DE212022000144U1

DE212022000144U1 - Vorrichtung zur additiven Herstellung

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Publication number: DE212022000144U1
Application number: DE212022000144.3U
Authority: DE
Original assignee: Luxcreo Beijing Inc
Current assignee: Luxcreo Beijing Inc
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2032-06-10
Also published as: AU2024204916A1; MX2023014797A; AU2022291205A1; EP4299287A4; WO2022258006A1; CR20230602A; AU2022291205B2; EP4299287A1; CN116457176A; CA3222032A1; US20230236430A1; IL309228A; JP3246104U

Abstract

Vorrichtung zur additiven Herstellung zur Herstellung eines transparenten zahnärztlichen Korrekturgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die folgenden Komponenten umfasst:eine Lichtquelle zum Bereitstellen von Licht zum Härten eines photohärtbaren Harzes;eine Formvorrichtung, umfassend einen Speicherbehälter, wobei der Speicherbehälter zum Speichern des photohärtbaren Harzes verwendet wird, wobei die Formvorrichtung eine Formoberfläche aufweist, wobei das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche gehärtet ist;einen Lichtstreuungsmechanismus, der zwischen der Lichtquelle und der Formoberfläche angeordnet ist, wobei der Lichtstreuungsmechanismus nicht in direktem Kontakt mit der Formoberfläche des photohärtbaren Harzes steht, so dass das Licht der Lichtquelle in der Ausbreitungsrichtung abweichen kann, so dass sich die Lichtintensität innerhalb des Pixels auf der Formoberfläche ändert, dadurch gekennzeichnet, dassdas Verhältnis zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein erstes Verhältnis A1 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das Verhältnis zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein zweites Verhältnis A2 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das erste Verhältnis A1 von mindestens einem Pixel kleiner als das entsprechende zweite Verhältnis A2 ist.

Description

Querverweis
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Zwischenanmeldung 63/208, 543, die am 09. Juni 2021 eingereicht wurde, und der gesamte Inhalt wurde durch Bezugnahme in diesen Artikel aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf das technische Gebiet der additiven Herstellung, insbesondere auf eine Vorrichtung zur additiven Herstellung.
STAND DER TECHNIK
Die additive Herstellung (Additive Manufacturing, AM) wird allgemein als 3D-Druck bezeichnet, d.h. die Herstellung von physischen Gegenständen durch schichtweises Stapeln. Bei der photohärtbaren additiven Herstellung wird flüssiges photohärtbares Harz als Rohmaterial verwendet. Eine Härtungsreaktion tritt unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer bestimmten Wellenlänge auf, um eine gehärtete Schicht durch Härten zu bilden. Die gehärteten Schichten werden Schicht für Schicht gestapelt, um schließlich das gewünschte dreidimensionale Objekt zu bilden.
Transparente dreidimensionale Objekte, die durch additive Herstellung gedruckt werden, haben ein breites Anwendungsspektrum. Zum Beispiel werden transparente Zahnspangen, die durch additive Herstellung gedruckt werden, in der Kieferorthopädie weit verbreitet verwendet. Aber wie man dreidimensionale Objekte mit hoher Transparenz und hoher Auflösung drucken kann, ist für die Industrie immer noch ein schwieriges Problem.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
In einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung wird eine Vorrichtung zur additiven Herstellung bereitgestellt. Die Vorrichtung zur additiven Herstellung umfasst die folgenden Komponenten: eine Lichtquelle zum Bereitstellen von Licht zum Härten eines photohärtbaren Harzes; eine Formvorrichtung, umfassend einen Speicherbehälter, wobei der Speicherbehälter zum Speichern des photohärtbaren Harzes verwendet wird, wobei die Formvorrichtung eine Formoberfläche aufweist, wobei das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche gehärtet ist; einen Lichtstreuungsmechanismus, der zwischen der Lichtquelle und der Formoberfläche angeordnet ist, wobei das Licht der Lichtquelle durch den Lichtstreuungsmechanismus in der Ausbreitungsrichtung abweichen kann, so dass sich die Lichtintensität innerhalb des Pixels auf der Formoberfläche ändert.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche härtet, um eine erste Transparenz T1 des ersten Druckelements zu bilden, wobei das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche härtet, um eine zweite Transparenz T2 des zweiten Druckelements zu bilden, wobei die erste Transparenz T1 größer als die zweite Transparenz T2 ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Formvorrichtung auch eine Formplattform umfasst, wobei die Formplattform verwendet wird, um sich in eine Richtung weg von der Lichtquelle zu bewegen, so dass das photohärtbare Harz nach dem Härten von der Formoberfläche entfernt ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein erstes Verhältnis A1 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das Verhältnis zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein zweites Verhältnis A2 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das erste Verhältnis A1 von mindestens einem Pixel kleiner als das entsprechende zweite Verhältnis A2 ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die halbe Höhenbreite der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche die erste Hälfte der Höhenbreite FWHM1 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei die halbe Höhenbreite der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche die zweite Hälfte der Höhenbreite FWHM2 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei die erste Hälfte der Höhenbreite FWHM1 von mindestens einem Pixel größer als die entsprechende zweite Hälfte der Höhenbreite FWHM2 ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Lichtquelle eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle oder eine Lichtquelle einer digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der Lichtstreuungsmechanismus eine Homogenisierungsvorrichtung umfasst, wobei der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Formoberfläche kleiner als der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Lichtquelle ist, wobei die Homogenisierungsvorrichtung verwendet wird, um eine Lichtintensitätsverteilung innerhalb eines oder mehrerer Pixel der Lichtquelle einzustellen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Homogenisierungsvorrichtung einen Lichtquellenkonturmodifikator umfasst, wobei der Lichtquellenkonturmodifikator auf einem Lichtweg der Lichtquelle angeordnet ist, wobei der Lichtquellenkonturmodifikator verwendet wird, um eine Kontur eines oder mehrerer Pixel der Lichtquelle zu modifizieren, wobei die Lichtquelle eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Homogenisierungsvorrichtung ein Homogenisierungsblatt umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Homogenisierungsvorrichtung eine Glasstruktur umfasst, wobei die Glasstruktur Schleifglas, sandgestrahltes Glas oder geätztes Glas umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Oberflächenrauhigkeit Ra der Glasstruktur X bis 5 × X µm, wenn die Größe des Pixels X µm ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Homogenisierungsvorrichtung einen Lichtquellenjitter umfasst, wobei die Lichtquelle eine digitale Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung ist, wobei der Lichtquellenjitter verwendet wird, um einen Anzeigechip der digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung zu jittern.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der Lichtstreuungsmechanismus eine transparente Streuschicht umfasst, wobei die Streuschicht zwischen der Formoberfläche und der Lichtquelle angeordnet ist, wobei der durchgehende Lichtstrahl durch die Streuschicht gestreut werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Formoberfläche durch die Streuschicht gebildet wird.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Streuschicht ein Substrat und eine Mikrostruktur umfasst, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die Mikrostruktur mindestens eine der Oberflächentexturen, Mikroporen, Faserstrukturen und Nanopartikel umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Oberflächentextur eine Ausbuchtung oder Vertiefung einer Oberfläche umfasst, die in einem Array angeordnet ist, oder wobei die Oberflächentextur eine wellenförmige oder zahnförmige Textur umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Oberflächentextur eine Merkmalsgröße von 10 nm bis 20 µm hat.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Mikroporen geschlossene Poren umfassen, die innerhalb der Streuschicht ausgebildet sind, oder wobei die Mikroporen halboffene Poren umfassen, die auf der Oberfläche der Streuschicht ausgebildet sind.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Mikroporen einen Durchmesser von 2 nm bis 20 µm haben.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Substrat eine Substratschicht umfasst, wobei die Faserstruktur innerhalb der Substratschicht abgeschieden ist, wobei die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Substratschicht und dem Brechungsindex der Faserstruktur weniger als 20% des Brechungsindex der Faserstruktur beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Gesamtvolumens der Faserstruktur zu dem Volumen der Streuschicht im Bereich von 5% bis 90% liegt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Gesamtgewichts der Faserstruktur zu dem Gewicht der Streuschicht im Bereich von 5% bis 90% liegt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der Durchschnitt des maximalen Abstands zwischen zwei benachbarten Faserstrukturen 0,05 µm bis 50 µm beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die durchschnittliche Länge der Faserstruktur 0,1 mm bis 30 mm beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Gesamtvolumens der Nanopartikel zu dem Gesamtvolumen der Streuschicht im Bereich von 1% bis 30% liegt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Gesamtgewichts der Nanopartikel zu dem Gesamtgewicht der Streuschicht im Bereich von 1% bis 30% liegt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der Durchschnitt des Abstands zwischen zwei benachbarten Nanopartikeln 0,05 µm bis 50 µm beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Nanopartikel 1 mm bis 100 mm beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Streuschicht eine Verbundschicht mit mehreren Schichten ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Verbundschicht eine Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) und eine Papierschicht umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Verbundschicht eine Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) und einen Polymerfilm mit einer Mikrostruktur umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Verbundschicht ein Trennfilm ist, wobei der Trennfilm eine plastische Schicht und eine elastische Schicht umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Kunststoffschicht eine oder mehrere Kombinationen von Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxyharz (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), Polyfluorethylen (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutadienformaldehyd (PBT), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyamid oder Nylon (PA), Polyimid (PI), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polybuten (PB), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polysulfon (PSU), Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylalkohol (PVA), Polyacrylnitrilstyrol (AS), Polyacrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Fluorharz (FR), oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die elastische Schicht ein Substrat der elastischen Schicht und eine duktile Halterung der elastischen Schicht umfasst, wobei das Substrat der elastischen Schicht in die Poren der duktilen Halterung der elastischen Schicht gefüllt ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Material der duktilen Halterung der elastischen Schicht eine oder mehrere Kombinationen von Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxyharz (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), Polyfluorethylen (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutadienformaldehyd (PBT), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyamid oder Nylon (PA), Polyimid (PI), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polybuten (PB), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polysulfon (PSU), Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylalkohol (PVA), Polyacrylnitrilstyrol (AS), Polyacrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Fluorharz (FR), oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere umfasst, ist aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Material des Substrats der elastischen Schicht eine oder mehrere Kombinationen von Polyesterelastomer, Propylenelastomer, Styrolelastomer, Olefinelastomer, Dienelastomer, Vinylchloridelastomer, Lipidelastomer, Amidelastomer, Siloxanpolymer, Epoxidpolymer, organischem Siliziumelastomer, organischem Fluorelastomer, Silikon, Kautschuk, Silikonkautschuk, thermoplastischem vulkanisiertem Kautschuk (TPV), Nitrilkautschuk (NBR), Butylkautschuk, thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyesterkautschuk (TPEE), thermoplastischem Polyamidelastomer (TPAE), T-NR-transpolyisoprenkautschuk (TPI), gleichem 1,2-Polybutadien (TPB), organischem fluoriertem thermoplastischem Elastomer (TPF), thermoplastischem Phenolharz (Novalc-Harz), thermoplastischem chloriertem Polyethylen (TCPE), Methylchlorsilan, Ethylchlorsilan, Phenylchlorsilan, thermoplastischem Polyvinylchloridelastomer (PVC), Polydimethylsiloxan (PDMS), Polyethylen, Polystyrol, Polybutadien, Polyurethan, Polyisopren, Polyolefinelastomer (POE), EPDM-Kautschuk (EPDM), thermoplastischem Styrolkautschuk (SEBS, SBS), Polyetherblockamid (PEBA), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA, EVM), linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyacrylkautschuk, Fluorsilikonkautschuk und fluorhaltigem Elastomer, oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere umfasst.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Streuschicht mindestens ein Teil der Bodenfläche des Speicherbehälters ist.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Streuschicht aus einem flexiblen und/oder einem elastischen Material besteht.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Transparenz der Streuschicht 40% bis 100% beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Streuschicht aus einem oder mehreren von natürlichem und/oder synthetischem Kautschuk, Polytetrafluorethylen, Polyurethan, Polybutadien, Polyisobutylen, Chloroprenkautschuk, Silikonharz, Polyperfluorethylenpropylen, Ethylenchlorotrifluorethylencopolymer, Polyvinylidenfluorid, Ethylentetrafluorethylencopolymer, Tetrafluorethylenvinylidenfluoridcopolymer, Chlortrifluorethylenvinylidenfluoridcopolymer, O-Phenylphenol, Polyterephthalsäure, Polyisopren, Polyacrylkautschuk, Fluorsilikonkautschuk, Fluorkautschuk, Methylchlorsilan, Ethylchlorsilan, Phenylchlorsilan, Polytrifluorchlorethylen, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Poly (Fluorethylen), Polytrichlorethylen, Perfluoralkylpolyether, Hexafluorpropylen, fluoriertem Poly (Vinylchlorid), Poly (4-Methyl-1-penten), Polydimethylsiloxan (PDMS) und den Derivaten der oben genannten Materialien besteht.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der Elastizitätsmodul der Streuschicht 1 MPa bis 50 MPa beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Zugfestigkeit der Streuschicht 5 MPa bis 50 MPa beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Bruchdehnung der Streuschicht 50% bis 800% beträgt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur additiven Herstellung verwendet wird, um transparente kieferorthopädische Geräte herzustellen.
In einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung wird ein Verfahren zur additiven Herstellung durch die Vorrichtung zur additiven Herstellung nach einem der obigen Ausführungsbeispiele bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Platzieren eines photohärtbaren Harzes in einem Speicherbehälter einer Formvorrichtung; Streuen des von der Lichtquelle emittierten Lichts durch einen Lichtstreuungsmechanismus und Bestrahlen auf das photohärtbare Harz, so dass das photohärtbare Harz gehärtet wird.
Durch die Struktur der obigen Vorrichtung zur additiven Herstellung besteht das Lichtbild, das von der Lichtquelle auf der Formoberfläche gebildet wird, aus einer Vielzahl von Pixeln. Die Lichtintensität innerhalb eines einzelnen Pixels variiert mit der Position. Die Lichtintensität des Grenzbereichs des Pixels ist schwach und die Lichtintensität des zentralen Bereichs des Pixels ist stark. Der Lichtstreuungsmechanismus ist so angeordnet, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht gestreut wird. Aufgrund der Änderung des Winkels des Lichts wird die Lichtintensität des Kantenbereichs des Pixels erhöht und die Lichtintensität des Zwischenbereichs des Pixels wird geschwächt, so dass die Grenze zwischen dem Pixel und dem Pixel verwischt wird, wodurch die Ausbuchtung und Vertiefung der Oberfläche des gedruckten dreidimensionalen Objekts verringert und die Transparenz des gedruckten dreidimensionalen Objekts erhöht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Beschreibung wird in beispielhaften Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Diese beispielhaften Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sind nicht restriktiv. In diesen Ausführungsbeispielen wird die gleiche Struktur durch die gleiche Nummer dargestellt. Es zeigt:

1A ist ein schematisches Diagramm I der Druckwirkung einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung;
1B ist ein schematisches Diagramm II der Druckwirkung einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung;
1C ist ein schematisches Diagramm III der Druckwirkung einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung;
2 ist ein Strukturblockdiagramm einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung;
3 ist ein schematisches Diagramm der Struktur einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung;
4 ist ein Diagramm einer Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, in dem die Lichtquelle einen Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und nicht durchläuft;
5A ist ein beispielhaftes kieferorthopädisches Versuchsgerät gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, das von einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gedruckt wird;
5B ist ein beispielhaftes kieferorthopädisches Vergleichsgerät gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, das von einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gedruckt wird;
6 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung.

Bezugszeichen: 1. Vorrichtung zur additiven Herstellung; 10. Lichtquelle; 20. Formvorrichtung; 21. Speicherbehälter; 22. Formoberfläche; 23. Formplattform; 231. Ebene; 30. Lichtstreuungsmechanismus; 40. Photohärtbares Harz; 50. Dreidimensionales Objekt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Um die technischen Lösungen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung klarer zu beschreiben, werden die Zeichnungen, die in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele verwendet werden müssen, nachstehend kurz beschrieben. Offensichtlich sind die Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einige Beispiele oder Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung. Für den gewöhnlichen Fachmann kann die vorliegende Beschreibung auch auf andere ähnliche Szenarien gemäß diesen Zeichnungen angewendet werden, ohne kreative Arbeit zu leisten. Sofern aus der Sprachumgebung nichts anderes ersichtlich ist oder nichts anderes angegeben ist, stellt dasselbe Bezugszeichen in der Figur dieselbe Struktur oder Operation dar.
Es sollte verstanden werden, dass die in diesem Artikel verwendeten Begriffe System, Vorrichtung, Einheit und/oder Modul ein Verfahren sind, um zwischen verschiedenen Komponenten, Elementen, Teilen, Abschnitten oder Baugruppen auf verschiedenen Ebenen zu unterscheiden. Wenn der gleiche Zweck jedoch durch andere Wörter erreicht werden kann, können die Wörter durch andere Ausdrücke ersetzt werden.
Wie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen angegeben, beziehen sich die Wörter ein, eins, eine Art und/oder dies nicht speziell auf Singular und können Plural enthalten, es sei denn, der Kontext weist ausdrücklich auf Ausnahmen hin. Im Allgemeinen geben die Begriffe umfassen und enthalten nur die Schritte und Elemente an, die explizit identifiziert wurden. Diese Schritte und Elemente stellen keine exklusive Liste dar, und die Methode oder das Gerät kann auch andere Schritte oder Elemente enthalten.
In der vorliegenden Beschreibung werden Flussdiagramme verwendet, um die Operationen zu veranschaulichen, die von einem System gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Beschreibung ausgeführt werden. Es sollte verstanden werden, dass vordere oder nachfolgende Operationen nicht notwendigerweise genau in der Reihenfolge ausgeführt werden. Stattdessen können die einzelnen Schritte in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden. Gleichzeitig können diesen Prozessen andere Operationen hinzugefügt oder ein oder mehrere Schritte von diesen Prozessen entfernt werden.
Die Technologien der additiven Herstellung (auch bekannt als 3D-Drucktechnologie) werden in vielen Bereichen eingesetzt. Zum Beispiel können medizinische Produkte wie Zahnspangen, Knochengerüste, Herzklappen, Gefäßgerüste und Knorpelgewebe usw. durch Technologie der additiven Herstellung hergestellt werden. Zum Beispiel können tägliche Notwendigkeiten wie Sohlen, Einlegesohlen und Kissen usw. durch Technologie der additiven Herstellung hergestellt werden. Zum Beispiel können Kunsthandwerk wie Tischdekorationen und Modelle usw. durch Technologie der additiven Herstellung hergestellt werden. In einigen Ausführungsbeispielen können Produkte durch Verfahren zur additiven Herstellung wie Schmelzabscheidungsformen, Lasersinterformen und Photohärtungsformen usw. gedruckt werden. Das Photohärtungsformen hat gute Anwendungsaussichten. Das Photohärtungsformen hat die Vorteile eines hohen Automatisierungsgrades im Formprozess, einer guten Oberflächenqualität des hergestellten Produkts, einer hohen Maßhaltigkeit und einer relativ feinen Formung usw. Das Photohärtungsformen kann zum Drucken von Produkten mit einer bestimmten Transparenz verwendet werden.
Das Schmelzabscheidungsformen ist ein Formverfahren zum Extrudieren eines filamentösen Materials (z.B. Sicherungen aus Thermoplasten, Wachsen oder Metallen) aus einer erhitzten Düse und zum Durchführen einer Schmelzabscheidung mit einer festen Rate gemäß einer vorbestimmten Trajektorie jeder Schicht von Teilen. Das Lasersinterformen ist eine Formtechnologie, bei der ein Pulverpressling mit einem Laser als Wärmequelle gesintert wird.
Das Photohärtungsformen ist ein Formtechnikkörper, bei dem ein Laser einer bestimmten Wellenlänge und Intensität auf die Oberfläche eines photohärtbaren Materials fokussiert wird, so dass das photohärtbare Material schnell gehärtet wird. Hauptsächlich wird das flüssige Druckrohmaterial als Rohmaterial verwendet. Für das Photohärtungsformen wird das Drucken des Objekts durch die Eigenschaften der schnellen Härtung des flüssigen Druckrohmaterials unter Laserstrahlbestrahlung mit einer bestimmten Wellenlänge und Intensität erreicht. Gegenwärtig werden auch die Stereolithographie (SLA-Technologie), die digitale Lichtverarbeitungstechnologie (DLP-Technologie) und die Flüssigkristallanzeigetechnologie (LCD-Technologie) auf den photohärtbaren Druck angewendet, wodurch die Druckgenauigkeit verbessert wird. Für die Stereolithographie (SLA-Technologie) wird das flüssige Druckrohmaterial durch einen galvanometergeführten Laser gehärtet. Für die digitale Lichtverarbeitungstechnologie (DLP-Technologie) wird das Bildsignal digital verarbeitet und das Licht projiziert. Für die digitale Lichtverarbeitungstechnologie (DLP-Technologie) wird das flüssige Druckrohmaterial durch einen digitalen Lichtprojektor gehärtet. Das Bild der gesamten Schicht wird über einen digitalen Lichtprojektor auf den Boden des Behälters zur Aufnahme des photohärtbaren Rohmaterials projiziert, so dass das Licht selektiv durch eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) geleitet wird. Eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) ist eine Komponente, die aus Tausenden von Mikrospiegeln besteht. Die Flüssigkristallanzeigetechnologie (LCD-Technologie) ist ein Bild mit unterschiedlichen Graustufen und Farben, das durch den photoelektrischen Effekt von Flüssigkristallen erzeugt wird. Im Vergleich zur digitalen Lichtverarbeitungstechnologie (DLP-Technologie) wird durch die Flüssigkristallanzeigetechnologie (LCD-Technologie) eine vollständige Schicht auf einen Behälter zur Aufnahme des photohärtbaren Rohmaterials projiziert. Aber das Licht wird durch das LCD und nicht durch das LED-Array des digitalen Lichtprojektors ausgestrahlt. Der Bildschirm dient als Maske, um nur das gewünschte Lichtbild der aktuellen Schicht anzuzeigen. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle (LCD-Lichtquelle) oder eine Lichtquelle (DLP-Lichtquelle wie digitaler Lichtprojektor) einer digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung als Lichtquelle ausgewählt werden. In einigen Ausführungsbeispielen wird ein ultravioletter Laser als Lichtquelle verwendet, so dass das Druckrohmaterial eine Polymerisation unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (250 nm bis 400 nm) einer bestimmten Wellenlänge verursacht, um die Härtung abzuschließen.
In einigen Ausführungsbeispielen besteht das Lichtbild, das durch die Lichtquelle der Stereolithographie (SLA-Technologie), der digitalen Lichtverarbeitungstechnologie (DLP-Technologie) und der Flüssigkristallanzeigetechnologie (LCD-Technologie) auf der Formoberfläche gebildet wird, aus einer Vielzahl von Pixeln. Für ein Pixel variiert die Lichtintensität mit der Position. Die Lichtintensität des Grenzbereichs des Pixels ist schwach und die Lichtintensität in der Mitte des Pixels ist stark.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Druckschritt der Photohärtung sein: Zuerst wird das dreidimensionale Modell in einer Richtung geschichtet, um Konturinformationen oder Bildinformationen für jede Schicht zu erhalten. Das Lichtmuster wird dann über eine Lichtquelle auf das Druckrohmaterial beleuchtet. Das Druckrohmaterial in dem Rohmaterial wird mit Licht bestrahlt und polymerisiert (Photohärtung), um eine gehärtete Schicht zu bilden. Nachdem das Lichtmuster der Schicht gehärtet ist, wird die nächste Schicht gehärtet. Die Iteration wird wiederholt, um schließlich ein vollständiges Druckelement zu erstellen. Das photohärtbare Druckmaterial kann ein photohärtbares Harz sein.
In einigen Ausführungsbeispielen kann ein dreidimensionales Objekt durch schichtweises Druckstapeln von oben nach unten durch das photohärtbare Drucken hergestellt werden. Zum Beispiel besteht das schichtweise Stapeln von oben nach unten darin, die Lichtquelle über der Formoberfläche, d.h. über der oberen Oberfläche des flüssigen photohärtbaren Harzes, anzuordnen. Die aktuelle gehärtete Schicht wird auf der oberen Oberfläche der zuvor gebildeten gehärteten Schicht gebildet. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein dreidimensionales Objekt durch schichtweises Stapeln von unten nach oben durch die Vorrichtung zur additiven Herstellung hergestellt werden. Zum Beispiel besteht das schichtweise Stapeln von unten nach oben darin, die Lichtquelle unter der Formoberfläche, d.h. unter der unteren Oberfläche des flüssigen photohärtbaren Harzes, anzuordnen. Die aktuelle gehärtete Schicht wird auf der unteren Oberfläche der zuvor gebildeten gehärteten Schicht gebildet.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Photohärtungsformen verwendet werden, um Produkte mit einer bestimmten Transparenz zu drucken. In einigen Ausführungsbeispielen kann zusätzlich zu der Verwendung eines Harzmaterials mit hoher Transparenz selbst die Transparenz des Objekts durch Nachbearbeitung verbessert werden, um die hohe Transparenz des gedruckten Objekts zu erfüllen. Zum Beispiel werden Schleifen und Polieren usw. während der Nachbearbeitungstechnologie durchgeführt. Zum Beispiel wird nach dem Drucken eine transparente Beschichtung gesprüht oder ein transparentes Harz imprägniert. Bei der Verwendung von transparenten oder transluzenten Harzen wird es jedoch sehr schwierig, die Lichtdurchlässigkeit und die Härtungstiefe genau zu steuern. Während des Druckprozesses beleuchtet einfallendes Licht im Wellenlängenbereich von ultraviolettem Licht oder sichtbarem Licht nicht nur das flüssige Harz der aktuellen gehärteten Schicht, um die aktuelle gehärtete Schicht zu bilden. Das Licht wird auch durch das flüssige Harz der aktuell gehärteten Schicht in die zuvor gehärtete Schicht übertragen, was zu einer unerwünschten Härtung führt. Dadurch wird die Auflösung des dreidimensionalen Objekts in Richtung der gehärteten Formoberfläche des vertikalen Lichts verringert, so dass die Transparenz des Druckelements beeinflusst wird.
1A ist ein schematisches Diagramm I der Druckwirkung einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung. 1B ist ein schematisches Diagramm II der Druckwirkung einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung. 1C ist ein schematisches Diagramm III der Druckwirkung einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung.
In einigen Ausführungsbeispielen zeigen die drei oberen Bilder in 1A bis 1C drei transparente dreidimensionale Objekte (kieferorthopädische Geräte), die von der Vorrichtung zur additiven Herstellung durch drei verschiedene Streufilme gedruckt werden. Die drei unteren Bilder in 1A bis 1C sind lokale Vergrößerungen der transparenten dreidimensionalen Objekte der oberen Bilder. Wie aus den drei transparenten dreidimensionalen Objekten in 1A bis 1C ersichtlich ist, zeigt die Oberfläche des dreidimensionalen Objekts in 1A eine klare Oberflächenschichtlinie. Die Oberflächenschichtlinie kann eine lineare Textur in der Figur sein. Die dreidimensionalen Objekte in der 1B und der 1C zeigen eine große Anzahl von punktförmigen Texturen. Diese punktförmige Textur kann die kleinste Textureinheit in der Figur sein. Eine punktförmige Textur kann durch Härten eines Pixels nach der Bestrahlung gebildet werden. Im Vergleich dazu ist die Transparenz des dreidimensionalen Objekts in 1A viel höher als die Transparenz des dreidimensionalen Objekts in 1B und 1C. Die Transparenz eines dreidimensionalen Objekts hängt also mit dem Texturmuster seiner Oberfläche zusammen. Je verschwommener die Grenze des Texturmusters der Oberfläche ist, desto höher ist die Transparenz, wie in 1A der Oberflächenschichtlinie gezeigt. Je klarer die Grenze des Texturmusters der Oberfläche ist, desto geringer ist die Transparenz, wie in 1B und 1C der punktförmigen Textur gezeigt.
Ursachen für die oben genannten Phänomene: Ein Lichtbild, das von einer Lichtquelle auf einer Formoberfläche gebildet wird, besteht aus einer Vielzahl von Pixeln. Die Lichtintensität innerhalb eines einzelnen Pixels variiert mit der Position. Die Lichtintensität des Grenzbereichs innerhalb eines einzelnen Pixels ist schwach und die Lichtintensität des zentralen Bereichs des Pixels ist stark. Die Position mit starker Lichtintensität wird leicht durch das photohärtbare Harz der aktuellen gehärteten Schicht in die zuvor gehärtete Schicht übertragen, was zu einer unerwünschten Härtung führt, wodurch die gehärtete Schicht in dem Bereich prominenter wird. Die gehärtete Schicht, die einer Position mit schwacher Lichtintensität entspricht, ist tiefer. Durch diesen Fall tritt eine unebene Oberfläche des dreidimensionalen Objekts in der Richtung der gehärteten Formoberfläche des vertikalen Lichts auf, was sich in einem Phänomen widerspiegelt, bei dem die Auflösung verringert ist und die Transparenz des Druckelements gering ist, wie in 1B und 1C der punktförmigen Textur gezeigt.
2 ist ein Strukturblockdiagramm einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung.
In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung wird eine Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung eine Lichtquelle 10, eine Formvorrichtung 20 und einen Lichtstreuungsmechanismus 30 umfasst, wobei die Lichtquelle 10 zum Bereitstellen von Licht zum Härten eines photohärtbaren Harzes 40 verwendet wird, wobei die Formvorrichtung 20 einen Speicherbehälter 21 umfasst, wobei der Speicherbehälter 21 zum Speichern des photohärtbaren Harzes 40 verwendet wird, wobei die Formvorrichtung 20 eine Formoberfläche 22 aufweist, wobei sich die Formoberfläche 22 auf eine Oberfläche beziehen kann, die mit Licht auf dem photohärtbaren Harz 40 bestrahlt wird, wobei das photohärtbare Harz 40 auf der Formoberfläche 22 gehärtet ist, wobei der Lichtstreuungsmechanismus 30 zwischen der Lichtquelle 10 und der Formoberfläche 22 angeordnet ist, wobei das Licht der Lichtquelle 10 durch den Lichtstreuungsmechanismus 30 in der Ausbreitungsrichtung abweichen kann, so dass sich die Lichtintensität innerhalb des Pixels auf der Formoberfläche 22 ändert, wobei ein Lichtbild auf der Formoberfläche durch das Licht der Lichtquelle 10 gebildet werden kann, wobei das Lichtbild eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei das Pixel eine minimale Einheit eines Lichtbildes auf der Formoberfläche 22 sein kann, wobei eine Vielzahl von Pixeln auf der Formoberfläche 22 des Lichtpunkts ein Lichtbild bilden kann, das mit dem Druckmuster der aktuellen gehärteten Schicht übereinstimmt, wie in 2 gezeigt. Das Licht der Lichtquelle 10 weicht in der Ausbreitungsrichtung ab, so dass sich die Lichtintensität innerhalb des Pixels auf der Formoberfläche 22 ändert. Es kann verstanden werden, dass die Ausbreitungsrichtung des Lichts der Lichtquelle 10 vor dem Durchlaufen des Lichtstreuungsmechanismus 30 und die Ausbreitungsrichtung nach dem Durchlaufen des Lichtstreuungsmechanismus 30 nicht kollinear sind. Der Abweichungsbereich des Lichts der Lichtquelle 10 nach dem Durchlaufen des Lichtstreuungsmechanismus 30 ist immer noch auf das Pixel auf der Formoberfläche 22 beschränkt. Mit anderen Worten, für Licht, das einem einzelnen Pixel entspricht, tritt eine Abweichung des Lichts der Lichtquelle 10 nach dem Durchlaufen des Lichtstreuungsmechanismus 30 auf. Das Licht wird jedoch immer noch innerhalb des befindlichen Bereichs des Pixels des Lichtbildes projiziert, das auf der Formoberfläche 22 gebildet wird, wenn das Licht der Lichtquelle 10 nicht den Lichtstreuungsmechanismus 30 durchläuft.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Photohärtungsprozess ein radikalisches photohärtbares Harz und ein kationisches photohärtbares Harz umfassen. Beispiele für radikalische photohärtbare Harze umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Acrylharze, Methacrylharze, N-Vinylpyrrolidon, Acrylamid, Styrol, Olefine, halogenierte Olefine, cyclische Olefine, Maleinsäureanhydride, Olefine, Alkine, Kohlenmonoxid, funktionalisierte Oligomere (z. B. Epoxide, Polyurethane, Polyether oder Polyester, die mit Acrylat- oder Methacrylatgruppen funktionalisiert sind usw.) und funktionalisierte Polyethylenglykol (polyethylene glycol, PEG) usw. Beispiele für kationische photohärtbare Harze umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Epoxygruppen und Vinylethergruppen usw. Zum Beispiel umfassen kationische photohärtbare Harze Styrolverbindungen, Vinylether, N-Vinylcarbazol, Lacton, Lactam, cyclische Ether (z. B. Epoxide), cyclische Acetale und cyclische Siloxane, sind aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das photohärtbare Harz 40 ein oder mehrere radikalische photohärtbare Harze, ein oder mehrere kationische photohärtbare Harze oder eine Kombination der obigen umfassen.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das photohärtbare Harz 40 ein doppelt gehärtetes Harz sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann das doppelt gehärtete Harz einen ersten Photohärtungsprozess unter Bestrahlung der Lichtquelle 10 durchführen, um ein gedrucktes Zwischenprodukt zu bilden. Das gedruckte Zwischenprodukt wird die Form und Struktur eines gewünschten dreidimensionalen Objekts haben, aber die mechanische Festigkeit ist schlecht. Das gedruckte Zwischenprodukt kann einen zweiten Härtungsprozess durchlaufen, um das endgültige dreidimensionale Objekt zu bilden. Ein zweiter Härtungsprozess kann durch Erwärmung, Mikrowellenstrahlung und Feuchtigkeit (d. H. Exposition des gedruckten Objekts gegenüber Wasserdampf bei hohen Temperaturen oder Umgebungstemperaturen) weiter durchgeführt werden. Nach dem zweiten Härtungsprozess kann ein gedrucktes Objekt erhalten werden, das im Wesentlichen die gleiche Form und Struktur wie das gewünschte dreidimensionale Objekt hat, während die mechanische Festigkeit erhöht wird.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das photohärtbare Harz 40 auch einen Photoinitiator enthalten, wobei der Photoinitiator ein geeigneter Photoinitiator zum Initiieren einer Photohärtungsreaktion mit der Lichtquelle 10 in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Beschreibung sein kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine Wellenlänge von 350 nm bis 420 nm durch den Photoinitiator absorbiert werden. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Wellenlänge des durch die Lichtquelle 10 initiierten Photohärtungsprozesses 405 nm. In anderen Ausführungsbeispielen beträgt die Wellenlänge des durch die Lichtquelle 10 initiierten Photohärtungsprozesses 385 nm. In einigen Ausführungsbeispielen umfassen Beispiele für Photoinitiatoren Benzoinethylether
Dialkoxyacetophenon
Hydroxyalkylketon

Acylphosphinoxid
Aminoketon
Benzophenon
Thiotonon
1,2-Diketon
Kampferchinon
Bis (η5-2,4-Cyclopentadien-1-yl) -Bis (2,6-Difluor-3-(1H-Pyrrol-1-yl) -Phenyl) Titan
usw., sind aber nicht darauf beschränkt. Rn in der chemischen Formel ist eine beliebige Anzahl anderer Atome, einschließlich Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Schwefel (S).
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Photoinitiator ein Benzoylphosphinoxid, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Diphenyl- (2,4,6-Trimethylbenzoyl)oxyphosphor TPO
Phenylbis (2,4,6-Trimethylbenzoyl)phosphinoxid 819
TEPO

819DW
usw.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lichtquelle 10 über der Formvorrichtung 20 angeordnet sein, um das photohärtbare Harz 40 in dem Speicherbehälter 21 von oben zu beleuchten. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Formoberfläche 22 auf der oberen Flüssigkeitsoberfläche des photohärtbaren Harzes 40. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lichtquelle 10 unter der Formvorrichtung 20 angeordnet sein, um das photohärtbare Harz 40 in dem Speicherbehälter 21 von unten zu beleuchten. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Formoberfläche 22 auf der unteren Flüssigkeitsoberfläche des photohärtbaren Harzes 40.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Lichtstreuungsmechanismus 30 zwischen der Formoberfläche 22 und der Lichtquelle 10 angeordnet sein, so dass das Licht der Lichtquelle 10 durch den Lichtstreuungsmechanismus 30 auf die Formoberfläche 22 gestreut wird. Zum Beispiel wird das Licht der Lichtquelle in den Lichtstreuungsmechanismus 30 injiziert, und der optische Pfadversatz wird innerhalb des Lichtstreuungsmechanismus 30 erzeugt, so dass der Lichtweg in einem bestimmten Winkel um ihn herum diffundiert. Das diffundierte Licht verlässt den Lichtstreuungsmechanismus 30 und wird in einem diffundierten Winkel auf die Formoberfläche 22 projiziert. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Lichtstreuungsmechanismus 30 aber nicht beschränkt auf eine Homogenisierungsvorrichtung, einen Lichtquellenkonturmodifikator, einen Lichtquellenjitter und eine Streuschicht usw. Weitere Details zu Lichtstreuungsmechanismus 30 finden Sie in der entsprechenden Beschreibung unten.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche härtet, um eine erste Transparenz T1 des ersten Druckelements zu bilden, wobei das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche härtet, um eine zweite Transparenz T2 des zweiten Druckelements zu bilden, wobei die erste Transparenz T1 größer als die zweite Transparenz T2 ist, wobei sich das erste Druckelement und das zweite Druckelement auf ein transparentes dreidimensionales Objekt beziehen, das durch die Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung gedruckt wird.
Durch die Struktur der obigen Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung besteht das Lichtbild, das von der Lichtquelle auf der Formoberfläche 22 gebildet wird, aus einer Vielzahl von Pixeln. Die Lichtintensität innerhalb eines einzelnen Pixels variiert mit der Position. Die Lichtintensität des Grenzbereichs des Pixels ist schwach und die Lichtintensität des zentralen Bereichs des Pixels ist stark. Der Lichtstreuungsmechanismus 30 ist so angeordnet, dass das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht gestreut wird. Aufgrund der Änderung des Winkels des Lichts wird die Lichtintensität des Kantenbereichs des Pixels erhöht und die Lichtintensität des Zwischenbereichs des Pixels wird geschwächt, so dass die Grenze zwischen dem Pixel und dem Pixel verwischt wird, wodurch die Ausbuchtung und Vertiefung der Oberfläche des gedruckten dreidimensionalen Objekts verringert und die Transparenz des gedruckten dreidimensionalen Objekts erhöht wird.
3 ist ein schematisches Diagramm der Struktur einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung.
In einigen Ausführungsbeispielen zeigt 3 ein Beispiel für eine Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts 50 durch schichtweises Stapeln von unten nach oben. Die Lichtquelle 10 ist unterhalb der Formvorrichtung 20 angeordnet. Das flüssige photohärtbare Harz 40 wird in einem Speicherbehälter 21 gespeichert. Die Lichtquelle 10 wird von unten nach oben auf den Boden des Speicherbehälters 21 beleuchtet, so dass durch das photohärtbare Harz am Boden des Speicherbehälters 21 eine gehärtete Schicht gebildet wird. Die aktuelle gehärtete Schicht wird auf der unteren Oberfläche der zuvor gebildeten gehärteten Schicht gebildet. Der Boden des Speicherbehälters 21 ist zumindest teilweise transparent. Das Licht kann durch den Boden des Speicherbehälters 21 auf das photohärtbare Harz 40 beleuchtet werden. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Boden des Speicherbehälters 21 vollständig transparent. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Boden des Speicherbehälters 21 teilweise transparent. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Boden des Speicherbehälters 21 aus Materialien wie transparentem Glas, transparentem Harz und transparentem Kunststoff hergestellt werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lichtdurchlässigkeit am Boden des Speicherbehälters 21 im Bereich von 40% bis 100% liegen. Die Formoberfläche 22 kann sich auf einen Beleuchtungsbereich beziehen, der durch Bestrahlen des Lichts durch den Boden des Speicherbehälters 21 auf das photohärtbare Harz 40 gebildet wird. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Lichtstreuungsmechanismus 30 am Boden des Speicherbehälters 21 angeordnet und zwischen der Formoberfläche 22 und der Lichtquelle 10 angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Lichtstreuungsmechanismus 30 auch geeignet sein, dreidimensionale Objekte durch schichtweises Stapeln von oben nach unten herzustellen. Das heißt, die Lichtquelle ist oberhalb der Formvorrichtung angeordnet, und das flüssige photohärtbare Harz wird in einem Speicherbehälter gespeichert. Die Lichtquelle beleuchtet die obere Oberfläche des photohärtbaren Harzes in dem Speicherbehälter von oben nach unten, um eine gehärtete Schicht zu bilden. Die aktuelle gehärtete Schicht wird auf der oberen Oberfläche der zuvor gebildeten gehärteten Schicht gebildet. Das Anwendungsszenario des Lichtstreuungsmechanismus 30 ist in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung nicht begrenzt, die in jeder Form von Vorrichtungen zur additiven Herstellung verwendet werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Formvorrichtung 20 auch eine Formplattform 23. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Formplattform 23 eine Plattform zum Tragen und Befestigen einer gehärteten Schicht eines photohärtbaren Harzes 40 sein. Die Formplattform 23 ist mit einer Ebene 231 zum Befestigen und Anbringen der gehärteten Schicht versehen, so dass das endgültige gedruckte dreidimensionale Objekt 50 auf der Ebene 231 der Formplattform 23 ausgebildet ist. In einigen Ausführungsbeispielen wird die Formplattform 23 verwendet, um sich in eine Richtung weg von der Lichtquelle 10 zu bewegen, so dass das photohärtbare Harz 40 nach dem Härten von der Formoberfläche 22 entfernt ist.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Formvorrichtung 20 auch einen Hebemechanismus (nicht in der Figur gezeigt), wobei die Formplattform 23 auf dem Hebemechanismus angeordnet ist, wobei die Bewegung der Formplattform 23 in der oberen und unteren Richtung durch den Hebemechanismus angetrieben werden kann, um sich der Lichtquelle 10 zu nähern oder sich von ihr zu entfernen. Bevor das dreidimensionale Objekt 50 durch die Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung gedruckt wird, wird die Formplattform 23 weg von oder in der Nähe der Lichtquelle 10 durch den Hebemechanismus angetrieben, um die relative Position zwischen der Formplattform 23 und der Formoberfläche 22 einzustellen. Wenn das dreidimensionale Objekt 50 durch die Vorrichtung 1 zur additiven Herstellung gedruckt wird, wird die Formplattform 23 weg von der Lichtquelle 10 durch den Hebemechanismus angetrieben. Die zuvor gehärtete Schicht kann von der Formoberfläche 22 entfernt werden, so dass das photohärtbare Harz 40 auf die Oberfläche der zuvor gehärteten Schicht fließt. Das photohärtbare Harz 40 wird durch die Lichtquelle 10 bestrahlt, um eine neue Formoberfläche 22 zu bilden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Formvorrichtung 20 auch eine Steuerung umfassen (nicht in der Figur gezeigt). In einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerung signalisiert mit dem Hebemechanismus verbunden, um die Bewegungsrichtung und die Bewegungsdistanz des Hebemechanismus zu steuern.
In einigen Ausführungsbeispielen wird der Hebemechanismus durch die Steuerung gesteuert, wodurch die Formplattform 23 in einem voreingestellten Abstand sukzessive in eine Richtung weg von der Lichtquelle 10 bewegt wird. Dadurch wird die zuvor gehärtete Schicht von der Formoberfläche 22 getrennt, wodurch ein schichtweises Drucken des photohärtbaren Harzes 40 realisiert wird. Zum Beispiel wird nach der Bildung einer gehärteten Schicht auf der Formplattform 23 die Formplattform 23 durch den Hebemechanismus angetrieben, um einen voreingestellten Abstand in eine Richtung weg von der Lichtquelle 10 zu bewegen, so dass die zuvor gehärtete Schicht von der Formoberfläche 22 getrennt ist. Zu diesem Zeitpunkt fließt das flüssige photohärtbare Harz 40 zwischen der zuvor gehärteten Schicht und der Formoberfläche 22. Das neue photohärtbare Harz 40 wird durch die Lichtquelle 10 bestrahlt, um eine neue gehärtete Schicht zu bilden.
In einigen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung zur additiven Herstellung verwendet, um kieferorthopädische Geräte, Knochengerüste, Herzklappen, Gefäßgerüste und Knorpelgewebe herzustellen, aber diese Beschreibung beschränkt dies nicht. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung zur additiven Herstellung auch zur Herstellung von Sohlen, Einlegesohlen, Kissen, Tischdekorationen, Modellen, mechanischen Teilen, Kunststoffspielzeugen, Sandscheibenmodellen usw. verwendet werden.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Lichtquelle 10 eine Oberflächenlichtquelle, wobei sich die Oberflächenlichtquelle auf eine Lichtquelle beziehen kann, bei der der Ausgangsstrahl ein Oberflächenbild auf der Formoberfläche 22 bilden kann. Die Oberflächenlichtquelle hat eine Vielzahl von Pixeln auf der Formoberfläche 22, wobei das Pixel ein Lichtpunkt der kleinsten Einheit des Lichtbildes auf der Formoberfläche sein kann.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lichtquelle 10 eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein Ausgangsstrahl durch eine Reihe von LCD-Lichtquellen durch eine Flüssigkristallanzeige in einer Flüssigkristallanzeigelichtquelle emittiert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lichtquelle 10 eine Lichtquelle einer digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung sein. In einigen Ausführungsbeispielen wird die Lichtquelle der digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung digital durch die digitale Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung verarbeitet und der Ausgangsstrahl wird erneut emittiert.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lichtquelle der Flüssigkristallanzeigelichtquelle und/oder der digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung einen ultravioletten Laser, ein LED-Licht oder eine Hochdruckpumpenlampe umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Wellenlänge des ultravioletten Lasers 355 nm, die besser durch das photohärtbare Harz 40 absorbiert werden kann, was auch die Beschädigung des photohärtbaren Harzes 40 minimiert. Der ultraviolette Laser hat eine kurze Wellenlänge und eine kurze Einwirkungszeit auf dem photohärtbaren Harz 40, so dass die Zeit des thermischen Effekts minimiert werden kann, wodurch das photohärtbare Harz 40 geschützt wird.
In einigen Ausführungsbeispielen ändert sich die Lichtintensität innerhalb eines einzelnen Pixels mit der Position. Zum Beispiel ist die Lichtintensität der Kantenposition innerhalb eines einzelnen Pixels kleiner als die Lichtintensität der zentralen Position innerhalb des Pixels. Während des Photohärtungsprozesses ist der Grad der Photohärtung, der durch Bestrahlen der Position mit einer großen Lichtintensität auf das photohärtbare Harz 40 verursacht wird, hoch, und der Grad der Photohärtung, der durch Bestrahlen der Position mit einer kleinen Lichtintensität auf das photohärtbare Harz 40 verursacht wird, ist gering. Die Position mit einer größeren Lichtintensität ist konvexer und die Position mit einer kleineren Lichtintensität ist konkaver, wodurch eine unebene Oberfläche auf der Oberfläche des gesamten dreidimensionalen Objekts 50 angezeigt wird. Je unebener die Oberfläche ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Transparenz des dreidimensionalen Objekts 50 abnimmt.
4 ist ein Diagramm einer Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, in dem die Lichtquelle einen Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und nicht durchläuft. Die gestrichelte Linie in der Figur zeigt die Gaußsche Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel gemäß einigen Ausführungsbeispielen, in dem die Lichtquelle einen Lichtstreuungsmechanismus nicht durchläuft. Die durchgehende Linie in der Figur zeigt die Gaußsche Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel gemäß einigen Ausführungsbeispielen, in dem die Lichtquelle einen Lichtstreuungsmechanismus durchläuft.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen einem Maximalwert I_max und einem Minimalwert I_min der Lichtintensität I in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein erstes Verhältnis A1 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das Verhältnis zwischen einem Maximalwert I⁰ _max und einem Minimalwert I⁰ _min der Lichtintensität I° in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein zweites Verhältnis A2 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das erste Verhältnis A1 von mindestens einem Pixel kleiner als das entsprechende zweite Verhältnis A2 ist. Entsprechend kann so verstanden werden, dass das erste Verhältnis A1 und das zweite Verhältnis A2 für dasselbe Pixel verglichen werden. Das heißt, nach der Verwendung des Lichtstreuungsmechanismus wird das Verhältnis zwischen dem Maximalwert I_max und dem Minimalwert I_min der Lichtintensität I eines einzelnen Pixels des Lichtbildes, das von der Lichtquelle auf der Formoberfläche gebildet wird, verringert, so dass die Lichtintensitätsdifferenz zwischen verschiedenen Positionen innerhalb des Pixels verringert wird, um die Oberflächenebenheit des dreidimensionalen Objekts zu verbessern und die Drucktransparenz oder Klarheit des dreidimensionalen Objekts zu verbessern. Es sollte angemerkt werden, dass der Maximalwert I_max und der Minimalwert I_min der obigen Lichtintensität I für das Licht eines Pixels sind.
In einigen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die halbe Höhenbreite (full width at half maximum, FWHM) der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche die erste Hälfte der Höhenbreite FWHM1 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei die halbe Höhenbreite der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche die zweite Hälfte der Höhenbreite FWHM2 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei die erste Hälfte der Höhenbreite FWHM1 von mindestens einem Pixel größer als die entsprechende zweite Hälfte der Höhenbreite FWHM2 ist. Entsprechend kann so verstanden werden, dass die erste Hälfte der Höhenbreite FWHM1 und die zweite Hälfte der Höhenbreite FWHM2 für dasselbe Pixel verglichen werden. Das heißt, nach der Verwendung des Lichtstreuungsmechanismus nimmt die Hälfte der Höhenbreite (full width at half maximum, FWHM) FWHM1 der Kurve der Lichtintensität I in einem einzelnen Pixel des Flecks, der durch das von der Lichtquelle emittierte Licht auf der Formoberfläche gebildet wird, mit der Änderung der Beleuchtungsposition zu. In der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität des Pixels auf der Formoberfläche wird ein beliebiger Punkt der Grenze des Pixels als Koordinatenursprung O, die gerade Linie, die durch den Koordinatenursprung O und den Mittelpunkt des Pixels verläuft, als Abszisse D und die Lichtintensität als Ordinate I verwendet, um eine Kurve zu bilden, d.h. eine Kurve, in der sich die Lichtintensität in einem einzelnen Pixel mit der Position ändert. Die Pixel auf der Formoberfläche umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Kreise, Rechtecke, Dreiecke, Ellipsen oder andere unregelmäßige Grafiken. Der Mittelpunkt des Pixels kann das geometrische Symmetriezentrum des Pixels, den Schwerpunkt, den Schnittpunkt der längsten Achse und der kürzesten Achse des Pixels umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Gemäß der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität des Pixels auf der Formoberfläche kann gesehen werden, dass die Hälfte der Höhenbreite FWHM die volle Breite der Abszisse sein kann, wenn die Spitzenhöhe der Lichtintensität auf der Gaußschen Verteilungskurve die Hälfte beträgt. Je größer die Hälfte der Höhenbreite FWHM ist, desto flacher ist die Kurve, so dass die Lichtintensitätsdifferenz zwischen verschiedenen Positionen geringer ist und die Transparenz des dreidimensionalen Objekts höher ist.
In einigen Ausführungsbeispielen wird ein Koordinatensystem eingerichtet. Die Abszisse repräsentiert die Position (z. B. die Position der Formoberfläche). Die Ordinate repräsentiert die Lichtintensität. In einigen Ausführungsbeispielen zeigt die Lichtintensität eines einzelnen Pixels, das auf der Formoberfläche gebildet wird, eine Wellenformänderung mit der Positionsänderung. Der Teil mit der stärkeren Lichtintensität ist die Spitze und der Teil mit der schwächeren Lichtintensität ist das Tal. Je kleiner der Unterschied zwischen der Spitze und dem Tal ist, desto kontinuierlicher ist die Lichtquelle und desto transparenter ist das dreidimensionale Objekt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Lichtintensität des Tals durch Steuern der Lichtstreuung erhöht werden, wodurch der Unterschied zwischen der Spitze und dem Tal verringert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Lichtstreuungsmechanismus eine Homogenisierungsvorrichtung umfassen. Die Homogenisierungsvorrichtung wird verwendet, um die Lichtintensitätsverteilung innerhalb eines oder mehrerer Pixel der Lichtquelle einzustellen. Es ist verständlich, dass die Lichtintensitätsverteilung in jedem Pixel getrennt durch die Homogenisierungsvorrichtung eingestellt wird, wenn die Lichtintensitätsverteilung in einer Vielzahl von Pixeln der Lichtquelle durch die Homogenisierungsvorrichtung eingestellt wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Homogenisierungsvorrichtung auf verschiedene Arten von Lichtquellen angewendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle oder eine Lichtquelle einer digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Homogenisierungsvorrichtung in einem Lichtausbreitungsweg zwischen der Lichtquelle und der Formoberfläche angeordnet. Die Differenz zwischen der Lichtintensität des Grenzbereichs jedes Pixels und der Lichtintensität des Zwischenbereichs des Pixels kann durch Streuung des Lichts durch die Homogenisierungsvorrichtung verringert werden, wodurch die Grenze zwischen dem Pixel und dem Pixel verwischt wird und die Transparenz und Schärfe des dreidimensionalen Objekts erhöht wird.
In einigen Ausführungsbeispielen kann für ein einzelnes Pixel die Größe des Ausgangsstrahls der Homogenisierungsvorrichtung im Bereich von X bis 5 × X µm liegen, wenn die Größe des Pixels X µm ist. Die Größe eines Pixels kann die Kantenlänge, der Durchmesser und dergleichen eines einzelnen Pixels sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Ausgangsstrahl durch eine Wellenformkurve charakterisiert werden, in der sich die Lichtintensität mit der Position ändert. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Ausgangsstrahl in einer kreisförmigen oder elliptischen Form auf der Formoberfläche charakterisiert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Formoberfläche größer als der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Lichtquelle. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Formoberfläche gleich dem Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Lichtquelle. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Formoberfläche kleiner als der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Lichtquelle, um die Streugenauigkeit des Ausgangsstrahls durch die Homogenisierungsvorrichtung zu verbessern, wodurch die Transparenz des dreidimensionalen Objekts verbessert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Homogenisierungsvorrichtung eine oder mehrere Kombinationen von Lichtquellenkonturmodifikator, Lichtquellenjitter, Homogenisierungsblatt, Glasstruktur oder optischen Elementen, aber diese Beschreibung beschränkt dies nicht. Weitere Details zu Lichtquellenkonturmodifikator, Lichtquellenjitter, Homogenisierungsblatt, Glasstruktur oder optischen Elementen finden Sie in den entsprechenden Beschreibungen unten.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Homogenisierungsvorrichtung optische Elemente zum Ändern der Verteilung des Ausgangsstrahls und zum Implementieren eines vorbestimmten Strahlungsmusters umfassen. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein einzelner Ausgangsstrahl durch ein optisches Element geändert werden, um das durchgehende Licht zu streuen, so dass eine Vielzahl von optischen Elementen ein Lichtstreuerarray bilden kann, wenn die Lichtquelle zum Implementieren der Photohärtung ein Array ist, beispielsweise ein Lichtquellenarray (DLP) einer digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung oder ein Mikro-Flüssigkristallanzeigelichtquellenarray (microLED). Wenn beispielsweise ein microLED-Array in einer Vorrichtung zur additiven Herstellung verwendet wird, kann gestreutes Licht durch ein Lichtstreuerarray erzeugt werden. Das Lichtstreuerarray kann an einer Position angeordnet sein, die dem microLED-Array entspricht, so dass der Lichtstrahl, der jedem Pixel entspricht, durch jedes optische Element gestreut wird. Das heißt, das von jedem microLED-Array emittierte Licht kann durch das entsprechende optische Element in dem Lichtstreuerarray gestreut werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Homogenisierungsvorrichtung einen Lichtquellenkonturmodifikator umfassen. Der Lichtquellenkonturmodifikator ist auf dem Lichtweg der Lichtquelle angeordnet, um die Kontur eines oder mehrerer Pixel der Lichtquelle zu modifizieren. Durch den Lichtquellenkonturmodifikator können die Grenzen der Pixel verwischt werden, wodurch die Transparenz des dreidimensionalen Objekts erhöht wird.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Lichtquellenkonturmodifikator auf eine LCD-Lichtquelle angewendet werden. Die Lichtkontur der LCD-Lichtquelle innerhalb eines einzelnen Pixels auf der Formoberfläche kann durch den Lichtquellenkonturmodifikator modifiziert werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Lichtquellenkonturmodifikator ein optisches Element zur additiven Herstellung sein, so dass der transparente Lichtquellenkonturmodifikator durch die Vorrichtung zur additiven Herstellung schichtweise gedruckt werden kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Genauigkeit der additiven Herstellung eine Mikrometerebene erreichen (z. B. kann die Genauigkeit der Vorrichtung zur additiven Herstellung 50 Mikrometer erreichen). Mit der additiven Fertigung können Konturmodifikatoren auf Mikrometerebene gedruckt werden. Der gedruckte Lichtquellenkonturmodifikator ist entsprechend der LCD-Lichtquelle so eingestellt, dass eine Lichtstreuung auf Mikrometerebene und damit eine Konturmodifikation innerhalb eines einzelnen Pixels erreicht werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Größe des Ausgangsstrahls des Lichtquellenkonturmodifikators im Bereich von X bis 5 × X µm liegen, wenn die Größe des Pixels X µm ist. Die Größe eines Pixels kann die Kantenlänge, der Durchmesser und dergleichen eines einzelnen Pixels sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Ausgangsstrahl durch eine Wellenformkurve charakterisiert werden, in der sich die Lichtintensität mit der Position ändert. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Ausgangsstrahl in einer kreisförmigen oder elliptischen Form auf der Formoberfläche charakterisiert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Lichtquelle eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Lichtquellenkonturmodifikator auf die Stereolithographie (stereolithography, using laser light source, SLA) der Laserquelle angewendet werden.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Homogenisierungsvorrichtung einen Lichtquellenjitter. Die Anzahl der Pixel auf der Formoberfläche kann durch Jittern durch den Lichtquellenjitter erhöht werden, wodurch die Grenze des Pixels verwischt wird, so dass die Transparenz des dreidimensionalen Objekts verbessert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Lichtquellenjitter auf eine Lichtquelle angewendet werden, um die Lichtquelle der digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung zu jittern. Zum Beispiel wird der Lichtquellenjitter verwendet, um den Anzeigechip der digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung zu jittern, so dass der Ausgangsstrahl zu jittern beginnt. Dadurch bewegt sich der Ausgangsstrahl schnell zwischen benachbarten Pixeln im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, wodurch die Grenze des Pixels verwischt wird, so dass die Transparenz des dreidimensionalen Objekts verbessert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Homogenisierungsvorrichtung ein Homogenisierungsblatt. In einigen Ausführungsbeispielen werden die Diffusion und die Homogenisierungsformung des Lichtstrahls durch regelmäßige oder unregelmäßige Mikrolinsen auf der Oberfläche in dem Homogenisierungsblatt realisiert. In einigen Ausführungsbeispielen können durch Ändern der Größe und Morphologie der Mikrolinse auf der Oberfläche des Homogenisierungsblattes die Formkontur, der Divergenzwinkel und die Lichtintensitätsverteilung eines oder mehrerer Pixel der Lichtquelle eingestellt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Homogenisierungsvorrichtung eine Glasstruktur, wobei die Glasstruktur Schleifglas, sandgestrahltes Glas oder geätztes Glas umfasst. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Glasstruktur auf einer inneren Oberfläche des Bodens des Speicherbehälters angeordnet sein, die in direktem Kontakt mit dem photohärtbaren Harz stehen kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Glasstruktur auf der äußeren Oberfläche des Bodens des Speicherbehälters angeordnet sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Glasstruktur mit dem Boden des Speicherbehälters integriert sein. Das heißt, der Boden des Speicherbehälters ist aus Glasmaterial, so dass eine Streuschicht durch Schleifen, Sandstrahlen oder Ätzen hergestellt wird.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Oberflächenrauhigkeit Ra der Glasstruktur X bis 5 × X µm, wenn die Größe des Pixels X µm ist. Die Größe eines Pixels kann die Kantenlänge, der Durchmesser und dergleichen eines einzelnen Pixels sein. Die mikroskopische Unebenheit der winzigen Spitzen und Täler auf der Oberfläche der Glasstruktur wird durch die Oberflächenrauheit Ra charakterisiert. Durch Steuern der Oberflächenrauhigkeit kann der Grad der Lichtstreuung durch die Glasstruktur gesteuert werden. Die Grenze des Pixels kann durch eine Glasstruktur im Bereich von X bis 5 × X µm mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra verwischt werden, wodurch die Transparenz des dreidimensionalen Objekts verbessert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Lichtstreuungsmechanismus eine transparente Streuschicht. Die Streuschicht kann eine Filmstruktur sein, so dass der durchgehende Lichtstrahl gestreut wird. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Streuschicht in einem Lichtausbreitungsweg zwischen der Lichtquelle und der Formoberfläche angeordnet, so dass das von der Lichtquelle emittierte Licht durch die Streuschicht gestreut und auf die Formoberfläche abgestrahlt wird. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Streuschicht ein Polymerfilm. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Streuschicht auf der Formoberfläche angeordnet, so dass der Ausgangsstrahl der Lichtquelle durch die Streuschicht auf die Formoberfläche gestreut wird. In einigen Ausführungsbeispielen wird eine Formoberfläche durch eine Streuschicht gebildet, so dass das photohärtbare Harz auf einer Seite der Streuschicht weg von der Lichtquelle gehärtet und geformt wird. Durch die Anordnung der Streuschicht können die Grenzen der Pixel auf der Formoberfläche verwischt werden, wodurch die Transparenz und Schärfe des gedruckten dreidimensionalen Objekts verbessert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Größe des Lichtstrahls, der die Streuschicht durchläuft, im Bereich von X bis 5 × X µm liegen, wenn die Größe des Pixels X µm ist. Die Größe eines Pixels kann die Kantenlänge, der Durchmesser und dergleichen eines einzelnen Pixels sein.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Streuschicht zumindest ein Teil der Bodenfläche des Speicherbehälters, d.h. die Streuschicht ist einstückig mit der Bodenfläche des Speicherbehälters ausgebildet. Zum Beispiel kann die gesamte Bodenfläche des Speicherbehälters eine Streuschicht oder ein Teilbereich der Bodenfläche des Speicherbehälters eine Streuschicht sein.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Streuschicht eine unabhängige Struktur sein. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Streuschicht auf der inneren Oberfläche des Bodens des Speicherbehälters angeordnet, oder die Streuschicht ist auf der äußeren Oberfläche des Bodens des Speicherbehälters angeordnet. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Streuschicht beabstandet zu dem Speicherbehälter angeordnet.
In einigen Ausführungsbeispielen kann sich der Brechungsindex der Streuschicht von dem Brechungsindex des umgebenden Objekts (z.B. Luft, Boden des Speicherbehälters, etc.) unterscheiden. Wenn der Ausgangsstrahl in die Streuschicht eintritt und in der Streuschicht gebrochen wird, wird der Lichtstrahl in verschiedene Richtungen gestreut. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Diffusionsschicht eine Papierschicht umfassen. Zwischen der Streuschicht und dem photohärtbaren Harz befindet sich eine Antihaftbeschichtung. Durch die Antihaftbeschichtung kann verhindert werden, dass das photohärtbare Harz in die Papierschicht eindringt, was die Trennung der gehärteten Schicht von der Papierschicht erleichtert.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Transparenz der Streuschicht 40% bis 100%. Zum Beispiel kann die Transparenz der Streuschicht 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% usw. betragen.
In einigen Ausführungsbeispielen besteht die Streuschicht aus einem flexiblen und/oder einem elastischen Material. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Streuschicht aus einem oder mehreren von natürlichem und/oder synthetischem Kautschuk, Polytetrafluorethylen, Polyurethan, Polybutadien, Polyisobutylen, Chloroprenkautschuk, Silikonharz, Polyperfluorethylenpropylen, Ethylenchlorotrifluorethylencopolymer, Polyvinylidenfluorid, Ethylentetrafluorethylencopolymer, Tetrafluorethylenvinylidenfluoridcopolymer, Chlortrifluorethylenvinylidenfluoridcopolymer, O-Phenylphenol, Polyterephthalsäure, Polyisopren, Polyacrylkautschuk, Fluorsilikonkautschuk, Fluorkautschuk, Methylchlorsilan, Ethylchlorsilan, Phenylchlorsilan, Polytrifluorchlorethylen, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Poly (Fluorethylen), Polytrichlorethylen, Perfluoralkylpolyether, Hexafluorpropylen, fluoriertem Poly (Vinylchlorid), Poly (4-Methyl-1-penten), Polydimethylsiloxan (PDMS) und den Derivaten der oben genannten Materialien bestehten. Diese Materialien können nicht nur die Transparenzanforderungen der Streuschicht erfüllen, sondern haben auch eine gewisse elastische Verformungsfähigkeit, die sich leichter an die umgebende Struktur (z. B. Bodenfläche des Speicherbehälters) anpasst.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt der Elastizitätsmodul der Streuschicht 1 MPa bis 50 MPa. Der Elastizitätsmodul kann das Verformungsvermögen der Streuschicht widerspiegeln. Wenn der Elastizitätsmodul zu klein ist, ist es wahrscheinlicher, dass sich die Streuschicht aufgrund äußerer Kräfte verformt. Es ist schwierig, die Form der Streuschicht aufrechtzuerhalten, wodurch die Streurate beeinflusst wird. Wenn der Elastizitätsmodul zu groß ist, ist es schwieriger, die Streuschicht aufgrund äußerer Kräfte zu verformen. Die Streuschicht ist zu steif und es ist schwierig, sich vollständig an die umgebende Struktur anzupassen, wodurch die Streurate beeinflusst wird. Daher kann die Streuschicht mit einem Elastizitätsmodul von 1 bis 50 MPa nicht nur die Intensität der Streuschicht erfüllen, sondern auch eng an die umgebende Struktur angepasst werden, wodurch die Genauigkeit der Strahlstreuung verbessert wird.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Zugfestigkeit der Streuschicht 5 MPa bis 50 MPa. Der Widerstand gegen maximale gleichmäßige plastische Verformung des Materials wird durch die Zugfestigkeit charakterisiert. Die Streuschicht mit einer Zugfestigkeit von 5 bis 50 MPa weist sowohl eine gewisse Zugfestigkeit als auch eine gewisse Verformungsfähigkeit auf.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Bruchdehnung der Streuschicht 50% bis 800%. Die Bruchdehnung bezieht sich auf das Verhältnis des Verschiebungswerts der Streuschicht zum Bruch zur ursprünglichen Länge. Die Streuschicht mit einer Bruchdehnung von 50% bis 800% bricht nicht leicht unter äußeren Kräften.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Streuschicht ein Substrat und eine Mikrostruktur. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Substrat eine geschichtete Struktur sein. Die Mikrostruktur und die Streuschicht sind zwei verschiedene Materialien. Zwischen der Mikrostruktur und dem Substrat wird eine Grenzfläche gebildet. Durch diese Grenzfläche kann der Streueffekt des Lichts verbessert werden, wodurch die Transparenz des gedruckten dreidimensionalen Objekts verbessert wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Mikrostruktur innerhalb des Substrats angeordnet sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Mikrostruktur auch auf der äußeren Oberfläche des Substrats angeordnet sein. Zum Beispiel können Mikrostrukturen, die auf der äußeren Oberfläche des Substrats angeordnet sind, mit Luft in Kontakt kommen. Zum Beispiel können Mikrostrukturen, die auf der äußeren Oberfläche des Substrats angeordnet sind, mit photohärtbaren Harzen in Kontakt kommen. Zum Beispiel können Mikrostrukturen, die auf der äußeren Oberfläche des Substrats angeordnet sind, mit der Bodenfläche des Speicherbehälters in Kontakt kommen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Merkmalsgröße der Mikrostruktur im Bereich von 10 nm bis 20 µm liegen. Die Merkmalsgröße kann sich auf die minimale Größe in den verschiedenen Richtungsgrößen der Mikrostruktur beziehen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Mikrostruktur mindestens eine der Oberflächentexturen, Mikroporen, Faserstrukturen und Nanopartikel, ist aber nicht darauf beschränkt. Detailliertere Beschreibungen von Oberflächentexturen, Mikroporen, Faserstrukturen und Nanopartikeln finden Sie in der folgenden Beschreibung.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Mikrostruktur eine Oberflächentextur. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Oberflächentextur eine Ausbuchtung oder Vertiefung einer Oberfläche, die in einem Array angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Oberflächentextur eine Vielzahl von Ausbuchtungen auf der Oberfläche der Streuschicht sein. Die Form der Ausbuchtung umfasst, ist aber nicht beschränkt auf halbkugelförmige, zylindrische, konische, pyramidenförmige Form und dergleichen. Zum Beispiel kann die Oberflächentextur eine Vertiefung auf der Oberfläche der Streuschicht sein. Die Form der Vertiefung umfasst, ist aber nicht beschränkt auf halbkugelförmige, zylindrische, konische, pyramidenförmige Form und dergleichen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Oberflächentextur kontinuierliche Texturen wie wellenförmige, zahnförmige oder Z-förmige Texturen, ist aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Ausführungsbeispielen hat die Oberflächentextur eine Merkmalsgröße von 10 nm bis 20 µm. Die Merkmalsgröße kann sich auf die minimale Größe in den verschiedenen Richtungsgrößen der Oberflächentextur beziehen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Mikroporen geschlossene Poren, die innerhalb des Substrats ausgebildet sind. In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Mikroporen halboffene Poren, die auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet sind. Diese halboffene Poren können auch als Vertiefungen in dem obigen Ausführungsbeispiel angesehen werden. In einigen Ausführungsbeispielen können die Mikroporen an einer oder mehreren Stellen innerhalb des Substrats, auf der Seitenoberfläche des Substrats, auf der oberen Oberfläche des Substrats und auf der unteren Oberfläche des Substrats angeordnet sein. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Substrat eine Vielzahl von Poren auf der inneren und äußeren Oberfläche. Die Poren können als Fest-Gas- und/oder Fest-Flüssig-Grenzflächen ausgebildet sein, um die Streuung des Substrats zu verstärken. In einigen Ausführungsbeispielen haben die Mikroporen einen Durchmesser von 2 nm bis 20 µm.
In einigen Ausführungsbeispielen ist das Substrat homogen, wobei die Porengröße der Mikroporen im Querschnitt des Substrats gleich ist. In einigen Ausführungsbeispielen ist das Substrat heterogen. In einigen Ausführungsbeispielen umfassen Verfahren zur Herstellung einer porösen Streuschicht, sind aber nicht beschränkt auf Einweichfällung (Beispiele für Ausfällung können thermische Ausfällung, Ausfällung durch Lösungsmittelverdampfung, Gasphasenausfällung usw. umfassen, sind aber nicht beschränkt auf), Sinterverfahren, Zugtechniken, Tracking-Ätzen, Templat-Auslaugen, Gleitgießen, Sol-Gel-Verfahren und dergleichen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Substrat eine Substratschicht, wobei die Faserstruktur innerhalb der Substratschicht abgeschieden ist. Die Faserstruktur ist in der Substratschicht als Fest-Fest-Grenzfläche ausgebildet, um den Streueffekt der Streuschicht zu erhöhen. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Anzahl der Faserstrukturen mehrere.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Substratschicht und dem Brechungsindex der Faserstruktur weniger als 20% des Brechungsindex der Faserstruktur. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Substratschicht und dem Brechungsindex der Faserstruktur weniger als 20% des Brechungsindex der Substratschicht. Durch den Brechungsindex kann das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit zur Lichtgeschwindigkeit im zu messenden Material (Substratschicht oder Faserstruktur) definiert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen liegt das Verhältnis des Gesamtvolumens der Faserstruktur zu dem Volumen der Streuschicht im Bereich von 5% bis 90%. In einigen Ausführungsbeispielen liegt das Verhältnis des Gesamtgewichts der Faserstruktur zu dem Gewicht der Streuschicht im Bereich von 5% bis 90%. Es ist verständlich, dass die Anzahl der Faserstrukturen mehrere sein kann. Unter dem Gesamtvolumen der Faserstrukturen kann die Summe der Volumina aller Faserstrukturen verstanden werden. Unter dem Gesamtgewicht der Faserstruktur kann die Summe der Gewichte aller Faserstrukturen verstanden werden. Das Volumen der Wärmeableitungsschicht umfasst das Volumen der Substratschicht und das Volumen der Faserstruktur. Das Gewicht der Wärmeableitungsschicht umfasst das Gewicht der Substratschicht und das Gewicht der Faserstruktur. Durch Steuern des Anteils des Gesamtvolumens und des Gesamtgewichts der Faserstruktur in der Streuschicht kann die Menge der Faserstruktur, die der Streuschicht zugesetzt wird, gesteuert werden, so dass vermieden wird, dass der Streueffekt nicht erhöht wird, wenn die Faserstruktur zu klein oder zu groß ist.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt der Durchschnitt des maximalen Abstands zwischen zwei benachbarten Faserstrukturen 0,05 µm bis 50 µm. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Faserstruktur filamentös, die sich in einer beliebigen gekrümmten Lage innerhalb der Streuschicht erstrecken kann. In einigen Ausführungsbeispielen gibt es einen maximalen Abstand zwischen zwei benachbarten Faserstrukturen. Der maximale Abstand zwischen allen benachbarten Faserstrukturen wird gemittelt. Der Durchschnitt liegt im Bereich von 0,05 µm bis 50 µm, wodurch die Dispersionsgleichförmigkeit der Faserstruktur in der Substratschicht gesteuert wird, so dass die Faserstruktur gleichmäßig in der Substratschicht dispergiert werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die durchschnittliche Länge der Faserstruktur 0,1 mm bis 30 mm. Wenn die Faserstruktur zu kurz ist, ist es schwierig, den Lichtstreuungseffekt zu erhöhen. Wenn die Faserstruktur zu lang ist, ist es leicht, sich in der Substratschicht zu kräuseln und zu sammeln. Daher kann die Faserstruktur mit einer durchschnittlichen Länge von 0,1 mm bis 30 mm relativ dehnbar in der Substratschicht abgeschieden werden.
In einigen Ausführungsbeispielen können einige Beispiele für Fasermaterialien, die in einer Homogenisierungsschicht abgeschieden sind, KevlarTM, Kohlenstofffaser, Polystyrol, Polyethylen, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Polycarbonat, Polyphenylenether, Poly (Methylmethacrylat), Poly-p-Xylol (Poly-p-Xylol kann Poly-p-Xylol C, Poly-p-Xylol N, Poly-p-Xylol D, Poly-p-Xylol HT und Poly-p-Xylol AF umfassen), Nylon, Polycaprolacton, Polyamid, Polypropylen, Perfluoralkoxygruppen, Polymethylpenten und abgeleitete Polymere der obigen Materialien umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Mikrostruktur in der Streuschicht Nanopartikel umfassen. Nanopartikel können in der Substratschicht als Fest-Fest-Grenzfläche ausgebildet werden, um den Streueffekt zu erhöhen. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Anzahl der Nanopartikel mehrere.
In einigen Ausführungsbeispielen liegt das Verhältnis des Gesamtvolumens der Nanopartikel zu dem Volumen der Streuschicht im Bereich von 1% bis 30%. In einigen Ausführungsbeispielen liegt das Verhältnis des Gesamtgewichts der Nanopartikel zu dem Gewicht der Streuschicht im Bereich von 1% bis 30%. Verständlicherweise kann die Anzahl der Nanopartikel mehrere sein. Unter dem Gesamtvolumen der Nanopartikel kann die Summe der Volumina aller Nanopartikel verstanden werden. Unter dem Gesamtgewicht der Nanopartikel kann die Summe der Gewichte aller Nanopartikel verstanden werden. Das Volumen der Wärmeableitungsschicht umfasst das Volumen der Substratschicht und das Volumen der Nanopartikel. Das Gewicht der Wärmeableitungsschicht umfasst das Gewicht der Substratschicht und das Gewicht der Nanopartikel. Durch Steuern des Anteils des Gesamtvolumens und des Gesamtgewichts der Nanopartikel in der Streuschicht kann die Menge der Nanopartikel, die der Streuschicht zugesetzt wird, gesteuert werden, so dass vermieden wird, dass der Streueffekt nicht erhöht wird, wenn die Nanopartikel zu klein oder zu groß sind.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt der Durchschnitt des Abstands zwischen zwei benachbarten Nanopartikeln 0,05 µm bis 50 µm. In einigen Ausführungsbeispielen wird der Abstand zwischen zwei benachbarten Nanopartikeln gezählt. Der Abstand zwischen allen benachbarten Nanopartikeln wird gemittelt. Der Durchschnitt liegt im Bereich von 0,05 µm bis 50 µm, wodurch die Dispersionsgleichförmigkeit die Nanopartikel in der Substratschicht gesteuert werden, so dass die Nanopartikel gleichmäßig in der Streuschicht dispergiert werden können.
In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der Nanopartikel 1 mm bis 100 mm. Zu kleine oder zu große Nanopartikel können zu einem reduzierten Effekt der Lichtstreuung führen. Nanopartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1 mm bis 100 mm können eine bessere Rolle bei der Erhöhung des Effekts der Lichtstreuung spielen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Streuschicht eine Verbundschicht mit mehreren Schichten. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Oberflächenschicht, in der die Streuschicht mit dem photohärtbaren Harz in Kontakt kommen kann, Antihafteigenschaften aufweisen, so dass das photohärtbare Harz nach dem Härten von der Streuschicht getrennt werden kann, wenn die Streuschicht auf der Unterseite des Speicherbehälters angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Oberflächenschicht, in der die Streuschicht mit dem photohärtbaren Harz in Kontakt kommen kann, aus einem elastischen Material und/oder einem Antihaftmaterial bestehen. In einigen Ausführungsbeispielen können andere Schichten, in denen die Streuschicht nicht mit dem photohärtbaren Harz in Kontakt kommt, aus einem Material zum Erhöhen des Streueffekts hergestellt werden, wenn die Streuschicht auf der Unterseite des Speicherbehälters angeordnet ist. Alternativ kann für andere Schichten der Streueffekt durch Hinzufügen von Mikrostrukturen erhöht werden.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Verbundschicht eine Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) und eine Papierschicht. In einigen Ausführungsbeispielen weist die Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) eine gewisse Elastizität und Antihaftung auf. Daher kann die Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) als Oberflächenschicht in der Streuschicht ausgebildet sein, die mit dem photohärtbaren Harz in Kontakt kommen kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Papierschicht aus einem transparenten oder transluzenten Papiermaterial mit Lichtdurchlässigkeit hergestellt werden. Zum Beispiel wird dem Zellstoff ein Acrylharz zugesetzt, so dass eine lichtdurchlässige Papierschicht hergestellt werden kann. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Transparenz der Papierschicht 40% bis 100%. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Papierschicht als eine andere Schicht ausgebildet sein, die nicht in Kontakt mit dem photohärtbaren Harz steht, so dass ein besserer Streueffekt durch die Papierschicht erzielt werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Verbundschicht eine Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) und einen Polymerfilm mit einer Mikrostruktur. In einigen Ausführungsbeispielen weist die Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) eine gewisse Elastizität und Antihaftung auf. Daher kann die Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) als Oberflächenschicht in der Streuschicht ausgebildet sein, die mit dem photohärtbaren Harz in Kontakt kommen kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein Material mit einem mikrostrukturierten Polymerfilm auf die Materialbeschreibung der obigen Streuschicht verweisen. In den Ausführungsbeispielen dieser Beschreibung wird es hier nicht wiederholt. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Mikrostruktur in dem Polymerfilm mindestens eine der Oberflächentexturen, Mikroporen, Faserstrukturen und Nanopartikel, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine detailliertere Beschreibung der Oberflächentextur, der Mikroporen, der Faserstruktur und der Nanopartikel finden Sie in der obigen Beschreibung.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Verbundschicht ein Trennfilm ist, wobei der Trennfilm eine plastische Schicht und eine elastische Schicht. Die obere Oberfläche der Kunststoffschicht dient als photohärtbare Formoberfläche, so dass das Material mit dem photohärtbaren Harz nicht kompatibel ist. In einigen Ausführungsbeispielen sind das plastische Schichtmaterial des Trennfilms und das photohärtbare Harzmaterial nicht miteinander infiltriert. Daher ist die Haftung zwischen der gehärteten Schicht und der Kunststoffschicht gering, was für die Trennung der gehärteten Schicht von der photohärtbaren Formoberfläche vorteilhaft ist, wenn das photohärtbare Harzmaterial auf der oberen Oberfläche der Kunststoffschicht gehärtet wird, um eine gehärtete Schicht zu bilden. Die in der vorliegenden Erfindung offenbarte Nichtinfiltration ist definiert als der Kontaktwinkel des photohärtbaren Harzmaterials auf der oberen Oberfläche der Kunststoffschicht nicht weniger als 60 °. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt der Kontaktwinkel des photohärtbaren Harzmaterials auf der oberen Oberfläche der Kunststoffschicht nicht weniger als 70 °. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt der Kontaktwinkel des photohärtbaren Harzmaterials auf der oberen Oberfläche der Kunststoffschicht nicht weniger als 80 °. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt der Kontaktwinkel des photohärtbaren Harzmaterials auf der oberen Oberfläche der Kunststoffschicht nicht weniger als 90 °.
In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Materialien der Kunststoffschicht eine oder mehrere Kombinationen von Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxyharz (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), Polyfluorethylen (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutadienformaldehyd (PBT), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyamid oder Nylon (PA), Polyimid (PI), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polybuten (PB), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polysulfon (PSU), Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylalkohol (PVA), Polyacrylnitrilstyrol (AS), Polyacrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Fluorharz (FR), oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere, sind aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die elastische Schicht des Trennfilms eine duktile Halterung und ein Substrat der elastischen Schicht, das in der duktilen Halterung gefüllt ist. In einigen Ausführungsbeispielen ist das Substrat der elastischen Schicht in die Poren der duktilen Halterung gefüllt. Die Hauptrolle der elastischen Schicht besteht darin, eine elastische Rückstellkraft während des Trennprozesses bereitzustellen. Die duktile Halterung der elastischen Schicht hat die Aufgabe, die mechanische Festigkeit der elastischen Schicht zu erhöhen, so dass sie für eine längere Zeit verwendet werden kann. Das Substrat der elastischen Schicht liefert hauptsächlich eine elastische Rückstellkraft während des Trennprozesses.
In einigen Ausführungsbeispielen besteht die duktile Halterung der elastischen Schicht aus einem Polymerfasermaterial und kann eine Vielzahl von Strukturen aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen ist die duktile Halterung der elastischen Schicht eine spinnennetzartige mikroporöse Struktur, wobei die Mikroporen durch Überlappung von Polymermikrofasern gebildet werden. In einigen Ausführungsbeispielen besteht die duktile Halterung der elastischen Schicht aus einer geordneten Anordnung von kurzen Polymerfasermaterialien, wobei die kurzen Polymerfasern parallel zueinander sind und sich nicht überlappen. In einigen Ausführungsbeispielen besteht die duktile Halterung der elastischen Schicht aus einer ungeordneten Anordnung von kurzen Polymerfasermaterialien. In einigen Ausführungsbeispielen liegt der Durchmesser des Polymerfasermaterials der duktilen Halterung der elastischen Schicht des zusammengesetzten Trennfilms, der in der vorliegenden Erfindung offenbart ist, im Bereich von 50 nm bis 10 µm oder im Bereich von 100 nm bis 5 µm oder im Bereich von 200 nm bis 2 µm.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die duktile Halterung der elastischen Schicht des Trennfilms ein poröser Polytetrafluorethylenfilm (PTFE). Die Oberflächenmorphologie ist eine spinnennetzartige mikroporöse Struktur, so dass die Poren zwischen den Mikrofasern von Polytetrafluorethylen gebildet werden. Die mikroporöse Struktur wird durch die Verschränkung vieler Mikrofasern gebildet. Der Durchmesser der Poren kann im Bereich von 50 nm bis 10 µm liegen. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Längsquerschnitt des PTFE-Films eine Netzwerkstruktur. In den drei Dimensionen der Mikroporen gibt es sehr komplizierte Änderungen wie Netzwerkverbindung, Locheinsatz und Lochbiegung. Ein Kanal kann aus mehreren Mikroporen bestehen, oder es ist möglich, dass ein Mikroporen mit mehreren Kanälen verbunden ist.
In einigen Ausführungsbeispielen bildet die duktile Halterung der elastischen Schicht eine Fest-Fest-Grenzfläche mit dem Substrat der elastischen Schicht in dem Substrat der elastischen Schicht, so dass das Licht, das das Substrat der elastischen Schicht durchläuft, gestreut werden kann. Beispiele für duktile Halterungen der elastischen Schicht umfassen, sind aber nicht beschränkt auf eine oder mehrere Kombinationen von Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxyharz (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), Polyfluorethylen (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutadienformaldehyd (PBT), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyamid oder Nylon (PA), Polyimid (PI), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polybuten (PB), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polysulfon (PSU), Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylalkohol (PVA), Polyacrylnitrilstyrol (AS), Polyacrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Fluorharz (FR), oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Material der duktilen Halterung der elastischen Schicht des Trennfilms das gleiche wie das Material der plastischen Schicht ausgewählt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Substratmaterial der elastischen Schicht des Trennfilms jedes geeignete Elastomer sein. Beispiele für Substratmaterialien der elastischen Schicht können Polyesterelastomer, Propylenelastomer, Styrolelastomer, Olefinelastomer, Dienelastomer, Vinylchloridelastomer, Lipidelastomer, Amidelastomer, Siloxanpolymer, Epoxidpolymer, organischem Siliziumelastomer, organischem Fluorelastomer umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
In einigen Ausführungsbeispielen können die folgenden Materialien als Matrixmaterialien der elastischen Schicht verwendet werden, sind aber nicht darauf beschränkt: Silikon, Kautschuk, Silikonkautschuk, thermoplastischem vulkanisiertem Kautschuk (TPV), Nitrilkautschuk (NBR), Butylkautschuk, thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyesterkautschuk (TPEE), thermoplastischem Polyamidelastomer (TPAE), T-NR-transpolyisoprenkautschuk (TPI), gleichem 1,2-Polybutadien (TPB), organischem fluoriertem thermoplastischem Elastomer (TPF), thermoplastischem Phenolharz (Novalc-Harz), thermoplastischem chloriertem Polyethylen (TCPE), Methylchlorsilan, Ethylchlorsilan, Phenylchlorsilan, thermoplastischem Polyvinylchloridelastomer (PVC), Polydimethylsiloxan (PDMS), Polyethylen, Polystyrol, Polybutadien, Polyurethan, Polyisopren, Polyolefinelastomer (POE), EPDM-Kautschuk (EPDM), thermoplastischem Styrolkautschuk (SEBS, SBS), Polyetherblockamid (PEBA), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA, EVM), linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyacrylkautschuk, Fluorsilikonkautschuk und fluorhaltigem Elastomer, oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere.
In einigen Ausführungsformen kann die Streuschicht eine Verbundschicht mit mehreren Schichten sein, die eine Mikrostruktur umfasst. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Mikrostruktur in einer oder mehreren Schichten der Verbundschicht mit mehreren Schichten abgeschieden werden. Die Mikrostruktur kann auf die zugehörige Beschreibung der Mikrostruktur oben verwiesen werden.
5A ist ein beispielhaftes kieferorthopädisches Versuchsgerät gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, das von einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gedruckt wird. 5B ist ein beispielhaftes kieferorthopädisches Vergleichsgerät gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, das von einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gedruckt wird.
In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung wird ein beispielhaftes Druckvergleichsergebnis zum Drucken eines kieferorthopädischen Geräts unter Verwendung desselben Druckers bereitgestellt. 5A zeigt ein experimentelles kieferorthopädisches Gerät, das unter Verwendung eines Lichtdiffusionsmechanismus gemäß einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung gedruckt wird. 5B zeigt ein kieferorthopädisches Vergleichsgerät, das unter Verwendung eines gewöhnlichen FEP-Films von DuPont als Trennfilm (Dieser Trennfilm hat nicht die Funktion, Licht zu streuen) gedruckt wird. Die anderen experimentellen Bedingungen, experimentellen Geräte und experimentellen Parameter sind die gleichen, wobei die experimentellen Parameter in Tabelle 1 gezeigt sind: Tabelle 1 Parametertabelle eines Druckbeispiels einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung

Druckschichtdicke (mm) 0,1

Lichtintensität (mw/cm²) 2,0

Expositionsdauer (ms) 2400

Drucktemperatur (°C) 40
Das experimentelle kieferorthopädische Gerät in 5A ist signifikant transparenter und klarer als das kieferorthopädische Vergleichsgerät in 5B, wie gezeigt. Daher hat ein Lichtdiffusionsmechanismus gemäß einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung eine technische Wirkung zum Verbessern der Transparenz des Druckens eines dreidimensionalen Objekts.
6 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zur additiven Herstellung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung.
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung wird auch ein Verfahren zur additiven Herstellung bereitgestellt. Die additive Herstellung wird durch das Verfahren basierend auf einer Vorrichtung zur additiven Herstellung gemäß einem der Ausführungsbeispiele durchgeführt, umfassend die folgenden Schritte 600:
Schritt 610: Platzieren eines photohärtbaren Harzes in einem Speicherbehälter einer Formvorrichtung.
In einigen Ausführungsbeispielen ist ein photohärtbares Harz in dem Speicherbehälter der Formvorrichtung platziert. Das photohärtbare Harz ist flüssig.
In einigen Ausführungsbeispielen ist ein Lichtstreuungsmechanismus zwischen der Lichtquelle und der Formvorrichtung angeordnet. Durch den Lichtstreuungsmechanismus kann Licht, das den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, gestreut werden.
Schritt 620: Streuen des von der Lichtquelle emittierten Lichts durch einen Lichtstreuungsmechanismus und Bestrahlen auf das photohärtbare Harz, so dass das photohärtbare Harz gehärtet wird.
In einigen Ausführungsbeispielen wird das von der Lichtquelle emittierte Licht durch einen Lichtstreuungsmechanismus gestreut und auf das photohärtbare Harz bestrahlt, so dass das photohärtbare Harz gehärtet wird. Die gehärtete Schicht nach dem Härten kann an der Formplattform angebracht werden.
Schritt 630: Steuern der Bewegung der Formplattform in eine Richtung weg von der Lichtquelle, so dass das photohärtbare Harz nach dem Härten von der Formoberfläche entfernt ist. Erneutes Bestrahlen des photohärtbaren Harzes durch eine Lichtquelle, so dass das photohärtbare Harz zu einer neuen Härtung gehärtet wird, die an der vorherigen Form der gehärteten Schicht angebracht ist.
In einigen Ausführungsbeispielen wird die Bewegung der Formvorrichtung in eine Richtung weg von der Lichtquelle geteuert, so dass das photohärtbare Harz nach dem Härten von der Formoberfläche entfernt ist. Die gehärtete Schicht wird weg von der Formoberfläche geteuert, um das Drucken einer neuen gehärteten Schicht zu erleichtern. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Formvorrichtung einen Hebemechanismus und eine Formplattform, so dass die gehärtete Schicht an der Formplattform angebracht werden kann. Die Formplattform wird durch Steuern des Hebemechanismus angetrieben, um sich in einem voreingestellten Abstand in eine Richtung weg von der Lichtquelle zu bewegen, so dass die zuvor gehärtete Schicht von der Formoberfläche getrennt wird. Zu diesem Zeitpunkt fließt das flüssige photohärtbare Harz zwischen der zuvor gehärteten Schicht und der Formoberfläche. Das von der Lichtquelle emittierte Licht wird dann erneut durch den Lichtstreuungsmechanismus gestreut und auf das photohärtbare Harz bestrahlt, so dass das photohärtbare Harz gehärtet wird, um eine neue gehärtete Schicht auf der zuvor gehärteten Schicht zu bilden. Durch Wiederholen dieses Schritts kann das dreidimensionale Objekt schichtweise gedruckt werden. In einigen Ausführungsbeispielen wird eine integrierte Formstruktur durch eine neue gehärtete Schicht und eine zuvor gebildete gehärtete Schicht gebildet.
Die vorteilhaften Wirkungen, die durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung erzielt werden können, umfassen, aber nicht beschränkt auf:

(1) Durch die Struktur der obigen Vorrichtung zur additiven Herstellung besteht das Lichtbild, das von der Lichtquelle auf der Formoberfläche gebildet wird, aus einer Vielzahl von Pixeln. Die Lichtintensität in dem Lichtbild, das einem einzelnen Pixel entspricht, variiert mit der Position. Die Lichtintensität des Grenzbereichs des Pixels ist schwach und die Lichtintensität des zentralen Bereichs des Pixels ist stark. Der Lichtstreuungsmechanismus ist so angeordnet, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht gestreut wird. Aufgrund der Änderung des Winkels des Lichts wird die Lichtintensität des Kantenbereichs des Pixels erhöht und die Lichtintensität des Zwischenbereichs des Pixels wird geschwächt, so dass die Grenze zwischen dem Pixel und dem Pixel verwischt wird, wodurch die Ausbuchtung und Vertiefung der Oberfläche des gedruckten dreidimensionalen Objekts verringert und die Transparenz des gedruckten dreidimensionalen Objekts erhöht wird;
(2) Nach Verwendung des Lichtstreuungsmechanismus kann die Lichtintensität in verschiedenen Positionen innerhalb des Pixels eingestellt werden, so dass das Verhältnis zwischen dem Maximalwert I_max und dem Minimalwert I_min der Lichtintensität I eines einzelnen Pixels, das von der Lichtquelle auf der Formoberfläche gebildet wird, verringert wird. Dadurch wird die Lichtintensitätsdifferenz zwischen verschiedenen Positionen verringert, wodurch die Ebenheit der Oberfläche des dreidimensionalen Objekts verbessert wird und die Transparenz oder Schärfe des Druckens des dreidimensionalen Objekts verbessert wird;
(3) Nach Verwendung des Lichtstreuungsmechanismus nimmt die Hälfte der Höhenbreite FWHM1 (full width at half maximum, FWHM) der Kurve der Lichtintensität I eines einzelnen Pixels, das von der Lichtquelle auf der Formoberfläche gebildet wird, mit der Änderung der Beleuchtungsposition zu. Je größer die Hälfte der Höhenbreite ist, desto flacher ist die Kurve, so dass je kleiner die Lichtintensitätsdifferenz zwischen verschiedenen Positionen ist und desto höher die Transparenz des dreidimensionalen Objekts ist;
(4) Die Differenz zwischen der Lichtintensität der Grenze des Pixels und der Lichtintensität in der Mitte des Pixels kann durch die Homogenisierungsvorrichtung verringert werden, wodurch die Grenze des Pixels auf der Oberfläche des dreidimensionalen Objekts verwischt wird und die Transparenz und Schärfe des dreidimensionalen Objekts erhöht wird;
(5) Die Grenze des Pixels kann durch den Lichtquellenkonturmodifikator verwischt werden, wodurch die Transparenz des dreidimensionalen Objekts verbessert wird;
(6) Der Lichtquellenjitter wird verwendet, um den Anzeigechip der digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung zu jittern, so dass der Ausgangsstrahl zu jittern beginnt. Dadurch bewegt sich der Ausgangsstrahl schnell zwischen benachbarten Pixeln im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, wodurch die Grenze des Pixels verwischt wird, so dass die Transparenz des dreidimensionalen Objekts verbessert wird.
(7) Der Ausgangsstrahl der Lichtquelle wird durch die Streuschicht auf die Formoberfläche gestreut, so dass die Grenzen der Pixel auf der Formoberfläche verwischt werden, wodurch die Transparenz und Schärfe des gedruckten dreidimensionalen Objekts verbessert wird.

Es sollte angemerkt werden, dass die vorteilhaften Wirkungen, die durch verschiedene Ausführungsbeispiele erzeugt werden können, unterschiedlich sind. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die vorteilhaften Wirkungen, die erzeugt werden können, eine oder mehrere der obigen Kombinationen oder andere vorteilhafte Wirkungen sein, die erhalten werden können.
Die grundlegenden Konzepte wurden oben beschrieben. Offensichtlich ist die obige detaillierte Offenbarung für den Fachmann nur ein Beispiel und stellt keine Beschränkung der vorliegenden Beschreibung dar. Obwohl hier nicht ausdrücklich angegeben, kann der Fachmann verschiedene Änderungen, Verbesserungen und Überarbeitungen an dieser Beschreibung vornehmen. Solche Änderungen, Verbesserungen und Überarbeitungen werden in dieser Beschreibung vorgeschlagen, so dass solche Änderungen, Verbesserungen und Überarbeitungen immer noch zum Geist und Umfang der beispielhaften Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung gehören.
In einigen Ausführungsbeispielen werden Zahlen verwendet, die die Anzahl der Komponenten und Attribute beschreiben. Es sollte verstanden werden, dass solche Zahlen für die Beschreibung von Ausführungsbeispielen verwendet werden. In einigen Beispielen werden die Modifikatoren ungefähr, approximiert oder im Allgemeinen verwendet, um sie zu modifizieren. Sofern nicht anders angegeben, zeigen ungefähr, approximiert oder im Allgemeinen an, dass die Zahlen eine Änderung von ± 20% zulassen. Dementsprechend sind in einigen Ausführungsbeispielen die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten numerischen Parameter Näherungswerte. Dieser Näherungswert kann je nach den für die einzelnen Ausführungsbeispiele erforderlichen Merkmalen geändert werden. In einigen Ausführungsbeispielen sollten die spezifizierten effektiven Ziffern für numerische Parameter berücksichtigt werden, und ein allgemeines Ziffernreservierungsverfahren sollte angewendet werden. Obwohl die numerischen Domänen und Parameter, die verwendet werden, um ihre Bereichsbreite in einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung zu bestätigen, Näherungswerte sind, ist die Einstellung solcher Werte in spezifischen Ausführungsbeispielen so genau wie möglich innerhalb des realisierbaren Bereichs.
Schließlich sollte verstanden werden, dass die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele nur verwendet werden, um das Prinzip der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung zu veranschaulichen. Andere Verformungen können ebenfalls in den Anwendungsbereich der vorliegenden Beschreibung fallen. Daher kann als Beispiel und nicht als Einschränkung eine alternative Konfiguration der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung als mit der Lehre der vorliegenden Beschreibung übereinstimmend angesehen werden. Dementsprechend beschränken sich die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung nicht auf die Ausführungsbeispiele, die in der vorliegenden Beschreibung explizit dargestellt und beschrieben sind.

Claims

Vorrichtung zur additiven Herstellung zur Herstellung eines transparenten zahnärztlichen Korrekturgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die folgenden Komponenten umfasst: eine Lichtquelle zum Bereitstellen von Licht zum Härten eines photohärtbaren Harzes; eine Formvorrichtung, umfassend einen Speicherbehälter, wobei der Speicherbehälter zum Speichern des photohärtbaren Harzes verwendet wird, wobei die Formvorrichtung eine Formoberfläche aufweist, wobei das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche gehärtet ist; einen Lichtstreuungsmechanismus, der zwischen der Lichtquelle und der Formoberfläche angeordnet ist, wobei der Lichtstreuungsmechanismus nicht in direktem Kontakt mit der Formoberfläche des photohärtbaren Harzes steht, so dass das Licht der Lichtquelle in der Ausbreitungsrichtung abweichen kann, so dass sich die Lichtintensität innerhalb des Pixels auf der Formoberfläche ändert, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein erstes Verhältnis A1 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das Verhältnis zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche ein zweites Verhältnis A2 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei das erste Verhältnis A1 von mindestens einem Pixel kleiner als das entsprechende zweite Verhältnis A2 ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche härtet, um eine erste Transparenz T1 des ersten Druckelements zu bilden, wobei das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft und das photohärtbare Harz auf der Formoberfläche härtet, um eine zweite Transparenz T2 des zweiten Druckelements zu bilden, wobei die erste Transparenz T1 größer als die zweite Transparenz T2 ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formvorrichtung auch eine Formplattform umfasst, wobei die Formplattform verwendet wird, um sich in eine Richtung weg von der Lichtquelle zu bewegen, so dass das photohärtbare Harz nach dem Härten von der Formoberfläche entfernt ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die halbe Höhenbreite der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche die erste Hälfte der Höhenbreite FWHM1 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei die halbe Höhenbreite der Gaußschen Verteilungskurve der Lichtintensität in einem einzelnen Pixel auf der Formoberfläche die zweite Hälfte der Höhenbreite FWHM2 ist, nachdem das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht den Lichtstreuungsmechanismus durchläuft, wobei die erste Hälfte der Höhenbreite FWHM1 von mindestens einem Pixel größer als die entsprechende zweite Hälfte der Höhenbreite FWHM2 ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle oder eine Lichtquelle einer digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstreuungsmechanismus eine Homogenisierungsvorrichtung umfasst, wobei der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Formoberfläche kleiner als der Abstand zwischen der Homogenisierungsvorrichtung und der Lichtquelle ist, wobei die Homogenisierungsvorrichtung verwendet wird, um eine Lichtintensitätsverteilung innerhalb eines oder mehrerer Pixel der Lichtquelle einzustellen.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungsvorrichtung einen Lichtquellenkonturmodifikator umfasst, wobei der Lichtquellenkonturmodifikator auf einem Lichtweg der Lichtquelle angeordnet ist, wobei der Lichtquellenkonturmodifikator verwendet wird, um eine Kontur eines oder mehrerer Pixel der Lichtquelle zu modifizieren, wobei die Lichtquelle eine Flüssigkristallanzeigelichtquelle ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungsvorrichtung ein Homogenisierungsblatt umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungsvorrichtung eine Glasstruktur umfasst, wobei die Glasstruktur Schleifglas, sandgestrahltes Glas oder geätztes Glas umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauhigkeit Ra der Glasstruktur X bis 5 × X µm, wenn die Größe des Pixels X µm ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungsvorrichtung einen Lichtquellenjitter umfasst, wobei die Lichtquelle eine digitale Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung ist, wobei der Lichtquellenjitter verwendet wird, um einen Anzeigechip der digitalen Lichtverarbeitungsprojektionsvorrichtung zu jittern.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstreuungsmechanismus eine transparente Streuschicht umfasst, wobei die Streuschicht zwischen der Formoberfläche und der Lichtquelle angeordnet ist, wobei der durchgehende Lichtstrahl durch die Streuschicht gestreut werden kann.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Formoberfläche durch die Streuschicht gebildet wird.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuschicht ein Substrat und eine Mikrostruktur umfasst, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die Mikrostruktur mindestens eine der Oberflächentexturen, Mikroporen, Faserstrukturen und Nanopartikel umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentextur eine Ausbuchtung oder Vertiefung einer Oberfläche umfasst, die in einem Array angeordnet ist, oder wobei die Oberflächentextur eine wellenförmige oder zahnförmige Textur umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentextur eine Merkmalsgröße von 10 nm bis 20 µm hat.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroporen geschlossene Poren umfassen, die innerhalb der Streuschicht ausgebildet sind, oder wobei die Mikroporen halboffene Poren umfassen, die auf der Oberfläche der transparenten Streuschicht ausgebildet sind.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroporen einen Durchmesser von 2 nm bis 20 µm haben.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Substratschicht umfasst, wobei die Faserstruktur innerhalb der Substratschicht abgeschieden ist, wobei die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Substratschicht und dem Brechungsindex der Faserstruktur weniger als 20% des Brechungsindex der Faserstruktur beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gesamtvolumens der Faserstruktur zu dem Volumen der Streuschicht im Bereich von 5% bis 90% liegt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gesamtgewichts der Faserstruktur zu dem Gewicht der Streuschicht im Bereich von 5% bis 90% liegt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchschnitt des maximalen Abstands zwischen zwei benachbarten Faserstrukturen 0,05 µm bis 50 µm beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Länge der Faserstruktur 0,1 mm bis 30 mm beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gesamtvolumens der Nanopartikel zu dem Gesamtvolumen der Streuschicht im Bereich von 1% bis 30% liegt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gesamtgewichts der Nanopartikel zu dem Gesamtgewicht der Streuschicht im Bereich von 1% bis 30% liegt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchschnitt des Abstands zwischen zwei benachbarten Nanopartikeln 0,05 µm bis 50 µm beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Nanopartikel 1 mm bis 100 mm beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuschicht eine Verbundschicht mit mehreren Schichten ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundschicht eine Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) und eine Papierschicht umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundschicht eine Polydimethylsiloxanschicht (PDMS) und einen Polymerfilm mit einer Mikrostruktur umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundschicht ein Trennfilm ist, wobei der Trennfilm eine plastische Schicht und eine elastische Schicht umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht eine oder mehrere Kombinationen von Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxyharz (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), Polyfluorethylen (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutadienformaldehyd (PBT), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyamid oder Nylon (PA), Polyimid (PI), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polybuten (PB), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polysulfon (PSU), Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylalkohol (PVA), Polyacrylnitrilstyrol (AS), Polyacrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Fluorharz (FR), oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht ein Substrat der elastischen Schicht und eine duktile Halterung der elastischen Schicht umfasst, wobei das Substrat der elastischen Schicht in die Poren der duktilen Halterung der elastischen Schicht gefüllt ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der duktilen Halterung der elastischen Schicht eine oder mehrere Kombinationen von Polyethylen (PE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertem Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxyharz (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Ethylentetrafluorethylencopolymer (ETFE), Polyfluorethylen (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutadienformaldehyd (PBT), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyamid oder Nylon (PA), Polyimid (PI), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polybuten (PB), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polysulfon (PSU), Polyphenylenoxid (PPO), Polyvinylalkohol (PVA), Polyacrylnitrilstyrol (AS), Polyacrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Fluorharz (FR), oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere umfasst, ist aber nicht darauf beschränkt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Substrats der elastischen Schicht eine oder mehrere Kombinationen von Polyesterelastomer, Propylenelastomer, Styrol elastomer, Olefinelastomer, Dienelastomer, Vinylchloridelastomer, Lipidelastomer, Amidelastomer, Siloxanpolymer, Epoxidpolymer, organischem Siliziumelastomer, organischem Fluorelastomer, Silikon, Kautschuk, Silikonkautschuk, thermoplastischem vulkanisiertem Kautschuk (TPV), Nitrilkautschuk (NBR), Butylkautschuk, thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyesterkautschuk (TPEE), thermoplastischem Polyamidelastomer (TPAE), T-NR-transpolyisoprenkautschuk (TPI), gleichem 1,2-Polybutadien (TPB), organischem fluoriertem thermoplastischem Elastomer (TPF), thermoplastischem Phenolharz (Novalc-Harz), thermoplastischem chloriertem Polyethylen (TCPE), Methylchlorsilan, Ethylchlorsilan, Phenylchlorsilan, thermoplastischem Polyvinylchloridelastomer (PVC), Polydimethylsiloxan (PDMS), Polyethylen, Polystyrol, Polybutadien, Polyurethan, Polyisopren, Polyolefinelastomer (POE), EPDM-Kautschuk (EPDM), thermoplastischem Styrolkautschuk (SEBS, SBS), Polyetherblockamid (PEBA), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA, EVM), linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyacrylkautschuk, Fluorsilikonkautschuk und fluorhaltigem Elastomer, oder optional zwei oder mehr der Polymere oder durch Polymerisation ihrer Monomere gebildete Mischpolymere oder Blockpolymere oder interpenetrierende Netzwerkpolymere umfasst.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuschicht mindestens ein Teil der Bodenfläche des Speicherbehälters ist.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuschicht aus einem flexiblen und/oder einem elastischen Material besteht.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Transparenz der Streuschicht 40% bis 100% beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuschicht aus einem oder mehreren von natürlichem und/oder synthetischem Kautschuk, Polytetrafluorethylen, Polyurethan, Polybutadien, Polyisobutylen, Chloroprenkautschuk, Silikonharz, Polyperfluorethylenpropylen, Ethylenchlorotrifluorethylencopolymer, Polyvinylidenfluorid, Ethylentetrafluorethylencopolymer, Tetrafluorethylenvinylidenfluoridcopolymer, Chlortrifluorethylenvinylidenfluoridcopolymer, O-Phenylphenol, Polyterephthalsäure, Polyisopren, Polyacrylkautschuk, Fluorsilikonkautschuk, Fluorkautschuk, Methylchlorsilan, Ethylchlorsilan, Phenylchlorsilan, Polytrifluorchlorethylen, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Poly (Fluorethylen), Polytrichlorethylen, Perfluoralkylpolyether, Hexafluorpropylen, fluoriertem Poly (Vinylchlorid), Poly (4-Methyl-1-penten), Polydimethylsiloxan (PDMS) und den Derivaten der oben genannten Materialien besteht.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul der Streuschicht 1 MPa bis 50 MPa beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit der Streuschicht 5 MPa bis 50 MPa beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchdehnung der Streuschicht 50% bis 800% beträgt.
Vorrichtung zur additiven Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur additiven Herstellung verwendet wird, um transparente kieferorthopädische Geräte herzustellen.