DE102015212153A1

DE102015212153A1 - Druckvorrichtung zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur

Info

Publication number: DE102015212153A1
Application number: DE102015212153.4A
Authority: DE
Inventors: Anartz Unamuno; Markus Klemm
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Druckvorrichtung (100) zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur (101), wobei die Druckvorrichtung (100) einen Behälter (102) zum Aufnehmen einer polymerisierbaren Flüssigkeit (103), und eine Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) mit einer Ultraschallquelle (105) aufweist, wobei die Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) ausgebildet ist, um Ultraschall in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) zu erzeugen, so dass der Ultraschall an einem Fokuspunkt (106) in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) ein lokales Maximum aufweist, wobei die polymerisierbare Flüssigkeit (103) um den Fokuspunkt (106) herum verhärtet und einen ausgehärteten Abschnitt (107) der dreidimensionalen Struktur (101) bildet, und wobei die Druckvorrichtung (100) derart ansteuerbar ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt (106) und dem ausgehärteten Abschnitt (107) erzeugbar ist, um die dreidimensionale Struktur (101) zunehmend anwachsend auszubilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur mit den Merkmalen von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur gemäß den Merkmalen von Anspruch 13.
Die 3D Drucktechnologie ist ein gängiges Verfahren beim sogenannten Rapid Prototyping sowie bei additiven Herstellungsverfahren im Allgemeinen. Die meisten derzeit erhältlichen 3D Drucker arbeiten nach dem Prinzip des sogenannten Fused Deposition Modeling (FDM; deutsch: Schmelzschichtung). Dieses Verfahren benötigt einen dreidimensional verfahrbaren Objektträger um alle Positionen zu erfassen, an denen Material aufgetragen werden muss (3D Raster). Auch die Einheit, die das Material aufbringt, kann dreidimensional verfahrbar sein. Das zu verarbeitende Material wird hierbei aufgeschmolzen und mit einer entsprechenden Düse Schicht für Schicht übereinander aufgetragen. Unterschiedlichste Produkte sind sowohl für den industriellen als auch für den Endkundenmarkt verfügbar.
Diese FDM-Verfahren sind gut zur Erstellung von Prototypen geeignet. Abhängig von der Geometrie und der Größe des herzustellenden Prototyps kann dessen Fertigung jedoch mehrere Stunden, bis hin zu mehreren Tagen benötigen.
Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb ein Verfahren bzw. eine Druckvorrichtung zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur vor, bei der der Druckvorgang im Vergleich zu den oben genannten FDM-Verfahren erkennbar schneller durchführbar ist.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der WO 2014/126837 A2 gezeigt. In dieser Druckschrift wird ein Verfahren namens Continuous Liquid Interface Production (CLIP) beschrieben, bei dem Harz mithilfe eines ultravioletten Lasers polymerisiert wird. Das Harz befindet sich in flüssiger Form in einem Behälter, der einen licht- sowie gasdurchlässigen Boden aufweist. Entfernt von dem Behälter angeordnet befindet sich der UV-Laser, dessen ausgesendetes Licht über eine Spiegelprojektionsvorrichtung durch den lichtdurchlässigen Boden hindurch in das flüssige Harz geleitet wird. An den Stellen, an denen das UV Licht auftrifft, härtet das Harz aus. Die in der WO 2014/126837 A2 beschriebene Vorrichtung weist außerdem einen anfänglich im flüssigen Harz befindlichen Objektträger auf. Das UV-Licht trifft auf diesen Objektträger auf und härtet dort eine zweidimensionale Ebene des Harzes aus. Der Objektträger bewegt sich währenddessen nach oben, d. h. aus dem flüssigen Harz heraus, und bildet somit die dritte Dimension für den 3D Druck.
Diese 3D Druckverfahren weisen eine hohe Geschwindigkeit beim Drucken auf. Bei dem in der WO 2014/126837 A2 offenbarten Verfahren ist jedoch eine hohe Genauigkeit bei der Prozessführung von Nöten. So muss beispielsweise unterhalb des gasdurchlässigen Bodens, d. h. auf der dem flüssigen Harz abgewandten Außenseite des Bodens, stets eine bestimmte Menge eines bestimmten Gases vorrätig sein. Dieses Gas diffundiert durch den gasdurchlässigen Boden hindurch und bildet auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. auf der dem flüssigen Harz zugewandten Seite des Bodens, eine sogenannte „Deadzone”. Innerhalb der Deadzone wirkt das durch den Boden diffundierte Gas als Polymerisationshemmer in dem flüssigen Harz und verhindert dort das Aushärten des Harzes.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestehende 3D Druckverfahren sowie 3D Druckvorrichtungen weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckvorrichtung zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können dreidimensionale Strukturen etwa 25 bis 100 Mal schneller als im herkömmlichen FDMA-Verfahren hergestellt werden. Die Verhärtung bzw. die Aushärtung der polymerisierbaren Flüssigkeit mittels Ultraschall kann außerdem sehr präzise erfolgen, da die Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt und dem ausgehärteten Abschnitt der dreidimensionalen Struktur sehr hochauflösend möglich ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können dreidimensionale Strukturen im Mikrometer-Bereich, bis in den Nanometer-Bereich hinein, hergestellt werden. Da der Ultraschall direkt in der polymerisierbaren Flüssigkeit erzeugt wird, kann auf die Ausbildung einer Deadzone mittels eines gasförmigen Polymerisationshemmers verzichtet werden. Es besteht somit keine Notwendigkeit zur Bereitstellung eines gasdurchlässigen Behälterbodens. Die Prozessführung, d. h. das erfindungsgemäße Verfahren zum Drucken dreidimensionaler Strukturen wird somit vereinfacht. Auch der gesamte Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird damit einfacher und die Vorrichtung selbst kann in der Größe reduziert werden.
Die polymerisierbare Flüssigkeit kann ein durch Ultraschall aushärtbares Harz sein. Harze sind besonders gut zur Herstellung von 3D Strukturen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Insbesondere eignen sich hierfür Harze, die durch Ultraschall angeregt rasch aushärten.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtung kann eine Vielzahl von Ultraschallquellen aufweisen, die zu einem eindimensionalen oder zu einem zweidimensionalen Array zusammengefasst sind.
Ein eindimensionales Array weist zwei oder mehrere Ultraschallquellen auf, die eindimensional zueinander, z. B. linienförmig, an der Ultraschall-Aussendevorrichtung angeordnet sind. Eindimensionale Arrays sind gut geeignet, um die polymerisierbare Flüssigkeit entlang einer Richtung linien- bzw. zeilenweise aushärten zu lassen. In anderen Worten eignet sich ein eindimensionales Array dazu, um eine eindimensionale Schicht der polymerisierbaren Flüssigkeit aushärten zu lassen. Ein zweidimensionales Array weist drei oder mehrere Ultraschallquellen auf, die zweidimensional zueinander, z. B. dreieckförmig, an der Ultraschall-Aussendevorrichtung angeordnet sind. Zweidimensionale Arrays sind gut geeignet, um die polymerisierbare Flüssigkeit entlang zweier Richtungen, z. B. entlang einer horizontalen und einer vertikalen Richtung, flächig aushärten zu lassen. In anderen Worten eignet sich ein zweidimensionales Array dazu, um eine zweidimensionale Schicht der polymerisierbaren Flüssigkeit aushärten zu lassen
Die Druckvorrichtung kann mindestens zwei Ultraschall-Aussendevorrichtungen aufweisen. Durch Bereitstellen mehrerer Aussendevorrichtungen kann eine höhere Ultraschallintensität realisiert werden. Außerdem kann die polymerisierbare Flüssigkeit von mehreren Seiten gleichzeitig mit Ultraschall beaufschlagt werden, was wiederum die zur Herstellung der dreidimensionalen Struktur benötigte Zeit reduziert. Außerdem realisieren zwei oder mehr Ultraschall-Wandler, die vorteilhafter Weise auf denselben Punkt im Raum gerichtet sind, einen sehr scharfen Fokuspunkt. Dadurch kann die Genauigkeit des Drucks einer dreidimensionalen Struktur erhöht werden.
Die mindestens zwei Ultraschall-Aussendevorrichtungen können mit einem Winkelversatz zueinander angeordnet sein, wobei der Winkelversatz zwischen etwa 135° und etwa 108°, und bevorzugt zwischen etwa 90° und 60° beträgt. Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen können somit also beispielsweise in einem bestimmten geometrischen Muster zueinander angeordnet sein. Dies kann eine Anpassung an die Behälterform erleichtern, und vorteilhaft zur Erzeugung bestimmter Geometrien von dreidimensionalen Strukturen eingesetzt werden. So eignet sich beispielsweise eine etwa 90°-Anordnung zweier Ultraschall-Aussendevorrichtungen zueinander gut zur Erzeugung einer viereckigen dreidimensionalen Struktur. Verrundete Kanten an der dreidimensionalen Struktur hingegen können präzise mit mehreren Ultraschall-Aussendevorrichtungen erzeugt werden, die beispielsweise achteckig, d. h. mit einem Winkelversatz von etwa 135°, zueinander angeordnet sind.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtung kann innerhalb des Behälters zum Aufnehmen der polymerisierbaren Flüssigkeit angeordnet sein. Dies sorgt für eine platzsparende Anordnung der Ultraschall-Aussendevorrichtung.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtung kann zumindest abschnittsweise mit der polymerisierbaren Flüssigkeit in Kontakt sein. Dies bringt den Vorteil, dass die dreidimensionale Struktur vollständig in der polymerisierbaren Flüssigkeit ausgebildet werden kann.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtung und/oder die Ultraschallquelle kann ausgebildet sein, um die Position des Fokuspunkts räumlich zu variieren, sodass sich der Fokuspunkt relativ zu dem ausgehärteten Abschnitt bewegt, um die dreidimensionale Struktur zunehmend anwachsend auszubilden. Der Fokuspunkt kann demnach frei im Raum bewegbar sein, was die Relativbewegung zwischen dem ausgehärteten Abschnitt der dreidimensionalen Struktur und dem Fokuspunkt ermöglicht. Somit kann die dreidimensionale Struktur entlang des geführten bzw. sich bewegenden Fokuspunkts gebildet werden. In anderen Worten gibt die Bahn, auf der sich der Fokuspunkt bewegt, die Form der dreidimensionalen Struktur vor, da der Fokuspunkt die Stelle bestimmt, an der die polymerisierbare Flüssigkeit aushärtet.
Die Ultraschallquelle kann ein kapazitiver mikromechanischer Ultraschallwandler sein. Diese kleinen MEMS-Bauelemente tragen zur Reduzierung der Größe der gesamten Druckvorrichtung bei. Außerdem ermöglichen kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler den Aufbau von Arrays mit kleinem Pitch, vorteilhafter Weise bei beliebig hohen Frequenzen. Sie ermöglichen somit eine weitere Verbesserung der Auflösung des 3D Drucks.
Die Druckvorrichtung kann einen Objektträger aufweisen, der zumindest abschnittsweise mit der polymerisierbaren Flüssigkeit in Kontakt ist, und die Druckvorrichtung kann ausgebildet sein, um den Fokuspunkt auf den Objektträger auszurichten, sodass eine Polymerisation der polymerisierbaren Flüssigkeit an dem Objektträger ausgelöst wird. Der Druckprozess beginnt somit vorteilhaft direkt an dem Objektträger. Dort härtet die polymerisierbare Flüssigkeit initial aus, so dass von dort ausgehend die dreidimensionale Struktur zunehmend anwachsend ausgebildet werden kann. Die dreidimensionale Struktur wird somit an dem Objektträger gebildet und kann an dem Objektträger anhaftend ausgebildet werden.
Der Objektträger kann relativ zu dem Fokuspunkt bewegbar sein, und eine Bewegung des Objektträgers relativ zu dem Fokuspunkt kann derart synchronisiert sein, dass die dreidimensionale Struktur, beginnend an dem Objektträger, zunehmend anwachsend ausgebildet wird. Zusätzlich oder alternativ zu der oben genannten Variante der Veränderbarkeit der Position des Fokuspunkts, z. B. durch eine Bewegbarkeit der Ultraschall-Aussendevorrichtung bzw. der Ultraschallquelle, kann der Objektträger bewegbar sein, um eine Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt und dem ausgehärteten Abschnitt zu realisieren. Eine Bewegung des Objektträgers kann beispielsweise auf einfache Art und Weise durch eine geeignet gesteuerte motorisierte Vorrichtung realisiert werden. Der Objektträger kann beispielsweise eindimensional, z. B. nach oben aus der polymerisierbaren Flüssigkeit heraus, bewegt werden. Der Objektträger, an dem vorzugsweise bereits ein Teil der dreidimensionalen Struktur anhaftend ausgebildet ist, kann aber auch zweidimensional oder dreidimensional, insbesondere innerhalb der polymerisierbaren Flüssigkeit, bewegt werden. So kann eine einfache Relativbewegung zwischen Fokuspunkt und ausgehärtetem Abschnitt zur Erzeugung der dreidimensionalen Struktur realisiert werden, um die dreidimensionale Struktur zunehmend anwachsend auszubilden.
Die Druckvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die dreidimensionale Struktur bis zu ihrer Fertigstellung vollständig von der polymerisierbaren Flüssigkeit umgeben ist. Dies ermöglicht die Herstellung der dreidimensionalen Struktur innerhalb der polymerisierbaren Flüssigkeit. Das Bewegen eines Objektträgers zur Realisierung der Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt und dem ausgehärteten Abschnitt der dreidimensionalen Struktur ist in diesem Fall nicht zwingend nötig.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner mit einem Verfahren zum Drucken von dreidimensionalen Strukturen mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst. Das Verfahren bringt ebenfalls die oben erwähnten Vorteile mit sich.
Das Verfahren kann ein Ansteuern der Ultraschall-Aussendevorrichtung und/oder der Ultraschallquelle beinhalten, um die Position des Fokuspunkts räumlich derart zu variieren, dass sich der Fokuspunkt relativ zu dem verhärteten Abschnitt bewegt, um die dreidimensionale Struktur zunehmend anwachsend auszubilden. Der Fokuspunkt kann demnach frei im Raum bewegt werden, was die Relativbewegung zwischen dem ausgehärteten Abschnitt der dreidimensionalen Struktur und dem Fokuspunkt ermöglicht. Somit kann die dreidimensionale Struktur entlang des geführten Fokuspunkts gebildet werden. In anderen Worten gibt die Bahn, auf der sich der Fokuspunkt bewegt, die Form der dreidimensionalen Struktur vor, da der Fokuspunkt die Stelle bestimmt, an der die polymerisierbare Flüssigkeit aushärtet.
Das Verfahren kann das Bereitstellen eines Objektträgers, wobei der Objektträger sich zumindest abschnittsweise in der polymerisierbaren Flüssigkeit befindet, sowie das Ausrichten des Fokuspunkts auf den in der polymerisierbaren Flüssigkeit befindlichen Abschnitt des Objektträgers beinhalten, so dass die polymerisierbare Flüssigkeit an diesem Abschnitt des Objektträgers zu verhärten beginnt. Zusätzlich oder alternativ zu der zuvor genannten Variation der Position des Fokuspunkts kann also auch der Objektträger bewegt werden, um so die Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt und der dreidimensionalen Struktur zu erzeugen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung,
2A eine Perspektivansicht eines eindimensionalen Ultraschall-Arrays,
2B eine Perspektivansicht eines zweidimensionalen Ultraschall-Arrays,
3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung,
4 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung,
5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung,
6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung mit einem Objektträger,
7 die Ausführungsform aus 6 zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt,
8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung,
9A eine schematische Perspektivansicht zur Erzeugung einer eindimensionalen Struktur mit einem eindimensionalen Ultraschall-Array, und
9B eine schematische Perspektivansicht zur Erzeugung einer zweidimensionalen Struktur mit einem zweidimensionalen Ultraschall-Array.
1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100 in einer Seitenansicht. Die Druckvorrichtung 100 weist einen Behälter 102 zum Aufnehmen einer polymerisierbaren Flüssigkeit 103 auf. Der Behälter 102 weist eine erste Seitenwand 102a und eine gegenüberliegende zweite Seitenwand 102b auf. Der Behälter 102 weist außerdem einen Behälterboden 102c auf. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Behälter 102 nach oben hin, d. h. dem Behälterboden 102c gegenüberliegend, offen. Der Behälter 102 kann aber auch, z. B. mit einem hier nicht gezeigten Deckel, verschlossen sein.
Die Druckvorrichtung 100 weist außerdem eine Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 auf. Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 weist eine Ultraschallquelle 105 auf. Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 ist ausgebildet, um Ultraschall in der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 zu erzeugen, so dass der Ultraschall an einem Fokuspunkt 106 in der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 ein lokales Maximum aufweist.
Angeregt durch den Ultraschall verhärtet die polymerisierbare Flüssigkeit 103 um den Fokuspunkt 106 herum und bildet einen ausgehärteten Abschnitt 107 der dreidimensionalen Struktur 101. Die Druckvorrichtung 100 ist dabei derart ansteuerbar, dass eine Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt 106 und dem ausgehärteten Abschnitt 107 erzeugbar ist, um die dreidimensionale Struktur 101 zunehmend anwachsend auszubilden.
Eine Relativbewegung ist in 1 durch den nach oben, d. h. in eine dem Behälterboden 102c entgegengesetzte Richtung weisenden Pfeil 108 angedeutet. Eine Relativbewegung kann auch eine seitwärts gerichtete Bewegung, d. h. in Richtung der Behälterwände 102a, 102b, sowie eine in die Bildebene hinein- bzw. hinauszeigende Richtung, sein.
Die polymerisierbare Flüssigkeit 103 ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel ein Harz. Das Harz 103 liegt in einer flüssigen Phase vor, d. h. das in dem Becken 102 befindliche Harz 103 ist zwischen dem Behälterboden 102c und der Oberfläche 110 des Harzes 103 flüssig. Das Harz 103 ist reaktiv auf Ultraschall, d. h. Ultraschall bewirkt ein Aushärten des Harzes 103.
Die Ultraschallquelle 105 sendet eine oder mehrere Ultraschallwellen 111 aus. Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 ist ausgebildet, um die eine oder mehrere Ultraschallwellen 111 zu fokussieren. Der Fokuspunkt 106 ist ein Punkt, an dem ein lokales Maximum, d. h. die höchste Intensität des Ultraschalls, auftritt. Im Bereich dieses Fokuspunkts 106 härtet das Harz 103 besonders schnell aus. Es bildet sich eine Aushärtungszone 107 um den Fokuspunkt 106 herum.
Eine Relativbewegung zwischen einem bereits ausgehärteten Abschnitt 107 der dreidimensionalen Struktur 101 und dem Fokuspunkt 106 führt dazu, dass das um diesen ausgehärteten Abschnitt 107 befindliche noch flüssige Harz 103 ebenfalls verhärtet. Somit wird die dreidimensionale Struktur 101 zunehmend anwachsend ausgebildet.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 kann eine Vielzahl von Ultraschallquellen 105 aufweisen, die zu einem eindimensionalen oder zu einem zweidimensionalen Array zusammengefasst sind.
2A zeigt ein eindimensionales Array 201. Mehrere Ultraschallquellen 105a bis 105d sind hier eindimensional entlang einer verbindenden Geraden an der Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 angeordnet.
2B zeigt ein zweidimensionales Array 202. Mehrere Ultraschallquellen 105a bis 105f sind hier zweidimensional entlang einer gemeinsamen Ebene, z. B. an der stirnseitigen Fläche 203, an der Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 angeordnet.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100 in einer Draufsicht. Die Druckvorrichtung 100 weist einen Behälter 102 mit vier rechtwinklig zueinander angeordneten Seitenwänden 102a, 102b, 102d, 102e und einem Boden 102c auf. In dem Behälter 102 befindet sich flüssiges Harz 103.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Druckvorrichtung 100 zwei Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104a, 104b auf. Die erste Ultraschall-Aussendevorrichtung 104a ist an der Seitenwand 102e des Behälters 102 angeordnet. Die zweite Ultraschall-Aussendevorrichtung 104b ist an der Seitenwand 102b des Behälters 102 angeordnet. Sowohl die erste als auch die zweite Ultraschall-Aussendevorrichtung 104a, 104b kann jeweils ein eindimensionales oder ein zweidimensionales Array 201, 202 sein. Dementsprechend weist jede der beiden Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104a, 104b eine oder mehrere Ultraschallquellen 105a bis 105e auf.
Die erste Ultraschall-Aussendevorrichtung 104a weist drei Ultraschallquellen 105a, 105b, 105c auf. Alle drei Ultraschallquellen 105a, 105b, 105c sind auf einen gemeinsamen Fokuspunkt f₁ gerichtet.
Die zweite Ultraschall-Aussendevorrichtung 104b weist zwei Ultraschallquellen 105d, 105e auf. Jede der beiden Ultraschallquellen 105d, 105e weist einen eigenen Fokuspunkt auf. So ist die Ultraschallquelle 105d auf einen ersten Fokuspunkt f₂, und die Ultraschallquelle 105e auf einen zweiten Fokuspunkt f₃ gerichtet.
In der in 3 abgebildeten Ausführungsform sind die beiden Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104a, 104b mit einem Winkelversatz 300 zueinander angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkelversatz etwa 90°.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100 mit einem achteckigen Behälter 102. In dem Behälter 102 befindet sich flüssiges Harz 103. An jeder der insgesamt acht Seitenwände des Behälters 102 ist eine Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 behälterinnenseitig vorgesehen. Jede der Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 weist mindestens eine Ultraschallquelle 105 auf.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 sind mit einem Winkelversatz 400 zueinander angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkelversatz etwa 135°.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 können, wie in 4 gezeigt, behälterinnenseitig an den Seitenwänden des Behälters 102 angebracht sein. Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 können auch, wie in den 1 und 3 gezeigt, behälterinnenseitig an den Seitenwänden des Behälters 102 angebracht und teilweise in die Seitenwände integriert sein. In beiden Fällen sind die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 innerhalb des Behälters 102 angeordnet. Wie insbesondere in 1 zu sehen ist, sind die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 zumindest abschnittsweise mit der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 in Kontakt.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 können aber auch vollständig von der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 umgeben sein. Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 wären dann vollständig unterhalb der Oberfläche 110 der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 angeordnet.
Ebenfalls denkbar ist auch, dass die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 vollständig über der Oberfläche 110 der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 angeordnet sind und somit nicht mit der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 in Kontakt kommen. Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 können auch außerhalb des Behälters 102 angeordnet sein.
Die Ultraschall-Aussendevorrichtungen 104 und/oder die Ultraschallquellen 105 können als kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler ausgebildet sein. Diese sind auch als CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers) bekannt. CMUTs sind MEMS-basierte Strukturen, die zur Erzeugung und zum Empfang akustischer Signale im Ultraschallbereich eingesetzt werden können.
5 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100, bei der die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 und/oder die Ultraschallquelle 105 ausgebildet ist, um die Position des Fokuspunkts 106 räumlich zu variieren, so dass sich der Fokuspunkt 106 relativ zu dem ausgehärteten Abschnitt 107 der dreidimensionalen Struktur 101 bewegt, um die dreidimensionale Struktur 101 zunehmend anwachsend auszubilden.
Die Druckvorrichtung 100 weist einen Behälter 102 auf, der mit flüssigem Harz 103 gefüllt ist. An einer seitlichen Wand des Behälters 102 ist behälterinnenseitig eine Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 angeordnet. Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 weist eine erste und eine zweite Ultraschallquelle 105a, 105b auf.
Beide Ultraschallquellen 105a, 105b sind auf denselben Fokuspunkt 106 gerichtet. In durchgezogenen Linien ist der Fokuspunkt 106 zu einem beliebigen Zeitpunkt t₀ dargestellt. Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 und/oder die Ultraschallquellen 105a, 105b sind derart ausgebildet, dass die Position des Fokuspunkts 106 räumlich variiert werden kann. Der Fokuspunkt 106 kann vorzugsweise an eine beliebige Position innerhalb des gesamten Behälters 102 ausgerichtet werden. In anderen Worten kann die Position des Fokuspunkts 106 derart variiert werden, dass sich der Fokuspunkt 106 zu verschiedenen Zeitpunkten an verschiedenen Orten innerhalb des Behälters 102 befindet.
In gestrichelten Linien ist beispielsweise eine Position des Fokuspunkts 106 zum Zeitpunkt t₁ gezeigt, die sich von der anfänglichen Position zum Zeitpunkt t₀ unterscheidet. Es ist außerdem eine weitere Position des Fokuspunkts 106 zum Zeitpunkt t₂ gezeigt, die sich von den anderen beiden Positionen zu den Zeitpunkten t₀ bzw. t₁ unterscheidet.
Die Position des Fokuspunkts 106 kann eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional variiert werden.
6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100, wobei die Druckvorrichtung 100 einen Objektträger 601 aufweist, der zumindest abschnittsweise mit der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 in Kontakt ist. Die Druckvorrichtung 100 ist ausgebildet, um den Fokuspunkt 106 auf den Objektträger 601 auszurichten, so dass eine Polymerisation der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 an dem Objektträger 601 ausgelöst wird.
Die Druckvorrichtung 100 weist einen Behälter 102 auf, in dem sich flüssiges Harz 103 befindet. An einer Seitenwand des Behälters 102 ist behälterinnenseitig eine Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 mit einer Ultraschallquelle 105 angeordnet. Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 erzeugt in der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 Ultraschall, der an dem Fokuspunkt 106 ein lokales Maximum der Ultraschallenergie aufweist.
Der Objektträger 601 weist einen Schaft 602 sowie einen daran angeordneten Teller 603 auf. Der Teller 603 weist auf der dem Behälterboden 102c zugewandten Seite eine Objektträgerfläche 604 auf. Zumindest die Objektträgerfläche 604 befindet sich zu Beginn einer Polymerisation der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 auf Höhe der oder unterhalb der Oberfläche 110 der polymerisierbaren Flüssigkeit 103.
Der Fokuspunkt 106 ist zu Beginn der Polymerisation auf die Objektträgerfläche 604 gerichtet. Somit beginnt an der Objektträgerfläche 604 die Polymerisation der polymerisierbaren Flüssigkeit 103, so dass die dreidimensionale Struktur 101 beginnend an der Objektträgerfläche 604 zunehmend anwachsend ausgebildet wird. Um den Fokuspunkt 106 herum verhärtet sich das polymerisierbare Material 103 und bildet einen ausgehärteten Abschnitt 107, der zumindest abschnittsweise mit der Objektträgerfläche 604 verbunden ist beziehungsweise an dieser anhaftet. In anderen Worten wird eine Polymerisation der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 an dem Objektträger 601 ausgelöst.
Wie zuvor mit Bezug auf 5 erläutert, kann die Position des Fokuspunkts 106 frei im Raum variiert werden. Dabei wird die Position des Fokuspunkts 106 derart variiert, dass sich der Fokuspunkt 106 relativ zu dem bereits ausgehärteten Abschnitt 107 weiterbewegt. Die um den ausgehärteten Abschnitt 107 herum befindliche Flüssigkeit 103 beginnt bei Variation der Position des Fokuspunkts 106 um den Fokuspunkt 106 herum auszuhärten. So wird die dreidimensionale Struktur 101 zunehmend anwachsend ausgebildet. Wenn beispielsweise der in 6 gezeigte Fokuspunkt 106 nach unten, d. h. in Richtung des Behälterbodens 102c, verschoben wird, bildet sich die dreidimensionale Struktur 101 zunehmend anwachsend in ebendiese Richtung aus.
Das zunehmende Anwachsen der dreidimensionalen Struktur 101 geschieht aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt 106 und dem bereits ausgehärteten Abschnitt 107.
In der zuvor mit Bezug auf 5 beschriebenen Ausführungsform ist die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 und/oder die Ultraschallquelle 105 ausgebildet, um die Position des Fokuspunkts 106 räumlich zu variieren, um so die oben genannte Relativbewegung zu realisieren.
In der in 6 gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich oder alternativ dazu eine Bewegung des Objektträgers 601 realisierbar. Da sich, wie zuvor beschrieben, die dreidimensionale Struktur 101 an der Objektträgerfläche 604 ausbildet, kann eine Bewegung des Objektträgers 601 eine Relativbewegung zwischen dem ausgehärteten Abschnitt 107 und dem Fokuspunkt 106 realisieren.
Beispielsweise kann sich, wie mit dem Pfeil 605 angedeutet, der Objektträger 601 nach oben, d. h. aus der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 heraus, bewegen. Der Fokuspunkt 106 kann beispielsweise an der gezeigten Position verbleiben. Alternativ oder zusätzlich kann die Position des Fokuspunkts 106 durch die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 und/oder durch die Ultraschallquelle 105 relativ zu dem ausgehärteten Abschnitt 107 variiert werden.
Zur Synchronisierung der Relativbewegung zwischen dem ausgehärteten Abschnitt 107 und dem Fokuspunkt 106 kann die Druckvorrichtung 100 eine Steuereinheit 610 aufweisen, die mit dem Objektträger 601 und der Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 über Verbindungen 611, 612 verbunden ist.
7 zeigt die zuvor mit Bezug auf 6 erläuterte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100 zu einem späteren Zeitpunkt während des Druckvorgangs. Aufgrund der aufwärtsgerichteten und vorzugsweise synchronisierten Bewegung 605 des Objektträgers 601 ist die dreidimensionale Struktur 101 im Vergleich zu 6 sichtbar gewachsen.
Der Objektträger 601 hat sich mittlerweile aus dem flüssigen Harz 103 heraus bewegt, d. h. der Objektträger 601 befindet sich über der Oberfläche 110 des flüssigen Harzes 103. Die dreidimensionale Struktur 101 hat in diesem Ausführungsbeispiel etwa die Form einer Pyramide angenommen. Der dem Behälterboden 102c zugewandte Teil der dreidimensionalen Struktur 101, d. h. der ausgehärtete Abschnitt 107, befindet sich hingegen immer noch in dem flüssigen Harz 103.
Durch weiteres Herausziehen 605 des Objektträgers 600 findet weiterhin eine Relativbewegung zwischen dem ausgehärteten Abschnitt 107 und dem Fokuspunkt 106 statt. Die dreidimensionale Struktur 101 wird somit zunehmend anwachsend ausgebildet.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100. Die Druckvorrichtung 100 weist einen Behälter 102 auf, in dem sich eine polymerisierbare Flüssigkeit 103 befindet. An einer Wand des Behälters 102 ist behälterinnenseitig eine Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 angeordnet. Die Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 weist in diesem Ausführungsbeispiel drei Ultraschallquellen 105a, 105b, 105c auf. Jede der drei Ultraschallquellen 105a, 105b, 105c ist auf denselben Fokuspunkt 106 gerichtet.
Wie in 8 zu erkennen ist, wird die dreidimensionale Struktur 101 in der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 ausgebildet. Die dreidimensionale Struktur 101 ist somit bis zu ihrer Fertigstellung vollständig von der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 umgeben.
Zum Ausbilden der dreidimensionalen Struktur 101 findet auch hier wieder eine Relativbewegung zwischen dem bereits ausgehärteten Abschnitt 107 der dreidimensionalen Struktur 101 und dem Fokuspunkt 106 statt. Diese Relativbewegung kann, wie zuvor mit Bezug auf die 5 bis 7 erläutert wurde, durch ein geeignetes Ansteuern der Ultraschall-Aussendevorrichtung 104 und/oder der Ultraschallquellen 105a, 105b, 105c realisiert werden, um die Position des Fokuspunkts 106 im Raum, d. h. vorzugsweise im Behälter 102, zu variieren.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein, wie zuvor mit Bezug auf 6 und 7 beschriebener, Objektträger 601 eingesetzt werden, der die dreidimensionale Struktur 101 zumindest abschnittsweise dauerhaft unter der Oberfläche 110 der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 hält. Es können hier auch Objektträger 801, 802 vorgesehen sein, die sich ebenfalls zumindest abschnittsweise in der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 befinden. Derartige Objektträger 801, 802 können mit den Wänden oder dem Boden des Behälters 102 verbunden sein. Die Objektträger 801, 802 können auch selbst Teil der dreidimensionalen Struktur 101 sein.
Da die dreidimensionale Struktur 101 vollständig innerhalb der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 ausgebildet wird, kann auf einen beweglichen Objektträger 601 verzichtet werden. Die Relativbewegung zwischen dem ausgehärteten Abschnitt 107 und dem Fokuspunkt 106 wird dann vorzugsweise durch eine Variation der Position des Fokuspunkts 106 realisiert. Die fertige dreidimensionale Struktur 101 kann nach Fertigstellung einfach erhalten werden, indem die fertige dreidimensionale Struktur 101 aus dem Behälter 102 herausgenommen wird, oder indem die polymerisierbare Flüssigkeit 103 aus dem Behälter 102 entfernt wird.
9A zeigt die eindimensionale Ausbildung eines Teils einer dreidimensionalen Struktur 101 mithilfe eines eindimensionalen Arrays 201, wie es in 2A gezeigt ist. Das in 9A abgebildete Array 201 ist von einer Rückseite gezeigt, weshalb die auf der Vorderseite angeordneten Ultraschallquellen 105 hier nicht sichtbar sind.
Jede der auf der Vorderseite entlang einer verbindenden Geraden angeordneten Ultraschallquellen 105 erzeugt einen Fokuspunkt 106a, 106b, 106c, wobei die Fokuspunkte ebenfalls entlang einer verbindenden Geraden, d. h. eindimensional, angeordnet sind. Sie bilden somit eine Linienstruktur 900 aus, die sich in eine Richtung 901 erstreckt. Die dreidimensionale Struktur 101 kann somit linien- bzw. zeilenweise ausgebildet bzw. gedruckt werden. Um jeden Fokuspunkt herum bildet sich aus der polymerisierbaren Flüssigkeit ein ausgehärteter Abschnitt 107a, 107b, 107c aus, so dass die in 9A gezeigte Linienstruktur 900 aus ausgehärteter polymerisierbarer Flüssigkeit 103 entsteht.
Eindimensionale Arrays 201 können beispielsweise in Ausführungsformen wie in 1 gezeigt, eingesetzt werden, wobei der zeilenweise Aufbau direkt an der Oberfläche 110 der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 stattfinden kann. Die Relativbewegung zwischen Fokuspunkt 106 und bereits ausgehärtetem Abschnitt 107 kann durch eine von der Oberfläche 110 weg gerichtete Bewegung 108 realisiert werden.
9B zeigt die zweidimensionale Ausbildung eines Teils einer dreidimensionalen Struktur 101 mithilfe eines zweidimensionalen Arrays 202, wie es in 2B gezeigt ist. Das in 9B abgebildete Array 202 ist von einer Rückseite gezeigt, weshalb die auf der Vorderseite angeordneten Ultraschallquellen 105 hier nicht sichtbar sind.
Jede der auf der Vorderseite flächig angeordneten Ultraschallquellen 105 erzeugt einen Fokuspunkt 106a bis 106f, wobei die Fokuspunkte ebenfalls entlang einer Fläche bzw. Ebene 903, d. h. zweidimensional, angeordnet sind. Sie bilden also eine Fläche 903 aus, die sich in zwei Richtungen 901, 902 erstreckt. Die dreidimensionale Struktur 101 kann somit flächig ausgebildet bzw. gedruckt werden. Um jeden Fokuspunkt herum bildet sich aus der polymerisierbaren Flüssigkeit ein ausgehärteter Abschnitt 107a bis 107f aus, so dass die in 9B gezeigte Fläche 903 aus ausgehärteter polymerisierbarer Flüssigkeit 103 entsteht.
Wie bereits erwähnt, ist die polymerisierbare Flüssigkeit 103 reaktiv auf Ultraschall, d. h. die polymerisierbare Flüssigkeit 103 beginnt um ein lokales Maximum einer Ultraschallwelle herum auszuhärten. Mit steigender Intensität des Ultraschalls kann die Zeit zum Aushärten verkürzt werden.
Als Ultraschallquelle kann ein Ultraschallwandler genutzt werden.
Indem man einen zweidimensionalen Ultraschallwandler benutzt, kann der Fokuspunkt einer akustischen Welle innerhalb der polymerisierbaren Flüssigkeit elektronisch gesteuert werden, um so ein 3D Volumen zu rastern.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform können die Ultraschall-Arrays 104 derart gesteuert werden, dass eine plane bzw. ebene Struktur direkt an der Oberfläche 110 der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 gebildet wird. Die dreidimensionale Struktur 101 kann beispielsweise an einem beweglichen mechanischen Roboter angebracht sein, der das gedruckte Objekt heraus zieht. Die Funktion der Ultraschallwandler-Arrays sowie des ziehenden Motors können synchronisiert sein um das gewünschte Objekt 101 auszubilden.
Ein einzelnes Ultraschall-Array (1D oder 2D) kann auf einer Seite des Behälters 102, aber auch an zwei von vier Seiten angebracht sein, falls die benötigte akustische Energie höher sein sollte. Möglicherweise kann ein Behälter 102 in Form eines Hexagons, eines Oktagons (4), etc. genutzt werden, um bei Bedarf mehr akustische Energie zu fokussieren.
In dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das 3D Objekt 101 vollständig in der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 gedruckt. Das Objekt 101 wird innerhalb der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 elektronisch gerastert, und Motoren würden nicht zwingend benötigt werden, um das Objekt 101 zu bewegen während es gedruckt wird. Sobald das Harz 103 polymerisiert ist, reicht es aus, den Behälter 102 zu leeren oder das Objekt 101 aus dem Bad herauszunehmen um das gedruckte Objekt 101 zu erhalten.
Eine Haltestruktur 801, 802 zum Halten des Objekts 101 kann genutzt werden, wobei diese ebenfalls Teil des Objekts 101 selbst sein kann.
Anstatt der polymerisierbaren Flüssigkeit 103 kann ein beliebiges anderes Material genutzt werden, das Ultraschall-sensitiv ist und aufgrund der Ultraschallenergie seine Struktur und/oder Phase ändert, so dass dieses Material beispielsweise aushärtet, um so die dreidimensionale Struktur 101 zunehmend anwachsend auszubilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/126837 A2 [0005, 0005, 0006]

Claims

Druckvorrichtung (100) zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur (101), wobei die Druckvorrichtung (100) aufweist: einen Behälter (102) zum Aufnehmen einer polymerisierbaren Flüssigkeit (103), und eine Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) mit einer Ultraschallquelle (105), wobei die Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) ausgebildet ist, um Ultraschall in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) zu erzeugen, so dass der Ultraschall an einem Fokuspunkt (106) in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) ein lokales Maximum aufweist, wobei die polymerisierbare Flüssigkeit (103) um den Fokuspunkt (106) herum verhärtet und einen ausgehärteten Abschnitt (107) der dreidimensionalen Struktur (101) bildet, und wobei die Druckvorrichtung (100) derart ansteuerbar ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt (106) und dem ausgehärteten Abschnitt (107) erzeugbar ist, um die dreidimensionale Struktur (101) zunehmend anwachsend auszubilden.
Druckvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die polymerisierbare Flüssigkeit (103) ein durch Ultraschall aushärtbares Harz ist.
Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) eine Vielzahl von Ultraschallquellen (105) aufweist, die zu einem eindimensionalen oder zu einem zweidimensionalen Array (201, 202) zusammengefasst sind.
Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckvorrichtung (100) mindestens zwei Ultraschall-Aussendevorrichtungen (104a, 104b) aufweist.
Druckvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die mindestens zwei Ultraschall-Aussendevorrichtungen (104a, 104b) mit einem Winkelversatz (300, 400) zueinander angeordnet sind, wobei der Winkelversatz zwischen etwa 135° und etwa 108°, und bevorzugt zwischen etwa 90° und 60° beträgt.
Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) innerhalb des Behälters (102) zum Aufnehmen der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) angeordnet ist.
Druckvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) zumindest abschnittsweise mit der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) in Kontakt ist.
Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) und/oder die Ultraschallquelle (105) ausgebildet ist, um die Position des Fokuspunkts (106) räumlich zu variieren, sodass sich der Fokuspunkt (106) relativ zu dem ausgehärteten Abschnitt (107) bewegt, um die dreidimensionale Struktur (101) zunehmend anwachsend auszubilden.
Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ultraschallquelle (105) ein kapazitiver mikromechanischer Ultraschallwandler ist.
Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckvorrichtung (100) einen Objektträger (601) aufweist, der zumindest abschnittsweise mit der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) in Kontakt ist, und wobei die Druckvorrichtung (100) ausgebildet ist, um den Fokuspunkt (106) auf den Objektträger (601) auszurichten, sodass eine Polymerisation der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) an dem Objektträger (601) ausgelöst wird.
Druckvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Objektträger (601) relativ zu dem Fokuspunkt (106) bewegbar ist, und eine Bewegung des Objektträgers (601) relativ zu dem Fokuspunkt (106) derart synchronisiert ist, dass die dreidimensionale Struktur (101) beginnend an dem Objektträger (601) zunehmend anwachsend ausgebildet wird.
Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckvorrichtung (100) derart ausgebildet ist, dass die dreidimensionale Struktur (101) bis zu ihrer Fertigstellung vollständig von der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) umgeben ist.
Verfahren zum Drucken einer dreidimensionalen Struktur (101), beinhaltend die Schritte: Bereitstellen eines Behälters (102) mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit (103), und Bereitstellen einer Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) mit einer Ultraschallquelle (105), Erzeugen von Ultraschall in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103), so dass der Ultraschall an einem Fokuspunkt (106) in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) ein lokales Maximum aufweist, und die polymerisierbare Flüssigkeit (103) um den Fokuspunkt (106) herum verhärtet und einen ausgehärteten Abschnitt (107) der dreidimensionalen Struktur (101) bildet, und Ansteuern der Druckvorrichtung (100) derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Fokuspunkt (106) und dem ausgehärteten Abschnitt (107) erzeugbar ist, um die dreidimensionale Struktur (101) zunehmend anwachsend auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ein Ansteuern der Ultraschall-Aussendevorrichtung (104) und/oder der Ultraschallquelle (105) beinhaltet, um die Position des Fokuspunkts (106) räumlich derart zu variieren, dass sich der Fokuspunkt (106) relativ zu dem verhärteten Abschnitt (107) bewegt, um die dreidimensionale Struktur (101) zunehmend anwachsend auszubilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Verfahren beinhaltet: Bereitstellen eines Objektträgers (601), wobei der Objektträger (601) sich zumindest abschnittsweise in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) befindet, Ausrichten des Fokuspunkts (106) auf den in der polymerisierbaren Flüssigkeit (103) befindlichen Abschnitt (604) des Objektträgers (601), so dass die polymerisierbare Flüssigkeit (103) an diesem Abschnitt (604) des Objektträgers (601) zu verhärten beginnt.