DE4430374C2

DE4430374C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes

Info

Publication number: DE4430374C2
Application number: DE4430374A
Authority: DE
Inventors: Hisatomo Onishi
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2014-08-27
Also published as: KR0143173B1; JP2706611B2; TW255857B; KR950012139A; DE4430374A1; JPH07108609A; US5650260A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung ei nes dreidimensionalen Gegenstandes durch aufeinandergelegte feste Schich ten, die durch Bestrahlung eines photohärtbaren Materials hergestellt wer den. Die Schichten aus photohärtbarem Material werden mit Hilfe eines fle xiblen Bandes einer die Schichten nacheinander aufnehmenden Grundplatte zugeführt, auf der die Bestrahlung stattfindet.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes durch aufeinanderfolgen de feste Schichten, die gebildet werden durch Bestrahlen einer unbestrahl ten Schicht einer photohärtbaren Verbindung mit aktinischer, chemisch wirksamer Strahlung.

Es sind viele verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen wor den zur Herstellung einheitlicher, dreidimensionaler Gegenstände, wie es beispielsweise in den JP 2-48422 und JP 5-23588 beschrieben ist. Eine Vorrichtung zur Herstellung einem dreidimen sionalen Gegenstandes, die in der erstgenannten Veröffentlichung dargestellt ist, ist in Fig. 18 gezeigt. Sie umfaßt einen Behälter 501, der mit einem pho tohärtbaren Harz 502 gefüllt ist, eine Harz-Zufuhreinrichtung 503 zum Zufüh ren des Harzes 502 zu dem Behälter 501 und zum Füllen des Behälters 501 mit dem Harz 502 und eine Grundplatte 504 mit einer flachen, nach oben gerichteten Trägerfläche 504a, auf der feste Schichten 505 aufgebaut wer den. Die Grundplatte 504 wird parallel zur Oberflächenschicht 502a des Har zes 502 gehalten. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin einen zweiten Behälter 506, der das Harz 502 enthält, das aus dem ersten Behälter 501 überläuft. Weiter ist eine Bestrahlungseinheit 507, etwa eine Lasereinheit, zum selekti ven Abgeben einer aktinischen Strahlung 508 auf eine dünne Schicht 502b des Harzes 502, die durch die Oberfläche 502a des Harzes 502 und die obere feste Schicht 505 gebildet ist, vorgesehen. Die Bestrahlungseinheit 507 ist feststehend in bezug auf den ersten Behälter 501 angeordnet. Eine Hubein richtung 509 ist aufwärts und abwärts senkrecht zu der Oberflächenschicht 502a des Harzes 502 in bezug auf die Bestrahlungseinheit 507 und den er sten Behälter 501 beweglich.

Bei der in Fig. 18 gezeigten Vorrichtung wird die Grundplatte 504 mit Hilfe der Hubeinrichtung 509 in bezug auf die Bestrahlungseinheit 507 und den er sten Behälter 501 bewegt, so daß eine erste dünne Schicht 502b des Harzes 502 zwischen der flachen Trägerfläche 504a der Grundplatte 504 und der Oberfläche 502a des Harzes 502 gebildet wird. Die auf diese Weise gebildete erste dünne Schicht 502b des Harzes 502 wird der Strahlung 508 der Be strahlungseinheit 507 ausgesetzt und bildet eine erste feste Schicht 505 auf der flachen Trägerfläche 504a der Grundplatte 504. Sodann wird die Grund platte 504 in bezug auf die Bestrahlungseinheit 507 und den ersten Behälter 501 um einen konstanten Betrag abgesenkt, der gleich der Dicke der festen Schicht 505 ist. Dadurch wird eine zweite dünne Schicht 502b des Harzes 502 auf der ersten festen Schicht 505 gebildet. Während der Bildung der zweiten dünnen Schicht 502b des Harzes 502 führt die Harzzufuhreinrich tung 503 Harz 502 in den ersten Behälter 501 zu, damit das Harz 502 aus dem ersten Behälter 501 überläuft. Dadurch wird sichergestellt, daß die zweite dünne Schicht 502b des Harzes 502 eine genaue Dicke aufweist und genau in bezug auf die Bestrahlungseinheit 507 angeordnet ist. Nach der Bil dung der zweiten dünnen Schicht 502b des Harzes 502 wird diese selektiv mit der aktinischen Strahlen 508 der Bestrahlungseinheit 507 zur Bildung einer zweiten festen Schicht 505 auf der ersten festen Schicht 505 bestrahlt. Diese Schritte der Bildung der ersten festen Schicht 505 und der zweiten fe sten Schicht 505 werden wiederholt, bis ein dreidimensionaler Gegenstand durch aufeinanderfolgende Schichten 505 gebildet ist. Das Verfahren zur Bil dung der dünnen Schicht 502b des Harzes 502 kann als Verfahren mit freier Oberfläche bezeichnet werden, da keine Wand oder sonstige Begrenzung für die Oberfläche 502a des Harzes 502 vorgesehen ist, wie aus Fig. 18 zu erse hen ist.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 18 hat jedoch die folgenden Nachteile. Es ist schwierig, die gesamte Oberfläche 502a des Harzes 502 auf konstanter waa gerechter Höhe zu halten, da die Oberflächenschicht 502a des Harzes 502 an der Kante der oberen festen Schicht 505 aufgrund der Oberflächenspannung des Harzes 502 abgestuft ist. Daher ist es bei der Vorrichtung gemäß Fig. 18 schwierig, die Dicke der gebildeten dünnen Schicht 502b des Harzes 502, die auf ihrer einen Seite durch die Oberflächenschicht 502a gebildet wird, genau zu steuern. Obgleich das Harz 502 im allgemeinen eine hohe Viskosität haben muß, damit verhindert wird, daß die feste Schicht 505 unter dem Ein fluß der Strahlung 508 der Bestrahlungseinheit zusammengezogen oder zer stört wird, erleichtert die hohe Viskosität die Bildung einer Stufe am Rand der oberen festen Schicht 505. Ein Harz 502 mit hoher Viskosität kann da her im Zusammenhang mit der Vorrichtung gemäß Fig. 18 nicht verwendet werden, und es kann folglich nicht verhindert werden, daß die feste Schicht 505 zusammengezogen oder zerstört wird.

Der dreidimensionale Gegenstand gemäß Fig. 18 ist im Verhältnis zu seiner Größe teuer, da das Harz 502 über den ersten Behälter 501 überlaufen und folglich eine große Menge Harz notwendig ist zur Herstellung eines kleinen dreidimensionalen Gegenstandes.

Die Bestrahlungseinheit 507 muß eine teure Lasereinheit und einen Rechner enthalten, der komplizierte Programme zur Steuerung der teuren Laserein heit durchführt, so daß die Vorrichtung gemäß Fig. 18 äußerst teuer ist. Ins besondere wenn die dünne Schicht 502b des Harzes 502 zu stark durch die Bestrahlungseinheit 507 bestrahlt wird, und wenn die feste Schicht 505, die sich durch die zu stark bestrahlte dünne Schicht 502b des Harzes 502 ergibt, einen überhängenden Bereich aufweist, weist dieser überhängende Bereich der festen Schicht 505 eine größere Stärke als gewünscht auf. Das bedeutet, daß es notwendig ist, die Strahlung genau zu steuern. Mit der gegenseitig verfügbaren Technologie kann eine präzise Strahlungssteuerung nur erhalten werden durch die Kombination der teueren Lasereinheit und des Mikro-Com puters, der komplizierte Programme zur Steuerung der teuren Lasereinheit durchläuft. Eine kostengünstige und leistungsstarke Strahlungsquelle wie ei ne Quecksilberdampflampe kann bei der Vorrichtung gemäß Fig. 18 nicht be nutzt werden.

Der dreidimensionale Gegenstand, der gemäß Fig. 18 hergestellt wird, ist in das Harz 502 eingetaucht, und daher ist es notwendig, das Harz 502 aus dem fertigen Gegenstand nach der Herstellung und der Herausnahme auf dem Be hälter 501 herauszuspülen. Außerdem muß der Gegenstand in einem soge nannten Nachhärteverfahren noch einmal bestrahlt werden, nachdem das Harz 502 aus dem Gegenstand herausgespült ist, da die dünne Schicht 502b des Harzes 502 einer starken Strahlung nicht ausgesetzt werden kann, wie oben erwähnt wurde. Das Gesamtverfahren zur Herstellung des Gegenstandes ist daher zeitraubend.

Eine andere Vorrichtung entsprechend der an zweiter Stelle genannten Druckschrift ist in Fig. 19 gezeigt und umfaßt einen Behälter 601, der ein photohärtbares Harz 602 enthält. Eine Glasplatte 601a, die für aktinische Strahlung 604 durchgängig ist, bildet den Boden des Behälters, und eine Grundplatte 605 weist eine nach unten gerichtete, flache Trägerfläche 605a auf, die feste Schichten 603 trägt. Die flache Trägerfläche 605a der Grund platte 605 wird parallel zu der Glasplatte 601a des Behälters 601 und einer Zwischenschicht 602a des Harzes 602 gehalten, die auf ihrer einen Seite durch die Glasplatte 601a des Behälters 601 begrenzt wird. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Bestrahlungseinheit 606 zur wahlweisen Abgabe von aktinischer Strahlung 604 auf eine dünne Schicht 602b, die durch die Glas platte 601a und die untere feste Schicht 603 begrenzt wird. Die Bestrah lungseinheit 606 ist feststehend in bezug auf die Glasplatte 601a angeordnet. Eine Hubeinrichtung 607 dient zur Bewegung der Grundplatte 605 nach oben und unten parallel zu der Glasplatte 601a in bezug auf die Bestrahlungseinheit 606.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 19 wird zunächst die Grundplatte 605 durch die Hubeinrichtung 607 in bezug auf die Glasplatte 601a des Behälters 601 zur Bildung einer ersten dünnen Schicht 602b des Harzes 602 zwischen der flachen Trägerfläche 605a der Grundplatte 605 und der Glasplatte 601a be wegt. Die auf diese Weise gebildete erste dünne Schicht 602b des Harzes 602 wird mit der Strahlung 604 der Bestrahlungseinheit 606 selektiv bestrahlt, so daß eine erste feste Schicht 603 auf der flachen Trägerfläche 605a der Grundplatte 605 entsteht. Anschließend wird die Grundplatte 605 aufwärts in bezug auf die Glasplatte 601a des Behälters 601 um einen konstanten Be trag bewegt, der größer ist als die Dicke der festen Schicht 603, und an schließend wird in bezug auf die Glasplatte 601a soweit abgesenkt, daß der Abstand zwischen der Grundplatte 605 und der Glasplatte 601a im wesentli chen gleich der Dicke der festen Schicht 603 ist. Dadurch wird bewirkt, daß das Harz 602 rasch in den Spalt zwischen der ersten festen Schicht 603 und der Glasplatte 601a fließt und eine zweite dünne Schicht des Harzes 602 bil det. Zugleich wird sichergestellt, daß die zweite dünne Schicht 602b des Harzes 602 eine genaue Dicke aufweist und genau in bezug auf die Bestrah lungseinheit 606 angeordnet ist, da die zweite dünne Schicht 602b des Har zes 602 auf einer Seite durch die Glasplatte 601a begrenzt wird, die genau in bezug auf die Bestrahlungseinheit angeordnet ist. Nach der Bildung der zwei ten dünnen Schicht 602b wird diese mit der Strahlung 604 der Bestrah lungseinheit 606 zur Bildung einer zweiten festen Schicht 603 auf der ersten festen Schicht 603 bestrahlt. Diese Schritte der Bildung der ersten und zwei ten Schicht 603 werden wiederholt, bis ein dreidimensionaler Gegenstand durch aufeinanderfolgende feste Schichten 603 gebildet ist. Das Verfahren zur Bildung der dünnen Schicht 602b des Harzes 602 kann bezeichnet wer den als Verfahren mit begrenzter Zwischenfläche, da die Zwischenfläche 602a des Harzes 602 durch die Glasplatte 601a begrenzt ist.

Die in Fig. 19 dargestellte Vorrichtung hat jedoch Nachteile. Die dünne Schicht 602b des Harzes 602 wird auf einer Seite durch die untere feste Schicht 603 oder die Grundplatte 605 und auf der anderen Seite durch die Glasplatte 601a des Behälters 601 begrenzt, so daß es notwendig ist, die fer tiggestellte feste Schicht 603 von der Glasplatte 601a zu trennen, wenn eine neue dünne Schicht 602b gebildet werden soll. Beim Trennen der festen Schicht 603 von der Glasplatte 601a kann die feste Schicht beschädigt oder zerstört werden. Wenn die Grundplatte 605 langsam aufwärts in bezug auf die Glasplatte 601a bewegt wird, damit eine Beschädigung oder Zerstörung der festen Schicht 603 vermieden wird, erfordert die Bewegung der Grundplatte 605 viel Zeit.

Ähnlich wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 18 muß die Bestrahlungseinheit 606 eine teure Lasereinheit und einen Mikro-Computer aufweisen, der ein kompliziertes Programm durchläuft, damit die teure Lasereinheit genau ge steuert werden kann, so daß die Herstellung der Vorrichtung sehr teuer ist. Wenn die dünne Schicht 602b zu stark bestrahlt wird und wenn die feste Schicht 603 einen überhängenden Bereich aufweist, weist der überhängende Bereich eine größere Stärke als gewünscht auf, so daß es notwendig ist, die Strahlung genau zu steuern. Bei den gegenwärtig verfügbaren technischen Möglichkeiten kann eine genaue Steuerung der Strahlung nur durch die Kombination einer teuren Lasereinheit mit einem Mikro-Computer erreicht werden, der komplizierte Programme durchläuft. Eine kostengünstige und leistungsstarke Strahlungsquelle, wie eine Quecksilberdampflampe, kann für die Vorrichtung der Fig. 19 nicht verwendet werden. Außerdem wird der dreidimensionale Gegenstand mit dem Harz 602 getränkt, so daß es notwen dig ist, das Harz 602 aus dem Gegenstand nach der Herstellung und Heraus nahme aus dem Behälter 601 herauszuspülen. Im übrigen muß der dreidi mensionale Gegenstand noch einmal nachbestrahlt und nachgehärtet wer den, wenn das Harz 602 herausgespült ist; Das liegt daran, daß die dünne Schicht 602b nicht einer leistungsstarken Strahlung ausgesetzt werden kann, wie oben erwähnt wurde. Das Herstellungsverfahren in seiner Gesamtheit ist sehr langwierig.

Die EP 0 557 051 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her stellung von dreidimensionalen Körpern im Sinne der vorliegenden Erfin dung. Ein flexibles, bewegliches Band trägt an seiner Unterseite eine härtba re Schicht, die auf einem Tisch oder einer bereits zuvor gehärtete Schicht aufgelegt wird. Zum Lösen der härtbaren Schicht von dem Band benötigt das Band zum einen eine Trennschicht auf der Oberfläche. Zum anderen ist das Band nicht nur von einer Wickelrolle zur anderen beweglich, sondern diese Wickelrollen und weitere Umlenkrollen sind gemeinsam und/oder in bezug zueinander in verhältnismäßig komplizierter Weise zum Zwecke des Able gens der härtbaren Schicht verfahrbar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich tung zu schaffen, die es gestatten, dreidimensionale Körper in einfacher und wirtschaftlicher Weise erzustellen.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus den Merkmalen des Patentan spruchs 1 und des ersten Vorrichtungsanspruchs.

Ein erfindungsgemäß es Verfahren besteht darin, daß nacheinander feste Schichten durch Bestrahlen einer unbestrahlten Schicht eines photohärtba ren Gemisches oder einer Verbindung mit einer aktinischen, chemisch wirk samen Strahlung hergestellt werden. Die unbestrahlte Schicht aus dem pho tohärtbaren Material wird in einem gesonderten Bereich zur Schichtbildung hergestellt und sodann zu einem Bestrahlungsbereich gebracht. Bei dem Ver fahren wird zunächst (a) ein flexibles Band bereitgestellt, das für die aktini sche Strahlung durchlässig ist. Ferner vorgesehen werden eine Grundplatte mit einer flachen, nach unten gerichteten Trägerfläche und eine Positionie rungsplatte, die für die aktinische Strahlung durchlässig ist. Sodann wird (b) die Schicht aus dem photohärtbaren Material auf dem Band in einem Schichtformbereich hergestellt. Anschließend wird (c) das flexible Band von dem Schichtformbereich in Richtung des Bestrahlungsbereichs bewegt und die Schicht aus dem photohärtbaren Material auf dem flexiblen Band von dem Schichtformbereich zu dem Strahlungsbereich gebracht. Das flexible Band wird (d) in eine Position nahe bei und parallel zu der flachen Trägerfläche der Grundplatte gebracht und somit die Schicht aus dem photohärtbaren Ma terial auf die flache Trägerfläche der Grundplatte oder einer festen, zuvor ge formten Schicht auflaminiert. Die Positionierungsplatte (e) wird derart ange ordnet, daß sie der Grundplatte durch das flexible Band hindurch zugewandt ist, und wird in Berührung mit dem flexiblen Band gebracht, so daß die Schicht des photohärtbaren Materials durch die Positionierungsplatte durch das flexible Band hindurch positioniert wird. Die Schicht wird (f) bestrahlt, so daß eine neue feste Schicht und eine ungehärtete Schicht des photohärt baren Materials entsteht. Im Schritt (g) wird die Positionierungsplatte von dem flexiblen Band entfernt. Gemäß Schritt (h) wird das flexible Band mit der ungehärteten Schicht von der neu geformten festen Schicht getrennt und gemäß Schritt (i) werden die Schritte (b) bis (h) wiederholt, bis der dreidimensionale Gegenstand aus festen Schichten geformt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Schichtherstellungsbereich und einen Bestrahlungsbereich. Die geformten dünnen Schichten werden durch eine Transporteinrichtung zum dem Bestrahlungsbereich gebracht. Zu diesem Zweck ist ein flexibles Band vorgesehen, das für aktinische Strahlung durchlässig ist. In dem Schichtherstellungsbereich werden die dünnen Schichten auf dem Band hergestellt. Eine Grundplatte befindet sich im Be strahlungsbereich und weist eine flache Trägerfläche auf, die nach unten ge richtet ist. Durch einen Antrieb wird das Band von dem Schichtherstellungs bereich zum Bestrahlungsbereich bewegt. Dort wird das flexible Band in eine Position nahe bei und parallel zu der flachen Trägerfläche der Grundplatte gebracht, und die fertiggestellte Schicht wird auf die Trägerfläche der Grundplatte oder eine bereits auf dieser befindlichen festen Schicht auflami niert. Eine Positionierungsplatte ist beweglich in bezug auf die Grundplatte angeordnet und nimmt zwei unterschiedliche Positionen ein. In einer ersten Position kann die Schicht des Materials auf die flache Trägerfläche der Grundplatte oder die dort befindliche feste Schicht auflaminiert werden, und in einer zweiten Position liegt die Positionierungsplatte der Grundplatte über das flexible Band hinweg gegenüber, so daß sie mit dem flexiblen Band in Be rührung steht und die Schicht des Materials durch die Positionierungsplatte abgestützt und positioniert wird. Eine Bestrahlungseinrichtung dient zur se lektiven Bestrahlung der Schicht durch die Positionierungsplatte und das fle xible Band hindurch zur Bildung einer neuen festen Schicht und einer unge härteten Schicht des Materials. Eine Antriebseinrichtung dient zum Bewegen der Positionierungsplatte in die erste oder zweite Position. Eine Trennein richtung trennt das flexible Band mit der ungehärteten Schicht der Verbin dung von der festen Schicht, nachdem die Positionierungsplatte in die erste Plattenposition zurückgeführt worden ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemaßen Vorrichtung und zeigt die Anordnung in einer Stellung, in der eine Positionierplatte und eine An triebsrolle eine zweite Plattenposition und eine zweite Rollen position einnehmen;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der Fig. 1, bei der die Positionierungsplatte und die Antriebsrolle eine erste Plattenposition und eine erste Rollenposition einnehmen;

Fig. 3 ist eine vergrößerte schematische Teildarstellung der Vorrich tung der Fig. 1;

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Anfangsstellung der Vor richtung gemäß Fig. 1 vor Inbetriebnahme der Vorrichtung;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Schrittes der Herstellung einer Schicht aus einem photohärtbaren Material auf einem fle xiblen Band in einem Schichtformbereich;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Überführung der ersten Schicht aus photohärtbaren Material vom Schichtformbereich zum Bestrahlungsbereich mit Hilfe des beweglichen, flexiblen Bandes;

Fig. 7 veranschaulicht den Schritt der Bildung einer zweiten Schicht aus photohärtbarem Material auf dem flexiblen Band in dem Schichtformbereich;

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung der Überführung der ersten und zweiten Schicht des photohärtbaren Materials zum Bestrah lungsbereich durch Bewegen des flexiblen Bandes;

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des Schrittes der Positionie rung der ersten Schicht in dem Bestrahlungsbereich;

Fig. 10 veranschaulicht den Schritt des Laminierens der ersten Schicht auf die flache Trägerfläche der Grundplatte im Bestrahlungsbe reich;

Fig. 11 veranschaulicht das Bestrahlen der ersten Schicht zur Bildung einer festen Schicht und einer ungehärteten Schicht aus photo härtbarem Material und der Bildung einer dritten Schicht aus photohärtbarem Material auf dem flexiblen Band im Schicht formbereich;

Fig. 12 zeigt die Trennung des flexiblen Bandes mit der ungehärteten Schicht des photohärtbaren Materials von der festen Schicht im Bestrahlungsbereich und das Entfernen der ungehärteten Schicht des photohärtbaren Materials, die an der festen Schicht geblieben ist;

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung der Rückgewinnung der un gehärteten Schicht des photohärtbaren Materials von dem flexi blen Band und der Nachbestrahlung der festen Schicht;

Fig. 14 zeigt das Entfernen der Grundplatte mit dem dreidimensiona len Gegenstand aus festen Schichten;

Fig. 15 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Vorrichtung;

Fig. 16 ist eine Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 17 ist eine Veranschaulichung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 18 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 19 ist eine weitere Darstellung einer bekannten Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes.

In Fig. 1 bis 3 und 14 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar gestellt. In Fig. 14 ist mit der Ziffer 1 ein dreidimensionaler Gegenstand be zeichnet, der durch aufeinanderfolgende feste Schichten 2 gebildet ist, die jeweils hergestellt sind durch selektives Bestrahlen einer unbestrahlten Schicht 3 aus einem photohärtbaren Material 4 mit einer aktinischen, che misch wirksamen Strahlung. Die Dicke der zu bestrahlenden Schicht betrug beispielsweise 100 bis 300 µm im Bestrahlungsbereich A2, und die Schicht 3 aus photohärtbarem Material 4 wurde in einem Schichtbildungsbereich A1 hergestellt und sodann zum Bestrahlungsbereich A2 gefördert.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt ein flexibles Band 11, das für ak tinische Strahlung 12 durchlässig ist und beispielsweise aus einer Polyester folie mit einer Dicke von 20 bis 50 µm besteht und so ausgebildet ist, daß es sich kaum dehnt, wenn ein Zug unterhalb eines vorgegebenen Wertes auf das flexible Band 11 ausgeübt wird. Außerdem ist das flexible Band 11 oberflä chenbehandelt, so daß es an dem photohärtbaren Material 4 anhaftetet und leicht von der festen Schicht 2 getrennt werden kann, die durch Bestrahlen der Schicht 3 aus dem Material 4 entsteht.

Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Schichtbildungseinrichtung 20 zur Bildung der Schicht 3 aus photohärtbarem Material 4 auf dem flexiblen Band 11 in dem Schichtbildungsbereich A1. Die Schichtbildungseinrichtung 20 ist in Fig. 1 bis 3 gezeigt. Sie umfaßt eine flache Platte 21, auf der das flexible Band 11 liegt, wenn die Schicht 3 aus dem Material 4 auf dem flexiblen Band 11 im Schichtbildungsbereich A1 gebildet wird, und ein Druckglied 22 aus Polyurethanschaum, das oberhalb der flachen Platte 21 und in bezug auf diese in Abstand zu dem flexiblen Band 11 auf der flachen Platte 21 beweglich ist bis zu einem konstanten Abstand, der im wesentlichen gleich der Dicke der Schicht 3 des Materials 4 ist. Die flache Platte 21 weist eine Anzahl von nicht gezeigten Saugbohrungen zum Absaugen von Luft zwischen der flachen Platte 21 und dem flexiblen Band 11 auf, so daß das flache Band 11 gegen die flache Platte 21 gesaugt oder gezogen wird. Im übrigen umfaßt die Vorrichtung eine nicht gezeigte Saugpumpe, die in Verbindung mit den Saugbohrungen der fla chen Platte 21 steht. Wenn die Schicht 3 aus dem photohärtbaren Material auf dem flexiblen Band 11 in dem Schichtbildungsbereich A1 hergestellt wird, wird die Luft zwischen der flachen Platte 21 und dem flexiblen Band 11 durch die Saugpumpe über die Saugbohrungen der flachen Platte 21 abge saugt. Wenn die Schicht 3 auf dem flexiblen Band 11 von dem Schichtbil dungsbereich A1 zu dem Bestrahlungsbereich A2 überführt wird, wird das Ab saugen durch die Saugpumpe unterbrochen, damit das flexible Band 11 leicht beweglich ist.

Die Schichtbildungseinrichtung 20 umfaßt weiterhin ein Sieb 23, das bei spielsweise aus nichtrostendem Stahl besteht und zwischen dem flexiblen Band 11 und dem Druckglied 22 angeordnet und dem flexiblen Band 11 auf der flachen Platte 21 zugewandt ist. Das Sieb 23 weist einen Abstand von dem flexiblen Band auf der flachen Platte 21 auf. Das Sieb nimmt das photohärtba re Material 4 auf. Die Schichtbildungseinrichtung 20 umfaßt weiterhin einen Spannrahmen 24, der das Sieb 23 trägt und eine vorgegebene Spannung auf das Sieb 23 ausübt, und eine Zufuhreinrichtung 25 für das Material 4, die das Material auf das Sieb 23 bringt. Das Sieb ist so gestaltet, daß das Material 4 auf dem Sieb durch das Sieb hindurchgeht und die Schicht 3 aus dem photo härtbaren Material 4 bildet, wenn das Druckglied 22, das auch als Rakel be zeichnet werden kann, von einem Ende der flachen Platte 21 zum anderen Ende parallel zur flachen Platte 21 über das Sieb 23 bewegt wird. Das Sieb 23 kann einen Umfangsbereich aufweisen, der durch eine Harzschicht mit einer vorgegebenen Maskenform abgedeckt ist, die das photohärtbare Material 4 nicht durchläßt. In diesem Falle kann das Material 4 gespart werden durch Variieren der Größe und der Form der Maske entsprechend der gewünsch ten Form der festen Lage 2.

Das Druckglied 22, das Sieb 23 und der Spannrahmen 24 werden durch eine nicht gezeigte Hubeinrichtung aufwärts und abwärts entgegengesetzt zuein ander und senkrecht zur oberen Oberfläche der flachen Platte 21 bewegt und nehmen zwei unterschiedliche Positionen ein, nämlich eine untere Position, in der die Schicht 3 auf dem flexiblen Band 11 gebildet wird, das gegen die flache Platte 21 gezogen ist, und eine obere Position, in der das flexible Band 11 durch eine Transporteinrichtung 40 bewegt werden kann, wie später nä her erläutert werden soll, so daß die Schicht 3 aus dem Material 4, die auf dem flexiblem Band 11 hergestellt worden ist, in den Bestrahlungsbereich A2 gebracht werden kann.

Wenn das Druckglied 22 (Rakel), das Sieb 23 und der Spannrahmen 24 durch die Hubeinrichtung nach unten bewegt werden, liegt das Sieb 23 in Abstand zu dem flexiblen Band 11, das gegen die flache Platte 21 gezogen ist, und zwar mit einem konstanten Abstand, der etwas größer als die Dicke der Schicht 3 aus dem Material 4 ist. In dieser Stellung wird das Druckglied 22 von einem Ende der flachen Platte 21 zum anderen in Abstand zu dem fla chen Band 21 bewegt, das gegen die flache Platte gezogen ist, und zwar mit einem Abstand, der im wesentlichen gleich der Dicke der Schicht 3 des Ma terials 4 ist. Dadurch wird das Material 4 durch das Sieb 23 hindurchge drückt und bildet die Schicht 3 auf dem flexiblen Band 11. Wenn das flexible Band 11 von der Platte 21 gelöst wird, indem die Absaugung der Luft unter brochen wird, werden das Druckglied 22, das Sieb 23 und der Spannrahmen 24 durch die Hubeinrichtung nach oben bewegt, so daß das Sieb 23 einen Ab stand zu der flachen Platte 21 aufweist, bei dem das Sieb 23 und das Band 11 sich nicht berühren. Dieser Abstand reicht aus, daß die Schicht 3 auf dem Band 4 nicht durch das Sieb 23 beschädigt werden kann.

Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Grundplatte 31 im Bestrahlungsbe reich A2, die eine flache Trägerfläche 31a aufweist, die nach unten gerichtet ist. Die festen Schichten 2 werden auf dieser Trägerfläche 31a abgelagert. Ei ne Halterung 32 stützt die Grundplatte 31 lösbar ab. Die Halterung bewegt sich in bezug auf die anschließend erläuterte Bestrahlungseinrichtung 170 derart, daß die Grundplatte 31 von einer Ausgangsposition, in der eine feste Schicht 2 in dem Bestrahlungsbereich A2 gebildet wird, in aufwärtiger Rich tung senkrecht zu der flachen Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 über ei nen Abstand bewegt wird, der im wesentlichen gleich der Dicke der festen Schicht 2 ist, wenn jeweils eine feste Schicht 2 gebildet worden ist. Wenn der dreidimensionale Gegenstand fertiggestellt ist, wird die Grundplatte 31 mit dem dreidimensionalen Gegenstand 1 von der Halterung 32 gelöst, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, und der dreidimensionale Gegenstand 1 kann ohne weiteres ohne Beschädigung oder Zerstörung entnommen werden.

Das photohärtbare Material 4 weist eine Viskosität von 10 000 bis 100 000 cP auf, so daß die Dicke der Schicht 3 aus dem Material 4 bei konstanter Hö he gehalten werden kann, selbst wenn die Schicht 3 auf dem flexiblen Band 11 in vertikaler Richtung gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform besteht das photohärtbare Material 4 aus einem Gemisch aus photohärtbarem Harz und einer Anzahl von festen Partikeln, wie etwa kleinen Glaskugeln, die ohne Kontraktion für aktinische Strahlung 12 durchlässig sind. Beispielsweise ha ben die festen Partikel einen Durchmesser von 10 bis 13 µm, und sie bilden 40 bis 75% des Volumens des Materials 4.

Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Transporteinrichtung 40 zum Bewe gen des flexiblen Bands 11 von dem Schichtbildungsbereich A1 zu dem Be strahlungsbereich A2 und damit zur Bewegung der Schicht 3 aus dem Mate rial 4, die auf dem Band 11 hergestellt wird. Die Transporteinrichtung 40 umfaßt eine Vorratsrolle 41, von der das flexible Band 11 zu der Schichtbil dungseinrichtung 20 in dem Schichtbildungsbereich A1 geliefert wird, und eine Sammelrolle 42 zum Aufwickeln des zugeführten flexiblen Bandes. Die Vorratsrolle 41 wird lösbar durch ein nicht gezeigtes Rollengestell getragen, das ein konstantes Bremsmoment auf die Vorratsrolle 41 beim Abziehen des flexiblen Bandes 11 ausübt. Die Sammelrolle 42 wird lösbar durch ein zweites nicht gezeigtes Rollengestell getragen und wird mit Hilfe eines nicht gezeig ten Antrieb s gedreht, der ein Drehmoment auf die Sammelrolle 42 überträgt, das sich mit dem Rollendurchmesser ändert. Das führt dazu, daß die auf das flexible Band 11 zwischen der Vorratsrolle 41 und der Sammelrolle 42 ausge übte Zugspannung konstant gehalten wird, wenn der Rollendurchmesser des Bandes auf der Vorratsrolle 41 und der Sammelrolle 42 sich mit der Bewe gung des Bandes 11 ändert.

Die Transporteinrichtung 40 umfaßt weiterhin Führungsrollen 43 und 44, ei ne Antriebsrolle 45 und drehbare Rollen 46, 47, 48 zwischen der Vorratsrolle 41 und der Sammelrolle 42. Die Führungsrolle 43, die Antriebsrolle 45 und die Führungsrolle 44 sind in senkrechter Richtung in einer Reihe so ange ordnet, daß die Antriebsrolle 45 zwischen den beiden anderen, angetriebe nen Rollen 43 und 44 liegt und in Berührung mit den Rollen 43 und 44 über das flexible Band 11 gehalten wird. Die Antriebsrolle 45 dreht sich in Gegen uhrzeigerrichtung in Fig. 1, so daß sich die angetriebenen Rollen 43 und 44, die durch die Antriebsrolle 45 gedreht werden, in Uhrzeigerrichtung drehen. Wenn sich die Antriebsrolle 45 dreht, wird das flexible Band 11 durch die an getriebenen Rollen 43 und 44 und die Antriebsrolle 45 abgezogen und der flachen Platte 21 zugeführt. Die drehbaren Rollen 46 und 47 werden drehbar abgestützt durch ein bewegliches Gestell 81, das später beschrieben werden soll, und liegen dicht beieinander, während eine drehbare Rolle 48 zwischen der drehbaren Rolle 47 und der Sammelrolle 42 angeordnet ist. Das flexible Band 11 wird durch die angetriebenen Rollen 43 und 44 und die Antriebsrol le 45 von dem Schichtbildungsbereich A1 zum Bestrahlungsbereich A2 und weiterhin durch die drehbaren Rollen 46, 47, 48 von dem Bestrahlungsbe reich A2 zur Sammelrolle 42 geführt.

Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Laminiereinrichtung 50, die das flexi ble Band 11 in eine Position nah bei und parallel zu der flachen Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 bringt und die Schicht 3 auf die flache Trägerfläche 31a oder eine feste Schicht 3, die zuvor auf der Trägerfläche aufgebaut wor den ist, überträgt. Die Laminiereinrichtung 50 umfaßt eine bewegliche Rolle 52, die um ihre Achse in bezug auf die Grundplatte 31 drehbar ist und zwei verschiedene Positionen einnehmen kann, die in Fig. 2 und Fig. 1 gezeigt sind. Wenn sich die bewegliche Rolle 52 in der ersten Position befindet, wird die Schicht 3 aus dem Material 4 durch die angetriebenen Rollen 43 und 44 und die Antriebsrolle 45 befördert, die die drehbaren Rollen 46, 47, 48 und die Sammelrolle 42 der Transporteinrichtung 40 von dem Schichtbildungs bereich A1 zum Bestrahlungsbereich A2 bewegt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn die Rolle 52 die zweite Stellung einnimmt, wird die Schicht 3 in die Bestrahlungseinrichtung 170 gebracht und durch die Strahlung 12 durch ei ne Positionierungsplatte 61, die später beschrieben werden soll, und das fle xible Band 11 hindurch bestrahlt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Das flexible Band 11 wird durch die Rolle 52 in der Nähe eines Endes 31b der Grundplatte 31 umgelenkt und bildet einen umgelenkten Bereich 11a, wenn die Rolle 52 die erste Position einnimmt. Wenn die Position des umge lenkten Bereichs 11a des Bandes 11, der durch die Rolle 52 gebildet wird, nach und nach von einem Ende der Grundplatte 31 zu deren anderem Ende durch Bewegen der Rolle 52 von der ersten in die zweite Position verschoben wird, wird die Schicht 3 auf die flache Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 oder einer auf dieser befindlichen festen Schicht 2 auflaminiert.

Die Positionierungsplatte 61 ist durchlässig für die aktinische Strahlung 12 und besteht beispielsweise aus Quarz-Glas. Die Positionierungsplatte 61 weist obere und untere Oberflächen auf, die parallel zu der flachen Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 liegen. Die obere Oberfläche der Positionierungsplat te 61 ist glatt und ausreichend hart, so daß sie nicht beschädigt wird, wenn die Positionierungsplatte 61 in gleitender Berührung mit dem flexiblen Band 11 gehalten wird. Die untere Oberfläche der Positionierungsplatte 61 ist so oberflächenbehandelt, daß die aktinische Strahlung 12 ohne Reflexion hin durchgeht. Die Positionierungsplatte 61 ist in bezug auf die Grundplatte 31 zwischen zwei Stellungen beweglich. Die beiden Stellungen sind in Fig. 2 und Fig. 1 gezeigt. Wenn die Positionierungsplatte 61 die erste Stellung ein nimmt, wird die Schicht 3 durch die bewegliche Rolle 52 und die Laminie rungseinrichtung 50 auf die flache Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 oder eine zuvor auf dieser angebrachte feste Lage 2 auflaminiert, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn die Positionierungsplatte 61 die zweite Stellung einnimmt, befindet sie sich gegenüber der Grundplatte 31 auf der anderen Seite des fle xiblen Bandes 11 in dem Bestrahlungsbereich A2, und sie wird in Berührung gebracht mit dem flexiblen Band 1, so daß die Schicht 3 durch das flexible Band 11 hindurch durch die Positionierungsplatte 61 gegenüber der Schwer kraft abgestützt und positioniert wird, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Daher muß die Positionierungsplatte 61 wenigstens so groß wie die feste Lage 2 sein.

Die Bestrahlungseinrichtung 170 strahlt selektiv die Schicht 3 aus photohärt barem Material 4 mit aktinischer Strahlung durch die Positionierungsplatte 61 und das flexible Band 11 hindurch, so daß eine feste Schicht 2 und eine ungehärtete Schicht des Materials 4 entstehen. Die ungehärtete Schicht des Materials 4 ist durch die Bezugsziffer 5 in Fig. 2 bezeichnet worden. Die Kon struktion der Bestrahlungseinrichtung 170 soll später erläutert werden.

Wie bereits in Fig. 1 gezeigt wird, umfaßt die Vorrichtung weiterhin eine Ein richtung 80, die die Positionierungsplatte 61 in die erste Stellung bewegt, bevor die Schicht 3 durch die Laminiereinrichtung 50 auf die flache Träger fläche 31a der Grundplatte 31 oder die feste Schicht 2 auflaminiert wird, die zuvor auf die Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 aufgebracht worden ist. Die Einrichtung 80 bewegt im übrigen die Positionierungsplatte 61 in die zweite Position, nachdem die Schicht 3 mit Hilfe der Laminiereinrichtung 50 auf die flache Oberfläche 31a oder die dort befindliche feste Schicht 2 aufge bracht worden ist, bevor die Schicht 3 selektiv mit Hilfe der Bestrahlungsein richtung 170 durch die Strahlen 12 bestrahlt wird. Die Einrichtung 80 ge stattet es im übrigen, die Positionierungsplatte 61 so zu bewegen, daß sie von der zweiten in die erste Position zurückkehrt, nachdem die Schicht 3 selek tiv durch die Bestrahlungseinrichtung 170 mit aktinischen Strahlen 12 be strahlt worden ist.

Im übrigen umfaßt die Vorrichtung eine Trenneinrichtung 51, die das flexi ble Band 11 mit der ungehärteten Schicht 5 des photohärtbaren Materials 4 von der festen Schicht 2 trennt, wenn die Positionierungsplatte 61 durch die Einrichtung 80 aus der zweiten Position in die erste Position zurückbewegt wird. Die Trenneinrichtung 51 wird gebildet durch die bewegliche Rolle 52, die die Laminierungseinrichtung 50 bildet. Wie oben beschrieben wurde, wird das flexible Band 11 teilweise durch die bewegliche Rolle 52 in der Nä he eines Endes 31b der Grundplatte 31 umgelenkt, wenn die bewegliche Rolle 52 in die erste Stellung gebracht wird. Die Position des umgelenkten Bereichs des flexiblen Bandes 11, der durch die bewegliche Rolle 52 gebildet wird, wird nach und nach von einem Ende 31b der Grundplatte 31 zum an deren Ende 31c verschoben durch Bewegung der Rolle 52 aus der ersten in die zweite Stellung, so daß die Schicht 3 auf die flache Oberfläche 31a oder die dort befindliche feste Schicht 2 auflaminiert wird. Wenn das flexible Band 11 mit der ungehärteten Schicht 5 des Materials 4 von der festen Schicht 2 getrennt worden ist, bewegt sich der umgelenkte Bereich des flexiblen Ban des 11 nach und nach vom anderen Ende 31c der Grundplatte 31 zu dem ei nen Ende 31b, in dem die Rolle 52 entsprechend von der zweiten in die er ste Position verschoben wird, so daß das flexible Band 11 mit der ungehärte ten Schicht 5 von der festen Schicht 2 getrennt wird, wie es in Fig. 12 ge zeigt wird.

Die Einrichtung 80 umfaßt gemäß Fig. 1 ein bewegliches Gestell 81, das die Positionierungsplatte 61 derart trägt, daß das flexible Band 11 zwischen der Positionierungsplatte 61 und der Grundplatte 31 liegt, wenn sich die Positio nierungsplatte 61 in der zweiten Position befindet. Die bewegliche Rolle 52 wird durch das bewegliche Gestell 81 gelagert und derart angeordnet, daß die Positionierungsplatte 61 der beweglichen Rolle 52 folgt, wenn die Posi tionierungsplatte 61 und die Rolle 52 aus den jeweils ersten Positionen in die zweiten Positionen verschoben werden, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Das be wegliche Gestell 81 ist beweglich in bezug auf die Grundplatte 31 in paralle ler Anordnung zu der flachen Trägerfläche 31a und kann zwei unterschiedli che Positionen einnehmen. Gemäß Fig. 2 und Fig. 1 nimmt das bewegliche Gestell 81 eine erste Position ein, in der die Positionierungsplatte 61 und die Rolle 52 in der jeweils ersten Position stehen. Wenn das bewegliche Gestell 81 in die zweite Position verschoben wird, befinden sich auch die Positionie rungsplatte 61 und die Rolle 52 in ihrer zweiten Position. Die drehbaren Rol len 46 und 47 und die Transporteinrichtung 40 werden drehbar durch das bewegliche Gestell 81 der Einrichtung 80 abgestützt, so daß die relative Posi tion der beweglichen Rolle 52 in bezug auf die drehbaren Rollen 46 und 47 beibehalten wird, wenn das Gestell 81 zwischen der ersten und zweiten Posi tion verschoben wird.

Die Vorrichtung umfaßt im übrigen eine Rückgewinnungseinrichtung 90 zur Rückgewinnung der ungehärteten Schicht 5 des Materials 4 von dem flexi blen Band 11 zur Wiederverwendung des nicht bestrahlten photohärtbaren Materials 6, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Die Rückgewinnungseinrichtung 90 umfaßt ein Schabeblatt 91 zum Abschaben der ungehärteten Schicht 5 von dem Band 11 und einen Sammelbehälter 92 für das abgeschabte Material. Das Schabeblatt 91 und der Sammelbehälter 92 werden durch das bewegliche Gestell 81 abgestützt. Die relative Position des Schabeblatts 91 in bezug auf die Rollen 46 und 47 ist jedoch variabel, da das Schabeblatt 91 mit Hilfe ei nes nicht gezeigten Antriebs zwischen zwei Positionen hin- und herbewegt werden kann. In der ersten Position ist das Schabeblatt 91 von dem Band 11 getrennt, während es in der zweiten Position in Berührung mit dem Band 11 steht und über das flexible Band 11 hinweg Druck auf die Rolle 46 ausübt. Wenn die Schicht 3 durch die bewegliche Rolle 52 auf die flache Trägerflä che 31a der Grundplatte 31 oder die hier befindliche feste Schicht 2 auflami niert wird, wird das Schabeblatt 51 in die erste Stellung bewegt, da das flexi ble Band 11 von der Rolle 46 während des Laminiervorganges in Richtung der Rolle 52 bewegt wird. Folglich kann verhindert werden, daß die ungehär tete Schicht 5 an der rückwärtigen Oberfläche des Schabeblattes 91 anhaftet. Die Vorrichtung kann mit einer automatischen Rückgewinnungseinrichtung zur automatischen Überführung der Schicht 5 von dem Sammelbehälter 92 zu der Zufuhreinrichtung 25 der Schichtbildungseinrichtung 20 überführt werden.

Eine Saugvorrichtung 101 dient zum Entfernen der ungehärteten Schicht 5 von der festen Schicht 2 durch Saugkraft, nachdem das flexible Band 11 von der festen Schicht 2 getrennt worden ist. In der dargestellten Ausführungs form wird die Saugvorrichtung 101 fest an dem beweglichen Gestell 81 der Einrichtung 80 abgestützt. Die Saugvorrichtung ist so angeordnet, daß sie der beweglichen Rolle 52 folgt, wenn die bewegliche Rolle von der zweiten in die erste Position verschoben wird. Folglich kann die Schicht 5 durch die Saug vorrichtung 101 entfernt werden, wenn die bewegliche Rolle 52 von der zweiten in die erste Position zurückbewegt wird. Wenn die Schicht 5 voll ständig von der festen Schicht 2 entfernt worden ist, wenn das flexible Band von der festen Schicht 2 getrennt worden ist, ist selbstverständlich eine Saugvorrichtung 101 nicht notwendig.

Die Bestrahlungseinrichtung 170 gemäß Fig. 3 umfaßt eine Strahlungsquelle 171, wie etwa eine Lampe mit sichtbarem Licht zur Abgabe einer aktinischen Strahlung 12, eine durchlässige Flüssigkristall-Blendeneinheit 172 zwischen der Strahlungsquelle 171 und der bestrahlten Schicht 3 zur Erzeugung einer Strahlung, die selektiv austritt und auf die laminierte Schicht 3 abgegeben wird. Die Bestrahlungseinrichtung 170 umfaßt weiterhin eine Sammellinse 173 zwischen der Strahlungsquelle 171 und der Blendeneinheit 172 und ei ne Bildformungs-Linseneinheit 174 zwischen der Blendeneinheit 172 und der zu bestrahlenden Schicht 3. Die Sammellinse 173 sammelt die aktinische Strahlung 12 der Strahlungsquelle 171 und konzentriert sie auf die Linsen einheit 174 durch die Blendeneinheit 172 hindurch. Mit 110 ist ein Steuer stand bezeichnet, der elektrisch mit der Blendeneinheit 172 verbunden ist und diese steuert. Die Blendeneinheit 172, die auch als Lichtventil bezeich net werden kann, weist eine große Anzahl von Pixeln auf, die jeweils alterna tiv die aktinische Strahlung 12 hindurchlassen oder aufhalten. Die Pixel der Blendeneinheit 172 werden von dem Steuerstand 110 aus entsprechend der gewünschten Form des dreidimensionalen Gegenstandes 1, die derjenigen der festen Schicht 3 entspricht, gesteuert. Es wird also eine Maske auf der durchlässigen Blendeneinheit 172 gebildet. Dadurch kann der bestrahlte Be reich der unbestrahlten Schicht 3 gewählt werden. Die Strahlungseinrich tung 170 kann mit einem Zoom verbunden sein, durch die die Bestrahlung der Schicht 3 variiert wird. In diesem Falle können feste Schichten ähnli cher Form ohne die Änderung der Maske der Blendeneinheit 172 hergestellt werden.

Ein optisches Element 120 zur Wärmeabsorption wird durch einen wärmeab sorbierenden Spiegel gebildet und ist zwischen der Strahlungsquelle 171 und der zu bestrahlenden Schicht 3 in dem Bestrahlungsbereich A2 angeordnet, vorzugsweise zwischen der Linseneinheit 174 und der Schicht 3, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Das wärmeabsorbierende Element 120 eliminiert Infrarot strahlung, die in der Strahlung 12 der Strahlungsquelle 171 enthalten ist, so daß eine Temperaturerhöhung der Schicht 3 des photohärtbaren Materials 4 und der festen Schicht 2 kontrollierbar ist.

Gewünschtenfalls kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Nachhärteinrichtung 102 zum Nachhärten der festen Schicht 2 umfassen, durch die die feste Schicht 2 noch einmal einer aktinischen Strahlung 130 ausgesetzt wird, nachdem die ungehärtete Schicht 5 durch die Saugvorrich tung 101 entfernt worden ist. Die Nachhärteinrichtung 102 ist an dem be weglichen Gestell 81 der Einrichtung 80 angebracht und befindet sich hinter der Saugeinrichtung 101, bezogen auf die Bewegung des Gestells 81 aus der zweiten in die erste Position. Die feste Schicht 2 wird auf diese Weise der zu sätzlichen Strahlung 130 ausgesetzt, nachdem das bewegliche Gestell 81 aus der zweiten in die erste Position zurückgekehrt ist. Bei dieser Ausführungs form ist die Nachhärteinrichtung 102 im allgemeinen unnötig, da die feste Schicht 2 ausreichend durch die Strahlungseinrichtung 170 gehärtet worden ist.

Anschließend soll unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 14 die Arbeitsweise der er findungsgemäßen Vorrichtung beschrieben werden.

Gemäß Fig. 4 wird zunächst das bewegliche Gestell 81 in die erste Position bewegt, und folglich werden die Rolle 52 und die Positionierungsplatte 61, die durch das Gestell 81 getragen werden, ebenfalls in die erste Position ge bracht. Wenn das flexible Band 11 von der Vorratsrolle 41 abgewickelt wird, wird das abgewickelte Ende zu der Sammelrolle 42 über die angetriebene Rolle 43, die Antriebsrolle 45, die angetriebene Rolle 4, die flache Platte 21, die Positionierungsplatte 61, die bewegliche Rolle 52, die drehbaren Rollen 46,47 und 48 in diese Reihenfolge gebracht und schließlich auf die Sammel rolle 42 aufgewickelt. Zugleich wird die vorgegebene Spannung auf das flexi ble Band 11 zwischen der Vorratsrolle 41 und der Sammelrolle 42 aufge bracht. Als nächstes wird das photohärtbare Material 4 durch die Zufuhrein richtung 25 der Schichtbildungseinrichtung 20 zugeführt und auf das Sieb 23 der Zufuhreinrichtung gegeben. Die Grundplatte 31 wird mit der Halterung 32 verbunden und durch diese genau in bezug auf die Bestrahlungseinrich tung 170 positioniert. Die Pixel der Flüssigkristall-Blendeneinheit 172 wer den durch den Steuerstand 110 so eingestellt, daß die Ventileinheit 172 eine Maskenform aufweist, die einer ersten festen Schicht des dreidimensionalen Gegenstandes 1 entspricht.

Gemäß Fig. 5 wird die Luft zwischen der flachen Platte 21 und dem flexiblen Band 11 durch die Saugpumpe durch Saugbohrungen der flachen Platte 21 abgesaugt, so daß das Band 11 fest gegen die flache Platte 21 anliegt. Das hat zur Folge, daß das Band 11 genau und ohne Falten in bezug auf die Platte 21 positioniert ist, da das Band 11 zwischen der Vorratsrolle 41 und der Sam melrolle 42 eine vorgegebene Spannung aufweist. Das Druckglied 22 (Rakel), das Sieb 23 und der Spannrahmen 24 der Schichtbildungseinrichtung 20 werden durch die Hubeinheit abwärts bewegt und in bezug auf die flache Plat te 21 angeordnet. Wenn das Druckglied 22 von einem Ende des Siebes 23 zum anderen im konstanten Abstand zu der flachen Platte 21 bewegt wird, der im wesentlichen der Dicke der festen Schicht 2 entspricht, wird das photohärtbare Material 4 auf dem Sieb 23 durch das Sieb hindurchgedrückt und bildet die erste Schicht 3a des Materials 4 auf dem flexiblen Band 11, das fest gegen die Platte 21 anliegt. Obgleich das Sieb 23 teilweise und vor übergehend in Berührung kommt mit der ersten Schicht 3a des Materials 4, wird das Sieb 23 automatisch und rasch von der ersten Schicht 3a getrennt durch die Spannung, die durch den Spannrahmen 24 auf das Sieb 23 ausge übt wird. Folglich wird die erste Schicht 3a nicht durch Trennung von dem Sieb 23 beschädigt oder zerstört. Nach der Bildung der Schicht 3a auf dem Band 11 wird das Band 11 von der Platte 21 freigegeben, da das Absaugen von Luft unterbrochen wird, und das Sieb 23 wird durch die Hubeinheit angeho ben, so daß es einen Abstand zu der flachen Platte erhält, bei dem das Band 11 nicht in Berührung mit dem Sieb 23 tritt.

Gemäß Fig. 6 werden die Antriebsrolle 45 und die Sammelrolle 42 angetrie ben, so daß sie sich gemeinsam drehen und das flexible Band 11 von dem Schichtbildungsbereich A1 zu dem Bestrahlungsbereich A2 über einen vorge gebenen Abstand gefördert wird. Während der Bewegung des Bandes 11 wird die erste Schicht 3a schonend mitgenommen, da das Band 11 und die erste Schicht 3a im Abstand zum Sieb 23 und der flachen Platte 21 liegen.

Gemäß Fig. 7 wird, wie zuvor erwähnt, das Material 4 mit Hilfe der Zufuhr einrichtung 25 auf das Sieb 23 der Schichtbildungseinrichtung 20 gebracht. Die Luft zwischen der flachen Platte 21 und dem flexiblen Band 11 wird durch die Saugpumpe über die Saugbohrungen der flachen Platte 21 abge saugt, so daß das Band 11 an der Platte 21 anhaftet. Nachdem das Druckglied 22, das Sieb 23 und der Spannrahmen 24 der Schichtbildungseinrichtung 20 durch die Hubeinheit in die untere Position in bezug auf die Platte 21 ge bracht worden sind, wird das Druckglied 22 von einem Ende des Siebes 23 zum anderen bewegt, während das Sieb zu der flachen Platte 21 einen Ab stand einhält, der im wesentlichen der Dicke der festen Schicht 2 ent spricht. Dadurch wird das Material 4 auf dem Sieb 23 durch dieses hindurch gedrückt, und eine zweite Schicht 23b aus dem Material 4 wird auf dem Band 11 gebildet, das an die Platte 21 gesaugt wird. Nachdem die zweite Schicht 3b des Materials 4 auf dem Band 11 hergestellt worden ist, wird dieses von der flachen Platte 21 freigegeben, indem das Absaugen von Luft eingestellt wird, und das Sieb 23 wird wiederum mit Hilfe der Hubeinheit in die obere Position angehoben, in der eine Berührung zwischen Sieb und Band ausge schlossen ist.

Gemäß Fig. 8 und 9 wird das flexible Band 11 weit aus dem Schichtbildungs bereich A1 in Richtung des Bestrahlungsbereichs A2 über einen vorgege benen Abstand bewegt, so daß die erste Schicht 3a des Materials 4 auf dem Band 11 um die bewegliche Rolle 52 derart herumläuft, daß sie sich in senk rechter Richtung erstreckt, wie aus Fig. 9 hervorgeht.

Gemäß Fig. 10 wird das bewegliche Gestell 81 in die zweite Stellung bewegt, während die Antriebsrolle 45 blockiert ist und die Spannung zwischen der Antriebsrolle 45 und der Sammelrolle 42 konstant gehalten wird. Dabei wer den die bewegliche Rolle 52 und die Positionierplatte 61 in ihre jeweils zwei te Stellung gebracht. Folglich wird der abgelenkte Bereich des flexiblen Ban des 11, der durch die bewegliche Rolle 52 gebildet wird, nach und nach von einem Ende 31b der Grundplatte 31 zum anderen Ende 31c geschoben, so daß die erste Schicht 3a auf die flache Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 auflaminiert wird.

Gemäß Fig. 11 wird die Positionierungsplatte 61 zusammen mit der Bewe gung des Gestells 81 in die zweite Position bewegt, in der sie der Grundplat te 31 über das Band 11 hinweg gegenüberliegt, und in Berührung mit dem Band 11 gebracht. Dadurch wird die erste Schicht 3a des photohärtbaren Ma terials 4 durch die Positionierungsplatte 61 über das flexible Band 11 hinweg abgestützt und positioniert. Zugleich wird die erste Schicht 3a in bezug auf die Bestrahlungseinrichtung 170 durch die Grundplatte 31 und die Positio nierungsplatte 61 positioniert. Wenn die Strahlungsquelle 171 der Bestrah lungseinrichtung 170 eingeschaltet wird, wird die Strahlung 12 auf die lami nierte erste Schicht 3a über die Sammellinse 173, die Flüssigkristall-Blen deneinheit 172, die am Steuerstand 110 auf die Form der festen Schicht ein gestellt worden ist, die Bildformungs-Linseneinheit 174, das wärmeabsorbie rende optische Element 120, die Positionierungsplatte 61 und das flexible Band 11 übertragen. Dadurch wird selektiv die laminierte Schicht 3a durch die Strahlung 12 der Strahlungsquelle 170, 171 bestrahlt, und es wird eine erste feste Schicht 2a und eine erste nicht gehärtete Schicht 5a aus dem photohärtbaren Material 4 gebildet, die in Fig. 11 nicht gezeigt sind, jedoch Fig. 12 und 13 entnommen werden können. Zu diesem Zeitpunkt haftete die erste feste Schicht 2a an der flachen Trägerfläche der Grundplatte 31 an. Während der Bestrahlung der Schicht 3a wird das Material 4 durch die Zu fuhreinrichtung 25 der Schichtbildungseinrichtung 20 zugeführt und auf das Sieb 23 gebracht. Die Luft zwischen der flachen Platte 21 und dem Band 11 wird wiederum abgesaugt durch die Bohrungen der flachen Platte 21 hin durch, so daß das Band 11 fest gegen die Platte 21 gezogen wird. Das Druck glied 22, das Sieb 23 und der Spannrahmen 24 werden durch die Hubeinheit abgesenkt und in Position in bezug auf die Platte 21 gebracht. Das Druckglied 22 wird von einem Ende des Siebes 23 zum anderen bewegt. Das Sieb liegt in geeignetem Abstand zu der Platte 21, der der Dicke der festen Schicht 2 ent spricht. Das Material 4 wird durch das Sieb 23 hindurchgedrückt und bildet die dritte Schicht 3c auf dem flexiblen Band 11, das an der flachen Platte 21 anhaftet. Nach Bildung der dritten Schicht wird das Band 11 durch Abschal ten des Saugvorganges freigegeben, und das Sieb 23 wird durch die Hubein heit wiederum angehoben und in Abstand zu dem Band 11 gebracht.

Gemäß Fig. 12 wird nach Bildung der dritten Schicht 3c auf dem Band 11 das Gestell 81 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zurückgefahren. Da bei wird die Antriebsrolle 45 blockiert, und das Band 11 wird zwischen der Antriebsrolle 45 und der Sammelrolle 42 in konstanter Spannung gehalten. Folglich wird die bewegliche Rolle 52 zusammen mit der Positionierungsplat te 61 aus der zweiten Position in die jeweilige erste Position bewegt. Die Po sition des Umlenkbereichs des Bandes 11 wird nach und nach vom anderen Ende 31c zum ersten Ende 31b der Grundplatte 31 verschoben, so daß das Band 11 mit der ersten ungehärteten Schicht 5a von der ersten festen Schicht 2a getrennt wird. Wenn die erste ungehärtete Schicht 5a an der er sten festen Schicht 2a verbleibt, wird die ungehärtete Schicht 5a durch die Saugeinrichtung 101 abgesaugt, während das Gestell 41 aus der zweiten in die erste Stellung zurückgefahren wird.

Gemäß Fig. 13 wird die Grundplatte 31 durch die Halterung 32 entspre chend der Dicke der festen Schicht 2 angehoben. Das flexible Band 11 wird weiter von der Vorratsrolle 41 abgezogen und um eine vorgegebene Strecke zur Sammelrolle 42 bewegt, und folglich läuft die zweite, unbelichtete Schicht 3b über die bewegliche Rolle 52 hinweg und erstreckt sich senk recht. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste ungehärtete Schicht 5a des Mate rials 4 durch das Schabeblatt 91 der Rückgewinnungseinrichtung 90 von dem Band 11 abgeschabt und in den Behälter 92 überführt. Nach der Bewegung des Bandes 11 wird die vierte, nicht gezeigte Schicht auf dem Band 11 in der Schichtformeinrichtung gebildet. Soweit erforderlich, wird zu diesem Zeit punkt die erste feste Schicht 2a mit zusätzlicher Strahlung 130 in der Nach härteinrichtung 102 nachbestrahlt, damit die Verfestigung der Schicht 2a gesichert bleibt. Während der Zeit zwischen der Trennung des flexiblen Ban des 11 von der festen Schicht 2a und der Rückgewinnung der ungehärteten Schicht 5a wird die Flüssigkristall-Blendeneinheit 172 von dem Steuerstand 110 betätigt, und es wird eine Maskenform gebildet, die der Form der zwei ten festen Schicht des dreidimensionalen Gegenstandes 1 entspricht.

Gemäß Fig. 14 werden die Schritte der Fig. 5 bis 13 wiederholt, bis der dreidimensionale Gegenstand 1 aus festen Schichten 2 fertiggestellt ist. Die Grundplatte 31 wird zusammen mit dem dreidimensionalen Gegenstand von der Halterung 32 gelöst, und eine zusätzliche Grundplatte, die nicht gezeigt ist, wird an der Halterung 32 für den nächsten Fertigungsvorgang befestigt. Es wurde zwar angegeben, daß die Position des umgelenkten Bereichs 11a des Bandes 11 vom anderen Ende 31c der Grundplatte 31 zum ersten Ende 31b beim Abtrennen des Bandes bewegt wird, jedoch kann das flexible Band 11 eine weitere Umlenkposition in der Nähe des einen Endes 31b aufweisen. In diesem Falle wird die Position des weiteren abgelenkten Bereichs nach und nach von einem Ende 31b zum anderen Ende 31c der Grundplatte 31 verschoben, damit das flexible Band 11 von der Schicht 2 getrennt wird.

Bei dem beschriebenen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Schicht 3 aus photohärtbarem Material 4 auf dem flexiblen Band 11 im Schichtbildungsbereich A1 gebildet, der sich von dem Bestrahlungsbe reich A2 unterscheidet. Es ist daher möglich, rasch und einfach die Schicht 3 mit genauer Dicke herzustellen, da die Existenz einer zuvor geformten fe sten Schicht 2 nicht berücksichtigt werden muß, wenn die Schicht 3 auf dem flexiblen Band 11 gebildet wird.

Die Schicht 3 aus dem Material 4 wird von dem Schichtbildungsbereich A1 zu dem Bestrahlungsbereich A2 überführt durch Bewegen des flexiblen Ban des 11 und auf die Oberfläche 31a der Grundplatte 31 oder eine auf dieser befindliche feste Schicht 2, die zuvor gebildet wurde, auflaminiert. Das be deutet, daß die Schicht 3, die eine genaue Dicke aufweist, leicht und rasch auf die zuvor gebildete Schicht 2 auflaminiert werden kann, indem das flexi ble Band 11 in eine Position gebracht wird, die dicht bei und parallel zu der Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 liegt. Die bewegliche Rolle 52 bildet in dem Band 11 einen Umlenkbereich 11a. Die Position des Umlenkbereichs 11a des Bandes 11 wird nach und nach von einem Ende 31b der Grundplatte 31 zum anderen Ende 31c verschoben, indem die Rolle 52 von einem Ende 31b zum andere Ende 31c gebracht wird. In diesem Falle haftet die Schicht 3 nach und nach an der flachen Trägerfläche 31a der Grundplatte 31 oder der zuvor geformten festen Schicht von einem Ende zum anderen an, so daß es möglich wird, das Einfangen von Luft zwischen der noch nicht bestrahlten Schicht 3 und der flachen Trägerfläche 31a oder der zuvor gebildeten festen Schicht 2 zu verhindern.

Die laminierte, noch nicht bestrahlte Schicht 3 wird in bezug auf die Bestrah lungseinrichtung 170 durch die Positionierungsplatte 61 abgestützt und posi tioniert. Die Schicht 3, die noch eine gewisse Fließfähigkeit aufweist, kann zuverlässig abgestützt und positioniert werden, bevor sie bestrahlt wird. Da das Band 11 und die Positionierungsplatte 61 für die Strahlung 12 durchläs sig sind, kann die Schicht 3 selektiv durch die Positionierungsplatte 61 und das Band 11 hindurch bestrahlt werden. Die Schicht 3 wird während der Be lichtung zuverlässig abgestützt, so daß die gebildete feste Schicht sehr genau ist.

Das Band 11 kann von der festen Schicht 2 getrennt werden, nachdem die Positionierungsplatte 61 von dem Band 11 entfernt worden ist. Dies beruht darauf, daß das flexible Band 11 flexibler als die feste Schicht 2 ist. Im einzel nen wird die Position des umgelenkten Bereichs 11a des Bandes 11 nach und nach von dem anderen Ende 31c der Grundplatte 31 zum ersten Ende 31b verschoben, indem die Rolle 52 entsprechend bewegt wird. Dadurch wird das Band 11 von der festen Schicht 2 getrennt, ohne daß die feste Schicht 2 beschädigt oder zerstört wird.

Außerdem kann die ungehärtete Schicht 5 zusammen mit dem flexiblen Band 11 leicht von der festen Schicht 2 getrennt werden, da die Adhäsion zwi schen der festen Schicht und der ungehärteten Schicht 5 geringer als dieje nige zwischen dem flexiblen Band 11 und der ungehärteten Schicht 5 ist. Wenn die ungehärtete Schicht 5 des Materials 4 an oder in der festen Schicht 2 verbleibt, kann sie durch die Saugeinrichtung 101 abgesaugt wer den. Das führt dazu, daß keine Reste der ungehärteten Schicht im Bestrah lungsbereich A2 verbleiben und die Leistung der Strahlung nicht gesteuert werden muß, so daß die Leistung auf ein Niveau reduziert werden kann, das der Dicke der auflaminierten Schicht 3 entspricht. Daher kann nicht nur die Strahlungsquelle 171 der Bestrahlungseinrichtung 170 durch eine kosten günstige Lichtquelle gebildet werden, sondern die Schicht 3 kann rasch und gleichmäßig mit ausreichender Leistung bestrahlt werden, so daß eine Nach härtung in der Regel unnötig wird. Da im übrigen die ungehärtete Schicht nicht an oder in dem fertiggestellten Produkt 1 zurückbleibt, ist es nicht nö tig, das ungehärtete Material nach Herstellung des dreidimensionalen Gegen standes 1 zu entfernen. Wenn im übrigen die festen Schichten, die den drei dimensionalen Gegenstand bilden, einen überhängenden Bereich aufweisen, ist es nicht notwendig, den überhängenden Bereich während der Herstellung abzustützen. Der Grund liegt darin, daß die Schicht 3 ausreichend einer lei stungsstarken Strahlung ausgesetzt wird, die eine Nachhärtung unnötig macht, wie oben erwähnt wurde.

Das Material 4 weist eine Viskosität von 10 000 bis 100 000 cP auf, so daß die Dicke auf dem Band 11 während des Herstellungsvorganges konstant ge halten werden kann. Das Material 4 umfaßt photohärtbare Harze und feste Partikel, die für aktinische Strahlung 12 durchlässig sind. Die festen Partikel können in einem Anteil von 40 bis 75 Volumenprozent, bezogen auf die Ge samtmenge des Materials 4, vorgesehen sein. Daher kann verhindert werden, daß die Schicht 3 durch die Bestrahlung zusammengezogen wird, wie es bei Materialien ohne feste Partikel der Fall ist, und folglich kann verhindert wer den, daß die feste Schicht 2 zerstört wird.

Die Menge des sehr teuren photohärtbaren Harzes kann reduziert werden, da das photohärtbare Material 4 nicht nur das photohärtbare Harz, sondern auch feste Partikel enthält. Im übrigen wird das teure photohärtbare Material in der Rückgewinnungseinrichtung 90 von dem Band 11 zurückgewonnen und wiederverwendet. Das Produkt kann daher zu günstigem Preis hergestellt werden.

Nachdem die ungehärtete Schicht 5 von dem Band 11 entfernt worden ist, wird dieses auf die Sammelrolle 42 aufgewickelt. Es kann daher wiederver wendet werden, indem lediglich die Rollen 41 und 42 ausgetauscht werden. Fig. 15 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfin dung. Die Vorrichtung umläßt eine Bestrahlungseinrichtung 270, ist aber im übrigen ähnlich aufgebaut wie die Vorrichtung der ersten Ausführungsform. Daher soll nur die geänderte Bestrahlungseinrichtung 270 erläutert werden.

Diese Bestrahlungseinrichtung 270 gemäß Fig. 15 umfaßt eine Strahlungs quelle 271, etwa eine UV-Lampe oder eine Lampe für sichtbares Licht zur Ab gabe aktinischer Strahlung, und eine Reflexions-Flüssigkristall-Blendenein heit 272 zwischen der Strahlungsquelle 271 und der zu bestrahlenden Schicht 3, durch die selektiv die Strahlung zu der auflaminierten Schicht 3 reflektiert wird. Weiterhin ist eine Kathodenstrahlröhre 273 vorgesehen, die einen Elektronenstrahl abgibt, der der Form der festen Schicht 2 entspricht und die Blendeneinheit 272 mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, so daß ein Reflexionsmuster in der Reflexions-Flüssigkristall-Blendeneinheit 272 gebil det wird. Eine Bildformungslinse 274 liegt zwischen der Blendeneinheit 272 und der zu bestrahlenden Schicht 3. Die Blendeneinheit 272 gestattet, daß die aktinische Strahlung 12 selektiv entsprechend dem Reflexionsmuster, das durch die Kathodenstrahlröhre CRT 273 vorgegeben wird, reflektiert wird. Bei der Bestrahlungseinrichtung 270, die auf diese Weise aufgebaut ist, kann das Reflexionsmuster der Reflexions-Blendeneinheit 272 rasch geän dert werden. Gewünschtenfalls kann die Blendeneinheit 272 so ausgebildet sein, daß sie ein Reflexionsmuster aufweist, das auf einem Infrarotlaser ba siert, der von einer nicht gezeigten Lasereinheit abgegeben wird. In diesem Falle ist es nicht notwendig, kontinuierlich die Blendeneinheit 272 mit Infra rotstrahl während des Bestrahlungsvorgangs zu bestrahlen.

Fig. 16 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich tung. Diese dritte Ausführungsform weist eine Bestrahlungseinrichtung 370 auf, ist aber im übrigen wie die erste Ausführungsform aufgebaut, so daß nur die Bestrahlungseinrichtung 370 erläutert werden soll.

Die Bestrahlungseinrichtung 370 gemäß Fig. 16 umfaßt eine Strahlungsquelle 371, wie eine UV-Lampe, zur Abgabe einer aktinischen Strahlung, eine elek trophotografische Einheit 372 zwischen der Strahlungsquelle 371 und der zu bestrahlenden Schicht 3, eine Sammellinse 373 zwischen der Strahlungs quelle 371 und der elektrophotografischen Einheit 372 und eine Bildfor mungslinse 374 zwischen der elektrophotografischen Einheit 372 und der Schicht 3. Die elektrophotografische Einheit 372 umfaßt ein bewegliches, endloses Band 372a, das eine photoleitende Schicht trägt. Das Band 372a und die photoleitende Schicht sind für die Strahlung durchlässig. Eine Elek trifizierungseinrichtung 372b zur Elektrifizierung der photoleitenden Schicht auf dem sich bewegenden endlosen Band 372a ist ebenfalls vorgese hen. Eine Belichtungseinrichtung 372c dient zur selektiven Belichtung der photoleitenden Schicht, die durch die Elektrifizierungseinrichtung 372b elektrifiziert worden ist, und eine Entwicklungseinrichtung 372d zur Zufuhr von Toner zu der photoleitenden Schicht, die selektiv durch die Belichtungs einrichtung 372c belichtet worden ist, dient zur Entwicklung der photolei tenden Schicht. Eine Einrichtung 372e dient zum Entfernen des Toners und der elektrischen Ladung von der photoleitenden Schicht, und eine Antriebs rolle 372f sowie die bewegliche Rollenbahn 372g, 372h und 372i dienen zur Bewegung des endlosen Bandes 372a, und zwar derart, daß die photoleitende Schicht des beweglichen endlosen Bandes 372a durch die Elektrifizierungs einrichtung 372b, die Belichtungseinrichtung 372c, die Entwicklungsein richtung 372d und die weiter Einrichtung 372e in der genannten Reihenfol ge behandelt werden kann. Die Strahlung 122 der Strahlungsquelle 371 kann selektiv durch die photoleitende Schicht des sich bewegenden e 02083 00070 552 001000280000000200012000285910197200040 0002004430374 00004 01964ndlosen Ban des zu der zu bestrahlenden Schicht 3 hindurchgehen, nachdem das Band in der Entwicklungseinrichtung 372d entwickelt worden ist. Eine Maske, die der gewünschten festen Schicht entspricht, wird durch anhaftenden Toner gebildet. Wenn die festen Schichten untereinander identisch sind, kann die selbe Maske wiederholt verwendet werden. Der Toner kann in einfacher Wei se von dem sich bewegenden endlosen Band 372a entfernt und zurückgewon nen werden, da die elektrophotografische Einheit 372 nicht eine Fixierungs einrichtung zur Fixierung der Maske erfordert, die durch den Toner gebildet ist.

Fig. 17 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich tung. Die Vorrichtung umfaßt eine Bestrahlungseinrichtung 470, die die Be strahlungseinrichtung 170 der ersten Ausführungsform ersetzt, ist aber im übrigen gleich aufgebaut, so daß nur die abweichende Bestrahlungsvorrich tung 470 erläutert werden soll.

Die Bestrahlungseinrichtung 470 gemäß Fig. 17 umfaßt eine Lasereinheit 471, etwa einen UV-Laser zur Abgabe eines UV-Laserstrahls als aktinische Strahlung 12, eine optische Einheit 472 zwischen der Lasereinheit 471 und der zu bestrahlenden Schicht 3, die intermittierend den Laserstrahl durch läßt, einen Scanner 473 zwischen der optischen Einheit 472 und der Schicht 3, der bewirkt, daß der Laserstrahl die laminierte Schicht 3 abtastet, und Reflektoren 474 und 475. Die Bestrahlungseinrichtung 470 gemäß Fig. 17, die auf diese Weise ausgebildet ist, führt insbesondere zu einer klaren Grenzlinie zwischen der festen Schicht und der ungehärteten Schicht, so daß es möglich wird, ein sehr genaues dreidimensionales Objekt zu bilden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes (1) durch aufeinandergelegte feste Schichten (2), die durch Bestrahlung ei nes photohärtbaren Materials (4) mit aktinischer Strahlung (12) in einem Be strahlungsbereich (A2) hergestellt worden sind, während die Schicht (3) aus photohärtbarem Material (4) in einem Schichtbildungsbereich (A1) angefer tigt und sodann zu dem Bestrahlungsbereich (A2) überführt wird, mit folgen den Schritten:

(a) Herstellen eines flexiblen Bandes (11), das für die Strahlung (12) durchlässig ist, einer Grundplatte (31) mit einer flachen unteren Trägerfläche (31a), und einer Positionierungsplatte (61), die für die Strahlung (12) durchlässig ist;
(b) Bilden der Schicht (3) aus photohärtbarem Material (4) auf dem fle xiblen Band (11) in dem Schichtbildungsbereich (A1);
(c) Bewegen des flexiblen Bandes (11) aus dem Schichtbildungsbereich in Richtung des Bestrahlungsbereichs zur Überführung der Schicht (3) auf dem Band;
(d) Bewegen des Bandes (11) in eine Position dicht angrenzend und pa rallel zu der flachen Trägerfläche (31a) der Grundplatte (31) zum Auflaminieren der Schicht (3) auf die Trägerfläche (31a) der Grund platte (31) oder eine zuvor auf der flachen Trägerplatte (31a) der Grundplatte (31) hergestellte feste Schicht (3);
(e) Positionieren der Positionierungsplatte (61) auf der der Grundplatte (31) gegenüberliegenden Seite des Bandes (11) unterhalb der Trä gerfläche und Inberührungbringen mit dem Band (11) zum Abstüt zen und Positionieren der Schicht (3) auf dem Band parallel zu der Trägerfläche;
(f) selektives Bestrahlen der Schicht (3) durch die Positionierungsplatte (61) und das Band (11) hindurch zur Bildung einer festen Schicht (2) und einer ungehärteten Schicht (5) aus dem Material (4);
(g) Entfernen der Positionierungsplatte (61) von dem flexiblen Band (11);
(h) Trennen des flexiblen Bandes (11) mit der ungehärteten Schicht (5) von der gehärteten Schicht (2); und
(i) Wiederholen der Schritte (b) bis (h) bis zur Fertigstellung des dreidi mensionalen Gegenstandes aus der festen Schicht (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) folgende Teilschritte umfaßt:

(d1) teilweises Umlenken des flexiblen Bandes (11) in der Nähe eines Endes (31b) der Grundplatte (31) zur Bildung eines umgelenkten Bereichs (11a) des Bandes (11);
(d2) allmähliches Verschieben der Position des umgelenkten Bereichs (11a) des flexiblen Bandes (11) von einem Ende (31b) der Grund platte (31) zum anderen Ende (31c), so daß die Schicht (3) auf die flache Trägerfläche (31a) der Grundplatte (31) oder die dort bereits befindliche feste Schicht (2) auflaminiert wird, und

wobei der Schritt (h) folgenden Teilschritt aufweist:

(h1) allmähliches Verschieben der Position des umgelenkten Bereichs (11a) des Bandes (11) von dem anderem Ende (31c) der Grundplat te (31) zu dem ersten Ende (31b), so daß das flexible Band (11) mit der ungehärteten Schicht (5) von der neu gebildeten festen Schicht (2) getrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß Schritt (a) die Herstellung einer drehbaren Rolle (52) enthält, die um ihre eigene Achse drehbar ist,
- daß das flexible Band (11) durch die bewegliche Rolle (52) in dem Schritt (d1) umgelenkt wird,
- daß der Verschiebeschritt (d2) durch Drehung und Bewegung der Rolle (52) von einem Ende (31b) der Grundplatte (31) zum anderen Ende (31c) unterhalb und parallel zu der Trägerfläche (31a) der Grundplatte (31) ausgeführt wird, und
- daß der Verschiebeschritt (h1) ausgeführt wird durch Drehung und Bewegung der Rolle (52) vom anderen Ende (31c) der Grundplatte (31) zum ersten Ende (31b) unterhalb und parallel zu der flachen Trägerfläche (31a),
- wobei der Schritt (e) des Positionierens folgende Schritte umfaßt:
- (e1) Halten der Positionierungsplatte (61) in gleitender Berührung mit dem flexiblen Band (11) unterhalb und parallel zu der flachen Trä gerfläche (31a) der Grundplatte (31); und
- (e2) Bewegen der Positionierungsplatte (61) in bezug auf die Grundplatte (31) in Richtung parallel zu der flachen Trägerfläche (31a) der Grundplatte (31).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(j) Rückgewinnung der ungehärteten Schicht (5) des photohärtbaren Materials (4), das bei dem Bestrahlungsschritt (f) gebildet wird, von dem flexiblen Band (11) zur Wiederverwendung des Materials.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß das photohärtbare Material (4) eine Viskosität von 10 000 bis 100 000 cP aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß das photohärtbare Material (4) ein photohärtbares Harz und eine An zahl von festen Partikeln enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Partikel aktinische Strahlung (12) durchlassen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Partikel 40 bis 75 Volumenprozent der Gesamtmenge des Mate rials (4) ausmachen.

9. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) im Schritt (b) durch ein Siebdruckverfahren gebildet wird.

10. Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes (1) durch aufeinanderfolgendes Zusammenführen fester Schichten (2), die je weils durch selektives Bestrahlen einer nicht bestrahlten Schicht (3) eines photohärtbaren Materials (4) mit aktinischer Strahlung (12) in einem Be strahlungsbereich (A2) hergestellt werden, während die Schicht (3) aus pho tohärtbarem Material (4) in einem Schichtbildungsbereich (A1) hergestellt und sodann zum Bestrahlungsbereich (a2) überführt wird, mit folgenden Merkmalen:

- einem flexiblen Band (11), das für aktinische Strahlung (12) durch lässig ist;
- einer Schichtbildungseinrichtung (20) zur Bildung der Schicht (3) aus photohärtbarem Material auf dem flexiblen Band in dem Schicht bildungsbereich (a1);
- einer Grundplatte (31) in dem Bestrahlungsbereich (A2) mit einer flachen Trägerfläche (31a) auf der Unterseite;
- einer Transporteinrichtung (40) zum Bewegen des flexiblen Bandes (11) von dem Schichtbildungsbereich (A1) zum Bestrahlungsbereich (A2) und zur Überführung der Schicht (3) auf dem Band (11) zu dem Bestrahlungsbereich (A2);
- einer Laminiereinrichtung (50) zum Überführen des flexiblen Bandes in eine dichte, parallel zu der flachen Trägerfläche (31a) der Grund platte (31) liegende Position zur Auflaminierung der Schicht (3) auf die flache Trägerfläche (31a) der Grundplatte (31) oder eine dort bereits befindliche feste Schicht (2);
- einer Positionierungsplatte (61) parallel zu der flachen unteren Trä gerfläche (31a) der Grundplatte, die für die Strahlung (12) durch lässig und in bezug auf die Grundplatte (31) so beweglich ist, daß sie zwei unterschiedliche Positionen einnehmen kann, in deren erster Position die Schicht (3) durch die Laminiereinrichtung (50) auflami niert werden kann und in deren zweiter die Positionierungsplatte (61) über das Band (11) hinweg der Grundplatte (31) gegenüberliegt und gegen das Band (11) gedrückt wird, so daß die Schicht (3) auf dem Band (11) abgestützt und positioniert wird;
- einer Bestrahlungseinrichtung (170, 270, 370, 470) zur selektiven Be strahlung der Schicht (3) durch die Positionierungsplatte (61) und das Band (11) hindurch zur Bildung einer neuen festen Schicht (2) aus dem photohärtbarem Material (4);
- einer Einrichtung (80) zum Bewegen der Positionierungsplatte (61), die die Positionierungsplatte zwischen der ersten und zweiten Posi tion bewegt; und
- einer Trenneinrichtung (51) zum Trennen des Bandes (11) mit der ungehärteten Schicht (5) von der festen Schicht (2), nachdem die Positionierungsplatte (61) durch die Einrichtung (80) aus der zwei ten Position in die erste zurückgeführt worden ist.

11. Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminiereinrichtung (50) und die Trenneinrichtung (51) eine gemeinsame bewegliche Rolle (52) aufweist, die um ihre eigene Achse drehbar und in bezug auf und parallel zu der Grundplatte (31) beweglich ist und zwei unterschiedliche Positionen ein nehmen kann, in deren erster die Schicht (3) aus photohärtbarem Material durch die Einrichtung (80) aus dem Schichtbildungsbereich (A1) in den Be strahlungsbereich (A2) überführt wird und in deren zweiter die Schicht (3) durch die Bestrahlungseinrichtung (170, 270, 370, 470) selektiv bestrahlt wird,

- wobei das Band (11) teilweise durch die bewegliche Rolle (52) in der Nähe eines Endes (31b) der Grundplatte (31) umgelenkt wird und einen umgelenkten Bereich (11a) bildet, wenn sich die Rolle (52) in die erste Position bewegt,
- wobei sich der umgelenkte Bereich (11a) des Bandes (11) von einem Ende (31b) der Grundplatte (31) zum anderen Ende (31c) bei Dre hung und Bewegung der beweglichen Rolle (52) bewegt, so daß die Schicht (3) auf die flache Trägerfläche (31a) der Grundplatte (31) oder eine hier bereits befindliche feste Schicht (2) auflaminiert wird, und
- wobei die Position des umgelenkten Bereichs (11a) des Bandes (11) allmählich von dem anderen Ende (31c) der Grundplatte (31) zum ersten Ende (31b) mit Hilfe der drehbaren Rolle (52) verschoben wird, wenn das flexible Band (11) mit der ungehärteten Schicht (5) von der festen Schicht (2) getrennt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (80) zum Antreiben der Positionierungsplatte ein beweg liches Gestell (81) umfaßt, das die Positionierungsplatte (61) derart trägt, daß das Band (11) zwischen der Positionierungsplatte (61) und der Grund platte (31) liegt, daß das bewegliche Gestell (81) weiterhin drehbar die be wegliche Rolle (52) derart trägt, daß die Rolle (52) im Anschluß an die Posi tionierungsplatte (61) angeordnet ist, daß das Gestell (81) in bezug auf die Grundplatte (31) in eine erste und eine zweite Position beweglich ist, und daß die bewegliche Rolle (52) und die Positionierungsplatte (61) in der er sten und zweiten Position des Gestells (81) entsprechend ihre erste und zweite Position einnehmen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Halterung (32), die die Grundplatte (31) lösbar trägt und in bezug auf die Bestrahlungseinrichtung (170, 270, 370, 470) derart beweglich ist, daß die Grundplatte (31) nach oben senkrecht zur Trägerfläche (31a) jeweils um die Stärke einer festen Schicht (2) bewegt wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schichtbildungseinrichtung (20) folgende Teile umfaßt:

- eine flache Platte (21), gegen die das Band (11) anliegt, wenn die Schicht (3) auf dem Band (11) hergestellt wird,
- eine Rakel (22), die über und in bezug auf die flache Platte (21) in Abstand zu dem Band (11) auf der flachen Platte (21) mit einem Ab stand beweglich ist, der der Stärke der Schicht (3) entspricht,
- ein Sieb (23) zwischen dem Band (11) und der Rakel (22) in Abstand zu dem Band (11), daß das photohärtbare Material (4) aufnimmt, das durch die Rakel (22) durch das Sieb (23) hindurchgedrückt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die flache Platte (21) eine Anzahl von Saugbohrungen zum Absaugen von Luft zwi schen der Platte und dem Band (11) und zum Anziehen des Bandes aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung eine Rückgewinnungseinrichtung (90) zum Zu rückgewinnen der ungehärteten Schicht (5) aus dem photohärtbaren Mate rial von dem flexiblen Band und zur Wiederverwendung des Materials umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückgewinnungseinrichtung (90) folgende Elemente umfaßt:

- ein Schabeblatt (91) zum Abschaben der ungehärteten Schicht (5) von dem Band (11), und
- einen Sammelbehälter (92) zur Aufnahme der ungehärteten Schicht (5) nach dem Abschaben vom Band.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Transporteinrichtung (40) folgende Elemente umfaßt:

- eine Vorratsrolle (41), auf die das flexible Band (11) zur Überführung an die Schichtbildungseinrichtung (20) aufgewickelt ist, und
- eine Sammelrolle (42) zur Aufnahme des Bandes (11) nach dem Ab schaben und Rückgewinnen des Materials von dem Band.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bestrahlungseinrichtung (170) folgende Teile umfaßt:

- eine Strahlungsquelle (171) zum Abgeben einer aktinischen Strah lung (12), und
- eine Übertragungs-Flüssigkristall-Blendeneinheit (172) zwischen der Strahlungsquelle (171) und der Schicht (3), die die Strahlung (12) selektiv zu der Schicht (3) durchläßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch ein wärmeab sorbierendes, optisches Element (120) zwischen der Strahlungsquelle (171) und der Schicht (2) zur Eliminierung von Infrarotstrahlung in der aktini schen Strahlung (12).

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bestrahlungseinrichtung (2870) folgende Teile umfaßt:

- eine Strahlungsquelle (271) zur Abgabe einer Strahlung (12),
- eine Reflexions-Flüssigkristall-Blendeneinheit (273) zwischen der Strahlungsquelle (271) und der Schicht (3) zur selektiven Reflexion der Strahlung zu der Schicht (3).

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch ein wärmeab sorbierendes, optisches Element (120) zwischen der Strahlungsquelle (271) und der Schicht (3) zur Eliminierung von Infrarotstrahlung, die in der aktini schen Strahlung (12) der Strahlungsquelle (271) enthalten ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Strahlungseinrichtung (370) folgende Teile enthält:

- eine Strahlungsquelle (371) zur Abgabe einer aktinischen Strahlung (12);
- eine elektrophotografische Einheit (272) mit einem beweglichen endlosen Band (372a) und einer photoleitenden Schicht, die für Strahlung (12) durchlässig ist, einer Elektrifizierungseinrichtung (372b) zur Elektrifizierung der photoleitenden Schicht auf dem Band, einer Belichtungseinrichtung (372c) zur selektiven Belichtung der photoleitenden elektrifizierten Schicht und einer Entwicklungs einrichtung (372d) zum Zuführen von Toner auf die photoleitende Schicht in den belichteten Bereich und zur Entwicklung der belich teten photoleitenden Schicht auf dem endlosen Band (372a), einer Einrichtung (372e) zum Entfernen des Toners und der Ladung von dem endlosen Band (372a) und einer Anzahl von Rollen (372f, 372g, 372h, 372i) zum Bewegen des endlosen Bandes (372a) derart, daß die photoleitende Schicht nacheinander durch die Elektrifizierungs einrichtung (372b), die Belichtungseinrichtung (372c), die Entwick lungseinrichtung (372d) und die Einrichtung (372e) zum Entfernen des Toners behandelt wird, welche Strahlung selektiv entsprechend der Belichtung des Bandes durchgelassen wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein wärmeab sorbierendes, optisches Element (120) zwischen der Strahlungsquelle (371) und der Schicht (3) zur Eliminierung von Infrarotstrahlung, die in der Strah lung (12) enthalten ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bestrahlungseinrichtung (470) folgende Teile umfaßt:

- eine Lasereinheit (471) zum Abgeben eines Laserstrahls als aktini sche Strahlung (12),
- eine optische Einheit (472) zwischen der Strahlungsquelle (471) und der Schicht (3) zur intermittierenden Abgabe des Laserstrahls, und
- eine Scanner-Einheit (73) zwischen der optischen Einheit (472) und der Schicht (3) zum Abtasten der Schicht (3) mit Hilfe des La serstrahls.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch ein wärmeab sorbierendes, optisches Element (120) zwischen der Strahlungsquelle (471) und der Schicht (3) zum Eliminieren von Infrarotstrahlung, die in der Strah lung (12) enthalten ist.