each exposure mask is assigned an individual exposure time. Depending on the shape and thickness of the object layer to be solidified and the lateral position of the area to be exposed within the construction level, the exposure time can be optimally specified so that exposure only has to be performed until the object layer has the required stability or through-hardening depth.

Besonders einfach realisierbar wird das Verfahren, wenn die Belichtungszeit für alle Belichtungsmasken identisch ist. Auf diese Weise kann auf eine individuelle Zeitsteuerung verzichtet werden.The method can be implemented particularly easily if the exposure time is identical for all exposure masks. In this way, an individual time control can be dispensed with.

Außerdem kann die Bauebene während einer Belichtungszeit oszillierend belichtet werden. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass eine oszillierende Relativbewegung zwischen dem Bild in der Bauebene und dem herzustellenden Objekt erzeugt wird. Der Vorteil einer solchen oszillierenden Belichtung ist insbesondere, dass auf einfache Weise eine Glättung der Oberfläche des herzustellenden Objekts erreichbar ist, da so Ecken und Stufen im Randbereich der belichteten Objektschicht quasi verwischt wird, anders als bei der Antialiasing-Funktion durch Graustufen im Konturbereich. Somit ist auch, wie beispielsweise in der DE 10 2004 022 961 B4 beschrieben, keine Mehrfachbelichtung erforderlich, sondern mit einer einzigen Maskenbelichtung kann diese Kantenglättung erreicht werden.In addition, the construction level can be illuminated in an oscillating manner during an exposure time. This means in particular that an oscillating relative movement is generated between the image in the construction plane and the object to be produced. The advantage of such an oscillating exposure is in particular that the surface of the object to be produced can be smoothed in a simple manner, since corners and steps in the edge area of the exposed object layer are virtually blurred, in contrast to the antialiasing function using gray levels in the contour area. Thus, as for example in the DE 10 2004 022 961 B4 described, no multiple exposure is necessary, but this anti-aliasing can be achieved with a single mask exposure.

Vorteilhaft ist es, wenn ein Oszillationshub der Belichtung in einer x- und/oder einer y-Richtung parallel zur Bauebene in einem Bereich liegt, welcher maximal einer Breite eines Pixels entspricht. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn zur Kantenglättung eine Oszillation im Subpixelbereich realisiert wird. Günstig ist es, wenn der Oszillationshub maximal 0,5 Pixel beträgt, insbesondere maximal 0,25 Pixel.It is advantageous if an oscillation range of the exposure in an x and/or a y direction parallel to the building plane is in a range which corresponds at most to a width of a pixel. In other words, it is advantageous if an oscillation in the sub-pixel area is implemented for edge smoothing. It is favorable if the oscillation deviation is a maximum of 0.5 pixels, in particular a maximum of 0.25 pixels.

Besonders günstig ist es, wenn eine Oszillation der Belichtung in der x- und der y-Richtung während der Belichtungszeit zu einer kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Oszillation überlagert ist. So kann eine insgesamt vollständige kreisende Bewegung ausgeführt werden, was zu einer Kantenglättung im entsprechenden Subpixelbereich führt. Alle Ecken, die durch die Belichtungsmaske vorgegeben werden, können so mit dem entsprechenden Radius des durch die Oszillation definierten Kreises geglättet werden. Insbesondere ist es günstig, wenn die Oszillation derart vorgenommen wird, dass am Ende der Belichtungszeit zur Verfestigung einer einzigen Objektschicht ganzzahlige Vielfache einer kreisförmigen Oszillation vollendet sind. So kann ein besonders gleichmäßiger Energieeintrag im Randbereich der auszubildenden Objektschicht erreicht werden.It is particularly favorable if an oscillation of the exposure in the x and y directions is superimposed during the exposure time to form a circular or essentially circular oscillation. In this way, a complete circular movement can be performed overall, which leads to anti-aliasing in the corresponding sub-pixel area. All corners that are specified by the exposure mask can thus be smoothed with the corresponding radius of the circle defined by the oscillation. In particular, it is favorable if the oscillation is carried out in such a way that, at the end of the exposure time for solidifying a single object layer, integral multiples of a circular oscillation are completed. In this way, a particularly uniform energy input can be achieved in the edge area of the object layer to be formed.

Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Strahlungsquelle zur Erzeugung der Strahlung und/oder die Belichtungsmaske und/oder eine Abbildungsoptik zum Abbilden der Strahlung auf die Bauebene und/oder das herzustellende Objekt während der Belichtungszeit oszillierend bewegt werden. Je nach Kombination der relativ zueinander bewegten Elemente kann so eine oszillierende Belichtung erreicht werden.According to a preferred variant of the method according to the invention, it can be provided that a radiation source for generating the radiation and/or the exposure mask and/or imaging optics for imaging the radiation onto the construction plane and/or the object to be produced are moved in an oscillating manner during the exposure time. Depending on the combination of the elements that are moved relative to one another, an oscillating exposure can be achieved in this way.

Auf besonders einfache Weise lässt sich eine oszillierende Belichtung realisieren, wenn eine Abbildungsoptik mit einer rotierenden planparallelen Scheibe verwendet wird, bei der die Scheibe um eine zur Bauebene senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Rotationsachse rotiert wird, die mit der Rotationsachse einen von 90° abweichenden Winkel einschließt.Oscillating exposure can be implemented in a particularly simple manner if imaging optics with a rotating plane-parallel disk are used, in which the disk is rotated about an axis of rotation that is perpendicular or essentially perpendicular to the construction plane and encloses an angle deviating from 90° with the axis of rotation .

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einer Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Zuweisen einer in sich geschlossenen äußeren Konturlinie zur Begrenzung einer Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert und zum Zuweisen einer innen an die Konturlinie angrenzenden Trennlinie zu jeder Belichtungsmaske, wobei den Pixeln zur Ausbildung der Konturlinie der Bit-Wert „durchlässig“ und den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie der Bit-Wert „nicht durchlässig“ zugewiesen ist. Wie bereits oben beschrieben, kann es sich auch um eine geschlossene innere Konturlinie handeln, die eine Ausnehmung, also einen nicht zu belichtenden Bereich der zu verfestigenden Objektschicht, begrenzt, wobei dann die angrenzende Trennlinie die Konturlinie außen umgibt. Es können auch mehrere derartige Konturlinien vorgesehen sein, die durch Trennlinien voneinander getrennt sind. Das Vorsehen von Trennlinien hat den Vorteil, dass auf einfache Weise ein Überstrahlen von Au-ßen- und Innenkonturen vermieden werden kann, welche eine Oberflächenqualität der auszubildenden Objektschicht und damit des Objekts insgesamt beeinträchtigen können. Selbstverständlich kann jede Trennlinie auch durch entsprechende Verbindungslinien oder „Verbindungsstege“ unterbrochen sein, die beispielsweise die Konturlinie mit der Randlinie verbinden und so die Trennlinie unterbrechen. Dies kann aus Stabilitätsgründen wünschenswert sein, um den Zusammenhalt des Objekts insgesamt gewährleisten zu können.The object set at the outset is also achieved according to the invention with an exposure mask generation device of the type described at the outset in that the exposure mask generation device is designed to assign a self-contained outer contour line for delimiting an exposure area which defines a cross-sectional area of the object and for assigning an inner contour line adjoining the contour line Separating line for each exposure mask, with the bit value “transparent” being assigned to the pixels for forming the contour line and the bit value “non-transparent” being assigned to the pixels for forming the separating line. As already described above, it can also be a closed inner contour line that delimits a recess, ie a region of the object layer to be solidified that is not to be exposed, with the adjoining separating line then surrounding the contour line on the outside. Several such contour lines can also be provided, which are separated from one another by dividing lines. The provision of separating lines has the advantage that it is easy to avoid over-blasting of external and internal contours, which can impair the surface quality of the object layer to be formed and thus of the object as a whole. Of course, each dividing line can also be interrupted by corresponding connecting lines or "connecting webs" which, for example, connect the contour line to the edge line and thus interrupt the dividing line. This can be desirable for reasons of stability, in order to be able to guarantee the cohesion of the object as a whole.

Vorteilhaft ist es, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen einer einzigen Belichtungsmaske. Auf diese Weise kann das Objekts schneller und einfacher hergestellt werden.It is advantageous if the exposure mask generation device is designed to generate a single exposure mask. In this way, the object can be produced more quickly and easily.

Günstig ist es, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen einer digitalen Belichtungsmaske. So ist es insbesondere möglich, nur mit zwei verschiedenen Bitwerten, beispielsweise einem ersten Bitwert, dem der Wert „durchlässig“ zugeordnet wird, und einem zweiten Bit-wert, dem der Wert „nicht durchlässig“ zugeordnet wird. Dabei sind „durchlässig“ und nicht durchlässig nicht nur wörtlich zu verstehen, sondern auch so, dass der der Bitwert „durchlässig“ eine höhere Strahlungsintensität in der Bauebene definiert als der Bitwert „nicht durchlässig“.It is favorable if the exposure mask generation device is designed to generate a digital exposure mask. In particular, it is possible to use only two different bit values, for example a first bit value to which the value “permeable” is assigned and a second bit value to which the value “not permeable” is assigned. In this context, “permeable” and non-permeable are not only to be understood literally, but also in such a way that the bit value “permeable” defines a higher radiation intensity in the construction level than the bit value “not permeable”.

Damit die Trennlinie den gewünschten Effekt bewirken kann, ist es vorteilhaft, wenn eine Breite der Konturlinie und/oder der Trennlinie mindestens 2 Pixel beträgt. Günstigerweise liegt die Breite in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln. Vorzugsweise liegt eine Breite der genannten Linien in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.So that the dividing line can bring about the desired effect, it is advantageous if the width of the contour line and/or the dividing line is at least 2 pixels. Conveniently, the width is in a range of 2 to 8 pixels. A width of said lines is preferably in a range of 2 to 4 pixels.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Zuweisen einer Trennlinie zu einer Belichtungsmaske für diejenigen Flächenbereiche derselben, deren Strukturgröße eine Breite und/oder Länge aufweist, welche mindestens doppelt so groß ist wie eine Breite der Konturlinie. So kann sichergestellt werden, dass Trennlinien nur Flächenbereichen mit hinreichend großen Strukturgrößen zugeordnet werden können. Damit kann eine ausreichende Aushärtung insbesondere von filigranen Strukturen gewährleistet werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the exposure mask generating device is designed to assign a separating line to an exposure mask for those surface areas of the same whose structural size has a width and/or length which is at least twice the width of the contour line. In this way it can be ensured that dividing lines only cover areas can be assigned with sufficiently large structure sizes. Adequate curing, in particular of filigree structures, can thus be ensured.

Günstig ist es, wenn die Recheneinheit ausgebildet ist zum Berechnen einer einzigen Bitmap für jede Belichtungsmaske in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht. So kann die Herstellung des Objekts insbesondere einfacher und schneller realisiert werden.It is favorable if the arithmetic unit is designed to calculate a single bitmap for each exposure mask as a function of the object layer to be solidified. In this way, the production of the object can in particular be implemented more easily and quickly.

Vorzugsweise ist die Recheneinheit ausgebildet ist zum Berechnen einer Bitmap in Form einer 2-Bit-Bitmap für jede Belichtungsmaske in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht. So kann insbesondere mit einem minimalen Rechenaufwand eine Belichtungsmaske berechnet werden.The arithmetic unit is preferably designed to calculate a bitmap in the form of a 2-bit bitmap for each exposure mask as a function of the object layer to be solidified. In this way, an exposure mask can be calculated in particular with a minimum of computing effort.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung eine Recheneinheit umfasst zum Berechnen einer einzigen 2-Bit-Bitmap für jede Belichtungsmaske in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht, welche 2-Bit-Bitmap jedem Pixel der Belichtungsmaske entweder den Bit-Wert „durchlässig“ oder den Bit-Wert „nicht durchlässig“ zuordnet, zum Zuweisen des Bit-Werts „durchlässig“ zu mindestens einem Flächenbereich der 2-Bit-Bitmap mit einer Strukturgröße unterhalb einer Grenzstrukturgröße und zum Zuweisen einer Belichtungstextur zu mindestens einem Flächenbereich oberhalb der Grenzstrukturgröße, welche Belichtungstextur in Form eines Musters von Pixeln mit dem Bit-Werten „durchlässig“ und „nicht durchlässig“ ausgebildet ist. Eine derart weitergebildete Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung verfestigbaren Materials unter Verwendung von Belichtungsmasken ermöglicht es, mit einer einzigen Belichtungsmaske eine zu verfestigende Objektschicht des Objekts auszubilden, um den Energieeintrag in das Material in der Bauebene in Abhängigkeit der Flächenstruktur innerhalb einer Schicht, bzw. eines Belichtungszyklusses pro Schicht zu steuern. Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht es insbesondere, die Pixel mit dem Bit-Wert „durchlässig“ mit der maximal verfügbaren Strahlungsintensität zu belichten, die erforderlich ist, um das zu verfestigende Material in gewünschter Weise zu verfestigen. Das bedeutet insbesondere, dass die Strahlungsintensität für Pixel mit dem Bit-Wert „durchlässig“ abhängig von der Objektschicht variieren kann, jedoch vorzugsweise konstant ist oder insoweit konstant ist, wie dies die Strahlungsquelle ermöglicht. Wie bereits oben dargelegt, bedeutet der Bit-Wert „nicht durchlässig“ nicht zwingend, dass gar keine Strahlung durchgelassen wird. Dies ist ein möglicher Sonderfall. Vielmehr repräsentieren die Bit-Werte „durchlässig“ und „nicht durchlässig“ zwei sich voneinander unterscheidende Durchlässigkeitswerte, wobei ein Pixel, dem der Bit-Wert „durchlässig“ zugeordnet ist, mehr Strahlung durchlässt als ein Pixel, dem der Bit-Wert „nicht durchlässig“ zugeordnet ist. Die vorgeschlagene 2-Bit-Bitmap ermöglicht es, in einem Flächenbereich mit den zugeordneten Belichtungstexturen den mittleren Strahlungseintrag zu reduzieren.It is also advantageous if the exposure mask generating device comprises a computing unit for calculating a single 2-bit bitmap for each exposure mask depending on the object layer to be solidified, which 2-bit bitmap gives each pixel of the exposure mask either the bit value "transparent" or the bit value "non-transparent", to assign the bit value "transparent" to at least one area of the 2-bit bitmap with a feature size below a threshold feature size and to assign an exposure texture to at least one area above the threshold feature size, which exposure texture in in the form of a pattern of pixels with the bit values “transparent” and “non-transparent”. Such a further developed exposure mask generating device for a device for producing a three-dimensional object by layer-by-layer solidification of a material that can be solidified under the action of radiation using exposure masks makes it possible to form an object layer of the object to be solidified with a single exposure mask in order to reduce the energy input into the material in the construction level depending on the surface structure within a layer or an exposure cycle per layer. In particular, the proposed invention makes it possible to expose the pixels with the bit value “transmissive” to the maximum available radiation intensity required to solidify the material to be solidified in the desired manner. This means in particular that the radiation intensity for pixels with the bit value "transparent" may vary depending on the object layer, but is preferably constant or as constant as the radiation source allows. As already explained above, the bit value "non-transmissive" does not necessarily mean that no radiation is transmitted at all. This is a possible special case. Rather, the "transmissive" and "non-transmissive" bit values represent two distinct transmittance values, with a pixel assigned the bit value "transmissive" transmitting more radiation than a pixel assigned the bit value "non-transmissive". " assigned. The proposed 2-bit bitmap makes it possible to reduce the average radiation input in a surface area with the associated exposure textures.

Vorzugsweise ist die Recheneinheit ausgebildet zum Zuweisen einer Belichtungstextur, welche in einem zu belichtenden Flächenbereich höchstens so viele Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ wie Pixel mit dem Bit-Wert „durchlässig“ aufweist. Auf diese Weise kann insbesondere bei entsprechender Anordnung der Pixel erreicht werden, dass nicht zwei oder mehr Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ zur Ausbildung der Belichtungstextur nebeneinander liegen, was eine Stabilität des auszubildenden Objekts verringern könnte.The arithmetic unit is preferably designed to assign an exposure texture which has at most as many pixels with the bit value “non-transparent” as pixels with the bit value “transparent” in a surface area to be exposed. In this way it can be achieved, in particular with a corresponding arrangement of the pixels, that two or more pixels with the bit value “not permeable” do not lie next to each other for forming the exposure texture, which could reduce the stability of the object to be formed.

Vorteilhaft ist es, wenn die Recheneinheit ausgebildet ist zum Zuweisen einer Belichtungstextur, welche einen Belichtungsabschwächungswert aufweist, welcher größer als 0 ist und maximal 0,5 beträgt. Auf diese Weise ist es möglich, für einen bestimmten Flächenbereich, dem die Belichtungstextur zugewiesen wird, eine im Mittel aufgebrachte Strahlungsintensität entsprechend abzuschwächen. Dies kann insbesondere auch dazu dienen, Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung der von der Strahlungsquelle erzeugten Strahlung gezielt für bestimmte Flächenbereiche auszugleichen.It is advantageous if the computing unit is designed to assign an exposure texture that has an exposure attenuation value that is greater than 0 and is a maximum of 0.5. In this way it is possible to correspondingly weaken an average applied radiation intensity for a specific surface area to which the exposure texture is assigned. In particular, this can also serve to compensate for inhomogeneities in the intensity distribution of the radiation generated by the radiation source in a targeted manner for specific surface areas.

Ferner ist es günstig, wenn die Recheneinheit ausgebildet ist zum Zuweisen einer Belichtungstextur zu mindestens einem Flächenbereich mit einer Strukturgröße oberhalb der Grenzstrukturgröße in Abhängigkeit seiner Strukturgrö-ße, wobei mit zunehmender Strukturgröße der Belichtungsabschwächungswert der Belichtungstextur zunimmt. Die Recheneinheit derart auszubilden hat den Vorteil, dass ein Strahlungseintrag in die jeweilige Fläche optimiert werden kann, um insbesondere Überbelichtungen zu vermeiden. Je größer zugeordnete, insbesondere zusammenhängende, Flächenbereiche sind, umso weniger Lichtintensität wird benötigt, um eine für die Ausbildung der jeweiligen Objektschicht erforderliche Verfestigung zu erreichen.It is also advantageous if the computing unit is designed to assign an exposure texture to at least one surface area with a structure size above the limit structure size depending on its structure size, with the exposure attenuation value of the exposure texture increasing as the structure size increases. Designing the computing unit in this way has the advantage that the introduction of radiation into the respective area can be optimized in order to avoid overexposure in particular. The larger the associated, in particular contiguous, surface areas are, the less light intensity is required to achieve a solidification required for the formation of the respective object layer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit ausgebildet ist zum versetzten Anordnen identischer Belichtungstexturen von Belichtungsmasken zur Belichtung aufeinanderfolgender Objektschichten in einer Ebene parallel zur Bauebene um eine ganzzahlige Pixelzahl relativ zueinander. Vorzugsweise werden die Belichtungstexturen relativ zueinander um 1 Pixel in einer x- und/oder y-Richtung der Ebene parallel zur Bauebene versetzt. Damit kann vermieden werden, dass insbesondere Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ bei aufeinanderfolgenden Objektschichten direkt übereinanderliegen, was eine Verminderung der Stabilität des dreidimensionalen Objekts zur Folge habe könnte.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the arithmetic unit is designed to offset the arrangement of identical exposure textures of exposure masks for exposure of successive object layers in a plane parallel to the building plane by an integer number of pixels relative to one another. Preferably the exposure textures are offset relative to each other by 1 pixel in an x- and/or offset in the y-direction of the plane parallel to the building plane. In this way it can be avoided that pixels with the bit value “not permeable” in particular lie directly on top of one another in successive object layers, which could result in a reduction in the stability of the three-dimensional object.

Vorteilhaft ist es, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung unterschiedliche Texturmuster zur Ausbildung der Belichtungstexturen bereitstellt, die ein Verhältnis von Pixeln mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ und von Pixeln mit dem Bit-Wert „durchlässig“ aufweisen, die in einem Bereich zwischen 0 und 1 liegen. Werden entsprechende Texturmuster bereitgestellt, beispielsweise in einer Speichereinheit der Recheneinheit oder der Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung, so muss nicht jedes Mal eine Textur entsprechend dem angegebenen Pixelverhältnis errechnet werden, sondern das entsprechend gewünschte Texturmuster kann direkt ausgewählt und beispielsweise zur Ausfüllung eines Flächenbereichs der auszubildenden Objektschicht zur Generierung der Belichtungsmaske verwendet werden.It is advantageous if the exposure mask generating device provides different texture patterns for forming the exposure textures, which have a ratio of pixels with the bit value “non-transparent” and pixels with the bit value “transparent” that is in a range between 0 and 1 lie. If corresponding texture patterns are provided, for example in a memory unit of the computing unit or the exposure mask generation device, a texture does not have to be calculated each time according to the specified pixel ratio, but the correspondingly desired texture pattern can be selected directly and, for example, to fill a surface area of the object layer to be formed to generate the exposure mask be used.

Auf besonders einfache Weise lassen sich Belichtungstexturen speichern, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung jede Belichtungstextur in Form einer Schraffur oder eines regelmäßigen Musters bereitstellt. Derartige Schraffuren oder regelmäßige Muster lassen sich auf einzelne sich innerhalb des Musters wiederholende Grundmuster zurückführen, so dass der hierfür benötigte Speicherplatz minimiert und das Ausfüllen von Flächenbereichen zeitlich optimiert werden kann.Exposure textures can be stored in a particularly simple manner if the exposure mask generating device provides each exposure texture in the form of hatching or a regular pattern. Such hatching or regular patterns can be traced back to individual basic patterns that are repeated within the pattern, so that the storage space required for this can be minimized and the filling of surface areas can be optimized in terms of time.

Günstig kann es ferner sein, wenn die Recheneinheit ausgebildet ist zum ausschließlichen Verwenden von Belichtungstexturen, bei denen allenfalls Ecken von Pixeln mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ aufeinandertreffen, jedoch keine Längskanten von Pixeln mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ aneinander angrenzen. So kann vermieden werden, dass eine Belichtungstextur zwei direkt aneinander angrenzende Pixel mit dem Bit-Wert „nicht durchlässig“ aufweist, was eine Stabilität des dreidimensionalen Objekts herabsetzen könnte.It can also be favorable if the processing unit is designed to exclusively use exposure textures in which at most corners of pixels with the bit value “non-transparent” meet, but no longitudinal edges of pixels with the bit value “non-transparent” adjoin one another . In this way it can be avoided that an exposure texture has two directly adjoining pixels with the bit value "not permeable", which could reduce the stability of the three-dimensional object.

Die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung lässt sich auf besonders einfache Weise ausbilden, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Bereitstellen von Belichtungstexturen, welche durch eine Translation in einer Ebene parallel zur Bauebene in sich selbst überführbar sind. Wie bereits dargelegt, können so einzelne Texturelemente, die eine minimale Pixelzahl umfassen, als Texturmuster gespeichert und durch entsprechende Translation zur Ausfüllung von vorab bestimmten Flächenbereichen dienen, wodurch auf einfache Weise eine Belichtungsmaske generierbar ist.The exposure mask generation device can be designed in a particularly simple manner if the exposure mask generation device is designed to provide exposure textures which can be converted into themselves by a translation in a plane parallel to the construction plane. As already explained, individual texture elements, which include a minimum number of pixels, can be stored as a texture pattern and can be used to fill in previously determined surface areas by appropriate translation, as a result of which an exposure mask can be generated in a simple manner.

Vorzugsweise wird die Translation durch einen Vektor definiert, welcher eine Länge aufweist, die n Pixeln in einer x-Richtung und m Pixeln in einer zur x-Richtung nicht parallelen y-Richtung entspricht, wobei n und m ganze Zahlen sind. Beispielsweise kann zu jedem Grundmuster einer Textur ein zugehöriger Vektor mitdefiniert und gespeichert werden, mit welchem in Verbindung mit dem Grundmuster der Textur ein vorab ermittelter Flächenbereich der Belichtungsmaske mit dem Texturmuster ausgefüllt werden kann.Preferably, the translation is defined by a vector having a length corresponding to n pixels in an x-direction and m pixels in a y-direction non-parallel to the x-direction, where n and m are integers. For example, an associated vector can be defined and stored for each basic pattern of a texture, with which vector a previously determined area of the exposure mask can be filled with the texture pattern in connection with the basic pattern of the texture.

Günstigerweise ist die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet zum Bereitstellen von Belichtungstexturen, welche pixelweise gerastert sind. Auf diese Weise lassen sich bestimmte Flächenbereiche der Belichtungsmaske auf einfache Weise mit bestimmten Belichtungstexturen ausfüllen.The exposure mask generating device is expediently designed to provide exposure textures which are screened pixel by pixel. In this way, specific surface areas of the exposure mask can be easily filled with specific exposure textures.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Zuweisen einer geschlossenen Randlinie zu jeder Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert, wobei jeder Belichtungsmaske für jede Aussen- und Innenkontur der Belichtungsfläche jeweils eine geschlossene Randlinie (56) zugewiesen ist und dass den die Randlinie ausbildenden Pixeln der Bit-Wert „durchlässig“ zugewiesen ist. Eine solche Randlinie vorzusehen hat den Vorteil, dass die Oberflächengüte des Bauteils erhöht wird.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the exposure mask generating device is designed to assign a closed edge line to each exposure area, which defines a cross-sectional area of the object, each exposure mask having a closed edge line (56) for each outer and inner contour of the exposure area. is assigned and that the pixels forming the border line are assigned the bit value "transparent". Providing such an edge line has the advantage that the surface quality of the component is increased.

Um eine Randlinie mit hinreichender Stabilität zu generieren, ist es vorteilhaft, wenn eine Breite der Randlinie mindestens zwei Pixel beträgt. Vorzugsweise liegt die Breite der Randlinie in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln. So können insbesondere auch noch kleine Strukturen, das heißt Strukturen mit einer minimalen Abmessung in einem Bereich von nur wenigen Pixeln, mit einer entsprechenden Randlinie versehen werden.In order to generate an edge line with sufficient stability, it is advantageous if the width of the edge line is at least two pixels. The width of the edge line is preferably in a range from 2 to 8 pixels, in particular in a range from 2 to 4 pixels. In particular, even small structures, ie structures with a minimum dimension in a range of only a few pixels, can be provided with a corresponding edge line.

Vorteilhaft ist es, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Zuordnen einer individuellen Belichtungszeit zu jeder Belichtungsmaske. Dies ermöglicht es beispielsweise, für jede zu erstellende Objektschicht abhängig von der Belichtungsmaske und insbesondere der Art und Form der zu belichtenden Fläche, die Belichtungszeit individuell zu wählen. Dies gestattet es, jede Objektschicht lediglich mit der zum Aushärten des Materials erforderlichen Mindestbelichtungszeit zu belichten, was insgesamt die Herstellungszeit für das dreidimensionale Objekt minimiert.It is advantageous if the exposure mask generation device is designed to assign an individual exposure time to each exposure mask. This makes it possible, for example, to select the exposure time individually for each object layer to be created, depending on the exposure mask and in particular the type and shape of the area to be exposed. This makes it possible to expose each object layer with only the minimum exposure time required to cure the material, which in total makes the Her creation time for the three-dimensional object is minimized.

Die Vorrichtung kann auf besonders einfache Weise ausgebildet werden, wenn die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Zuordnen einer identischen Belichtungszeit für alle Belichtungsmasken. Auf diese Weise kann auf eine Belichtungszeitsteuerung beziehungsweise eine individuelle Belichtungszeitberechnung für die jede Belichtungsmaske verzichtet werden, was die Bereitstellung der jeweiligen Belichtungsmasken vereinfacht.The device can be designed in a particularly simple manner if the exposure mask generation device is designed to allocate an identical exposure time for all exposure masks. In this way, an exposure time control or an individual exposure time calculation for each exposure mask can be dispensed with, which simplifies the provision of the respective exposure masks.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung in Form einer der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen von Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtungen ausgebildet ist. So kommen auch der Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts die oben im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen von Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtungen beschriebenen Vorteile zu. Insbesondere lassen sich so bereits am Markt verfügbare Vorrichtungen zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mit einer erfindungsgemäßen Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nachrüsten.The object stated at the outset is also achieved according to the invention in a device for producing a three-dimensional object of the type described at the outset in that the exposure mask generation device is designed in the form of one of the above-described preferred embodiments of exposure mask generation devices. The device for producing a three-dimensional object thus also has the advantages described above in connection with preferred embodiments of exposure mask production devices. In particular, devices already available on the market for producing a three-dimensional object can be retrofitted with an exposure mask production device according to the invention.

Vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung eine Oszillationseinrichtung umfasst zum oszillierenden Belichten der Bauebene während einer Belichtungszeit. - Oszillierend belichten bedeutet insbesondere, dass eine Oszillationsbewegung des auf die Bauebene abgebildeten Bildes relativ zum Objekt durch die Oszillationseinrichtung realisiert wird. Damit ist es möglich, mit einer solchen Oszillationseinrichtung kantige Strukturen entlang einer Kontur der Objektschicht zu glätten, und zwar indem eine äußere Kontur während der Belichtung der Objektschicht durch die Oszillation quasi verschmiert wird. Vorzugsweise ermöglicht es die Oszillationseinrichtung, eine natürliche Zahl an Oszillationen während der für die jeweilige Objektschicht vorgesehenen Belichtungszeit zu realisieren, um eine möglichst gleichmäßige Kantenglättung längs der Kontur der Objektschicht zu erreichen.It is advantageous if the device comprises an oscillation device for the oscillating exposure of the building plane during an exposure time. - Exposing in an oscillating manner means in particular that an oscillating movement of the image projected onto the building plane relative to the object is realized by the oscillating device. It is thus possible to use such an oscillation device to smooth out angular structures along a contour of the object layer, specifically in that an outer contour is virtually smeared by the oscillation during the exposure of the object layer. The oscillation device preferably makes it possible to realize a natural number of oscillations during the exposure time provided for the respective object layer in order to achieve the most uniform possible edge smoothing along the contour of the object layer.

Günstig ist es, wenn die Oszillationseinrichtung einen Oszillationshub der Belichtung aufweist, welcher in einer x- und/oder einer y-Richtung parallel zur Bauebene in einem Bereich liegt, welcher maximal einer Breite eines Pixels entspricht. Vorzugsweise beträgt der Oszillationshub maximal 0,5 Pixel. Günstig ist es, wenn er maximal 0,25 Pixel beträgt. In jedem Fall ist es mit einer solchen Oszillationshub im Subpixelbereich möglich, eine Außen- oder Innenkontur der zu verfestigenden Objektschicht zu glätten.It is favorable if the oscillation device has an oscillation swing of the exposure which lies in an x and/or a y direction parallel to the building plane in a range which corresponds at most to a width of one pixel. The oscillation swing is preferably a maximum of 0.5 pixels. It is favorable if it is a maximum of 0.25 pixels. In any case, with such an oscillation swing in the sub-pixel range, it is possible to smooth an outer or inner contour of the object layer to be solidified.

Um Kanten der Kontur der zu verfestigenden Objektschicht abzurunden, ist es günstig, wenn die Oszillationseinrichtung ausgebildet ist zum Überlagern einer Oszillation der Belichtung in der x- und der y-Richtung während der Belichtungszeit zu einer kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Oszillation. Insbesondere kann genau eine kreisförmige oder im Wesentlichen kreisförmige Oszillation während der Belichtungszeit mit der Oszillationseinrichtung realisiert werden, um so eine möglichst gleichmäßige Kantenglättung zu erreichen.In order to round off edges of the contour of the object layer to be solidified, it is favorable if the oscillation device is designed to superimpose an oscillation of the exposure in the x and y directions during the exposure time to form a circular or essentially circular oscillation. In particular, exactly one circular or essentially circular oscillation can be realized with the oscillation device during the exposure time, in order to achieve the most uniform possible edge smoothing.

Um die oben beschriebene Relativbewegung für die oszillierende Belichtung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Oszillationseinrichtung gekoppelt ist mit der Strahlungsquelle und/oder der Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung und/oder einer Abbildungsoptik zum Abbilden der Strahlung auf die Bauebene und/oder einem Träger für das herzustellende Objekt zum oszillierenden Bewegen derselben während der Belichtungszeit. Beispielsweise kann so die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung relativ zu einem Träger für das herzustellende Objekt bewegt werden, um die beschriebene Kanten- und Eckenglättung zu erreichen.In order to achieve the relative movement for the oscillating exposure described above, it is advantageous if the oscillation device is coupled to the radiation source and/or the exposure mask generating device and/or imaging optics for imaging the radiation onto the construction plane and/or a carrier for the object to be produced for oscillating movement of the same during the exposure time. For example, the exposure mask generating device can thus be moved relative to a carrier for the object to be produced in order to achieve the described smoothing of edges and corners.

Auf besonders einfache Weise lässt sich eine Oszillationseinrichtung realisieren, wenn die Abbildungsoptik eine rotierende planparallele Scheibe umfasst, welche um eine zur Bauebene senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Rotationsachse rotierbar gelagert ist und eine Scheibenebene definiert, die mit der Rotationsachse einen von 90° abweichenden Winkel einschließt. Auf diese Weise ist es möglich, die Strahlung vor dem Auftreffen auf die Bauebene durch die beispielsweise relativ zur Bauebene gekippte planparallele Scheibe zu schicken, welche aufgrund ihrer Rotation insbesondere um die optische Achse der Abbildungsoptik zu einer Rotation der projizierten Strahlung und damit des projizierten Bildes der zu verfestigenden Objektschicht auf der Bauebene führt.An oscillating device can be implemented in a particularly simple manner if the imaging optics comprise a rotating, plane-parallel disk which is mounted so as to be rotatable about an axis of rotation that is perpendicular or substantially perpendicular to the construction plane and defines a plane of the disk that encloses an angle deviating from 90° with the axis of rotation. In this way, it is possible to send the radiation through the plane-parallel disk, which is tilted relative to the building plane, for example, before it hits the construction plane, which due to its rotation, in particular about the optical axis of the imaging optics, causes the projected radiation and thus the projected image to rotate leads to solidified object layer on the building level.

Günstigerweise ist die Strahlungsquelle ausgebildet zum Erzeugen von Strahlung in Form von elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung. Dies ermöglicht es, abhängig von dem zu verfestigenden Material, beispielsweise einem Kunstharz oder einem Präpolymer, die hierfür ideal geeignete Strahlungsquelle einzusetzen. Insbesondere kann abhängig von einem erforderlichen Energieeintrag zur Verfestigung des Materials eine entsprechende Strahlungsquelle mit hinreichender Strahlungsintensität gewählt werden.The radiation source is advantageously designed to generate radiation in the form of electromagnetic radiation or particle radiation. Depending on the material to be solidified, for example a synthetic resin or a prepolymer, this makes it possible to use the ideal radiation source for this purpose. In particular, a corresponding radiation source with sufficient radiation intensity can be selected as a function of the energy input required to solidify the material.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner gelöst durch die Verwendung einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung verfestigbaren Materials unter Verwendung von Belichtungsmasken, wie sie oben beschrieben wurden, zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung verfestigbaren Materials unter Verwendung von Belichtungsmasken, wie sie ebenfalls oben beschrieben wurden.The object set at the outset is also achieved by using a device for producing a three-dimensional object by layer-by-layer solidification of a material that can be solidified under the action of radiation using exposure masks, as described above, for carrying out a method for producing a three-dimensional object by layer-by-layer solidification a radiation solidifiable material using exposure masks also as described above.

Die vorstehende Beschreibung umfasst somit insbesondere die nachfolgend explizit in Form durchnummerierter Sätze aufgeführten Ausführungsformen von Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtungen sowie Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts:

  1. 1. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28), wobei zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) mindestens eine Belichtungsmaske (28) erzeugt wird, mittels derer die Strahlung (14) selektiv in die Bauebene projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert, in jeder Belichtungsmaske (28) eine in sich geschlossene äußere Konturlinie (74) zur Begrenzung der Belichtungsfläche zugewiesen wird, dass den Pixeln zur Ausbildung der Konturlinie (74) der Bit-Wert (32) „durchlässig“ zugewiesen wird, dass jeder Belichtungsfläche in jeder Belichtungsmaske (28) eine innen an die Konturlinie (74) angrenzende Trennlinie (76) zugewiesen wird und dass den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie (76) der Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zugewiesen wird.
  2. 2. Verfahren nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) eine einzige Belichtungsmaske (28) erzeugt wird.
  3. 3. Verfahren nach Satz 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) eine digitale Belichtungsmaske (28) erzeugt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Konturlinie (74) und/oder der Trennlinie (76) mindestens 2 Pixel beträgt, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.
  5. 5. Verfahren nach einem der voranstehenden Anpsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Belichtungsmaske (28) eine Trennlinie (76) für diejenigen Flächenbereiche (66b, 66c) zugewiesen wird, deren Strukturgröße eine Breite und/oder Länge aufweist, welche mindestens doppelt so groß ist wie eine Breite der Konturlinie (74).
  6. 6. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62) eine einzige 2-Bit-Bitmap (30) berechnet wird, welche jedem Pixel der Belichtungsmaske (28) entweder den Bit-Wert (32) „durchlässig“ oder den Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zuordnet, dass mindestens einem Flächenbereich (66a) der 2-Bit-Bitmap (30) mit einer Strukturgröße unterhalb einer Grenzstrukturgröße der Bit-Wert (32) „durchlässig“ zugewiesen wird und dass jedem Flächenbereich (66b, 66c) oberhalb der Grenzstrukturgröße eine Belichtungstextur (52) zugewiesen wird, welche Belichtungstextur in Form eines Musters von Pixeln mit den Bit-Werten (32) „durchlässig“ und (34) „nicht durchlässig“ ausgebildet ist.
  7. 7. Verfahren nach Satz 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungstextur (52) höchstens so viele Pixel mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ wie Pixel mit dem Bit-Wert (32) „durchlässig“ aufweist.
  8. 8. Verfahren nach Satz 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Belichtungstextur (52) einen Belichtungsabschwächungswert aufweist, welcher größer als 0 ist und maximal 0,5 beträgt.
  9. 9. Verfahren nach einem der Sätze 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Flächenbereich (66b, 66c) mit einer Strukturgröße oberhalb der Grenzstrukturgröße eine Belichtungstextur (52) in Abhängigkeit seiner Strukturgröße zugewiesen wird und dass mit zunehmender Strukturgröße der Belichtungsabschwächungswert der Belichtungstextur (52) zunimmt.
  10. 10. Verfahren nach einem der Sätze 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass identische Belichtungstexturen (52) von Belichtungsmasken (28) zur Belichtung aufeinanderfolgender Objektschichten (62) in einer Ebene parallel zur Bauebene (22) um eine ganzzahlige Pixelzahl relativ zueinander versetzt angeordnet sind, vorzugsweise um 1 Pixel in einer x- und/oder y-Richtung der Ebene parallel zur Bauebene (22).
  11. 11. Verfahren nach einem der Sätze 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Texturmuster zur Ausbildung der Belichtungstexturen (52) bereitgestellt werden, die ein Verhältnis von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ und von Pixeln mit dem Bit-Wert (32) „durchlässig“ aufweisen, die in einem Bereich zwischen 0 und 1 liegen.
  12. 12. Verfahren nach einem der Sätze 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Belichtungstextur (52) in Form einer Schraffur oder eines regelmäßigen Musters ausgebildet ist.
  13. 13. Verfahren nach einem der Sätze 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nur Belichtungstexturen (52) verwendet werden, bei denen allenfalls Ecken von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ aufeinandertreffen, jedoch keine Längskanten von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ aneinander angrenzen.
  14. 14. Verfahren nach einem der Sätze 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Belichtungstextur (52) durch eine Translation in einer Ebene parallel zur Bauebene (22) in sich selbst überführbar ist.
  15. 15. Verfahren nach Satz 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Translation durch einen Vektor definiert wird, welcher eine Länge aufweist, die n Pixeln in einer x-Richtung und m Pixeln in einer zur x-Richtung nicht parallelen y-Richtung entspricht, wobei n und m ganze Zahlen sind.
  16. 16. Verfahren nach einem der Sätze 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Belichtungstextur (52) pixelweise gerastert ist.
  17. 17. Verfahren nach einem der Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert, in jeder Belichtungsmaske (28) für jede Aussen- und Innenkontur der Belichtungsfläche jeweils eine geschlossene Randlinie (56) zugewiesen wird und dass den die Randlinie (56) ausbildenden Pixeln der Bit-Wert (32) „durchlässig“ zugewiesen wird.
  18. 18. Verfahren nach Satz 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Randlinie (56) mindestens zwei Pixel beträgt, vorzugsweise dass die Breite der Randlinie (56) in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt, weiter vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.
  19. 19. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlung (14) elektromagnetische Strahlung oder Teilchenstrahlung verwendet wird.
  20. 20. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Belichtungsmaske (28) eine individuelle Belichtungszeit zugeordnet wird.
  21. 21. Verfahren nach Satz 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungszeit für alle Belichtungsmasken (28) identisch ist.
  22. 22. Verfahren nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauebene (22) während einer Belichtungszeit oszillierend belichtet wird.
  23. 23. Verfahren nach Satz 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oszillationshub der Belichtung in einer x- und/oder einer y-Richtung parallel zur Bauebene (22) in einem Bereich liegt, welcher maximal einer Breite eines Pixels entspricht, vorzugsweise maximal 0,5 Pixel, insbesondere maximal 0,25 Pixel.
  24. 24. Verfahren nach Satz 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oszillation der Belichtung in der x- und der y-Richtung während der Belichtungszeit zu einer kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Oszillation überlagert ist.
  25. 25. Verfahren nach einem der Sätze 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungsquelle (18) zur Erzeugung der Strahlung (14) und/ oder die Belichtungsmaske (28) und/oder eine Abbildungsoptik (20) zum Abbilden der Strahlung (14) auf die Bauebene (22) und/oder das herzustellende Objekt (12) während der Belichtungszeit oszillierend bewegt werden.
  26. 26. Verfahren nach Satz 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abbildungsoptik (20) mit einer rotierenden planparallele Scheibe (86) verwendet wird, wobei die Scheibe (86) um eine zur Bauebene (22) senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Rotationsachse rotiert wird und eine Scheibenebene (88) definiert, die mit der Rotationsachse (84) einen von 90° abweichenden Winkel (90) einschließt.
  27. 27. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) für eine Vorrichtung (10) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28), welche Vorrichtung (10) eine Strahlungsquelle (18) zum Erzeugen der Strahlung (14) und die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) umfasst, welche Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) mindestens eine digitale Belichtungsmaske (28) erzeugt, mittels derer die Strahlung (14) selektiv in die Bauebene projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Zuweisen einer in sich geschlossenen äußeren Konturlinie (74) zur Begrenzung der Objektschicht (62) und einer innen an die Konturlinie (74) direkt angrenzenden Trennlinie (76) zu jeder Belichtungsmaske (28), wobei den Pixeln zur Ausbildung der Konturlinie (74) der Bit-Wert (32) „durchlässig“ und den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie (76) der Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zugewiesen ist.
  28. 28. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Satz 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen einer einzigen Belichtungsmaske (28).
  29. 29. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Satz 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen einer digitalen Belichtungsmaske (28).
  30. 30. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Konturlinie (74) und/oder der Trennlinie (76) mindestens 2 Pixel beträgt, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.
  31. 31. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Zuweisen einer Trennlinie (76) zu einer Belichtungsmaske (28) für diejenigen Flächenbereiche (66b, 66c) derselben, deren Strukturgröße eine Breite und/oder Länge aufweist, welche mindestens doppelt so groß ist wie eine Breite der Konturlinie.
  32. 32. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ausgebildet ist zum Berechnen einer einzigen Bitmap (30) für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62).
  33. 33. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ausgebildet ist zum Berechnen einer Bitmap (30) in Form einer 2-Bit-Bitmap (30) für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62).
  34. 34. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) eine Recheneinheit (38) umfasst zum Berechnen einer einzigen 2-Bit-Bitmap (30) für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62), welche 2-Bit-Bitmap (30) jedem Pixel der Belichtungsmaske (28) entweder den Bit-Wert (32) „durchlässig“ oder den Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zuordnet, zum Zuweisen des Bit-Werts (32) „durchlässig“ zu jedem Flächenbereich (66a) der 2-Bit-Bitmap (30) mit einer Strukturgröße unterhalb einer Grenzstrukturgröße und zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52) zu jedem Flächenbereich (66b, 66c) oberhalb der Grenzstrukturgröße, welche Belichtungstextur (52) in Form eines Musters von Pixeln mit den Bit-Werten (32) „durchlässig“ und (34) „nicht durchlässig“ ausgebildet ist.
  35. 35. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Satz 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) ausgebildet ist zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52), welche höchstens so viele Pixel mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ wie Pixel mit dem Bit-Wert (32) „durchlässig“ aufweist.
  36. 36. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Satz 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) ausgebildet ist zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52), welche einen Belichtungsabschwächungswert aufweist, welcher größer als 0 ist und maximal 0,5 beträgt.
  37. 37. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) ausgebildet ist zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52) zu jedem Flächenbereich (66b, 66c) mit einer Strukturgröße oberhalb der Grenzstrukturgröße in Abhängigkeit seiner Strukturgröße, wobei mit zunehmender Strukturgröße der Belichtungsabschwächungswert der Belichtungstextur (52) zunimmt.
  38. 38. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) ausgebildet ist zum versetzten Anordnen identischer Belichtungstexturen (52) von Belichtungsmasken (28) zur Belichtung aufeinanderfolgender Objektschichten (62) in einer Ebene parallel zur Bauebene (22) um eine ganzzahlige Pixelzahl relativ zueinander, vorzugsweise um 1 Pixel in einer x- und/oder y-Richtung der Ebene parallel zur Bauebene (22).
  39. 39. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) unterschiedliche Texturmuster zur Ausbildung der Belichtungstexturen (52) bereitstellt, die ein Verhältnis von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ und von Pixeln mit dem Bit-Wert (32) „durchlässig“ aufweisen, die in einem Bereich zwischen 0 und 1 liegen.
  40. 40. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 34 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (28) jede Belichtungstextur (52) in Form einer Schraffur oder eines regelmäßigen Musters bereitstellt.
  41. 41. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 34 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) ausgebildet ist zum ausschließlichen Verwenden von Belichtungstexturen (52), bei denen allenfalls Ecken von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ aufeinandertreffen, jedoch keine Längskanten von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ aneinander angrenzen.
  42. 42. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 34 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Bereitstellen von Belichtungstexturen (52), welche durch eine Translation in einer Ebene parallel zur Bauebene (22) in sich selbst überführbar sind.
  43. 43. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Satz 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Translation durch einen Vektor definiert wird, welcher eine Länge aufweist, die n Pixeln in einer x-Richtung und m Pixeln in einer zur x-Richtung nicht parallelen y-Richtung entspricht, wobei n und m ganze Zahlen sind.
  44. 44. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 34 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Bereitstellen von Belichtungstexturen (52), welche pixelweise gerastert sind.
  45. 45. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 27 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Zuweisen einer geschlossenen Randlinie (56) zu jeder Belichtungsmaske (28) für jeden Flächenbereich (66b, 66c) oberhalb der Grenzstrukturgröße, wobei den die Randlinie (56) ausbildenden Pixeln der Bit-Wert „durchlässig“ zugewiesen ist.
  46. 46. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Satz 45, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Randlinie (56) mindestens 2 Pixel beträgt, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.
  47. 47. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Sätze 27 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Zuordnen einer individuellen Belichtungszeit zu jeder Belichtungsmaske (28).
  48. 48. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Satz 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Zuordnen einer identischen Belichtungszeit für alle Belichtungsmasken (28).
  49. 49. Vorrichtung (10) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28), umfassend eine Strahlungsquelle (18) zum Erzeugen der Strahlung (14) und eine Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist in Form einer Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) nach einem der Sätze 27 bis 48.
  50. 50. Vorrichtung nach Satz 49, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oszillationseinrichtung (80) vorgesehen ist zum oszillierenden Belichten der Bauebene (22) während einer Belichtungszeit.
  51. 51. Vorrichtung nach Satz 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (80) einen Oszillationshub der Belichtung aufweist, welcher in einer x- und/oder einer y-Richtung parallel zur Bauebene (22) in einem Bereich liegt, welcher maximal einer Breite eines Pixels entspricht, vorzugsweise maximal 0,5 Pixel, insbesondere maximal 0,25 Pixel.
  52. 52. Vorrichtung nach Satz 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (80) ausgebildet ist zum Überlagern einer Oszillation der Belichtung in der x- und der y-Richtung während der Belichtungszeit zu einer kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Oszillation.
  53. 53. Vorrichtung nach einem der Sätze 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationseinrichtung (80) gekoppelt ist mit der Strahlungsquelle (18) und/oder der Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) und/oder einer Abbildungsoptik (20) zum Abbilden der Strahlung (14) auf die Bauebene (22) und/oder einem Träger (42) für das herzustellende Objekt (12) zum oszillierenden Bewegen derselben während der Belichtungszeit.
  54. 54. Vorrichtung nach Satz 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik (20) eine rotierende planparallele Scheibe (86) umfasst, welche um eine um eine zur Bauebene (22) senkrechte oder im Wesentlichen senkrechte Rotationsachse (84) rotierbar gelagert ist und eine Scheibenebene (88) definiert, die mit der Rotationsachse (84) einen von 90° abweichenden Winkel (90) einschließt.
  55. 55. Vorrichtung nach einem der Sätze 49 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (18) ausgebildet ist zum Erzeugen von Strahlung (14) in Form von elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung.
  56. 56. Verwendung einer Vorrichtung (10) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28) nach einem der Sätze 46 bis 55 zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28) nach einem der Sätze 1 bis 26.
The above description thus includes, in particular, the embodiments of exposure mask generating devices, as well as methods and devices for producing a three-dimensional object, which are explicitly listed below in the form of numbered sentences:
  1. 1. Method for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28), wherein for forming each object layer (62) of the object (12) to be solidified at least one exposure mask (28) is produced in a building level (22), by means of which the radiation (14) is projected selectively into the building level, characterized in that each exposure area, which defines a cross-sectional area of the object, in each exposure mask (28) has a self-contained outer contour line (74) is assigned to delimit the exposure area, that the pixels for forming the contour line (74) are assigned the bit value (32) "transparent", that each exposure area in each exposure mask (28) has an inside the dividing line (76) adjoining the contour line (74) is assigned and that the pixels for forming the dividing line (76) are assigned the bit value (34) is assigned "not permeable".
  2. 2. The method according to sentence 1, characterized in that a single exposure mask (28) is produced in a construction level (22) to form each object layer (62) of the object (12) to be solidified.
  3. 3. Method according to sentence 1 or 2, characterized in that a digital exposure mask (28) is produced in a construction plane (22) to form each object layer (62) of the object (12) to be solidified.
  4. 4. The method according to any one of the preceding sentences, characterized in that the width of the contour line (74) and/or the dividing line (76) is at least 2 pixels, in particular in a range of 2 to 8 pixels, preferably in a range of 2 up to 4 pixels.
  5. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that each exposure mask (28) is assigned a separating line (76) for those surface areas (66b, 66c) whose structural size has a width and/or length that is at least twice as large as a width of the contour line (74).
  6. 6. The method according to any one of the preceding sentences, characterized in that for each exposure mask (28) as a function of the object layer (62) to be solidified, a single 2-bit bitmap (30) is calculated, which each pixel of the exposure mask (28) either assigns the bit value (32) "permeable" or the bit value (34) "not permeable" that at least one area (66a) of the 2-bit bitmap (30) with a structure size below a limit structure size the bit value (32) is assigned "transparent" and that each area (66b, 66c) above the limit structure size is assigned an exposure texture (52), which exposure texture is in the form of a pattern of pixels with the bit values (32) "transparent" and (34 ) is "non-permeable".
  7. 7. The method according to sentence 6, characterized in that the exposure texture (52) has at most as many pixels with the bit value (34) “non-transparent” as pixels with the bit value (32) “transparent”.
  8. 8. The method according to sentence 6 or 7, characterized in that each exposure texture (52) has an exposure attenuation value which is greater than 0 and is at most 0.5.
  9. 9. Method according to one of sentences 6 to 8, characterized in that at least one surface area (66b, 66c) with a structure size above the limit structure size is assigned an exposure texture (52) depending on its structure size and that the exposure attenuation value of the exposure texture ( 52) increases.
  10. 10. The method according to one of sentences 6 to 9, characterized in that identical exposure textures (52) of exposure masks (28) for exposure of successive object layers (62) are arranged in a plane parallel to the building plane (22) offset by an integer number of pixels relative to one another , preferably by 1 pixel in an x and/or y direction of the plane parallel to the building plane (22).
  11. 11. The method according to any one of sentences 6 to 10, characterized in that different texture patterns for forming the exposure textures (52) are provided which have a ratio of pixels with the bit value (34) “not transparent” and pixels with the bit -value (32) "permeable" ranging from 0 to 1.
  12. 12. The method according to any one of sentences 6 to 11, characterized in that each exposure texture (52) is designed in the form of hatching or a regular pattern.
  13. 13. The method according to any one of sentences 6 to 12, characterized in that only exposure textures (52) are used in which at most corners of pixels with the bit value (34) "not permeable" meet, but no longitudinal edges of pixels with the Bit value (34) "non-permeable" adjoin each other.
  14. 14. Method according to one of sentences 6 to 13, characterized in that each exposure texture (52) can be converted into itself by a translation in a plane parallel to the building plane (22).
  15. 15. Method according to clause 14, characterized in that the translation is defined by a vector which has a length which corresponds to n pixels in an x-direction and m pixels in a y-direction which is not parallel to the x-direction, where n and m are integers.
  16. 16. Method according to one of sentences 6 to 15, characterized in that each exposure texture (52) is screened pixel by pixel.
  17. 17. The method according to any one of the sentences, characterized in that each exposure area, which defines a cross-sectional area of the object, is assigned a closed edge line (56) in each exposure mask (28) for each outer and inner contour of the exposure area and that the edge line (56) forming pixels is assigned the bit value (32) “transparent”.
  18. 18. The method according to sentence 17, characterized in that a width of the edge line (56) is at least two pixels, preferably that the width of the edge line (56) is in a range from 2 to 8 pixels, more preferably in a range from 2 to 4 pixels.
  19. 19. The method according to any one of the preceding sentences, characterized in that electromagnetic radiation or particle radiation is used as the radiation (14).
  20. 20. Method according to one of the preceding sentences, characterized in that each exposure mask (28) is assigned an individual exposure time.
  21. 21. Method according to sentence 20, characterized in that the exposure time is identical for all exposure masks (28).
  22. 22. The method according to any one of the preceding sentences, characterized in that the building plane (22) is oscillatingly exposed during an exposure time.
  23. 23. The method according to sentence 22, characterized in that an oscillation range of the exposure in an x and/or a y direction parallel to the building plane (22) lies in a range which corresponds at most to a width of a pixel, preferably at most 0.5 pixels, in particular a maximum of 0.25 pixels.
  24. 24. The method according to sentence 22 or 23, characterized in that an oscillation of the exposure in the x and y directions is superimposed during the exposure time to form a circular or substantially circular oscillation.
  25. 25. The method according to any one of sentences 22 to 24, characterized in that a radiation source (18) for generating the radiation (14) and/or the exposure mask (28) and/or imaging optics (20) for imaging the radiation (14) are moved in an oscillating manner on the construction level (22) and/or the object (12) to be produced during the exposure time.
  26. 26. The method according to sentence 25, characterized in that imaging optics (20) with a rotating plane-parallel disk (86) are used, the disk (86) being rotated about an axis of rotation perpendicular or substantially perpendicular to the construction plane (22) and a Disk plane (88) defined, which includes an angle deviating from 90 ° (90) with the axis of rotation (84).
  27. 27. Exposure mask generating device (26) for a device (10) for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28), which device (10) has a Radiation source (18) for generating the radiation (14) and the exposure mask generating device (26), which exposure mask generating device (26) comprises at least one digital exposure mask (28 ) generated, by means of which the radiation (14) is selectively projected into the building plane, characterized in that the exposure mask generating device (26) is formed for assigning to each exposure mask (28) a self-contained outer contour line (74) for delimiting the object layer (62) and a separating line (76) directly adjoining the inside of the contour line (74), the pixels for forming the contour line (74) the bit value (32) is assigned “transparent” and the pixels for forming the dividing line (76) are assigned the bit value (34) “non-transparent”.
  28. 28. Exposure mask generation device according to sentence 27, characterized in that the exposure mask generation device is designed to generate a single exposure mask (28).
  29. 29. Exposure mask generation device according to sentence 27 or 28, characterized in that the exposure mask generation device is designed to generate a digital exposure mask (28).
  30. 30. Exposure mask generation device according to one of sentences 27 to 29, characterized in that a width of the contour line (74) and/or the dividing line (76) is at least 2 pixels, in particular in a range of 2 to 8 pixels, preferably in a range from 2 to 4 pixels.
  31. 31. Exposure mask generation device according to one of sentences 27 to 30, characterized in that the exposure mask generation device (26) is designed to assign a separating line (76) to an exposure mask (28) for those surface areas (66b, 66c) of the same whose structure size is a width and /or has a length which is at least twice as large as a width of the contour line.
  32. 32. Exposure mask generation device according to one of sentences 27 to 31, characterized in that the computing unit is designed to calculate a single bitmap (30) for each exposure mask (28) as a function of the object layer (62) to be solidified.
  33. 33. Exposure mask generation device according to one of sentences 27 to 32, characterized in that the computing unit is designed to calculate a bitmap (30) in the form of a 2-bit bitmap (30) for each exposure mask (28) as a function of the object layer to be solidified ( 62).
  34. 34. Exposure mask generation device according to one of sentences 27 to 33, characterized in that the exposure mask generation device (26) comprises a computing unit (38) for calculating a single 2-bit bitmap (30) for each exposure mask (28) as a function of the object layer to be solidified (62), which 2-bit bitmap (30) assigns each pixel of the exposure mask (28) either the bit value (32) "transparent" or the bit value (34) "non-transparent", for assigning the bit Value (32) "permeable" to each area (66a) of the 2-bit bitmap (30) with a structure size below a limit structure size and for assigning an exposure texture (52) to each area (66b, 66c) above the limit structure size, which exposure texture (52) is in the form of a pattern of pixels with bit values (32) "transparent" and (34) "non-transparent".
  35. 35. Exposure mask generation device according to sentence 34, characterized in that the arithmetic unit (38) is designed to assign an exposure texture (52) which has at most as many pixels with the bit value (34) as “non-transparent” pixels with the bit value (32) "permeable".
  36. 36. Exposure mask generation device according to sentence 34 or 35, characterized in that the computing unit (38) is designed to assign an exposure texture (52) which has an exposure attenuation value which is greater than 0 and is a maximum of 0.5.
  37. 37. Exposure mask generation device according to one of sentences 34 to 36, characterized in that the computing unit (38) is designed to assign an exposure texture (52) to each surface area (66b, 66c) with a structure size above the limit structure size depending on its structure size, with as feature size increases, the exposure attenuation value of the exposure texture (52) increases.
  38. 38. Exposure mask generation device according to one of sentences 34 to 37, characterized in that the computing unit (38) is designed for the offset arrangement of identical exposure textures (52) of exposure masks (28) for the exposure of successive object layers (62) in a plane parallel to the building plane (22 ) by an integer number of pixels relative to one another, preferably by 1 pixel in an x and/or y direction of the plane parallel to the building plane (22).
  39. 39. Exposure mask generation device according to one of sentences 34 to 38, characterized in that the exposure mask generation device (26) provides different texture patterns for forming the exposure textures (52) which have a ratio of pixels with the bit value (34) "non-transparent" and of Pixels with bit value (32) "perv sig" that ranges from 0 to 1.
  40. 40. Exposure mask generating device according to one of sentences 34 to 39, characterized in that the exposure mask generating device (28) provides each exposure texture (52) in the form of hatching or a regular pattern.
  41. 41. Exposure mask generation device according to one of sentences 34 to 40, characterized in that the computing unit (38) is designed to exclusively use exposure textures (52) in which at most corners of pixels with the bit value (34) "non-transparent" meet , but no long edges of pixels with bit value (34) “non-transparent” are contiguous.
  42. 42. Exposure mask generation device according to one of sentences 34 to 41, characterized in that the exposure mask generation device (26) is designed to provide exposure textures (52) which can be converted into themselves by translation in a plane parallel to the building plane (22).
  43. 43. Exposure mask generation device according to clause 42, characterized in that the translation is defined by a vector which has a length which corresponds to n pixels in an x-direction and m pixels in a y-direction which is not parallel to the x-direction, where n and m are integers.
  44. 44. Exposure mask generation device according to one of sentences 34 to 43, characterized in that the exposure mask generation device (26) is designed to provide exposure textures (52) which are screened pixel by pixel.
  45. 45. Exposure mask generation device according to one of sentences 27 to 44, characterized in that the exposure mask generation device (26) is designed to assign a closed edge line (56) to each exposure mask (28) for each surface area (66b, 66c) above the limit feature size, wherein the the pixels forming the border line (56) are assigned the bit value “transparent”.
  46. 46. Exposure mask generation device according to sentence 45, characterized in that a width of the edge line (56) is at least 2 pixels, in particular in a range from 2 to 8 pixels, preferably in a range from 2 to 4 pixels.
  47. 47. Exposure mask generation device according to one of sentences 27 to 46, characterized in that the exposure mask generation device (26) is designed to assign an individual exposure time to each exposure mask (28).
  48. 48. exposure mask generation device according to sentence 47, characterized in that the exposure mask generation device (26) is designed to assign an identical exposure time for all exposure masks (28).
  49. 49. Device (10) for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28), comprising a radiation source (18) for generating the radiation (14 ) and an exposure mask generating device (26), characterized in that the exposure mask generating device (26) is designed in the form of an exposure mask generating device (26) according to one of sentences 27 to 48.
  50. 50. Device according to sentence 49, characterized in that an oscillation device (80) is provided for the oscillating exposure of the building plane (22) during an exposure time.
  51. 51. The device according to sentence 50, characterized in that the oscillation device (80) has an oscillation stroke of the exposure which is in an x and/or a y direction parallel to the building plane (22) in an area which has a maximum width of one Pixels corresponds, preferably a maximum of 0.5 pixels, in particular a maximum of 0.25 pixels.
  52. 52. Device according to sentence 50 or 51, characterized in that the oscillation device (80) is designed to superimpose an oscillation of the exposure in the x and y directions during the exposure time to form a circular or substantially circular oscillation.
  53. 53. Device according to one of sentences 50 to 52, characterized in that the oscillation device (80) is coupled to the radiation source (18) and/or the exposure mask generating device (26) and/or imaging optics (20) for imaging the radiation (14 ) on the construction level (22) and/or a carrier (42) for the object (12) to be produced for the oscillating movement thereof during the exposure time.
  54. 54. Device according to sentence 53, characterized in that the imaging optics (20) comprises a rotating plane-parallel disc (86), which is rotatably mounted about an axis of rotation (84) perpendicular or substantially perpendicular to the construction plane (22) and defines a disk plane (88) which encloses an angle (90) deviating from 90° with the axis of rotation (84).
  55. 55. Device according to one of sentences 49 to 54, characterized in that the radiation source (18) is designed to generate radiation (14) in the form of electromagnetic radiation or particle radiation.
  56. 56. Use of a device (10) for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28) according to one of sets 46 to 55 for carrying out a method for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28) according to one of sets 1 to 26.

Die nachfolgende Beschreibung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts;
  • 2: eine schematische Ansicht eines weiteren Teils einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts;
  • 3: eine schematische Ansicht eines weiteren Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts;
  • 4: eine schematische Darstellung eine Belichtungsmaske mit einer Belichtungstextur;
  • 5: eine schematische Darstellung der Durchhärtetiefe mit und ohne Belichtungstextur;
  • 6: eine schematische Darstellung der Intensitätsverteilung der Strahlung nach der Erzeugung und beim Auftreffen auf die Bauebene im Flächenbereich einer Belichtungstextur, hier Schachbrettmuster auf Pixelniveau;
  • 7: eine schematische Darstellung verschiedener Texturmuster mit zugeordnetem Belichtungsabschwächungswert in Prozent;
  • 8: eine schematische Schnittdarstellung identischer Texturmuster von Belichtungsmasken zur Belichtung aufeinanderfolgender Objektschichten;
  • 9: eine schematische Darstellung der Auswahl einer Belichtungsmaske mit unterschiedlichen Texturmustern in Abhängigkeit unterschiedlicher identifizierter (Grenz-)Strukturgrößen innerhalb einer zu belichtenden Fläche in der auszubildenden Objektschicht;
  • 10: eine schematische Darstellung der Intensitätsverteilung einer Strahlungsquelle;
  • 11: eine schematische Darstellung einer Belichtungsmaske unter Berücksichtigung der Intensitätsverteilung der Strahlungsquelle;
  • 12: eine schematische Darstellung einer Belichtungsmaske ohne Berücksichtigung der Intensitätsverteilung der Strahlungsquelle;
  • 13: eine schematische Darstellung einer Belichtung einer Kreisscheibe mit schematischer dargestelltem Streulicht im Randbereich;
  • 14: eine schematische Ansicht analog 13, jedoch unter Einsatz einer äußeren Konturlinie mit daran angrenzender Trennlinie und schematischer Darstellung einer Verringerung des Streulichts;
  • 15: eine schematische Darstellung einer kreisförmigen Oszillation einer Belichtungsmaske im Subpixelbereich;
  • 16: eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 15; und
  • 17: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Oszillationseinrichtung.
The following description is used in connection with the drawings for more detailed explanation. Show it:
  • 1 1: a schematic representation of part of a device for producing a three-dimensional object;
  • 2 1: a schematic view of a further part of a device for producing a three-dimensional object;
  • 3 1: a schematic view of a further part of a second exemplary embodiment of a device for producing a three-dimensional object;
  • 4 : a schematic representation of an exposure mask with an exposure texture;
  • 5 : a schematic representation of the depth of cure with and without exposure texture;
  • 6 : a schematic representation of the intensity distribution of the radiation after generation and when it hits the construction level in the surface area of an exposure texture, here a chessboard pattern at pixel level;
  • 7 : a schematic representation of different texture patterns with associated exposure attenuation value in percent;
  • 8th : a schematic sectional view of identical texture patterns of exposure masks for exposure of successive object layers;
  • 9 1: a schematic representation of the selection of an exposure mask with different texture patterns as a function of different identified (limit) structure sizes within an area to be exposed in the object layer to be formed;
  • 10 : a schematic representation of the intensity distribution of a radiation source;
  • 11 : a schematic representation of an exposure mask taking into account the intensity distribution of the radiation source;
  • 12 : a schematic representation of an exposure mask without taking into account the intensity distribution of the radiation source;
  • 13 1: a schematic representation of an exposure of a circular disk with scattered light represented schematically in the edge region;
  • 14 : a schematic view by analogy 13 , but using an outer contour line with adjacent dividing line and schematic representation of a reduction in stray light;
  • 15 : a schematic representation of a circular oscillation of an exposure mask in the sub-pixel area;
  • 16 : an enlarged view of area A in 15 ; and
  • 17 1: a schematic representation of a further exemplary embodiment of an oscillation device.

Der schematische Aufbau einer Vorrichtung 10 zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung 14 verfestigbaren Materials 16 ist schematisch in den 1 bis 3 für zwei verschiedene Aufbauvarianten dargestellt.The schematic structure of a device 10 for producing a three-dimensional object by layer-by-layer solidification of a material 16 that can be solidified under the action of radiation 14 is shown schematically in FIGS 1 until 3 shown for two different configurations.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Strahlungsquelle 18, welche eine Abbildungsoptik 20 zum Abbilden eines Objektschichtbildes in eine Bild-/Bauebene 22 umfasst. Von der Abbildungsoptik 20 umfasst ist eine Maskeneinheit 24, welche durch eine Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung 26 ansteuerbar ist. Mit der Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung 26 kann für jede Objektschicht des Objekts 12 eine Belichtungsmaske 28 generiert werden, und zwar in Form eines 2-Bit-Bitmaps 30. Jede 2-Bit-Bitmap 30 weist also lediglich zwei Bit-Werte 32 und 34 auf, wobei der Bit-Wert 32 eine größere Durchlässigkeit für die Strahlung 14 ermöglicht als der Bit-Wert 34. Im Extremfall kann der Bit-Wert 32 für die Strahlung 14 vollständig „durchlässig“ sein, der Bit-Wert 34 für die Strahlung 14 vollständig „nicht durchlässig“. In jedem Fall ist die Durchlässigkeit der Pixel der 2-Bit-Bitmap 30 mit dem Bit-Wert 32 größer als die Durchlässigkeit der Pixel mit dem Bit-Wert 34.The device 10 includes a radiation source 18 which includes imaging optics 20 for imaging an object layer image in an image/construction plane 22 . The imaging optics 20 include a mask unit 24 which can be controlled by an exposure mask generating device 26 . With the exposure mask generating device 26, an exposure mask 28 can be generated for each object layer of the object 12, specifically in the form of a 2-bit bitmap 30. Each 2-bit bitmap 30 therefore has only two bit values 32 and 34, with the Bit value 32 allows for greater transmission of radiation 14 than bit value 34. In the extreme case, bit value 32 can be completely "transparent" for radiation 14, bit value 34 can be completely "non-transparent" for radiation 14 “. In any case, the permeability of Pixels of the 2-bit bitmap 30 with bit value 32 greater than the opacity of the pixel with bit value 34.

Die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung 26 umfasst ferner eine Speichereinrichtung 36, welche beispielsweise gespeicherte native Informationen für die auszubildenden Objektschichten des auszubildenden Objekts 12 enthalten kann. Diese können insbesondere auf einen Computer 38 oder eine andere hierfür geeignete Recheneinrichtung übertragen werden. In Abhängigkeit der Schichtinformationen wird mit dem Computer 36 eine 2-Bit-Bitmap 30 berechnet, die dann auf die Maskeneinheit 24 übertragen wird, um beispielsweise ein LCD-Display bei Belichtung in Transmission oder eine digitale Mikrospiegeleinrichtung ansteuern, um so die von der Strahlungsquelle 18 erzeugte Strahlung 14 entsprechend der auszubildenden Objektschicht auf die Bild-/Bauebene 22 abzubilden. In der Bild-/Bauebene 22 trifft die Strahlung 14 auf noch unverfestigtes, viskoses Material 16, das durch den Energieeintrag durch Belichtung nach einer bestimmten Zeit verfestigt wird. Für jede Objektschicht kann eine individuelle Belichtungszeit vorgegeben werden, so dass beispielsweise die Maskeneinheit 24 die Strahlung 14 vollständig zurückhält, wenn keine Objektschicht ausgebildet werden soll, und die Strahlung 14 selektiv durchlässt, wenn eine Objektschicht ausgebildet werden soll.The exposure mask generation device 26 also includes a storage device 36, which can contain, for example, stored native information for the object layers of the object 12 to be formed. In particular, these can be transferred to a computer 38 or another computing device suitable for this purpose. Depending on the layer information, the computer 36 calculates a 2-bit bitmap 30, which is then transferred to the mask unit 24 in order, for example, to control an LCD display when exposed in transmission or a digital micromirror device, in order in this way to control the light emitted by the radiation source 18 to map the generated radiation 14 onto the image/construction plane 22 in accordance with the object layer to be formed. In the image/construction plane 22, the radiation 14 impinges on still unsolidified, viscous material 16, which is solidified after a certain time by the energy input through exposure. An individual exposure time can be specified for each object layer, so that, for example, the mask unit 24 completely holds back the radiation 14 if no object layer is to be formed and selectively lets the radiation 14 through if an object layer is to be formed.

Zur Ausbildung von Objekten 12 kommen insbesondere zwei Arten von Trägersystemen 40 zum Einsatz. Bei der in 2 schematisch dargestellten Variante befindet sich eine Trägerplatte 42 in einem mit dem Material 16 befüllten Behälter 44. Die Trägerplatte 42 ist mit einer Antriebseinrichtung 46 in den Behälter 44 hinein bewegbar, vorzugsweise in vorgegebenen, diskreten Schritten, die immer dann vollzogen werden, wenn eine weitere Objektschicht durch Aushärten des Materials an der Oberfläche des bereits teilweise ausgebildeten Objekts 12 verfestigt ist und so eine weitere Objektschicht bildet.In particular, two types of carrier systems 40 are used to form objects 12 . At the in 2 In the variant shown schematically, a carrier plate 42 is located in a container 44 filled with the material 16. The carrier plate 42 can be moved into the container 44 with a drive device 46, preferably in predetermined, discrete steps, which are always carried out when a further object layer is solidified by hardening of the material on the surface of the already partially formed object 12 and thus forms a further object layer.

Alternativ kann, wie in 3 dargestellt, die Strahlung 14 auch durch eine strahlungsdurchlässige Platte 48, die einen Boden 50 des alternativen Behälters 44' bildet, in die Bild-/Bauebene 22 abgebildet werden. Die auszubildende Objektschicht entsteht ebenfalls durch Energieeintrag in der Bild-/Bauebene 22, und zwar unter der zuletzt ausgebildeten Objektschicht. Ist eine Objektschicht ausgehärtet, wird mittels der Antriebseinheit 46 das bereits ausgebildete Objekt 12 in vorgegebener Weise ein Stück, insbesondere eine Strecke, die einer Dicke der neu ausgebildeten Objektschicht entspricht, vom Behälter 44 weg bewegt, also quasi etwas aus diesem herausgezogen. Nun kann in einem nächsten Schritt die nächste Objektschicht durch Belichtung des Materials 16 in der Bild-/Bauebene 22 hergestellt werden.Alternatively, as in 3 1, the radiation 14 can also be imaged into the image/build plane 22 through a radiation-transmissive plate 48 which forms a base 50 of the alternative container 44'. The object layer to be formed is also created by the input of energy in the image/construction plane 22, specifically under the last object layer formed. If an object layer has hardened, the already formed object 12 is moved in a predetermined manner by means of the drive unit 46 a piece, in particular a distance that corresponds to a thickness of the newly formed object layer, away from the container 44, i.e. somewhat pulled out of it. In a next step, the next object layer can now be produced by exposing the material 16 in the image/construction plane 22 .

Die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung 26 ermöglicht es ferner, nicht nur einfache 2-Bit-Bitmaps zu generieren zur Steuerung der Maskeneinheit 24, bei denen zu verfestigende Pixel in der auszubildenden Objektschicht der Bit-Wert 32 zugeordnet und allen anderen Pixeln der Bit-Wert 34 zugeordnet wird. Vielmehr ist es optional auch möglich, mit der Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung 26 das eingangs genannte Problem der Überbelichtung von großflächigen Bereichen zu vermeiden. Um also filigrane und großvolumige Strukturen nebeneinander bei der Ausbildung einer Objektschicht mit gleich guter Qualität herstellen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Flächenbereiche des Objekts 12 mit einer Größe oberhalb einer Grenzstrukturgröße mit einer Belichtungstextur 52 auszufüllen. In 4 ist diese Vorgehensweise schematisch dargestellt. Eine filigrane Struktur 54 ist in der in 4 schematisch dargestellten 2-Bit-Bitmap 30 in Form eines langgestreckten schmalen Rechtecks rechts dargestellt.The exposure mask generating device 26 also makes it possible to generate not just simple 2-bit bitmaps for controlling the mask unit 24, in which pixels to be solidified in the object layer to be formed are assigned the bit value 32 and all other pixels are assigned the bit value 34. Rather, it is optionally also possible to use the exposure mask generating device 26 to avoid the problem of overexposure of large areas mentioned at the outset. In order to be able to produce filigree and large-volume structures side by side when forming an object layer with the same good quality, it is proposed according to the invention to fill surface areas of the object 12 with a size above a limit structure size with an exposure texture 52 . In 4 This procedure is shown schematically. A filigree structure 54 is in 4 schematically shown 2-bit bitmap 30 in the form of an elongated narrow rectangle shown on the right.

In der 2-Bit-Bitmap 30 ist links eine im Vergleich zum langgestreckten schmalen Rechteck relativ große Kreisfläche dargestellt, die außen von einer in sich geschlossenen Konturlinie 56 begrenzt ist. Die Kreisfläche ist jedoch nicht vollständig durch Pixel mit dem Bit-Wert 32 „durchlässig“ befüllt, sondern mit einer Belichtungstextur 52. Diese ist aus einzelnen Pixeln mit den beiden einzig verfügbaren Bit-Werten 32 „durchlässig“ und 34 „nicht durchlässig“ zusammengesetzt. Die Belichtungstextur 52 wird vorzugsweise realisiert in Form eines regelmäßigen Musters, welches auf Pixelniveau gerastert ist. Die Rasterung ist inbesondere so gestaltet, dass lediglich Belichtungstexturen zum Einsatz kommen, bei denen allenfalls Ecken von Pixeln mit dem Bit-Wert 34 „nicht durchlässig“ aufeinandertreffen, jedoch keine Längskanten von Pixeln mit dem Bit-Wert 34 „nicht durchlässig“ aneinander angrenzen. Die in 4 beispielhaft dargestellte Belichtungstextur 52 entspricht genau dieser Vorgabe. Sie zeigt ein schachbrettartiges Muster, bei dem jeweils Pixel mit den Bit-Werten 32 „durchlässig“ und 34 „nicht durchlässig“ abwechseln angeordnet sind. Um die Stabilität des Objekts 12 zu gewährleisten, ist die Konturlinie 56 mit einer Breite vorgesehen, die vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt. Insbesondere kann sie auch nur 2 bis 4 Pixel breit sein.In the 2-bit bitmap 30, a circular area that is relatively large in comparison to the elongated, narrow rectangle is shown on the left, which is delimited on the outside by a closed contour line 56. However, the circular area is not completely filled with pixels with the bit value 32 "transparent", but with an exposure texture 52. This is composed of individual pixels with the only two available bit values 32 "transparent" and 34 "non-transparent". The exposure texture 52 is preferably implemented in the form of a regular pattern which is screened at the pixel level. In particular, the screening is designed in such a way that only exposure textures are used in which the corners of pixels with the bit value 34 "non-permeable" meet at most, but no longitudinal edges of pixels with the bit value 34 "non-permeable" adjoin one another. In the 4 The exposure texture 52 shown as an example corresponds exactly to this specification. It shows a chessboard-like pattern in which pixels with the bit values 32 “permeable” and 34 “non-permeable” are arranged alternately. In order to ensure the stability of the object 12, the contour line 56 is provided with a width which is preferably in a range of 2 to 8 pixels. In particular, it can also only be 2 to 4 pixels wide.

Ein Effekt, den ein Einsatz der in 4 dargestellten Belichtungsmaske 30 hat, ist schematisch in 5 dargestellt. Bei einer vorgegebenen festen Belichtungszeit wird für die filigrane Struktur 54 die in 5 rechts schematisch mit Pfeilen dargestellte Durchhärtetiefe erreicht. Würde die kreisförmige Fläche vollständig belichtet, ergebe sich über den großen Flächenbereich eine deutlich größere Durchhärtetiefe. Dies ist im Schaubild in 5 durch die durchgezogenen Pfeile symbolisiert. Um hier einen Ausgleich zu schaffen, dient die Belichtungstextur 52, die aufgrund des niedrigeren Energieeintrags die Durchhärtetiefe für die größere Struktur im Mittel reduziert. So ist es möglich, durch entsprechende Wahl von Belichtungstexturen 52 gleichzeitig filigrane Strukturen 54 und großflächigere Strukturen mit einer einzigen Belichtungsmaske in einem einzigen Belichtungsvorgang für eine insbesondere minimale Belichtungszeit t zu belichten.An effect that using the in 4 has exposure mask 30 shown, is shown schematically in 5 shown. With a predetermined fixed exposure time, for the filigree structure 54 the in 5 the hardening depth shown schematically with arrows on the right is reached. Would the circular area surface is completely exposed, there is a significantly greater depth of hardening over the large surface area. This is in the diagram in 5 symbolized by the solid arrows. The exposure texture 52 serves to compensate for this, which on average reduces the depth of hardening for the larger structure due to the lower energy input. It is thus possible, by appropriate choice of exposure textures 52, to simultaneously expose filigree structures 54 and larger-area structures with a single exposure mask in a single exposure process for a particularly minimal exposure time t.

Ein Gesamtsystem der Abbilung umfassend insbesondere die Abbildungsoptik 20, das Material 16 und gegebenenfalls die strahlungsdurchlässige Platte 48 definiert eine Übertragungsfunktion für die Intensität in Abhängigkeit des Orts x. In 6 ist schematisch mit der Schraffur 58 die Intensitätsverteilung beispielsweise direkt nach einem Mikrospiegeleinheit beziehungsweise einer LCD-Durchlichtmaske dargestellt. Aufgrund der Übertragungsfunktion des Gesamtsystems ergibt sich eine Intensitätsreduzierung sowie eine verschmierte Intensitätsverteilung in der Bauebene, die mit der Schraffur 60 gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass ein Pixel-Linien-Paar von dem Gesamtsystem aufgrund optischer Fehler nur mit einer Modulationsübertragungsfunktion kleiner als 50% abgebildet werden kann.An overall imaging system comprising in particular the imaging optics 20, the material 16 and optionally the radiation-transmissive plate 48 defines a transfer function for the intensity as a function of the location x. In 6 the intensity distribution is shown schematically with hatching 58, for example directly after a micromirror unit or an LCD transmitted light mask. Due to the transfer function of the overall system, there is a reduction in intensity and a smeared intensity distribution in the construction level, which is identified by hatching 60. In other words, this means that a pixel line pair can only be imaged by the overall system with a modulation transfer function of less than 50% due to optical errors.

Die wie beschrieben den großen Flächenbereich umgebende Konturlinie 56 hat insbesondere den Vorteil, dass das Objekt 12 insgesamt eine glatte, scharfe Oberfläche aufweisen kann.The contour line 56 surrounding the large surface area as described has the particular advantage that the object 12 can have a smooth, sharp surface overall.

Die verwendeten Belichtungstexturen 52 können insbesondere so gestaltet werden, dass insgesamt unterschiedliche, sogenannte „Füllgrade“ entstehen. Insbesondere ist darunter zu verstehen, dass der jeweilige „Füllgrad“ einem Belichtungsabschwächungswert entspricht, welcher ein Maß dafür ist, um wie viel der gesamte Energieeintrag in eine Fläche abgeschwächt wird. Die in 7 schematisch dargestellten Flächenmuster 52a bis 52g repräsentieren entsprechende Belichtungsabschwächungswerte, die zu jeder Belichtungstextur 52a bis 52b beispielhaft als Prozentangabe angegeben sind. Die jeweilige Prozentzahl gibt somit den Anteil der Pixel mit dem Bit-Wert 34 „nicht durchlässig“ in der jeweiligen Belichtungstextur 52a bis 52g an.The exposure textures 52 used can in particular be designed in such a way that different, so-called “degrees of filling” arise overall. In particular, this means that the respective “degree of filling” corresponds to an exposure reduction value, which is a measure of how much the total energy input into an area is reduced. In the 7 The surface patterns 52a to 52g shown schematically represent corresponding exposure attenuation values which are given as percentages for each exposure texture 52a to 52b by way of example. The respective percentage number thus indicates the portion of the pixels with the bit value 34 “not permeable” in the respective exposure texture 52a to 52g.

Vorteilhaft ist es, wenn die Pixel mit dem Bit-Wert 34 „nicht durchlässig“ gleichmäßig in der jeweiligen Belichtungstextur 52a bis 52g verteilt sind. Vorzugsweise sind die Pixel mit dem Bit-Wert 34 „nicht durchlässig“ jeweils einzeln angeordnet, das heißt längs ihren Längskanten grenzen diese stets an Pixel an, denen der Bit-Wert 32 „durchlässig“ zugeordnet ist. Eine solche Ausbildung von Belichtungstexturen 52a bis 52g hat insbesondere den Vorteil, dass eine Intensitätsverteilung der Strahlung 14 in der Bild-/Bauebene 22 durch die beschriebene optische Übertragungsfunktion des Gesamtsystems homogenisiert und gemittelt wird. Mit anderen Worten werden auch große Flächenbereiche, obwohl sie mit einer Belichtungstextur 52 gefüllt sind, in gewünschter Weise belichtet und erreichen die erforderliche Durchhärtetiefe, die auch für filigrane Strukturen 54 erreicht wird.It is advantageous if the pixels with the bit value 34 “non-transmissive” are evenly distributed in the respective exposure texture 52a to 52g. The pixels with the bit value 34 “non-permeable” are preferably each arranged individually, ie along their longitudinal edges they always border on pixels to which the bit value 32 “permeable” is assigned. Such a configuration of exposure textures 52a to 52g has the particular advantage that an intensity distribution of the radiation 14 in the image/construction plane 22 is homogenized and averaged by the described optical transfer function of the overall system. In other words, even large surface areas are exposed in the desired manner, although they are filled with an exposure texture 52, and achieve the necessary through-hardening depth, which is also achieved for filigree structures 54.

Um die Stabilität des Objekts 12 insgesamt zu erhöhen, werden vorzugsweise Belichtungstexturen 52 von Belichtungsmasken 30 zur Belichtung aufeinanderfolgender Objektschichten in einer Ebene parallel zur Bild-/Bauebene 22 um eine ganzzahlige Pixelzahl relativ zueinander versetzt angeordnet, und zwar vorzugsweise um 1 Pixel. Dies ist schematisch in 8 für die Objektschichten 62a bis 62d dargestellt, wobei jede der Objektschichten 62a bis 62d, einer Belichtungsfläche entspricht, die von einer Belichtungsmaske 30 definiert wird.In order to increase the stability of object 12 overall, exposure textures 52 of exposure masks 30 for exposure of successive object layers are preferably arranged offset relative to one another by an integer number of pixels, preferably by 1 pixel, in a plane parallel to image/construction plane 22 . This is schematic in 8th for object layers 62a through 62d, each of object layers 62a through 62d corresponding to an exposure area defined by exposure mask 30.

Komplexe Querschnittsflächen von Objekten 12, wie in 9 links schematisch dargestellt, können in unterschiedlich große Flächenbereiche 66a, 66b und 66c unterteilt werden. Die Flächenbereiche 66b und 66c sind bei dem in 9 dargestellten schematischen Beispiel größer als beispielsweise eine vorgegebene Grenzstrukturgröße. Der Flächenbereich 66a ist entsprechend kleiner als die vorgegebene Grenzstrukturgröße. Daher wird der Flächenbereich 66a, der eine filigrane Struktur bildet, nicht mit einer Belichtungstextur gefüllt, sondern es wird eine Bitmap 30, wie beispielhaft in 9 rechts dargestellt, gewählt, in welcher der Flächenbereich 66a vollständig mit Pixeln mit dem Bit-Wert 32 „durchlässig“ gefüllt ist. Die Flächenbereiche 66b und 66c werden vorzugsweise mit einer äußeren Randlinie 56 vollständig umgeben, die idealerweise eine Breite von mindestens 2 Pixeln aufweist. Um eine möglichst homogene Intensitätsverteilung sowie eine möglichst homogene Durchhärtetiefe für alle Flächenbereiche der auszubildenden Objektschicht zu erreichen, wird beispielsweise der Flächenbereich 66b mit der Belichtungstextur 52e gefüllt, der Flächenbereich 66c mit der Belichtungstextur 52c. Damit wird der Energieeintrag vom Flächenbereich 66b im Mittel um 20% abgesenkt, der Energieeintrag im Flächenbereich 66c im Mittel um 50%.Complex cross-sectional areas of objects 12, as in 9 shown schematically on the left, can be subdivided into surface areas 66a, 66b and 66c of different sizes. The surface areas 66b and 66c are in the in 9 illustrated schematic example greater than, for example, a predetermined limit structure size. The surface area 66a is correspondingly smaller than the predefined limit structure size. Therefore, the surface area 66a, which forms a filigree structure, is not filled with an exposure texture, but a bitmap 30 is used, as shown by way of example in 9 shown on the right, is chosen in which the area 66a is completely filled with pixels with the bit value 32 “transparent”. The areas 66b and 66c are preferably completely surrounded by an outer border line 56, which ideally has a width of at least 2 pixels. In order to achieve an intensity distribution that is as homogeneous as possible and a hardening depth that is as homogeneous as possible for all surface areas of the object layer to be formed, surface area 66b is filled with exposure texture 52e, for example, and surface area 66c with exposure texture 52c. The energy input from surface area 66b is thus reduced by an average of 20%, and the energy input in surface area 66c by an average of 50%.

Selbstverständlich kann in analoger Weise auch bei noch komplexeren Querschnittsflächen des Objekts 12 die Aufteilung in Flächenbereiche noch weiter verfeinert und entsprechend deren Größe die passende Belichtungstextur 52 gewählt werden, um eine möglichst homogene Verteilung für die Durchhärtetiefe zu erreichen.Of course, the division into surface areas can be further refined in an analogous manner, even with more complex cross-sectional areas of the object 12, and the appropriate exposure texture 52 can be selected according to their size in order to achieve the most homogeneous possible distribution for the through-hardening depth.

Des Weiteren ist, wie bereits eingangs erwähnt, ein zu lösendes Problem eine inhomogene Intensitätsverteilung der von der Strahlungsquelle 18 erzeugten Strahlung 14. Wird beispielsweise nur ein zentraler Bereich eines Baufeldes in der Bild-/Bauebene 22 genutzt, so ergibt sich in einer Ebene parallel zur Bild-/Bauebene 22 beispielsweise eine Intensitätsverteilung wie in 10 schematisch dargestellt. Im Zentrum des Baufeldes ist damit die Intensität der Strahlung 14 am höchsten. Die Intensität der Strahlung nimmt jedoch zum Rand des Baufeldes kontinuierlich ab. In 10 ist schematisch auf der Hochachse die Intensität aufgetragen, die Ausdehnung in einer Ebene parallel zur Bild-/Bauebene 22 des Strahlungsfeldes bildet eine x-y-Ebene.Furthermore, as already mentioned at the beginning, a problem to be solved is an inhomogeneous intensity distribution of the radiation 14 generated by the radiation source 18. If, for example, only a central area of a construction field in the image/construction plane 22 is used, then in a plane parallel to the Image/construction level 22, for example, an intensity distribution as in 10 shown schematically. The intensity of the radiation 14 is thus at its highest in the center of the construction area. However, the intensity of the radiation decreases continuously towards the edge of the construction area. In 10 the intensity is plotted schematically on the vertical axis, the expansion in a plane parallel to the image/construction plane 22 of the radiation field forms an xy plane.

Wenn beispielsweise zur Ausbildung einer Objektschicht nur der mittlere Bereich des Baufeldes genutzt wird, welcher mit dem Bereich der maximalen und gleichmäßigsten Intensitätsverteilung der Strahlung 14 übereinstimmt, muss dieser Bereich folglich nicht auf den niedrigsten Intensitätswert, der sich in der Regel in den Ecken des Strahlungsfeldes befindet, gedrückt werden. Auf diese Weise kann wertvolle Belichtungszeit gewonnen und damit die Bauzeit zur Ausbildung des Objekts 12 reduziert werden. Mit einer entsprechenden Bildverarbeitungssoftware, die auf dem Computer 38 abläuft, kann dann individuell für jede Objektschicht eine Belichtungsmaske durch die berechnete 2-Bit-Bitmap 30 angesteuert werden, die mit den kleinsten Belichtungsabschwächungswerten auskommt, um die jeweilige Querschnittsfläche des Objekts in der kürzesten Zeit zu belichten. Dieser Effekt ist in den 11 und 12 schematisch dargestellt.If, for example, only the middle area of the construction field is used to form an object layer, which corresponds to the area of the maximum and most uniform intensity distribution of the radiation 14, this area does not have to be at the lowest intensity value, which is usually in the corners of the radiation field , to be pressed. Valuable exposure time can be gained in this way and the construction time for forming the object 12 can thus be reduced. With appropriate image processing software running on the computer 38, an exposure mask can then be controlled individually for each object layer by the calculated 2-bit bitmap 30, which manages with the smallest exposure attenuation values in order to cover the respective cross-sectional area of the object in the shortest possible time expose. This effect is in the 11 and 12 shown schematically.

In 11 wird berücksichtigt, dass die zu belichtende Struktur 68 ausschließlich im Bereich der beiden höchsten Intensitätsstufen, welche durch die gepunkteten Kreise symbolisiert sind, belichtet wird. Daher wird das Niveau der Belichtung angepasst auf die niedrigste dieser beiden Intensitätsstufen. Das heißt, dass den Flächenbereichen 66a Pixel mit dem Bit-Wert 32 „durchlässig“ zugeordnet werden können, und lediglich der Flächenbereich 66b, welcher sich im Bereich des Strahlungsfeldes mit der höchsten Intensität im Bereich zwischen 55 und 60 befindet, durch Ausfüllen beispielsweise mit der Belichtungstextur 52f um 10% abgeschwächt wird.In 11 it is taken into account that the structure 68 to be exposed is exposed exclusively in the area of the two highest intensity levels, which are symbolized by the dotted circles. Therefore, the exposure level is adjusted to the lowest of these two intensity levels. This means that the surface areas 66a can be assigned pixels with the bit value 32 "transmissive", and only the surface area 66b, which is in the area of the radiation field with the highest intensity in the range between 55 and 60, by filling in, for example, with the Exposure Texture 52f is softened by 10%.

Im Gegensatz hierzu ergibt sich für die Belichtungsmaske 30 in 12, wenn die Belichtung auf Ecken des Bildfeldes abgestimmt wird, beispielsweise die Belichtungstextur 52f für die Flächenbereiche 66a und die Belichtungstextur 52d für den Flächenbereich 66b. Mit anderen Worten fällt ohne die Berücksichtigung, dass lediglich im Zentrum des von der Strahlungsquelle 18 erzeugten Strahlungsfeldes eine Belichtung stattfindet, eine Abdunkelung deutlich größer aus, wodurch sich die Belichtungszeit dieser Objektschicht signifikant erhöht, bei den in den 11 und 12 schematisch dargestellten Marken 30 beispielsweise um 20%.In contrast, the exposure mask is 30 in 12 , when the exposure is matched to corners of the image field, for example exposure texture 52f for areas 66a and exposure texture 52d for area 66b. In other words, without taking into account that exposure only takes place in the center of the radiation field generated by the radiation source 18, a darkening is significantly greater, as a result of which the exposure time of this object layer increases significantly, in the case of the in FIGS 11 and 12 brands 30 shown schematically, for example, by 20%.

Um eine Oberflächenqualität des Objekts 12 zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn insbesondere auch Streulichteffekte im Randbereich von Strukturen berücksichtigt werden. Wird eine kreisförmige Struktur 72 beispielsweise vollständig belichtet, also allen Pixeln der zugehörigen 2-Bit-Bitmap 30 der Bit-Wert 32 „durchlässig“ zugeordnet, ergeben sich im Randbereich starke Streulichteffekte wie schematisch in 13 dargestellt. Das Streulicht 70 umgibt die kreisförmige Struktur 72 in der Art einer Korona und führt zu undefinierten Randbereichen der Belichtung.In order to improve the surface quality of the object 12, it is advantageous if, in particular, scattered light effects in the edge area of structures are also taken into account. If, for example, a circular structure 72 is completely exposed, i.e. the bit value 32 “transmissive” is assigned to all pixels of the associated 2-bit bitmap 30, strong scattered light effects result in the edge area, as is shown schematically in 13 shown. The scattered light 70 surrounds the circular structure 72 in the manner of a corona and leads to undefined edge areas of the exposure.

Um diese Nachteile auszugleichen, wird eine Konturlinie 74, die den jeweiligen Querschnitt der Struktur 72 außen begrenzt, durch eine Trennlinie 76 vom Rest der flächigen Struktur abgetrennt. Auf diese Weise lassen sich Streulichteffekte, wie in 14 schematisch dargestellt, deutlich reduzieren. Durch die Konturlinie 74 kann eine klarere Begrenzung eines Flächenbereichs erreicht werden. Die Konturlinie ist vorzugsweise 2 bis 8 Pixel breit, vorteilhaft sind 2 bis 4 Pixel.In order to compensate for these disadvantages, a contour line 74, which delimits the respective cross section of the structure 72 on the outside, is separated from the rest of the planar structure by a separating line 76. In this way, scattered light effects, as in 14 shown schematically, significantly reduce. A clearer delimitation of a surface area can be achieved by the contour line 74 . The contour line is preferably 2 to 8 pixels wide, 2 to 4 pixels are advantageous.

Optional können Verbindungslinien 78 vorgesehen sein, die die Trennlinie 76 unterbrechen und die Konturlinie 74 mit der flächenhaften Struktur 72 verbinden, um insgesamt die geforderte Stabilität des Objekts 12 zu gewährleisten. Insbesondere bei Trennlinien 76 mit einer Breite von nicht mehr als 8 Pixeln haben diese Verbindungslinien 78 kaum Auswirkungen auf die durch die Trennlinie 76 erreichte Streulichtreduzierung.Optionally, connecting lines 78 can be provided, which interrupt the dividing line 76 and connect the contour line 74 to the planar structure 72 in order to ensure the required stability of the object 12 overall. Particularly in the case of dividing lines 76 with a width of no more than 8 pixels, these connecting lines 78 have hardly any effect on the reduction in scattered light achieved by the dividing line 76 .

Wie bereits im einleitenden Teil erläutert, können auch zwei oder mehr Trennlinien 76 vorgesehen sein, die dann parallel zueinander verlaufen und jeweils durch eine durchgehende Konturlinie voneinander getrennt sind. Ebenso kann die im Bereich einer Außenkontur einer Struktur 72 beschriebene Anordnung einer Trennlinie bei Ausnehmungen in einer Objektschicht vorgesehen sein,, also bei nicht belichteten Strukturen. Diese können dann außen von einer Konturlinie 74 umgeben sein, die wiederum von einer Trennlinie 76 umgeben ist, um die Ausnehmung gegenüber einer größeren, zu belichteten Struktur abzugrenzen und das Auftreten von Streulicht zu minimieren. Insbesondere ist es bei kleinen Ausnehmungen in einer Objektschicht so erst möglich, diese überhaupt mit den gewünschten Abmessungen auszubilden.As already explained in the introductory part, two or more separating lines 76 can also be provided, which then run parallel to one another and are each separated from one another by a continuous contour line. Likewise, the arrangement of a dividing line described in the area of an outer contour of a structure 72 can be provided in the case of recesses in an object layer, ie in the case of non-exposed structures. These can then be surrounded on the outside by a contour line 74, which in turn is surrounded by a dividing line 76 in order to delimit the recess from a larger structure to be exposed and to minimize the occurrence of scattered light. In particular, in the case of small recesses in an object layer, it is only possible in this way to form them with the desired dimensions at all.

Zur Verbesserung äußerer und innerer Oberflächen des Objekts 12 kann die Vorrichtung 10 optional eine Oszillationseinrichtung 80 umfassen. Diese kann, wie schematisch in 2 dargestellt, mit der Abbildungsoptik 20 gekoppelt sein. Alternativ ist es auch möglich, diese mit der Platte 48 oder der Trägerplatte 42 zu koppeln. Denkbar ist es auch, die Maskeneinheit 24 mit der Oszillationseinrichtung 80 zu koppeln. Die Oszillationseinrichtung 80 ist vorzugsweise in Form einer mechanischen Oszillationseinrichtung 80 ausgebildet, um eine oszillierende Belichtung in der Bild-/Bauebene 22 zu erreichen.To improve the outer and inner surfaces of the object 12, the device 10 can optionally include an oscillating device 80. This can, as shown schematically in 2 shown to be coupled to the imaging optics 20 . Alternatively, it is also possible to couple this to the plate 48 or the carrier plate 42 . It is also conceivable to couple the mask unit 24 to the oscillation device 80 . The oscillation device 80 is preferably designed in the form of a mechanical oscillation device 80 in order to achieve an oscillating exposure in the image/construction plane 22 .

Die Oszillationseinrichtung 80 ist vorzugsweise ausgebildet zum Überlagern einer Oszillation der Belichtung in einer x- und/oder einer y-Richtung in einer Ebene parallel zur Bild-/Bauebene 22. Vorzugsweise liegt der Oszillationshub in einem Bereich von weniger als 1 Pixel, idealerweise beträgt er 0,25 Pixel. Damit kann, wie schematisch durch den Pfeil 82 in den 15 und 16 dargestellt, eine kreisende Bewegung des durch die Maskeneinheit 24 vorgegebenen Strahlungsfelds in der Bild-/Bauebene 22 relativ zu der zuletzt ausgebildeten Objektschicht realisiert werden. Auf diese Weise ergibt sich eine partielle Überlagerung bei der Belichtung im Konturbereich. Werden beispielsweise während der Belichtungszeit einer Objektschicht ein oder mehrere Oszillationszyklen durchgeführt, so werden alle äußeren und inneren Ecken und Kanten mit dem entsprechenden Radius des durch die Oszillation definierten Kreises abgerundet.The oscillation device 80 is preferably designed to superimpose an oscillation of the exposure in an x and/or a y direction in a plane parallel to the image/construction plane 22. The oscillation range is preferably in a range of less than 1 pixel, ideally it is 0.25 pixels. This can, as shown schematically by the arrow 82 in the 15 and 16 shown, a circular movement of the radiation field predetermined by the mask unit 24 can be realized in the image/construction plane 22 relative to the object layer formed last. In this way, there is a partial superimposition during exposure in the contour area. If, for example, one or more oscillation cycles are carried out during the exposure time of an object layer, then all outer and inner corners and edges are rounded off with the corresponding radius of the circle defined by the oscillation.

Insbesondere kann die Oszillationseinrichtung 80, wie schematisch in 17 dargestellt eine planparallele Scheibe 86 umfassen, die um eine Rotationsachse 84 rotiert, welche relativ zur Bild-/Bauebene 22 einen Winkel von 90° oder im Wesentlichen 90° geneigt ist. Allerdings ist die Scheibe 86, die eine Scheibenebene 88 definiert, derart gegenüber der Bild-/Bauebene 22 geneigt, dass die Scheibenebene 88 mit der Rotationsachse 84 einen von 90° abweichenden Winkel 90 einschließt. Aufgrund der Rotation der Scheibe 86 wird wie in 17 schematisch dargestellt eine durch den Pfeil 82 symbolisierte kreisende Bewegung des durch die Maskeneinheit 24 vorgegebenen Strahlungsfelds in der Bild-/Bauebene 22 relativ zu der zuletzt ausgebildeten Objektschicht realisiert, und zwar aufgrund der Brechung der Strahlung 14 an der Scheibe 86.In particular, the oscillation device 80, as shown schematically in 17 shown comprise a plane-parallel disk 86 which rotates about an axis of rotation 84 which is inclined at an angle of 90° or substantially 90° relative to the image/construction plane 22 . However, the pane 86, which defines a pane plane 88, is inclined in relation to the image/construction plane 22 in such a way that the pane plane 88 encloses an angle 90 deviating from 90° with the axis of rotation 84. Due to the rotation of the disk 86, as in 17 shown schematically, a circular movement, symbolized by the arrow 82, of the radiation field specified by the mask unit 24 in the image/construction plane 22 relative to the object layer formed last is realized, specifically due to the refraction of the radiation 14 at the pane 86.

Durch die Oszillationseinrichtung 80 ist es somit insbesondere möglich, mit einer einzigen Belichtungsmaske 28 durch Oszillation beispielsweise derselben oder der Trägerplatte 42 während eines einzigen Belichtungszyklus eine Kantenglättung im Subpixelbereich zu erreichen. Die planparallele Glasscheibe kann insbesondere im Strahlengang zwischen einer digitalen Mikrospiegeleinheit und der Abbildungsoptik 20 oder zwischen der Abbildungsoptik und der Bild-/Bauebene 22 angeordnet werden. Anders als im Stand der Technik beschrieben, ist somit eine Mehrfachbelichtung nicht erforderlich. Vielmehr wird eine gezielt unscharfe Abbildung mit einer einzigen Belichtungsmaske ohne eine Helligkeitssteuerung der einzelnen Pixel durch die Oszillation vorgenommen, um die Kantenglättung zu erreichen. Dieses Vorgehen erfordert keinen zusätzlichen Rechenaufwand, da keine weiteren Bitmaps mit Pixelversatz berechnet werden müssen, wie dies beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt ist.The oscillation device 80 thus makes it possible, in particular, to achieve edge smoothing in the sub-pixel region with a single exposure mask 28 by oscillating, for example, the same or the carrier plate 42 during a single exposure cycle. In particular, the plane-parallel glass pane can be arranged in the beam path between a digital micromirror unit and the imaging optics 20 or between the imaging optics and the image/construction plane 22 . In contrast to what is described in the prior art, multiple exposure is therefore not necessary. Rather, a deliberately unsharp imaging is performed with a single exposure mask without brightness control of the individual pixels by the oscillation in order to achieve edge smoothing. This procedure requires no additional computing effort, since no further bitmaps with pixel offsets have to be calculated, as is known, for example, from the prior art.

Claims (18)

Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28), wobei zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) mindestens eine Belichtungsmaske (28) erzeugt wird, mittels derer die Strahlung (14) selektiv in die Bauebene projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Belichtungsfläche, welche eine Querschnittsfläche des Objektes definiert, in jeder Belichtungsmaske (28) eine in sich geschlossene äußere Konturlinie (74) zur Begrenzung der Belichtungsfläche zugewiesen wird, dass den Pixeln zur Ausbildung der Konturlinie (74) der Bit-Wert (32) „durchlässig“ zugewiesen wird, dass jeder Belichtungsfläche in jeder Belichtungsmaske (28) eine innen an die Konturlinie (74) angrenzende Trennlinie (76) zugewiesen wird und dass den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie (76) der Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zugewiesen wird.Method for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28), wherein for forming each object layer (62) of the object (12) to be solidified in a Build level (22) at least one exposure mask (28) is produced, by means of which the radiation (14) is projected selectively into the build level, characterized in that each exposure area, which defines a cross-sectional area of the object, in each exposure mask (28) has a a closed outer contour line (74) is assigned to delimit the exposure area, that the pixels for forming the contour line (74) are assigned the bit value (32) "transparent", that each exposure area in each exposure mask (28) has an inside on the contour line (74) adjacent dividing line (76) is assigned and that the pixels for forming the dividing line (76) are assigned the bit value (34) " not permeable” is assigned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Konturlinie (74) und/oder der Trennlinie (76) mindestens 2 Pixel beträgt, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.procedure after claim 1 , characterized in that a width of the contour line (74) and/or the dividing line (76) is at least 2 pixels, in particular in a range from 2 to 8 pixels, preferably in a range from 2 to 4 pixels. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Belichtungsmaske (28) eine Trennlinie (76) für diejenigen Flächenbereiche (66b, 66c) zugewiesen wird, deren Strukturgröße eine Breite und/oder Länge aufweist, welche mindestens doppelt so groß ist wie eine Breite der Konturlinie (74).procedure after claim 1 or 2 , characterized in that each exposure mask (28) is assigned a separating line (76) for those surface areas (66b, 66c) whose structural size has a width and/or length which is at least twice the width of the contour line (74) . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) eine einzige Belichtungsmaske (28) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a single exposure mask (28) is produced in a construction level (22) in order to form each object layer (62) of the object (12) to be solidified. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) eine digitale Belichtungsmaske (28) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for forming each object layer to be consolidated (62) of the object (12) in a construction level (22) a digital exposure mask (28) is produced. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62) eine einzige 2-Bit-Bitmap (30) berechnet wird, welche jedem Pixel der Belichtungsmaske (28) entweder den Bit-Wert (32) „durchlässig“ oder den Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zuordnet, dass mindestens einem Flächenbereich (66a) der 2-Bit-Bitmap (30) mit einer Strukturgröße unterhalb einer Grenzstrukturgröße der Bit-Wert (32) „durchlässig“ zugewiesen wird und dass jedem Flächenbereich (66b, 66c) oberhalb der Grenzstrukturgröße eine Belichtungstextur (52) zugewiesen wird, welche Belichtungstextur in Form eines Musters von Pixeln mit den Bit-Werten (32) „durchlässig“ und (34) „nicht durchlässig“ ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a single 2-bit bitmap (30) is calculated for each exposure mask (28) as a function of the object layer (62) to be solidified, which bitmap each pixel of the exposure mask (28) either -value (32) "permeable" or the bit value (34) "not permeable" assigns that at least one surface area (66a) of the 2-bit bitmap (30) with a structure size below a limit structure size has the bit value (32 ) is assigned “transparent” and that each area (66b, 66c) above the limit structure size is assigned an exposure texture (52), which exposure texture is in the form of a pattern of pixels with the bit values (32) “transparent” and (34) “ not permeable”. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauebene (22) während einer Belichtungszeit oszillierend belichtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the building plane (22) is illuminated in an oscillating manner during an exposure time. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) für eine Vorrichtung (10) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28), welche Vorrichtung (10) eine Strahlungsquelle (18) zum Erzeugen der Strahlung (14) und die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) umfasst, welche Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) zum Ausbilden jeder zu verfestigenden Objektschicht (62) des Objekts (12) in einer Bauebene (22) mindestens eine Belichtungsmaske (28) erzeugt, mittels derer die Strahlung (14) selektiv in die Bauebene projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Zuweisen einer in sich geschlossenen äußeren Konturlinie (74) zur Begrenzung der Objektschicht (62) und einer innen an die Konturlinie (74) direkt angrenzenden Trennlinie (76) zu jeder Belichtungsmaske (28), wobei den Pixeln zur Ausbildung der Konturlinie (74) der Bit-Wert (32) „durchlässig“ und den Pixeln zur Ausbildung der Trennlinie (76) der Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zugewiesen ist.Exposure mask generating device (26) for a device (10) for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28), which device (10) has a radiation source ( 18) for generating the radiation (14) and the exposure mask generating device (26), which exposure mask generating device (26) generates at least one exposure mask (28) for forming each object layer (62) of the object (12) to be solidified in a construction level (22), by means of which the radiation (14) is projected selectively into the building plane, characterized in that the exposure mask generating device (26) is designed to assign a self-contained outer contour line (74) to delimit the object layer (62) and an inner contour line ( 74) directly adjacent dividing line (76) to each exposure mask (28), wherein the Pixels for forming the contour line (74) are assigned the bit value (32) “transparent” and the pixels for forming the dividing line (76) are assigned the bit value (34) “non-transparent”. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Konturlinie (74) und/oder der Trennlinie (76) mindestens 2 Pixel beträgt, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 8 Pixeln liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 4 Pixeln.Exposure mask generation device according to claim 8 , characterized in that a width of the contour line (74) and/or the dividing line (76) is at least 2 pixels, in particular in a range from 2 to 8 pixels, preferably in a range from 2 to 4 pixels. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist zum Zuweisen einer Trennlinie (76) zu einer Belichtungsmaske (28) für diejenigen Flächenbereiche (66b, 66c) derselben, deren Strukturgröße eine Breite und/oder Länge aufweist, welche mindestens doppelt so groß ist wie eine Breite der Konturlinie.Exposure mask generation device according to claim 8 or 9 , characterized in that the exposure mask generating device (26) is designed to assign a separating line (76) to an exposure mask (28) for those surface areas (66b, 66c) of the same whose structure size has a width and/or length which is at least twice as large is like a width of the contour line. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen einer einzigen Belichtungsmaske (28).Exposure mask generation device according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that the exposure mask generating device is designed to generate a single exposure mask (28). Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen einer digitalen Belichtungsmaske (28).Exposure mask generation device according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that the exposure mask generating device is designed to generate a digital exposure mask (28). Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) eine Recheneinheit (38) umfasst und dass die Recheneinheit (38) ausgebildet ist a) zum Berechnen einer einzigen Bitmap (30) für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62) und/oder b) zum Berechnen einer Bitmap (30) in Form einer 2-Bit-Bitmap (30) für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62) und/oder c) zum Berechnen einer einzigen 2-Bit-Bitmap (30) für jede Belichtungsmaske (28) in Abhängigkeit der zu verfestigenden Objektschicht (62), welche 2-Bit-Bitmap (30) jedem Pixel der Belichtungsmaske (28) entweder den Bit-Wert (32) „durchlässig“ oder den Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ zuordnet, zum Zuweisen des Bit-Werts (32) „durchlässig“ zu jedem Flächenbereich (66a) der 2-Bit-Bitmap (30) mit einer Strukturgröße unterhalb einer Grenzstrukturgröße und zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52) zu jedem Flächenbereich (66b, 66c) oberhalb der Grenzstrukturgröße, welche Belichtungstextur (52) in Form eines Musters von Pixeln mit den Bit-Werten (32) „durchlässig“ und (34) „nicht durchlässig“ ausgebildet ist.Exposure mask generation device according to one of Claims 8 until 12 , characterized in that the exposure mask generation device (26) comprises a computing unit (38) and that the computing unit (38) is designed a) to calculate a single bitmap (30) for each exposure mask (28) as a function of the object layer (62) to be solidified and/or b) for calculating a bitmap (30) in the form of a 2-bit bitmap (30) for each exposure mask (28) depending on the object layer (62) to be solidified and/or c) for calculating a single 2-bit -Bitmap (30) for each exposure mask (28) depending on the object layer (62) to be solidified, which 2-bit bitmap (30) each pixel of the exposure mask (28) either the bit value (32) "transparent" or the assigns bit value (34) "non-transmissive", assigning bit value (32) "transmissive" to each area (66a) of the 2-bit bitmap (30) with a feature size below a threshold feature size, and assigning an exposure texture (52) to each area (66b, 66c) or similar Above the feature size limit, exposure texture (52) is in the form of a pattern of pixels with bit values (32) “transparent” and (34) “non-transparent”. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) ausgebildet ist a) zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52), welche höchstens so viele Pixel mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ wie Pixel mit dem Bit-Wert (32) „durchlässig“ aufweist und/oder b) zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52), welche einen Belichtungsabschwächungswert aufweist, welcher größer als 0 ist und maximal 0,5 beträgt, und/oder c) zum Zuweisen einer Belichtungstextur (52) zu jedem Flächenbereich (66b, 66c) mit einer Strukturgröße oberhalb der Grenzstrukturgröße in Abhängigkeit seiner Strukturgröße, wobei mit zunehmender Strukturgröße der Belichtungsabschwächungswert der Belichtungstextur (52) zunimmt, und/oder d) zum versetzten Anordnen identischer Belichtungstexturen (52) von Belichtungsmasken (28) zur Belichtung aufeinanderfolgender Objektschichten (62) in einer Ebene parallel zur Bauebene (22) um eine ganzzahlige Pixelzahl relativ zueinander, vorzugsweise um 1 Pixel in einer x- und/oder y-Richtung der Ebene parallel zur Bauebene (22), und/oder e) zum ausschließlichen Verwenden von Belichtungstexturen (52), bei denen allenfalls Ecken von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ aufeinandertreffen, jedoch keine Längskanten von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ aneinander angrenzen.exposure mask generator Claim 13 , characterized in that the arithmetic unit (38) is designed a) to assign an exposure texture (52) which has at most as many pixels with the bit value (34) “not transparent” as pixels with the bit value (32) “ permeable" and/or b) for assigning an exposure texture (52) which has an exposure attenuation value, which is greater than 0 and has a maximum of 0.5, and/or c) for assigning an exposure texture (52) to each surface area (66b, 66c) with a structure size above the limit structure size depending on its structure size, with the exposure attenuation value of the Exposure texture (52) increases, and/or d) for arranging identical exposure textures (52) of exposure masks (28) for exposure of successive object layers (62) in a plane parallel to the construction plane (22) offset by an integer number of pixels relative to one another, preferably by 1 Pixels in an x and/or y direction of the plane parallel to the construction plane (22), and/or e) for the exclusive use of exposure textures (52), in which at most corners of pixels with the bit value (34) "not permeable" meet, but no longitudinal edges of pixels with the bit value (34) "non-permeable" are adjacent to each other. Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) a) unterschiedliche Texturmuster zur Ausbildung der Belichtungstexturen (52) bereitstellt, die ein Verhältnis von Pixeln mit dem Bit-Wert (34) „nicht durchlässig“ und von Pixeln mit dem Bit-Wert (32) „durchlässig“ aufweisen, die in einem Bereich zwischen 0 und 1 liegen, und/oder b) jede Belichtungstextur (52) in Form einer Schraffur oder eines regelmäßigen Musters bereitstellt und/oder c) ausgebildet ist zum Bereitstellen von Belichtungstexturen (52), welche durch eine Translation in einer Ebene parallel zur Bauebene (22) in sich selbst überführbar sind, wobei insbesondere die Translation durch einen Vektor definiert wird, welcher eine Länge aufweist, die n Pixeln in einer x-Richtung und m Pixeln in einer zur x-Richtung nicht parallelen y-Richtung entspricht, wobei n und m ganze Zahlen sind, und/oder d) ausgebildet ist zum Bereitstellen von Belichtungstexturen (52), welche pixelweise gerastert sind.Exposure mask generation device according to Claim 13 or 14 , characterized in that the exposure mask generating device (26) a) provides different texture patterns for the formation of the exposure textures (52), which have a ratio of pixels with the bit value (34) "non-transparent" and pixels with the bit value (32 ) have “transparent”, which are in a range between 0 and 1, and/or b) provides each exposure texture (52) in the form of hatching or a regular pattern and/or c) is designed to provide exposure textures (52), which can be converted into itself by a translation in a plane parallel to the construction plane (22), the translation being defined in particular by a vector which has a length of n pixels in an x-direction and m pixels in an x-direction Direction does not correspond to a parallel y-direction, where n and m are integers, and/or d) is designed to provide exposure textures (52) which are screened pixel by pixel. Vorrichtung (10) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28), umfassend eine Strahlungsquelle (18) zum Erzeugen der Strahlung (14) und eine Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) ausgebildet ist in Form einer Belichtungsmaskenerzeugungseinrichtung (26) nach einem der Ansprüche 8 bis 15.Device (10) for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28), comprising a radiation source (18) for generating the radiation (14) and an exposure mask generating device (26), characterized in that the exposure mask generating device (26) is designed in the form of an exposure mask generating device (26) according to one of Claims 8 until 15 . Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oszillationseinrichtung (80) vorgesehen ist zum oszillierenden Belichten der Bauebene (22) während einer Belichtungszeit.device after Claim 16 , characterized in that an oscillation device (80) is provided for the oscillating exposure of the building plane (22) during an exposure time. Verwendung einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 16 oder 17 zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (12) durch schichtweises Verfestigen eines unter Einwirkung von Strahlung (14) verfestigbaren Materials (16) unter Verwendung von Belichtungsmasken (28).Use of a device (10) according to Claim 16 or 17 for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28) for carrying out a method according to one of Claims 1 until 7 for producing a three-dimensional object (12) by layer-by-layer solidification of a material (16) that can be solidified under the action of radiation (14) using exposure masks (28).
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