DE19957370C2 - Method and device for coating a substrate - Google Patents

Method and device for coating a substrate

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Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit einer oder mehreren dünnen Schichten unter Verwendung einer Strahlungsquelle. Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen wird durch die Strahlungsquelle ein Schichtrohmaterial durch die hierin eingebrachte Strahlung in irgendeiner Weise verändert, so dass das veränderte Schichtrohmaterial dann als Schicht am Substrat oder einer zuvor aufgebrachten Schicht haften bleibt. Indem die Strahlung in geeigneter Weise in die gewünschten Bereiche eingebracht wird, kann dabei ein irgendwie geartetes Muster erzeugt werden. Dabei ist auch die Schichtdicke einstellbar.The invention relates to a method and an apparatus for Coating a substrate with one or more thin ones Layers using a radiation source. at such methods and devices is by the Radiation source a layer raw material by the herein introduced radiation is changed in any way so that the modified layer raw material then as a layer on the substrate or adheres to a previously applied layer. By doing the radiation in a suitable manner in the desired areas a pattern of some kind can be introduced be generated. The layer thickness can also be adjusted.

Ein derartiges Beschichtungsverfahren ist insbesondere zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern verwendbar, indem mehrere dünne, individuell gestaltete Schichten aufeinanderfolgend erzeugt werden. So sind allgemein unter dem Begriff Rapid Prototyping entsprechende Verfahren zur Herstellung von Modellen bekannt. Auch die Stereolithographie ist hierunter zu subsumieren.Such a coating process is particularly for Production of three-dimensional bodies usable by several thin, individually designed layers are generated sequentially. So are generally under that Rapid prototyping Known making models. Stereolithography too is to be subsumed under this.

Stand der TechnikState of the art

Wie bereits eingangs erwähnt, sind Beschichtungsverfahren, bei denen mehrere Schichten aufeinanderfolgend hergestellt werden, indem die Strahlung einer Strahlungsquelle gezielt eingesetzt wird, um ein Schichtrohmaterial in irgendeiner Weise zu verändern, zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern seit längerem bekannt. So ist aus der US 4,801,477 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern durch Photopolymerisation bekannt. Hier wird in einem flüssigen photopolymeren Kunststoff sukzessive durch eine in den flüssigen Kunststoff eingebrachte Strahlungsquelle auf einem gegenüberliegenden Substrat eine Schicht mit vorbestimmter Dicke erzeugt. Gegenüber den allgemein bekannten Stereolithographie-Verfahren ist hier besonders, dass die Photopolymerisation nicht an der freien Oberfläche des flüssigen Kunststoffs erfolgt, sondern in der Flüssigkeit. Dabei ist die Strahlungsquelle gegenüber dem Substrat sowohl in der Höhe wie auch in der XY-Richtung verstellbar, so dass durch Erzeugung vieler kleiner verfestigter Kunststoffabschnitte ein dreidimensionaler Körper aufgebaut werden kann.As already mentioned at the beginning, coating processes are used for where several layers are made in succession, by using the radiation of a radiation source in a targeted manner  to a layered raw material in any way change, for the production of three-dimensional bodies known for a long time. This is a method from US 4,801,477 and a device for producing three-dimensional Bodies known through photopolymerization. Here is in one liquid photopolymer plastic successively through a the liquid plastic introduced radiation source a layer with an opposite substrate predetermined thickness generated. Compared to the generally known Stereolithography here is special in that the Photopolymerization not on the free surface of the liquid plastic takes place, but in the liquid. The radiation source is both opposite the substrate adjustable in height as well as in the XY direction, so that by creating many small solidified ones Plastic sections built a three-dimensional body can be.

Gegenüber der Erzeugung einer Veränderung des Schichtrohstoffes, hier dem flüssigen photopolymeren Kunststoff, an der freien Oberfläche des Kunststoffbades werden durch die unterhalb der Oberfläche des Kunststoffes bewirkte Verhärtung - beispielsweise radikalische Polymerisation für Acrylatharze, kationische Polymerisation für Epoxy- und Vinyletherharze - die oftmals bei der Photopolymerisation an der Oberfläche auftretenden Probleme, wie Schrumpfen und Abweichen von der Sollstellung, vermieden. Allerdings tritt hier dann das Problem auf, dass zwischen der transparenten Schicht zum Durchlass der Strahlung und dem gegenüberliegenden Substrat bzw. der zuvor erstellten Schicht die Verhärtung des Schichtrohmaterials erfolgt, so dass die transparente Schicht der Strahlungsquelle und die chemisch veränderte, verhärtete Kunststoffschicht fest aneinander haften. In der Praxis hat sich gezeigt, dass aufgrund dieses Effektes, der beispielsweise mit dem Haftungseffekt von zwei angefeuchteten, aneinander liegenden Platten vergleichbar ist, eine praxisgerechte Lösung für eine solche Vorrichtung bisher nicht möglich war. Zwar wird in der genannten US 4,801,477 dieses Haftungsproblem angesprochen und als vermeintliche Lösung angegeben, die transparente starre Schicht des Strahlers speziell zu beschichten, beispielsweise mit UHMW- Polyolefin oder fluorinierten Ethylen-Propylen-Copolymeren, wie beispielsweise verändertem Teflon, jedoch ist damit in der Praxis das Haftungsproblem nicht erfolgreich zu lösen.Compared to creating a change in the Layer raw material, here the liquid photopolymer Plastic, on the free surface of the plastic bath are due to the below the surface of the plastic caused hardening - for example radical Polymerization for acrylic resins, cationic polymerization for epoxy and vinyl ether resins - which are often used by Problems of surface photopolymerization, such as shrinking and deviating from the target position. However, here the problem arises that between the transparent layer for the transmission of radiation and the opposite substrate or the previously created layer the hardening of the layer raw material takes place, so that the transparent layer of the radiation source and the chemically  modified, hardened plastic layer firmly against each other be liable. In practice it has been shown that due to this Effect that, for example, with the liability effect of two dampened, adjacent plates is comparable, a practical solution for such a device so far was not possible. It is true that in said US 4,801,477 addressed this liability problem and as a supposed one Solution specified, the transparent rigid layer of the To be specially coated, for example with UHMW Polyolefin or fluorinated ethylene-propylene copolymers, such as modified Teflon, but is in the Practice not successfully solving the liability problem.

In der US 5,164,128 ist eine Stereolithographiemaschine offenbart, bei der in einer Ausführungsform eine härtbare Flüssigkeit auf einer nicht mischbaren, schweren Flüssigkeit schwimmt. Durch die schwere Flüssigkeit hindurch wird mittels einer UV-Lichtquelle Energie in die härtbare Flüssigkeit eingebracht und diese dadurch in dem gewünschten Muster erhärtet. Somit werden aufeinanderfolgend verschiedene Schichten eines zu erzeugenden Substrats hergestellt, die aneinander haften. Nach jedem Belichtungsvorgang erfolgt ein Hochziehen des Substrats, wodurch sich die ausgehärteten Schichtteile von der schweren Flüssigkeit ablösen sollen. Zum einen ist hervorzuheben, dass nach diesseitiger Auffassung diese Ausführungsform nicht in die Praxis praktisch umsetzbar ist. So kann ein definiertes Aushärten bei dieser Ausführungsform mit einer Flüssigkeit als Zwischenschicht nicht genau genug erfolgen und es dürfte beim Hochziehen des Substrats zumindest für längere Zeit keine plane Oberfläche für den nächsten Belichtungsvorgang vorhanden sein. Wenn überhaupt eine in die Praxis umsetzbare Lösung möglich ist, bedarf es längerer Beruhigungsphasen, um wieder eine einwandfreie Schichtung der härtbaren Flüssigkeit und der schweren Flüssigkeit zu erzielen, was aber äußerst unwirtschaftlich ist.US 5,164,128 is a stereolithography machine in which in one embodiment a curable Liquid on an immiscible, heavy liquid swims. Through the heavy liquid by means of a UV light source energy into the curable liquid introduced and this in the desired pattern substantiated. Thus, successively different ones Layers of a substrate to be produced, the stick together. After each exposure process there is a Pulling up the substrate, causing the hardened Layer parts should detach from the heavy liquid. To the one should be emphasized that in this view this embodiment cannot be put into practice in practice is. In this way, a defined hardening can take place Embodiment with a liquid as an intermediate layer not done exactly enough and it should be when pulling up the No flat surface at least for a long time for the next exposure process. If a solution that can be implemented in practice is possible at all,  it takes longer periods of calm to get one again perfect layering of the hardenable liquid and the to achieve heavy liquid, which is extremely is uneconomical.

Aus der US 5,089,184 ist darüber hinaus ein alternatives Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Körpern aus mehreren Schichten unter Verwendung einer Strahlungsquelle bekannt, bei dem die Strahlung durch eine strahlungsdurchlässige starre Bodenfläche in einen flüssigen photopolymeren Kunststoff eingebracht wird. Gegenüber der strahlungsdurchlässigen Bodenfläche ist das Substrat angeordnet, an dem der dreidimensionale Körper aufgebaut wird. Das Substrat ist von der strahlungsdurchlässigen Bodenfläche in einem Abstand zu positionieren, dass der jeweils gewünschten herzustellenden Schichtdicke entspricht.From US 5,089,184 there is also an alternative Process for producing three-dimensional bodies from multiple layers using a radiation source known in which the radiation through a radiation permeable rigid floor surface in a liquid photopolymer plastic is introduced. Opposite the The substrate is radiation-permeable floor surface arranged on which the three-dimensional body is built. The substrate is from the radiation-permeable bottom surface to position at a distance that the respective corresponds to the desired layer thickness to be produced.

Aber auch hier tritt das zuvor erläuterte Haftungsproblem zwischen der starren Bodenfläche und dem Substrat bzw. einer darauf bereits aufgebrachten Schicht auf. Zur Lösung wird in diesem Fall vorgeschlagen, jeweils nur sehr kleine Bereiche einer Schicht herzustellen und nach jedem Bestrahlungsvorgang durch Vergrößern des Abstandes zwischen der Bodenfläche und der gerade hergestellten Schicht eine Trennung zu bewirken. Alternativ wird vorgeschlagen, die Bodenfläche insgesamt gegenüber dem Substrat um einen gewissen Winkelbetrag zu kippen. Die erste vermeintliche Lösungsalternative ist, wenn sie überhaupt in die Praxis umsetzbar ist, mit dem Problem behaftet, dass der Aufbau einer oder mehrerer Schichten sehr lange dauert, was die Herstellungskosten für einen mehrschichtigen Körper stark erhöht. Die zweite vermeintliche Lösungsalternative ist mit dem Problem behaftet, dass weiterhin große mechanische Kräfte auf das Substrat und die darauf anhaftenden Schichten wirken, was zum einen zur Beschädigung der Schichten führen kann, zum anderen die Genauigkeit eines zu fertigenden Bauteils beeinflussen kann.But the liability problem explained above also arises here between the rigid floor surface and the substrate or one already applied layer on it. The solution is in In this case, suggested only very small areas one layer and after each irradiation process by increasing the distance between the floor surface and to effect a separation of the layer just produced. Alternatively, the total floor area is proposed relative to the substrate by a certain angular amount tilt. The first supposed alternative solution is when it can be put into practice at all with the problem afflicted that building one or more layers very much long takes what the manufacturing costs for one multilayered body greatly increased. The second supposed Alternative solution is fraught with the problem that continue to exert great mechanical forces on the substrate and the  adhering layers act on the one hand Damage to the layers can lead to the other Can affect the accuracy of a component to be manufactured.

Den zuvor erläuterten bekannten Verfahrensweisen und Vorrichtungen haben gemein, dass die an sich gegenüber einer Schichtherstellung an der freien Oberfläche eines Schichtrohmaterials günstigere Verfahrensweise nicht oder nur mit nicht akzeptablen Ergebnissen in die Praxis umsetzbar sind, weil der Abtrennvorgang zwischen der gerade hergestellten Schicht und der strahlungsdurchlässigen Gegenfläche bisher nicht beherrschbar ist.The previously described known procedures and Devices have in common that the per se against one Layer production on the free surface of a Layer raw material cheaper procedure or not can be put into practice with unacceptable results are because the separation process between the straight manufactured layer and the radiation-transmissive The counter surface is not yet controllable.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein leichterer Abtrennvorgang zwischen der hergestellten Schicht und einer angrenzenden, gegenüberliegenden Oberfläche durchführbar ist.The technical problem underlying the invention exists therein, a method and an apparatus of the beginning the kind mentioned to improve that a lighter Separation process between the layer produced and one adjacent, opposite surface is feasible.

Dieses technische Problem wird durch eine Verfahrensweise gemäß dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Anspruch 14 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren befindet sich das Schichtrohmaterial zwischen dem Substrat oder einer bereits auf dem Substrat aufgebrachten Schicht und einer dem Substrat gegenüberliegenden, formveränderbaren Oberfläche eines Festkörpers. Durch geeignetes Einbringen von Strahlungsenergie in das Schichtrohmaterial wird wie beim Stand der Technik zumindest ein Teil des Schichtrohmaterials verändert, wodurch es dann an dem Substrat bzw. der zuvor aufgebrachten Schicht anhaftet. Hiernach erfolgt ein Abtrennen des Substrates mit der gerade hergestellten und daran anhaftenden Schicht von der formveränderbaren Festkörperoberfläche, beispielsweise, indem das Substrat von der formveränderbaren Festkörperoberfläche weggezogen oder gegenüber dieser verdreht wird. Es wäre aber auch denkbar, vorzusehen, dass die formveränderbare Festkörperoberfläche von dem Substrat wegbewegt oder gegenüber diesem verdreht wird. Alternativ ist auch eine Kombination dieser zwei Bewegungen möglich.This technical problem is solved by a procedure according to claim 1 and a device according to claim 14 solved. This is in the method according to the invention Layer raw material between the substrate or one already on the substrate and a layer applied to the substrate opposite, changeable surface of a Solid. By appropriately introducing radiation energy is in the layer raw material as in the prior art changed at least part of the layer raw material, whereby  it then on the substrate or the previously applied layer adheres. The substrate is then removed with the layer of the changeable solid surface, for example, by the substrate from the shape-changing solid surface is pulled away or rotated relative to this. But it would be also conceivable to provide that the form-changeable Solid surface moved away from the substrate or opposite this is twisted. Alternatively, a combination is also possible of these two movements possible.

Das Schichtrohmaterial kann sowohl ein flüssiges, festes oder gasförmiges Material sein. Diese Materialien sind bereits im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die entsprechenden Verfahren werden unter dem Oberbegriff Rapid Prototyping als u. a. Stereolithographie, Selektives Lasersintern, Fused Deposition Modelling und Laminated Object Manufactering bezeichnet. Auf all diese bekannten Verfahren wird hier ausdrücklich bezug genommen. Auf eine ausführliche Erläuterung dieser bekannten Verfahren wird aber zur Vermeidung unnötiger Widerholungen verzichtet.The layer raw material can be a liquid, solid or be gaseous material. These materials are already in the State of the art well known. The corresponding Processes are known as rapid prototyping u. a. Stereolithography, Selective Laser Sintering, Fused Deposition modeling and laminated object manufacturing designated. All of these known methods are discussed here expressly referred to. For a detailed explanation this known method is unnecessary to avoid Repetitions waived.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anstatt - wie beim Stand der Technik - eine starre Oberfläche oder eine in der Praxis problembehaftete Flüssigkeit als Gegenseite zum Substrat vorzusehen, eine formveränderbare Festkörperoberfläche einzusetzen. Durch die veränderbare Form bzw. Geometrie der Festkörperoberfläche, insbesondere einem flexiblen Schichtelement mit entsprechend veränderbarer Oberflächengestalt, ist es erstmals möglich, eine neu hergestellte Schicht leichter von der zur Festlegung der Schichtdicke und/oder der Schichtform der zu erzeugenden Schicht dienenden Festkörperoberfläche abzulösen. Das heißt, eine flexible Festkörperoberfläche ermöglicht einen problemloseren Trennvorgang. Wie bereits erwähnt, ist es mit dem neuen Verfahren gemäß der Erfindung zudem auch optional möglich, die Schichtform - anders gesagt deren Querschnittsgeometrie oder allgemein das Relief einer neuen Schicht - vorab durch entsprechende Reliefgestaltung der formveränderbaren Festkörperoberfläche festzulegen. Damit ist also erstmals eine Schicht mit unterschiedlichen Dicken herstellbar. Dabei wird vorteilhafterweise die Energie der Strahlungsquelle je nach der Dicke des jeweiligen Schichtbereichs variiert. So sollte beim Einsatz eines Lasers, bei größerer Schichtdicke die Energie erhöht werden, entsprechend bei geringerer Schichtdicke des herzustellenden Schichtbereichs dessen Energie reduziert werden. Es sei hier nochmals herausgestellt, dass damit erstmals nicht nur plane Schichten mit gleichmäßiger Dicke herstellbar sind, sondern auch Schichten mit beliebiger Oberflächengeomtrie. Für den Fall, dass Bereiche in der herzustellenden Schicht leer, d. h. nicht mit Schichtmaterial gefüllt, sein sollen, ist dies mit dem neuen Verfahren problemlos realisierbar. Dazu wird einfach in dem entsprechenden Bereich ein reeller Kontakt zwischen dem Substrat oder einer bereits hieran anhaftenden Schicht und der formveränderbaren Festkörperoberfläche hergestellt. Dies geschieht optimalerweise dadurch, dass die flexible Festkörperoberfläche in dem später gewünschten Freiraum ein Erhöhung bzw. Auswölbung aufweist, die also im Querschnitt gesehen gegenüber benachbarten Oberflächenbereichen vorstehen.The invention is based on the idea instead of - as with State of the art - a rigid surface or one in the Practice problematic liquid as a counterpart to To provide substrate, a reshapeable Solid surface to use. Due to the changeable shape or geometry of the solid surface, in particular one flexible layer element with correspondingly changeable Surface design, it is possible for the first time to create a new one manufactured layer easier to lay down from the Layer thickness and / or the layer shape of the to be generated  To remove layer serving solid surface. This means, a flexible solid surface enables one easier separation process. As already mentioned, it is with the new method according to the invention is also optional possible, the layer shape - in other words, their Cross-sectional geometry or generally the relief of a new one Layer - in advance by appropriate relief design of the shape-changeable solid surface. So that is So for the first time a layer with different thicknesses produced. The energy of the Radiation source depending on the thickness of each Shift range varies. So when using a laser, the energy is increased with a greater layer thickness, correspondingly with a lower layer thickness of the to be produced Layer area whose energy can be reduced. It is here again emphasized that for the first time this is not just a plan Layers with a uniform thickness can be produced, but also layers with any surface geometry. For the Case that areas in the layer to be produced are empty, i. H. should not be filled with layer material, this is with the new process can be easily implemented. This will be easy in the corresponding area there is real contact between the Substrate or a layer already adhering to it and the shape-changeable solid surface. This ideally happens because the flexible Solid surface in the space you want later Has elevation or bulge, so in cross section seen protrude from adjacent surface areas.

Damit erweitert sich das mögliche Einsatzspektrum eines erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutend. Beispielsweise könnten so u. a. auch Platinen oder dergleichen bearbeitet oder hergestellt werden, indem die entsprechenden Muster mit den erforderlichen Tiefen geschaffen werden.This extends the possible range of applications for one significant method according to the invention. For example so u. a. also processed boards or the like or  be made using the appropriate patterns with the required depths are created.

Die Erfindung erlaubt auch erstmals den Einsatz von Schichtrohmaterialien, die sich aus unterschiedlichen Substanzen zusammensetzen, die wiederum unter verschiedenen Bedingungen veränderbar, insbesondere aushärtbar sind. Beispielsweise wäre es denkbar, irgendeinen flüssigen photopolymeren Kunststoff mit thermoplastischen Bestandteilen zu vermischen, so dass dann mit verschiedenen Strahlungsquellen die verschiedenen Substanzen in unterschiedlichen Bereichen der herzustellenden Schicht geschaffen werden können. Insbesondere ist für ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Folie oder eine Membran einsetzbar, die flexibel und/oder elastisch aus ihrer ursprünglichen Lage, wie sie während der Herstellung der Schicht eingenommen ist, auslenkbar ist und dabei ihre ursprüngliche Oberflächenform verändert. So eine Folie kann beispielsweise aus Silikon, Polyethylen oder PVC bestehen oder zumindest hiermit beschichtet sein. Es ist selbstverständlich auch ein anderer dreidimensionaler Festkörper hierfür einsetzbar, dessen irgendwie geometrisch geartete Festkörperoberfläche kurzzeitig nachgiebig, flexibel oder irgendwie formveränderbar ist. Kern der vorliegenden Erfindung ist also die spezielle Wahl der Festkörperoberfläche, die dem Substrat gegenüberliegt und die zusammen mit dem Substrat oder einer bereits zuvor erstellten Schicht die Schichtdicke und/oder die Schichtoberflächengeometrie der zu erzeugenden Schicht aus Schichtrohmaterial festlegt. Zum Beispiel nimmt die Oberfläche des Festkörpers beim Trennvorgang kurzzeitig eine andere Form ein, die sich von der ursprünglichen unterscheidet. So wird eine Folie im Querschnitt gesehen beispielsweise um einen gewissen Betrag ausgelenkt und löst sich dadurch nach und nach von der daran anhaftenden, gerade hergestellten Schicht ab, wird aber nach einem vollständigen Ablösen der Schicht vorteilhafterweise wieder ihre ursprüngliche Lage und Form einnehmen.The invention also allows the use of Layer raw materials that are made up of different Put together substances, which in turn under different Conditions can be changed, in particular can be hardened. For example, it would be conceivable to use any liquid photopolymer plastic with thermoplastic components to mix, so then with different Radiation sources the different substances in different areas of the layer to be produced can be created. In particular is for a inventive method a film or a membrane can be used that are flexible and / or elastic from their original location as it was during the making of the Layer is taken, is deflectable and thereby their original surface shape changed. Such a film can for example made of silicone, polyethylene or PVC or at least be coated with it. It goes without saying another three-dimensional solid for this usable, its somehow geometrically Solid surface briefly compliant, flexible or is somehow reshapeable. Core of the present invention So is the special choice of the solid surface that the Opposed substrate and which together with the substrate or the layer thickness of a previously created layer and / or the layer surface geometry of the to be generated Layer of raw material. For example, takes the surface of the solid briefly during the separation process a different shape that differs from the original different. This is how a film is seen in cross section  for example, deflected and released by a certain amount thereby gradually from the adherent, straight manufactured layer, but is after a complete Detachment of the layer advantageously again assume the original position and shape.

Selbstverständlich ist es auch möglich, anstatt des Substrates die formveränderbare Festkörperoberfläche zu bewegen oder beide Teile in einander entgegengesetzte Richtungen zu bewegen oder gegeneinander zu verdrehen. Bei all diesen Trennvorgängen ist wesentlich, dass die Festkörperoberfläche in ihrer Form veränderbar ist, also ihre ursprüngliche geometrische Form verändert, um den Trennvorgang zu erleichtern. Sie kann, muss aber nicht mehr in die ursprüngliche Lage zurück kehren.Of course it is also possible instead of the substrate to move the changeable solid surface or to move both parts in opposite directions or twist against each other. With all these separations it is essential that the solid surface in its shape is changeable, i.e. its original geometric shape changed to facilitate the separation process. It can, must but no longer return to the original position.

Das erfindungsgemäße Verfahren wie auch die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeiten grundsätzlich nach den Verfahren, wie sie bereits im Stand der Technik bekannt sind und insbesondere zuvor erläutert wurden. All diese bekannten Verfahren sind aber dahingehend modifiziert, dass nun keine starre abzulösende Oberfläche vorhanden ist, sondern eine formveränderbare oder in ihrer Geometrie veränderbare Festkörperoberfläche eingesetzt wird.The inventive method as well as the inventive Device basically work according to the procedures as they are are already known in the art and in particular were previously explained. All of these known methods are but modified so that now no rigid removable surface is present, but a changeable in shape or changeable in its geometry Solid surface is used.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Folie durchführbar, die faltenfrei gespannt ist und beim Trennvorgang um einen gewissen Betrag aus ihrer ursprünglichen Ebene ausgelenkt wird. Vorteilhafterweise ist diese Folie natürlich dann auch wie beim eingangs genannten Stand der Technik beschichtet, um die Haftung weiter herunterzusetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch sowohl mit einem Laser, dessen Laserstrahl in bekannter Weise durch Spiegel oder dergleichen abgelenkt wird, durchführen, jedoch sind auch andere Strahlungsquellen einsetzbar. Die jeweilige Strahlungsquelle richtet sich natürlich nach dem verwendeten Schichtrohmaterial.In particular, the method according to the invention is with a Feasible film that is stretched wrinkle-free and at Separation process by a certain amount from their original Level is deflected. This film is advantageous then of course, as in the state of the aforementioned Technology coated to further reduce adhesion. The method according to the invention can also be used both with a laser, the laser beam of which is known in the art  Mirror or the like is deflected, however other radiation sources can also be used. The respective Radiation source depends of course on the used Layer raw material.

Das heißt, das Verfahren lässt sich nicht nur mit flüssigen photopolymeren Kunststoffen durchführen, sondern auch mit beispielsweise thermisch veränderbaren Flüssigkeiten oder Feststoffen wie auch Gasen, indem aus der Gasphase abgeschieden wird. So sind Verfestigungen des Schichtrohmaterials möglich, Schmelzvorgänge durchführbar, andere modifizierte Ausführungsformen denkbar, wie beispielsweise eine besondere Aktivierung oder Passivierung des Schichtrohmaterials. Das Schichtrohmaterial selbst kann somit flüssig, pulverförmig, wachsartig oder gasförmig sein.This means that the process cannot only be carried out with liquid perform photopolymeric plastics, but also with for example, thermally changeable liquids or Solids as well as gases by being out of the gas phase is deposited. So are solidifications of the Layer raw material possible, melting processes can be carried out, other modified embodiments conceivable, such as for example a special activation or passivation of the layer raw material. The layer raw material itself can thus be liquid, powdery, waxy or gaseous.

Gegenüber Verfestigungen an der Oberfläche von flüssigen photopolymeren Kunststoffen, wie sie bei der bekannten Stereolithographie bewirkt werden, weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass auch nunmehr nicht nur niedrigviskose, sondern auch hochviskose Materialien verwendbar sind. Bekanntlich tritt ein sog. Dewetting-Effekt auf, je dünner eine Flüssigkeit verteilt wird; d. h. die dünnverteilte Flüssigkeit zieht sich wieder zusammen, so dass Bereiche entstehen, die nicht mit Schichtrohmaterial bedeckt sind. Genau dies geschieht beim Wischen an der freien Oberfläche, wie sie bei der bekannten Stereolithographie notwendig ist. Würde man nun, um dem Dewetting-Effekt entgegenzuwirken, eine hochviskose Flüssigkeit einsetzten, so träte hierbei das Problem auf, dass aufgrund des beim Wischen entstehenden Geschwindigkeitsprofils sich eine unakzeptable Welligkeit ergeben würde, die sich auf die Baugenauigkeit äußerst nachteilig auswirken würde. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren keine freie Oberfläche mehr vorhanden ist, treten die zuvor genannten Probleme nicht auf, so dass nunmehr auch hochviskose Materialien wie Kunststoffe, Harze und auch pulverförmige Festkörper verwendbar sind. Darüber hinaus ist dadurch, dass keine freie Oberfläche des Schichtrohmaterials vorliegt, auch eine Kontaktierung mit Umgebungsgasen vermeidbar, was insbesondere bei flüssigen photopolymeren Kunststoffen von Vorteil ist. Erstmals ist damit auch weit weniger Schichtrohmaterial bereitzustellen, da die Bäder weit weniger tief sein müssen als bisher, was durch die sehr teueren photopolymeren Kunststoffe hinsichtlich der notwendigen Bereitstellungskosten äußerst wichtig ist. Dadurch wird auch die Flexibilität des Verfahrens stark erhöht. So können nun verschiedene Materialien für verschiedene Schichten eingesetzt werden. Es ist auch möglich, kostengünstig verschiedene Stoffe, wie beispielsweise Farben oder Verstärkungsfasern, in flüssige Kunststoffe beizumischen, was aufgrund der hohen Kosten für die bisher notwendigen, großen Kunststoff- oder Harzmengen nicht wirtschaftlich durchführbar war. Da erstmals die zum Bau eines mehrschichtigen Körpers notwendige Schichtrohmaterialmenge weitaus geringer ist als bei den Verfahren, die mit einer freien Oberfläche arbeiten (Stereolithographie), ist es erstmals auch nicht notwendig, dass das Schichtrohmaterial eine chemische Langzeitstabilität aufweist. Bisher war es beispielsweise bei der Stereolithographie notwendig, die Harze so zu gestalten, dass diese zumindest mehrere Wochen oder sogar Monate chemisch stabil sind. Ansonsten wäre keine wirtschaftliche Fertigung mit diesen sehr teueren Harzen möglich, die ja bekanntlich in großen Mengen in einer Stereolithographie-Maschine bevorratet sein müssen. Da bei der Erfindung weitaus weniger Schichtrohmaterial auf einmal einzusetzen ist, ist deren chemische Langzeitstabilität kein Kriterium mehr, so dass bisher aus wirtschaftlichen Erwägungen unbeachtete Materialien, die aber fertigungstechnische Vorteile haben, nunmehr zum Einsatz kommen können. So muß theoretisch das Material zur eine chemische Stabilität haben, die der Bauzeit einer Schicht entspricht.Towards solidifications on the surface of liquid photopolymer plastics, as in the known Stereolithography are effected, has the inventive Process has the advantage that not only now low-viscosity, but also high-viscosity materials are usable. As is known, a so-called dewetting effect occurs on, the thinner a liquid is distributed; d. H. the thinly distributed liquid contracts again, so that Areas arise that are not covered with layered raw material are. This is exactly what happens when wiping on the free Surface, as in the known stereolithography necessary is. Would you like to get the dewetting effect counteract, use a highly viscous liquid, so the problem would arise that due to the wiping emerging speed profile itself an unacceptable Ripple would result, based on building accuracy  would be extremely detrimental. Since with the invention If there is no clear surface left, step the aforementioned problems did not arise, so that now too highly viscous materials such as plastics, resins and also powdery solids can be used. Beyond that in that no free surface of the layer raw material there is also contact with ambient gases avoidable, which is particularly the case with liquid photopolymers Plastics is an advantage. For the first time it is also far to provide less layered raw material since the bathrooms are far need to be less deep than before, which is due to the very expensive photopolymer plastics in terms of necessary deployment costs is extremely important. Thereby the flexibility of the process is also greatly increased. So can now use different materials for different layers be used. It is also possible to be inexpensive different fabrics, such as colors or Reinforcing fibers to mix in liquid plastics what due to the high cost of the previously required large Plastic or resin quantities not economically feasible was. Since the first time to build a multi-layer body required amount of layer raw material is far less than in the processes that work with a free surface (Stereolithography), it is also not necessary for the first time that the layer raw material has long-term chemical stability having. So far, it was with the Stereolithography necessary to design the resins so that these chemically for at least several weeks or even months are stable. Otherwise there would be no economical production possible with these very expensive resins, which are well known in large quantities stored in a stereolithography machine have to be. Since much less in the invention  Layered raw material to be used at once is theirs Long-term chemical stability no longer a criterion, so that previously overlooked for economic reasons Materials that have manufacturing advantages, can now be used. So theoretically it has to be Material to have a chemical stability that the construction time corresponds to a shift.

Die wesentlichen Merkmale einer Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit einer oder mehreren dünnen Schichten unter Verwendung einer Strahlungsquelle sind ein Substratträger, an dem das zu beschichtende Substrat anbringbar ist, ein dem Substrat gegenüberliegender Festkörper mit formveränderbarer Oberfläche sowie eine Strahlungsquelle zum Erzeugen einer Strahlung. Mit der Strahlung ist ein Schichtrohmaterial zwischen dem Substrat oder einer bereits anhaftenden Schicht und der formveränderbaren Festkörperoberfläche veränderbar und dadurch am Substrat oder einer bereits zuvor erzeugten Schicht anhaftbar. Schließlich ist eine Trennvorrichtung erforderlich, um die hergestellte Schicht von der formveränderbaren Festkörperoberfläche zu trennen.The essential features of a coating device a substrate with one or more thin layers using a radiation source are one Substrate carrier on which the substrate to be coated can be attached, a solid body opposite the substrate with a changeable surface and a radiation source to generate radiation. With the radiation is one Layer raw material between the substrate or one already adhesive layer and the shape-changeable Solid surface can be changed and therefore on the substrate or can be adhered to a layer previously generated. Finally a separator is required to make the manufactured Layer from the shape-changeable solid surface separate.

Vorteilhafterweise ist das dem Substrat gegenüberliegende Element eine Folie, die beispielsweise plan gespannt ist, aber durch Druck oder Zug senkrecht zur Folienebene auslenkbar ist.Advantageously, the one opposite the substrate Element is a film that is stretched flat, for example, but can be deflected by pushing or pulling perpendicular to the film plane.

Grundsätzlich sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung denkbar. Bei der einen, die im Aufbau der US 4,801,477 ähnelt, ist die formveränderbare Festkörperoberfläche die Oberseite der Strahlungsquelle, die beispielsweise in einem flüssigen photopolymeren Kunststoff eingetaucht ist, der eine feste, starre Oberfläche gegenüberliegt und zwischen denen durch die Strahlung der Kunststoff in gewünschter Weise erhärtet wird. Bei dieser Anordnung kann das Schichtrohmaterial natürlich auch ein zu schmelzendes Pulver oder ein irgendwie gearteter Festkörper sein. Beispielsweise ist es auch möglich, Wachs etc. einzusetzen. Die andere Bauweise entspricht der in der US 5,089,184 gezeigten Anordnung (Fig. 2 dieses Standes der Technik), bei der an einem Substratträger mehrere Schichten erzeugt werden und die Strahlungsquelle unterhalb einer strahlungsdurchlässigen Platte angeordnet ist.Basically, two embodiments of the device are conceivable. In the one, which is similar in structure to US 4,801,477, the shape-changeable solid surface is the top of the radiation source, which is immersed, for example, in a liquid photopolymer plastic, which is opposite a solid, rigid surface and between which the plastic hardens in the desired manner due to the radiation becomes. With this arrangement, the layer raw material can of course also be a powder to be melted or any type of solid. For example, it is also possible to use wax, etc. The other construction corresponds to the arrangement shown in US Pat. No. 5,089,184 ( FIG. 2 of this prior art), in which a plurality of layers are generated on a substrate carrier and the radiation source is arranged below a radiation-transmissive plate.

Erfindungsgemäß wird nun bei beiden Alternativen die starre Oberfläche des strahlungsdurchlässigen Teils durch eine formveränderbare Festkörperoberfläche ersetzt, wie beispielsweise eine Folie, die insbesondere dehnbar, flexibel oder elastisch ist.According to the invention, the rigid is now in both alternatives Surface of the radiation-transmissive part by a changeable solid surface replaced, such as for example a film that is particularly stretchy, flexible or is elastic.

Wie bei der US 5,089,184 ist es erfindungsgemäß möglich, dass als Strahlungsquelle ein Laser eingesetzt wird, der je nach dem verwendeten Schichtrohmaterial ausgestaltet ist und dessen Strahl in der gewünschten Weise durch eine Ablenkeinrichtung abgelenkt wird. Außerdem ist aber auch, wie es auch in der US 5,089,184 beschrieben ist, eine flächenbestrahlende Einrichtung als Strahlungsquelle einsetzbar, wobei dann eine Maske in dem Strahlengang angeordnet ist, um das gewünschte Muster in die herzustellende Schicht einzubringen. Die Maske selbst ist dann vorzugsweise in die Folie integriert, indem die Folie teilweise strahlungsdurchlässig, teilweise nicht strahlungsdurchlässig ist. Ein entsprechend wirkende Maske kann aber als separates Teil der formveränderbaren Festkörperoberfläche vorgeschaltet sein. As with US 5,089,184, it is possible according to the invention that a laser is used as the radiation source, depending on the the layer raw material used is designed and its Beam in the desired way through a deflector is distracted. In addition, however, as is also the case in US Pat. No. 5,089,184 is described, a surface irradiation Device can be used as a radiation source, in which case one Mask is arranged in the beam path to the desired Introduce patterns into the layer to be produced. The mask itself is then preferably integrated into the film by the film is partially translucent, sometimes not is transparent to radiation. An appropriate mask but can be used as a separate part of the changeable Be solid surface upstream.  

Grundsätzlich ist keine ursprünglich plan vorliegende formveränderbare Festkörperoberfläche notwendig, es kann auch eine ursprünglich dreidimensionale Geometrie vorliegen, die dann beim Trennvorgang eine andere dreidimensionale Geometrie einnimmt.Basically, none is originally planned form-changeable solid surface necessary, it can also there is an originally three-dimensional geometry that then a different three-dimensional geometry during the separation process occupies.

Bei einer zuvor genannten Anordnung, bei der die strahlungsdurchlässige formveränderbare Festkörperoberfläche gleichzeitig einen Teil oder den ganzen Boden einer Aufnahmeeinrichtung für den Schichtrohstoff bildet, kann es vorteilhaft sein, als Stützelement eine strahlungsdurchlässige starre Unterlage einzusetzen, beispielsweise eine Glasplatte oder dergleichen. In diesem Fall kann es zur Unterstützung des Trennvorgangs zweckmäßig sein, zwischen das Stützelement und die darüberliegende Folie ein Fluid einzubringen. Unter Umständen kann der Einblasvorgang bereits vor oder nach dem Trennvorgang beginnen. Idealerweise wird er gleichzeitig mit Beginn des Trennvorgangs gestartet, d. h. beim Wegbewegen des Substratträgers oder der Oberfläche. Als Fluid ist insbesondere Luft einsetzbar, die unter Druck in den entstehenden Spalt zwischen dem Stützelement und einer der formveränderbaren Festkörperoberfläche gegenüberliegenden Seite eingebracht wird.In a previously mentioned arrangement in which the Radiation-permeable, form-changeable solid surface part or all of the floor at the same time Forms receiving device for the layer raw material, it can be advantageous as a radiation-permeable support element use a rigid surface, for example a glass plate or similar. In this case, it can be used to support the Separation process be useful between the support element and to bring a fluid into the overlying film. Under Under certain circumstances, the blowing process can take place before or after Start the separation process. Ideally, he is with at the same time Start of separation started. H. when moving the Substrate carrier or the surface. As a fluid in particular air can be used, which is under pressure in the resulting gap between the support element and one of the opposite changeable solid surface Side is introduced.

Es ist hier nochmals abschließend herauszustellen, dass grundsätzlich alle bekannten Beschichtungsverfahren, bei denen ein Schichtrohmaterial durch Einsatz von Strahlungsenergie in gewünschter Weise verändert wird, einsetzbar sind, wobei zwischen dem zu beschichtenden Teil und einer Gegenfläche - erfindungsgemäß die erstmals formveränderbare Schicht - die Schichtdicke und/oder das Schichtrelief begrenzt wird. It should finally be emphasized here that basically all known coating processes in which a layered raw material by using radiation energy in is changed as desired, can be used, wherein between the part to be coated and a counter surface - According to the invention, the layer that can be changed for the first time - the Layer thickness and / or the layer relief is limited.  

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die räumliche Anordnung dieses zu beschichtenden Teils und der Gegenfläche egal. So kann die zu beschichtende Oberfläche über oder unterhalb der Gegenfläche angeordnet sein. Genauso ist es aber auch möglich, die beiden Teile seitlich zueinander anzuordnen, so dass die herzustellenden Schicht eine im wesentlichen vertikale oder irgendeinen anderen Winkel zu Horizontalen aufweist. Dies ist bei freien Oberflächen, wie sie bei der Stereolithographie notwendig sind, technisch ausgeschlossen. Durch die wahlweise räumliche Anordnung ist das erfindungsgemäße Verfahren an alle möglichen räumlichen und weiteren Bearbeitungssituationen anpassbar.In the method according to the invention, the spatial Arrangement of this part to be coated and the counter surface no matter. So the surface to be coated can be over or be arranged below the counter surface. But that's exactly how it is also possible to arrange the two parts laterally to each other, so the layer to be made is essentially one vertical or any other angle to horizontal having. This is the case with free surfaces, as with the Stereolithography are necessary, technically excluded. This is due to the optional spatial arrangement inventive method to all possible spatial and adaptable to other processing situations.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung mehrere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:The following are for further explanation and for better Understanding the invention under several embodiments Described in more detail with reference to the accompanying drawings and explained. It shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Betriebsphase, Fig. 1 is a schematic side view of a first embodiment of a device according to the invention in a first operating phase,

Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Betriebsphase, Fig. 2 shows the embodiment of an inventive device in a further operating phase shown in Fig. 1,

Fig. 3 die in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Betriebsphase, Fig. 3 shows the embodiment shown in Fig. 1 of an inventive apparatus in a further operating phase,

Fig. 4 die Ausführungsform der Fig. 1 in einer weiteren Betriebsphase, Fig. 4 shows the embodiment of Fig. 1 in a further operating phase,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 5 is a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 6 is a schematic representation of a third embodiment of a device according to the invention,

Fig. 7 die Vorrichtung der Fig. 6 in einer anderen Betriebsphase, Fig. 7 shows the device of Fig. 6 in a different operating phase,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die der in der Fig. 1 gezeigten ähnelt, jedoch modifiziert ist, Fig. 8 is a schematic illustration is, however, a further modified embodiment of a device according to the invention, similar to that shown in FIG. 1,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren modifizierten Ausführungsform der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung, Fig. 9 is a schematic representation of a further modified embodiment of the apparatus shown in Fig. 8,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit flächenabstrahlender Strahlungsquelle, Fig. 10 is a schematic representation of a further embodiment of a device according to the invention with flächenabstrahlender radiation source,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dreidimensionaler, formveränderbarer Oberfläche eines dem Substrat gegenüberliegenden Elements, Fig. 11 is a schematic representation of a further embodiment of a device according to the invention with three-dimensional, shape-variable surface of the substrate opposite element,

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer weiteren modifizierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 12 is a schematic representation of a further modified embodiment of a device according to the invention and

Fig. 13a)-d) mehrere schematische Querschnitte einer formveränderbaren Oberfläche, die ein Relief zur Ausbildung verschiedener Schichtdicken in einer Schicht hat. FIG. 13a) -d) a plurality of schematic cross sections of a shape-changing surface having a relief for formation of various layer thicknesses in a layer.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of embodiments of the invention

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 wird eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert. Wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt, umfasst die Vorrichtung einen Behälter für einen flüssigen photopolymeren Kunststoff 7. Der Behälter besteht hier aus einem Metallring oder Rahmen 1, der bodenseitig mit einer Folie 2 bespannt ist. Die Folienränder 21 sind an der Seitenwand des Metallrings 1 umgelegt und dort dichtend befestigt, beispielsweise mittels eines Klebebandes. Die Folie ist hier eine Silikon- oder PE-Folie, die eine Stärke von einigen µm bis einigen Millimetern, insbesondere ungefähr 5 µm-1 mm hat. Sie ist faltenfrei im Rahmen 1 gespannt. Der Rahmen 1 ist um eine Mittelachse 11 drehbar gelagert (nicht gezeigt). Zum Drehen des Rahmens 1 um die Mittelachse 11 ist ein Reibrad 14 vorhanden, das durch einen nicht gezeigten Antrieb betrieben wird und an einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerung angeschlossen ist.A first embodiment of a device according to the invention and a method according to the invention will be explained with reference to FIGS. 1-4. As shown schematically in FIG. 1, the device comprises a container for a liquid photopolymer plastic 7 . The container here consists of a metal ring or frame 1 , which is covered on the bottom with a film 2 . The film edges 21 are folded over on the side wall of the metal ring 1 and fastened there in a sealing manner, for example by means of an adhesive tape. The film here is a silicone or PE film that has a thickness of a few µm to a few millimeters, in particular approximately 5 µm-1 mm. It is tension-free in frame 1 . The frame 1 is rotatably mounted about a central axis 11 (not shown). For rotating the frame 1 about the central axis 11 , a friction wheel 14 is provided, which is operated by a drive, not shown, and is connected to a control system, also not shown.

Unterhalb des Behälters ist eine Ablenkeinrichtung in Form eines gesteuerten, beweglichen Spiegels 6 angeordnet, der zur gerichteten Ablenkung eines Laserstrahls 4, 5 dient. Der Laserstrahl wird von einer hier schematisch dargestellten Strahlungsquelle 3, beispielsweise ein UV-Laser, emittiert.A deflection device in the form of a controlled, movable mirror 6 is arranged below the container and is used for the directed deflection of a laser beam 4 , 5 . The laser beam is emitted by a radiation source 3 , shown schematically here, for example a UV laser.

Über dem Behälter ist ein Substratträger 9 angeordnet, der in Z-Richtung mittels einer nicht gezeigten Steuerung verfahrbar ist. An dem Substratträger 9 ist ein Substrat 8 in Form einer Platte befestigt, die beispielsweise mehrere Durchgangslöcher haben kann oder gitterartig ausgebildet sein kann. Die Verstellbarkeit des Substratträgers 9 in Z-Richtung ist äußerst fein. Die Beschichtung des Substrates 8 erfolgt folgendermaßen, wie es auch aus den Fig. 1-4 ersichtlich ist. In den Behälter wird der flüssige photopolymere Kunststoff 7 eingefüllt. Die Füllhöhe über der Folie 2 muss hier nur wenig mehr als die gewünschte Schichtdicke der zu erzeugenden Schicht sein, was bedeutend weniger ist als bei einer Vorrichtung, die eine Erhärtung des flüssigen Photopolymers an einer freien Oberfläche durchführt, also mit einem Wischer arbeitet.A substrate carrier 9 is arranged above the container and can be moved in the Z direction by means of a control (not shown). A substrate 8 in the form of a plate is fastened to the substrate carrier 9 and can have, for example, a plurality of through holes or can be designed in the form of a grid. The adjustability of the substrate carrier 9 in the Z direction is extremely fine. The substrate 8 is coated as follows, as can also be seen in FIGS. 1-4. The liquid photopolymer plastic 7 is filled into the container. The fill level above the film 2 here only has to be a little more than the desired layer thickness of the layer to be produced, which is significantly less than in the case of a device which hardens the liquid photopolymer on a free surface, that is to say works with a wiper.

Der Substratträger 9 wird nach unten in das flüssige Photopolymer eingetaucht, und zwar soweit, dass der Abstand zwischen dem Substrat und der dem Substrat 8 zugewandten Oberfläche 2a gleich der Schichtdicke d der zu erzeugenden Schicht ist. Je nach der Viskosität des Schichtrohstoffes, hier der flüssige photopolymere Kunststoff 7, ist auch bei sehr dünnen Schichtdicken d beim Herunterfahren des Substrates 8 gewährleistet, dass der Spalt zwischen den beiden gegenüberliegenden Elementen 8 und 2a vollständig mit Schichtrohmaterial 7 gefüllt ist. Bei hochviskosen Flüssigkeiten kann es unter Umständen zweckmäßig sein, mehrere Durchgangslöcher oder ein Gitter in dem Substrat 8 vorzusehen, die einen Durchtritt von Flüssigkeit zulassen, damit sich beim Eintauchen des Substrates 8 in den Schichtrohstoff 7 dieser vollständig, ohne Lufteinschlüsse zwischen der Folie 2 und dem Substrat 8 verteilen kann.The substrate carrier 9 is dipped down into the liquid photopolymer, namely so far that the distance between the substrate and the substrate a is equal to the layer thickness d 8 facing surface 2 to be generating layer. Depending on the viscosity of the layer of raw material, in this case, the liquid photopolymer resin 7, even with very thin film thicknesses d ensured during shutdown of the substrate 8 that the gap between the two opposing elements 8 and is filled 2 a completely with layer raw material. 7 In the case of highly viscous liquids, it may be expedient to provide a plurality of through holes or a grid in the substrate 8 , which allow liquid to pass through, so that when the substrate 8 is immersed in the layer raw material 7, it is completely free, without air inclusions between the film 2 and the film Can distribute substrate 8 .

Ist die Schichtdicke d erreicht, wird der Laser 3 aktiviert und der Laserstrahl 4 mit Hilfe der Spiegeleinrichtung 6 in dem gewünschten Muster abgelenkt. Der abgelenkte Laserstrahl 5 trifft durch die Folie 2 hindurchtretend auf den flüssigen photopolymeren Kunststoff mit der Schichtdicke d. An denjenigen Stellen, an denen der Strahl auftrifft, wird durch eine chemische Reaktion das Schichtrohmaterial 7 verändert, es verhärtet sich. Es entstehen erhärtete Bereiche 10, die an dem Substratträger 8 anhaften. Eine Anhaftung erfolgt auch an der Oberfläche 2a der Folie 2. Dort ist sie allerdings unerwünscht.If the layer thickness d is reached, the laser 3 is activated and the laser beam 4 is deflected in the desired pattern with the aid of the mirror device 6 . The deflected laser beam 5 passes through the film 2 and hits the liquid photopolymer plastic with the layer thickness d. At those points where the beam strikes, the layer raw material 7 is changed by a chemical reaction, it hardens. Hardened areas 10 are formed which adhere to the substrate carrier 8 . Adhesion also occurs on the surface 2 a of the film 2 . However, it is undesirable there.

Es wird nun, wie bereits bei einem mehrschichtigen Modell in der Fig. 3 gezeigt, der Substratträger 9 von der Folie 2 wegbewegt. Durch die anfängliche starke Haftung der Oberfläche 2a an der gerade erzeugten Schicht 10 wird die Folie 2 aus ihrer ursprünglichen Lage ausgelenkt und nimmt die Lage 2' ein. Die Lage löst sich dann aber von der zuletzt erzeugten Schicht 10 ab und kehrt aufgrund der hier vorhandenen Flexibilität und Elastizität wieder in ihre Ursprungslage zurück. Dabei fließt flüssiger Kunststoff 7 in den entstehenden Spalt zurück. Durch Absenken des Substratträgers 9 und damit des Substrats 8 kann zwischen der Folienoberfläche 2a und der zuletzt erzeugten Schicht 10 erneut ein gewünschter Abstand d, der sich u. U. von dem vorherigen Abstand d unterscheidet, eingestellt werden. Durch erneute Aktivierung des Lasers kann dann eine weitere Schicht 10 gewünschten Musters erzeugt werden. Dieser letzte Zustand ist in der Fig. 4 gezeigt. Wie ersichtlich, ist ein mehrschichtiges Modell geschaffen, das irgendeine dreidimensionale Gestalt aufweisen kann und dessen Schichten 10 unterschiedliche Dicke d haben, je nach dem, wie der Abstand zwischen der Folienoberfläche 2a und der zuvor erzeugten Schicht 10 eingestellt wurde.The substrate carrier 9 is now moved away from the film 2 , as already shown for a multilayer model in FIG. 3. Due to the initial strong adhesion of the surface 2 a to the layer 10 just produced, the film 2 is deflected from its original position and occupies the position 2 '. The layer then separates from the last layer 10 produced and returns to its original position due to the flexibility and elasticity present here. Liquid plastic 7 flows back into the resulting gap. By lowering the substrate support 9 and the substrate 8 may be between the film surface 2a and the most recently generated again layer 10 d a desired distance u is. U. differs from the previous distance d can be set. A further layer 10 of the desired pattern can then be generated by reactivating the laser. This last state is shown in FIG. 4. As can be seen, a multi-layer model is created, which can have any three-dimensional shape and whose layers 10 have different thicknesses d, depending on how the distance between the film surface 2 a and the previously generated layer 10 was set.

Bei der Einbringung des Laserstrahls 5 in den Schichtrohstoff 7 werden randseitig der erhärteten Bereiche 10 in dem flüssigen Photopolymer chemische Reaktionen bewirkt, so dass einzelne verfestigte, lose Teilchen, die nicht an der Schicht 10 haften, im flüssigen Photopolymerbad verbleiben. Um Qualitätseinbußen bei der darauffolgenden zu erzeugenden Schicht zu vermeiden, wird hier über das Reibrad 14 das gesamte Behältnis um einen gewissen Winkelbetrag gedreht. Das Drehen kann während, gleichzeitig oder auch kurz vor dem nach oben Bewegen des Supportträgers 9 beginnen. Damit ist gewährleistet, dass möglichst reiner Kunststoff für die neu zu erstellende Schicht 10 vorhanden ist. Wenn das Drehen gleichzeitig mit dem Hochfahren des Supportträgers 9 beginnt, oder kurz zuvor, wird das Abtrennen der erhärteten Schicht 10 von der Folienoberfläche 2 zusätzlich unterstützt.When the laser beam 5 is introduced into the layer raw material 7 , chemical reactions are brought about in the edge of the hardened areas 10 in the liquid photopolymer, so that individual solidified, loose particles which do not adhere to the layer 10 remain in the liquid photopolymer bath. In order to avoid loss of quality in the subsequent layer to be produced, the entire container is rotated here by a certain angular amount via the friction wheel 14 . The rotation can begin during, at the same time or also shortly before the support carrier 9 is moved upwards. This ensures that the purest possible plastic is available for the new layer 10 to be created. If the rotation begins at the same time as the support carrier 9 is started up, or shortly before, the separation of the hardened layer 10 from the film surface 2 is additionally supported.

Aus den obigen Erläuterungen zu dem Verfahren gemäß den Fig. 1 -4 ist erkennbar, das natürlich nach jeder erzeugten Schicht 10 durch Austausch des Behältnisses auch ein anderes Schichtrohmaterial 7 für die Schichten 10 verwendet werden kann. So ist erstmals auch ein Körper aus mehreren Schichten aus unterschiedlichen Materialien herstellbar. Beispielsweise können auch verschiedene Farben dem jeweiligen Schichtrohmaterial 7 beigemischt werden, oder auch Zusatzstoffe wie Glasfasern, etc., um die Festigkeit des fertigen Modells zu erhöhen.It can be seen from the above explanations of the method according to FIGS. 1-4 that, of course, after each layer 10 that has been produced, another layer raw material 7 can also be used for the layers 10 by exchanging the container. For the first time, a body can also be made from several layers of different materials. For example, different colors can also be added to the respective layer raw material 7 , or additives such as glass fibers, etc., in order to increase the strength of the finished model.

Aus der Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich. Hier ist ein Rahmen 1 bodenseitig mit der Folie 2 versehen. In der gezeigten X- Richtung sind verschiedene Abteile durch Unterteilungen 26 gebildet, die verschiedene Schichtrohstoffe 23, 24, 25 enthalten. Der gesamte Rahmen 1 mit der Folie und den verschiedenen Schichtrohmaterialien 23, 24, 25 ist in X- Richtung verschiebbar. So kann gemäß der zuvor erläuterten Verfahrensweise eine oder mehre Schichten mit dem Schichtrohmaterial 23 am Substrat 8 gebildet werden. Dann wird ein anderes Schichtrohmaterial 24 unter das Substrat 8 verfahren und eine oder mehrere Schichten aus diesem Schichtmaterial 24 gefertigt. In gleicher Weise kann das Schichtrohmaterial 25 eingesetzt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Substratträger 9 nicht nur in Z- sondern auch in X-Richtung zu verfahren. Dabei bleibt der Behälter mit den verschiedenen Schichtrohmaterialien ortsfest. In dieser Figur ist die Strahlungsquelle 3 nicht dargestellt, das Verfahren ist aber ansonsten wie gemäß den Fig. 1-4 durchzuführen.From Fig. 5, a further embodiment of the device according to the invention can be seen. Here, a frame 1 is provided on the bottom with the film 2 . In the X direction shown, different compartments are formed by subdivisions 26 , which contain different layer raw materials 23 , 24 , 25 . The entire frame 1 with the film and the various layer raw materials 23 , 24 , 25 can be moved in the X direction. In accordance with the procedure explained above, one or more layers can be formed with the layer raw material 23 on the substrate 8 . Another layer raw material 24 is then moved under the substrate 8 and one or more layers are produced from this layer material 24 . The layer raw material 25 can be used in the same way. Of course, it is also possible to move the substrate carrier 9 not only in the Z direction but also in the X direction. The container with the different layer raw materials remains stationary. The radiation source 3 is not shown in this figure, but the method is otherwise to be carried out as in FIGS. 1-4.

Aus den Fig. 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich. Die hier schematisch dargestellte Vorrichtung umfasst eine als Endlosband ausgebildete Folie 30, die an Umlenkrollen 31 umläuft. Zwischen den zwei oberen Umlenkrollen 31 erstreckt sich ein ebener Folienabschnitt. Die Folienaußenseite 30a ist einem Substrat 8 an einem Substratträger 9 zugewandt. Wie bei den zuvor genannten Ausführungsformen ist hier der Substratträger 9 in Z-Richtung beweglich. Unterhalb der Folie 30 ist wiederum eine Strahlungsquelle vorhanden, deren Strahl 4 durch eine Umlenkeinrichtung 6 in gewünschter Weise auf das Substrat zu richten ist. In dem ebenen Flächenabschnitt der Folie 30 sind oberhalb der Folienoberfläche 30a mehrere Speichervorrichtungen 32, 33, 34 für verschiedene flüssige, feste, pulverförmige oder hochviskose Schichtrohmaterialien angeordnet. Je nach Bedarf wird aus den gezeigten Speichern 32 -34 auf die Folienoberfläche 30a eine Schicht aufgebracht und durch eine Glättungseinrichtung 35 glattgestrichen, so dass die dann entstehende Schicht 36 auf der Folienoberfläche 30a eine vorbestimmte Dicke d' aufweist.A further embodiment of a device according to the invention can be seen from FIGS. 6 and 7. The device shown schematically here comprises a film 30 in the form of an endless belt, which rotates on deflection rollers 31 . A flat film section extends between the two upper deflection rollers 31 . The film outside 30 a faces a substrate 8 on a substrate carrier 9 . As in the previously mentioned embodiments, the substrate carrier 9 is movable in the Z direction. Below the film 30 there is again a radiation source, the beam 4 of which is to be directed onto the substrate in the desired manner by a deflection device 6 . In the flat surface portion of the film 30 are above the film surface 30 a plurality of memory devices 32, 33, 34 are arranged for different liquid, solid, powdered or highly viscous Schichtrohmaterialien. Depending on requirements, a layer is applied from the memories 32 - 34 shown to the film surface 30 a and smoothed by a smoothing device 35 , so that the layer 36 then formed on the film surface 30 a has a predetermined thickness d '.

Durch Transport der Folie 30 in Pfeilrichtung wird diese Schicht 36 unter das Substrat 8 verfahren. Dann wird das Substrat 8 bzw. eine bereits erstellte Schicht 10 mit dieser Schicht berührend in Kontakt gebracht oder darin eingetaucht, wie es in der Fig. 7 gezeigt ist, je nachdem, welche Schichtdicke gewünscht wird. Dann wird die Strahlungsquelle 3 aktiviert und durch die Folie 30 hindurch der vorbestimmte Bereich des Schichtrohmaterial 36 durch die eingebrachte Strahlungsenergie so verändert, dass eine Beschichtung 10 mit gewünschtem Muster am Substrat 8 oder einer bereits zuvor aufgebrachten Schicht 10 hergestellt wird. Dann wird der Substratträger 9 mit dem Substrat 8 in Z-Richtung nach oben verfahren und das Folienband 30 weitertransportiert, wo über einen Abstreifer 38 das "verbrauchte" Schichtrohmaterial 37 vom Folienband 30 abgestreift und wieder aufbereitet oder unmittelbar wider der zugehörigen Speichereinrichtung 32-34 zugeleitet wird. Für die nächste Schicht kann dann das gleiche oder ein anderes Schichtrohmaterial aus einem anderen Speicher 32-34 auf das Folienband 30 aufgebracht werden. Indem die Einrichtung 35 ebenfalls in Z-Richtung verschiebbar ist, ist die gewünschte Schichtdicke d' einstellbar.By transporting the film 30 in the direction of the arrow, this layer 36 is moved under the substrate 8 . Then the substrate 8 or an already created layer 10 is brought into contact with this layer or immersed in it, as shown in FIG. 7, depending on which layer thickness is desired. Then the radiation source 3 is activated and through the film 30 the predetermined area of the layer raw material 36 is changed by the radiation energy introduced in such a way that a coating 10 with a desired pattern is produced on the substrate 8 or a layer 10 already applied beforehand. Then the substrate carrier 9 is moved with the substrate 8 upwards in the Z direction and the film strip 30 is transported further, where the "used" layer raw material 37 is stripped from the film strip 30 and reprocessed via a scraper 38 or fed directly back to the associated storage device 32-34 becomes. For the next layer, the same or a different layer raw material can then be applied to the film strip 30 from a different store 32-34 . The desired layer thickness d 'can be set by the device 35 also being displaceable in the Z direction.

In der Fig. 8 ist eine modifizierte Ausführungsform der in den Fig. 1-4 gezeigten Vorrichtung schematisch dargestellt. Hier ist unterhalb der Folie 2 eine Glasplatte 12 vorhanden, die zur Abstützung der Folie 2 dient. Sie ist ebenfalls für den abgelenkten Laserstrahl 5 durchlässig. Ferner weist diese Platte 12 eine oder mehrere Luftzuführungsöffnungen 13 auf, in die Luft oder ein anderes Fluid einbringbar ist, um während des Hochziehens des Substratträgers 9 das Fluid zwischen die Folie 2 und die Glasplatte 12 einzubringen, wodurch der Trennvorgang der erhärteten Schicht 10 aus Schichtrohmaterial 7 und der Folienoberfläche 2a noch zusätzlich unterstützt wird. FIG. 8 schematically shows a modified embodiment of the device shown in FIGS. 1-4. There is a glass plate 12 below the film 2 , which serves to support the film 2 . It is also transparent to the deflected laser beam 5 . Furthermore, this plate 12 has one or more air supply openings 13 , into which air or another fluid can be introduced, in order to introduce the fluid between the film 2 and the glass plate 12 while the substrate carrier 9 is being pulled up, as a result of which the hardening layer 10 made of layer raw material is separated 7 and the film surface 2 a is additionally supported.

Bei der in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsform ist die in der Fig. 8 gezeigte Vorrichtung dahingehend verändert, dass mehrere Laserquellen 3, 3' vorhanden sind, so dass mehrere Laserstrahlen zur Erzeugung einer Schicht gleichzeitig aktiviert werden, wodurch die Bearbeitungszeiten für die Herstellung einer Schicht verringert werden können oder auch unterschiedliche Materialien im Schichtrohmaterial gleichzeitig verändert bzw. bei verschiedenen Photopolymeren verhärtet werden können.In the embodiment shown in FIG. 9, the device shown in FIG. 8 is modified in such a way that a plurality of laser sources 3 , 3 'are present, so that a plurality of laser beams are activated simultaneously to produce a layer, thereby reducing the processing times for producing one Layer can be reduced or different materials in the layer raw material can be changed at the same time or hardened with different photopolymers.

Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen ist bei der in der Fig. 10 schematisch dargestellten Vorrichtung keine Strahlungsquelle mit einem Strahl 4, 5 eingesetzt, sondern eine Strahlungsquelle 3", die eine diffuse- oder flächige Ausstrahlung 4' bewirkt. Die Folie 2' ist hier als Maske ausgebildet, d. h. sie enthält Folienabschnitte 2b, die strahlungsdurchlässig sind und andere Abschnitte, die nicht strahlungsdurchlässig sind. Damit ist es möglich, ein vorbestimmtes Muster in der bereits zuvor erläuterten Weise durch chemische Veränderung des Schichtrohstoffs 7 am Substrat 8 zu erzielen. Die Folie selbst weist wiederum eine formveränderbare Oberfläche 2a auf, d. h. die Folie ist hier flexibel. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Maske nicht in der Folie 2' zu integrieren, sondern in einer darunter liegenden Glasplatte, wie es beispielsweise auch in der Fig. 9 oder 8 gezeigt ist.In contrast to the previous embodiments, no radiation source with a beam 4 , 5 is used in the device shown schematically in FIG. 10, but rather a radiation source 3 ″ which causes diffuse or planar radiation 4 ′. The film 2 ′ is here formed as a mask, ie it contains film sections 2 b which are transparent to radiation and other sections which are not transparent to radiation, thus making it possible to achieve a predetermined pattern in the manner already explained by chemical modification of the layer raw material 7 on the substrate 8 film itself has, in turn, a shape-changeable surface 2 a, ie, the film is flexible here. of course, it is also possible not to incorporate the mask in the foil 2 ', but in an underlying glass plate, as for example, in FIG. 9 or 8 is shown.

In der Fig. 11 ist schematisch eine Vorrichtung gezeigt, bei der ein zumindest im Bereich einer Oberfläche 40a elastischer oder flexibler Körper 40 als Aufnahmebecken für den Schichtrohstoff 43 dient und mit einer dreidimensionalen, formveränderbaren Oberfläche 40a ausgestattet ist. Der Körper besteht beispielsweise aus einem strahlungsdurchlässigen Silikongummi oder einem anderen strahlungsdurchlässigen, elastischen Kunststoff oder dergleichen. Durch den Körper 40 hindurch ist wiederum ein in gewünschter Weise abgelenkter Laserstrahl 5 in den Schichtrohstoff 43 einbringbar, so dass an einem Substrat 45, das an einem Substratträger 9 befestigt ist, eine dreidimensionale Schicht 44 erzeugt wird. Nach der Herstellung der Schicht 44 am Substrat 45 wird wiederum der Substratträger 9 in Z-Richtung nach oben verfahren, wodurch durch die elastische Ausbildung des Körpers 40 ein Nachgeben der Oberfläche 2a, das heißt eine Formveränderung, möglich ist, so dass der Trennvorgang zwischen der erhärteten Schicht 44 und der Oberfläche 40a erleichtert ist. FIG. 11 schematically shows a device in which an elastic or flexible body 40 , at least in the area of a surface 40 a, serves as a receiving basin for the layer raw material 43 and is equipped with a three-dimensional, shape-changing surface 40 a. The body consists, for example, of a radiation-transmissive silicone rubber or another radiation-transmissive, elastic plastic or the like. A laser beam 5, deflected in the desired manner, can in turn be introduced through the body 40 into the layer raw material 43 , so that a three-dimensional layer 44 is generated on a substrate 45 which is fastened to a substrate carrier 9 . After the production of the layer 44 on the substrate 45 , the substrate carrier 9 is in turn moved upward in the Z direction, as a result of which the elastic formation of the body 40 allows the surface 2 a to yield, that is to say a change in shape, so that the separation process between the hardened layer 44 and the surface 40 a is facilitated.

In der Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Hier erstreckt sich die Folie 2 längs eines länglichen Beckens mit flüssigem photopolymeren Kunststoff 7. Mit einer ersten Strahlungsquelle wird ein erster Bereich 10' erhärtet, allerdings ist die Energie des Laserstrahls 5 hier, so eingestellt, dass keine Erhärtung bis zur freien Oberfläche des Kunststoffes 7 erfolgt. Dann wird die Folie mit dem Bereich 10' weiterbewegt bis zum Substrat 8. Hier erfolgt in der zuvor beschriebenen Weise eine Erhärtung des noch flüssigen Materials 7 zwischen dem abgesenkten Substrat und dem bereits erhärteten Bereich 10'. Der Laserstrahl 5 wird dabei durch den zuerst gehärteten Bereich 10' geführt.A further embodiment of a device according to the invention is shown in FIG . Here, the film 2 extends along an elongated basin with liquid photopolymer plastic 7 . A first region 10 ′ is hardened with a first radiation source, but here the energy of the laser beam 5 is set such that no hardening takes place up to the free surface of the plastic 7 . Then the film is moved further with the area 10 ′ to the substrate 8 . Here, the still liquid material 7 is hardened between the lowered substrate and the already hardened area 10 'in the manner described above. The laser beam 5 is guided through the first hardened area 10 '.

Schließlich zeigen die verschiedenen schematischen Querschnitte einer Folie gemäß der Fig. 13a)-d) verschiedene Oberflächengestaltungen einer Gegenfläche 50a- 50d, die selbst natürlich verformbar ist, insbesondere elastisch ist. So ist in der Fig. 13a) eine plane Oberfläche 50a gezeigt, die zur Herstellung einer Schicht 10a mit gleichmäßiger Dicke dient.Finally, the various schematic cross sections of a film according to FIGS . 13a) -d) show different surface configurations of a counter surface 50a-50d, which itself is of course deformable, in particular elastic. Thus 13a) is a flat surface in Fig. 50 a, which serves to produce a layer 10 with a uniform thickness.

Die Fig. 13b) zeigt eine Oberfläche 50b mit Relief zur Bildung zweier verschiedener Schichtdicken d1 und d2. Damit wird eine Schicht 10b mit verschieden Schichtstärken geschaffen.The Fig. 13b) shows a surface 50 b with relief to form two different film thicknesses d 1 and d 2. This creates a layer 10 b with different layer thicknesses.

Die Fig. 13c) zeigt schematisch eine Ausbildung der Oberfläche 50c, die nicht nur zur Bildung verschiedener Schichtdicken d1 und d2 dient, sondern ein richtiges Relief aufweist, mit dem verschiedene Konturen in der herzustellenden Schicht 10c ausgebildet werden. FIG. 13c) schematically shows a configuration of the surface 50 c, the different not only for the formation of layer thicknesses d 1 and d 2 is used, but has a real relief, with the various contours in the produced layer 10 c are formed.

Schließlich zeigt die Fig. 13d eine Konfiguration, mit der dadurch, dass nicht nur die Folienoberfläche 10d ein Relief aufweist, sondern auch das zu beschichtende Substrat 8, eine Schicht 10d mit einem Relief auf zwei Seiten herstellbar ist.Finally, Figure 13d shows. A configuration with the fact that not only the surface film 10 d has a relief, but also can be manufactured to be coated substrate 8, a layer 10 d with a relief on two sides.

Claims (33)

1. Verfahren zum Beschichten eines Substrats (8) mit einer oder mehreren dünnen Schichten (10) unter Verwendung einer Strahlungsquelle (3), bei dem
  • a) ein Schichtrohmaterial (7) zwischen dem Substrat (8) und einer dem Substrat (8) gegenüberliegenden formveränderbaren Oberfläche (2a, 30a, 40a) eines Festkörpers (2, 30, 40) vorhanden ist,
  • b) zumindest ein Teil des Schichtrohmaterials (7) durch geeignetes Einbringen von Strahlungsenergie (6) verändert wird und dadurch an dem Substrat (8) anhaftet und
  • c) die nun am Substrat (8) anhaftende Schicht (10) von der formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) getrennt wird.
1. A method for coating a substrate ( 8 ) with one or more thin layers ( 10 ) using a radiation source ( 3 ), in which
  • a) a layer raw material ( 7 ) is present between the substrate ( 8 ) and a shape-changing surface ( 2 a, 30 a, 40 a) opposite the substrate ( 8 ) of a solid ( 2 , 30 , 40 ),
  • b) at least a part of the layer raw material ( 7 ) is changed by suitable introduction of radiation energy ( 6 ) and thereby adheres to the substrate ( 8 ) and
  • c) the layer ( 10 ) now adhering to the substrate ( 8 ) is separated from the shape-changeable solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a)- c) wiederholt durchgeführt werden, wobei dann die Verfahrensschritte wie folgt abgewandelt werden:
  • 1. a') ein Schichtrohmaterial (7) ist zwischen der zuvor erzeugten Schicht (10) und der dem Substrat (8) gegenüberliegenden formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) vorhanden,
  • 2. b') das Schichtrohmaterial (7) wird durch geeignetes Einbringen von Strahlungsenergie (6) in der gewünschten Dicke (d) und dem gewünschten Muster verändert und haftet dabei an der zuvor erzeugten Schicht (10) an und
  • 3. c') die zuletzt hergestellte Schicht (10) wird von formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) getrennt.
2. The method according to claim 1, characterized in that the process steps a) - c) are carried out repeatedly, the process steps then being modified as follows:
  • 1. a ') a layer raw material ( 7 ) is present between the previously generated layer ( 10 ) and the shape-changeable solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a) opposite the substrate ( 8 ),
  • 2. b ') the layer raw material ( 7 ) is changed by suitable introduction of radiation energy ( 6 ) in the desired thickness (d) and the desired pattern and adheres to the previously generated layer ( 10 ) and
  • 3. c ') the last layer ( 10 ) is separated from the shape-changeable solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Substrat (8) und der formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) auf die gewünschte Schichtdicke (d) der herzustellenden Schicht (10) eingestellt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the distance between the substrate ( 8 ) and the shape-changeable solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a) is set to the desired layer thickness (d) of the layer ( 10 ) to be produced. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der einen Arbeitsgang zuvor erstellten Schicht (10) und der formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) auf die gewünschte Schichtdicke (d) eingestellt wird.4. The method according to claim 2, characterized in that the distance between the one step previously created layer ( 10 ) and the shape-changeable solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a) is set to the desired layer thickness (d). 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt c) und/oder der Verfahrensschritt c') dadurch durchgeführt werden, dass der Abstand zwischen dem Substrat (8) und der formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) vergrößert wird.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that process step c) and / or process step c ') are carried out in that the distance between the substrate ( 8 ) and the shape-changing solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a) is enlarged. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (8) von der formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) wegbewegt wird oder die formveränderbare Festkörperoberfläche von dem Substrat (8) wegbewegt wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the substrate ( 8 ) is moved away from the shape-changeable solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a) or the shape-changeable solid surface is moved away from the substrate ( 8 ). 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt c) und/oder der Verfahrensschritt c') dadurch durchgeführt werden, dass das Substrat (8) und die formveränderbare Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) gegeneinander verdreht werden.7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that process step c) and / or process step c ') are carried out in that the substrate ( 8 ) and the shape-changing solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a) against each other be twisted. 8. Verfahren nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt c) und/oder der Verfahrensschritt c') dadurch durchgeführt werden, dass eine translatorische und eine rotatorische Bewegung des Substrats (8) und/oder der formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a) überlagert werden.8. The method according to claim 3 and 5, characterized in that the method step c) and / or the method step c ') are carried out in that a translational and a rotational movement of the substrate ( 8 ) and / or the shape-changing solid surface ( 2 a , 30 a, 40 a) are superimposed. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie (2), insbesondere eine elastische oder elastisch gelagerte Folie, verwendet wird, um so die formveränderbare Festkörperoberfläche (2a, 30a) bereitzustellen.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a film ( 2 ), in particular an elastic or elastically mounted film, is used so as to provide the shape-changeable solid surface ( 2 a, 30 a). 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formveränderbare Festkörperoberfläche (2a, 30a) für die von der Strahlungsquelle (3) ausgehende Strahlung (4, 5) durchlässig ist und die Strahlung (4, 5) durch die strahlungsdurchlässige Festkörperoberfläche hindurch in das Schichtrohmaterial (7) eingebracht wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the shape-changeable solid body surface (2 a, 30 a) for the radiation emanating from the radiation source (3) radiation (4, 5) is transparent and the radiation (4, 5) through the radiation-permeable solid surface is introduced into the layer raw material ( 7 ). 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle (3) ein Laser eingesetzt wird. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a laser is used as the radiation source ( 3 ). 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (4, 5) durch gesteuerte Strahlablenkung (6) in dem gewünschten Muster in das Schichtrohmaterial (7) gelenkt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the laser beam ( 4 , 5 ) is directed by controlled beam deflection ( 6 ) in the desired pattern in the layer raw material ( 7 ). 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass damit ein dreidimensionaler, aus einer Vielzahl von dünnen Schichten (10) erhärteten Materials gebildeter Körper hergestellt wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is used to produce a three-dimensional body formed from a multiplicity of thin layers ( 10 ) of hardened material. 14. Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats (8) mit einer oder mehreren dünnen Schichten (10), mit
einem Substratträger (9), an dem das Substrat (8) anbringbar ist,
einem dem Substrat (8) gegenüberliegenden Festkörper (2, 30, 40) mit formveränderbarer Oberfläche (2a, 30a, 40a),
einer Strahlungsquelle (3) zum Erzeugen einer Strahlung (4, 5), mit der ein Schichtrohmaterial (7) veränderbar und dadurch am Substrat (8) oder einer bereits zuvor erzeugten Schicht (10) anhaftbar ist, und
einer Einrichtung zum voneinander Trennen einer hergestellten Schicht (10) von der formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a, 40a).
14. Device for coating a substrate ( 8 ) with one or more thin layers ( 10 ) with
a substrate carrier ( 9 ) to which the substrate ( 8 ) can be attached,
a solid body ( 2 , 30 , 40 ) opposite the substrate ( 8 ) with a shape-changeable surface ( 2 a, 30 a, 40 a),
a radiation source ( 3 ) for generating radiation ( 4 , 5 ) with which a layer raw material ( 7 ) can be changed and thereby adhered to the substrate ( 8 ) or to a layer ( 10 ) already generated, and
a device for separating a produced layer ( 10 ) from the shape-changing solid surface ( 2 a, 30 a, 40 a).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie (2) vorhanden ist, deren eine formveränderbare Festkörperoberfläche (2a, 30a) dem Substrat (8) zugewandt ist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that a film ( 2 ) is present, the one form-changeable solid surface ( 2 a, 30 a) facing the substrate ( 8 ). 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (2) zumindest Teil eines Bodens eines Behälters (1) ist und die Strahlungsquelle (3) so angeordnet ist, dass deren Strahlung (4, 5) durch die Folie (2) in das Schichtrohmaterial (7) einbringbar ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the film ( 2 ) is at least part of a bottom of a container ( 1 ) and the radiation source ( 3 ) is arranged such that its radiation ( 4 , 5 ) through the film ( 2 ) can be introduced into the layered raw material ( 7 ). 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, dass die formveränderbare Festkörperoberfläche (10) plan ist oder ein Relief aufweist.17. Device according to one of claims 14-16, characterized in that the shape-changeable solid surface ( 10 ) is flat or has a relief. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (2) eine Dicke von 1 µ-3 cm, insbesondere 2 µ-15 µ hat.18. Device according to one of claims 15-17, characterized in that the film ( 2 ) has a thickness of 1 µ-3 cm, in particular 2 µ-15 µ. 19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger (9) beweglich gelagert ist und eine Steuerung vorhanden ist, mit der der Substratträger (9) entsprechend dem gewünschten Abstand zur formveränderbaren Festkörperoberfläche (2a, 30a) einstellbar ist.19. The apparatus according to claim 14, characterized in that the substrate carrier ( 9 ) is movably mounted and a control is available with which the substrate carrier ( 9 ) is adjustable according to the desired distance from the shape-changing solid surface ( 2 a, 30 a). 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle ein Laser (3) ist und eine Ablenkeinrichtung (6) vorhanden ist, mit der der vom Laser (3) ausgehende Strahl (4, 5) in der gewünschten Richtung ablenkbar ist. 20. Device according to one of claims 14-19, characterized in that the radiation source is a laser ( 3 ) and a deflection device ( 6 ) is provided with which the beam ( 4 , 5 ) emanating from the laser ( 3 ) in the desired Direction is deflectable. 21. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle eine flächenbestrahlende Einrichtung (3") ist und eine Maske in dem Strahlengang angeordnet ist.21. The apparatus according to claim 14, characterized in that the radiation source is a surface-irradiating device ( 3 ") and a mask is arranged in the beam path. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske in der Folie (3") integriert ist.22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the mask is integrated in the film ( 3 "). 23. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein dreidimensionaler Festkörper (40) mit dreidimensionaler formveränderbarer Festkörperoberfläche (40a) vorhanden ist.23. The device according to claim 14, characterized in that a three-dimensional solid ( 40 ) with a three-dimensional shape-changeable solid surface ( 40 a) is present. 24. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (2, 30) auf der nicht mit dem Schichtrohmaterial (7) in Kontakt kommenden Seite von einem Stützelement (12) unterstützt ist.24. The device according to claim 15, characterized in that the film ( 2 , 30 ) on the side not coming into contact with the layer raw material ( 7 ) is supported by a support element ( 12 ). 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement eine zumindest in einem Abschnitt strahlungsdurchlässige Platte (12) ist.25. The device according to claim 24, characterized in that the support element is a radiation-transparent plate ( 12 ) at least in one section. 26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (13) vorhanden ist, mit der ein Fluid zwischen die Folie (2, 30) und dem Stützelement (12) einbringbar ist. 26. The device according to claim 24 or 25, characterized in that a device ( 13 ) is present with which a fluid between the film ( 2 , 30 ) and the support element ( 12 ) can be introduced. 27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (13) zum Einbringen eines Fluids zum Einblasen von Luft ausgebildet ist.27. The device according to claim 26, characterized in that the device ( 13 ) is designed for introducing a fluid for blowing in air. 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15-27, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie als Endlosband (30) ausgebildet ist.28. Device according to one of claims 15-27, characterized in that the film is designed as an endless belt ( 30 ). 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zuführeinrichtung (32, 33, 34) vorhanden ist, mit der ein Schichtrohmaterial (36) auf die Folie (30) aufbringbar ist.29. The device according to claim 28, characterized in that at least one feed device ( 32 , 33 , 34 ) is provided with which a layer raw material ( 36 ) can be applied to the film ( 30 ). 30. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorhanden ist, mit der der Festkörper (2) mit formveränderbarer Festkörperoberfläche (2a) unterhalb des Substrats (8) um einen Längen- und/oder Winkelbetrag gegenüber dem Substrat versetzbar ist.30. The device according to claim 14, characterized in that a device is provided with which the solid body ( 2 ) with shape-changeable solid body surface ( 2 a) below the substrate ( 8 ) can be offset by a length and / or angle amount with respect to the substrate. 31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger (9) um einen Längen- und/oder Winkelbetrag gegenüber dem darunter befindlichen Schichtrohmaterial (7) versetzbar ist.31. The device according to claim 30, characterized in that the substrate carrier ( 9 ) is displaceable by a length and / or angle amount with respect to the layer raw material ( 7 ) located underneath. 32. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung darin besteht, dass der Substratträger (9) beweglich angeordnet ist.32. Device according to claim 14, characterized in that the separating device consists in that the substrate carrier ( 9 ) is arranged to be movable. 33. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung darin besteht, dass die formveränderbare Festkörperoberfläche (10) gegenüber dem Substrat (8) wegbewegbar angeordnet ist.33. Device according to claim 14, characterized in that the separating device consists in that the shape-changeable solid surface ( 10 ) is arranged so as to be movable away from the substrate ( 8 ).
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