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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft das Bilden von dreidimensionalen Objekten unter
Benutzung einer Rapid Prototyping and Manufacturing (RP & M) – Technik
(zum Beispiel Stereolithographie). Die Erfindung betrifft insbesondere
das Bilden von dreidimensionalen Objekten unter Benutzung von Stereolithographie
mit Wiederbeschichtungsparametern die innerhalb einer Gruppe von
Schichten variiert werden aber in aufeinander folgenden Gruppe wiederholt
werden.
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Hintergrund
der Erfindung
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1. Stand der
Technik
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Rapid
Prototyping and Manufacturing (RP & M) ist die Bezeichnung für ein Technologiegebiet,
das benutzt werden kann, um dreidimensionale Objekte schnell und
automatisch aus dreidimensionalen Computerdaten zu bilden, welche
die Objekte darstellen. RP & M
kann als drei Technologieklassen beinhaltend angesehen werden: (1)
Stereolithographie, (2) Modelierung mit selektiver Ablagerung (Selective
Deposition Modeling) und (3) Herstellung schichtweise aufgebauter
Objekte (Laminated Object Manufacturing).
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Die
Stereolithographie-Technologieklasse erzeugt dreidimensionale Objekte
basierend auf dem sukzessiven Aufbau von Schichten eines flüssigkeitsähnlichen
Materials anschließend
an vorher geformte Materialschichten und der selektiven Verfestigung
jener Schichten gemäß der Querschnittsdaten,
die aufeinander folgende Schichten des dreidimensionalen Objekts
repräsentieren,
um Lagen (d.h. verfestigte Schichten) zu bilden und hinzuzufügen. Eine
besondere Stereolithographie-Technologie ist einfach als Stereolithographie bekannt
und benutzt ein flüssiges
Material das selektiv durch das Aussetzen einer vorgeschriebenen
Stimulierung verfestigt wird. Das flüssige Material ist typischerweise
ein Photopolymer und die vorgeschriebene Stimulierung ist typischerweise
sichtbare oder ultraviolette elektromagnetische Strahlung. Die Strahlung
wird typischerweise durch einen Laser erzeugt, obwohl auch andere
Strahlungsquellen möglich
sind, wie zum Beispiel Lichtbogenlampen, Widerstandslampen und ähnliches.
Die Bestrahlung kann durch scannen eines Strahls erfolgen oder durch
Steuern einer Flutbeleuchtung, indem ein Lichtwert verwendet wird,
der die Strahlung selektiv überträgt oder
reflektiert. Die auf Flüssigkeit
basierende Stereolithographie wird in verschiedenen Patenten, Patentanmeldungen
und Publikationen beschrieben, von denen eine Auswahl in dem zugehörigen Abschnitt dieser
Anmeldung später
kurz beschrieben werden wird.
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Eine
weitere Stereolithographie-Technologie ist als selektives Lasersintern
(Selective Laser Sintering) (SLS) bekannt. SLS basiert auf der selektiven
Verfestigung von Schichten eines pulverförmigen Materials durch Belichten
der Schichten mit infraroter elektromagnetischer Strahlung, um die
pulverförmigen
Teilchen zu sintern oder zu verschmelzen. SLS ist in dem US-Patent
Nr. 4,863,538 beschrieben, das am 05. September 1989 an Deckert
erteilt wurde. Eine dritte Technologie ist als dreidimensionales
Drucken (Three Dimensional Printing) (3DP) bekannt. 3DP basiert
auf der selektiven Verfestigung von Schichten eines pulverförmigen Materials,
die durch die selektive Ablagerung eines Bindemittels auf dieselben
verfestigt werden. 3DP ist in dem US Patent Nr. 5,204,055 beschrieben,
welches am 20. April 1993 an Sachs erteilt wurde.
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Modellierung
durch selektive Ablagerung, SDM, umfasst den Aufbau von dreidimensionalen
Objekten durch selektives Ablagern eines verfestigbaren Materials
auf einer Schicht für
Schicht-Basis gemäß den Querschnittsdaten,
die Schnitte des dreidimensionalen Objekts repräsentieren. Eine derartige Technik
wird Modellierung durch verschmolzene Ablagerung (Fused Deposition
Modelling), FDM, genannt und schließt die Extrusion von erhitztem,
fließbaren
Material ein, welches sich verfestigt, wenn es auf die zuvor gebildeten
Schichten des Objekts aufgetragen wird. FDM ist in dem US Patent
Nr. 5,121,392 beschrieben, das am 09. Juni 1992 an Crump erteilt
wurde. Eine weitere Technik wird Herstellung mit ballistischen Teilchen
(Ballistic Particle Manufacturing), BPM, genannt, bei der ein fünfachsiger
Tintenstrahlspender verwendet wird, um Teilchen eines Materials
auf zuvor verfestigte Schichten eines Objekts zu richten. Die BPM
Technik ist in den PCT-Veröffentlichungen
mit den Nummern WO 96–12607
von Braun, veröffentlicht
am 02. Mai 1996; WO 96–12608
von Braun, veröffentlicht
am 02. Mai 1996; WO 96–12609
von Menhennett, veröffentlicht
am 02. Mai 1996 und WO 96–12610
von Menhennett, veröffentlicht
am 2. Mai 1996, beschrieben. Eine dritte Technik wird Vieldüsen-Modelierung
(Multijet Modeling), MJM, genannt und umfasst die selektive Ablagerung
von Tropfen eines Materials aus einer Vielhzahl von Tintenstrahlöffnungen,
um den Aufbauprozess zu beschleunigen. MJM ist in dem US Patent
Nr. 5,943,235 beschrieben, das am 24. August 1999 an Earl et al
erteilt wurde sowie in der Anmeldung 08/722 335, die am 27. September
1996 von Leyden et al eingereicht wurde (beide sind auf 3D Systems,
Inc. übertragen,
ebenso wie die vorliegende Anmeldung).
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Die
Techniken der Herstellung schichtweise aufgebauter Objekte (Laminated
Object Manufacturing), LOM, umfassen das Bilden von dreidimensionalen
Objekten durch das Stapeln, Zusammenfügen und selektiven Schneiden
von Materialblättern
in einer ausgewählten
Reihenfolge, entsprechend den Querschnittsdaten, die das zu bildende
dreidimensionale Objekte repräsentieren.
Die LOM Technik ist in den US Patenten Nr. 4,752,352, das am 21.
Juni 1988 an Feygin erteilt wurde; 5,015,312, das am 14. Mai 1991
an Kinzie erteilt wurde; 5,192,559, das am 09. März 1993 an Hull et al erteilt
wurde und in der PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 95–18009
von Morita, die am 6. Juli 1995 veröffentlicht wurde, beschrieben.
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Die
Techniken der vorliegenden Erfindung richten sich primär auf Flüssigkeitsbasierte
stereolithographische Bildung von Objekten und insbesondere auf
eine Schichtenbildung, wenn Bestrahlungstechniken angewendet werden,
die einige Objektteile auf einigen Schichten unbelichtet lassen
und dann diese Objekteile in Verbindung mit einer nachfolgenden
Schicht belichten. Im Stand der Technik existiert ein Bedarf nach
verbesserten Techniken zum Bilden von Beschichtungen eines Materials
in einer genaueren und/oder rechtzeitigen Weise.
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2. Andere
verwandte Patente und Anmeldungen
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Tabelle
1 bietet eine Liste von Patenten und. Anmeldungen, die ebenfalls
vom Inhaber der vorliegenden Anmeldung gehalten werden. In der Tabelle
ist eine kurze Beschreibung des Gegenstands, der in den jeweiligen
Patenten und Anmeldungen behandelt wird, enthalten, um den Leser
das Auffinden bestimmter Lehren zu erleichtern.
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Die
EP 0 429 196 A2 ,
Anmelder ist 3D System, Inc, betrifft ein stereolithograpisches
Verfahren, welches eine verbesserte strukturelle Integrität bietet
und weniger Störungen
nach der Aushärtung,
indem Haut (skin) auf mehr als nur den nach oben und unten gerichteten
Oberflächen
des im Aufbau befindlichen Teils bereit gestellt wird. Hier werden
viele verschiedene Aushärtungsparameter
auf verschiedene Bereiche der Struktur angewendet, je nachdem ob
der Bereich einer äußeren Grenze
entspricht, einer inneren Schraffur oder eine Hautfüllung (skin
filling).
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Die
WO 98/51479, Anmelder ist 3D System, Inc., betrifft ein stereolitographisches
Verfahren, dass den Gebrauch von zwei Wiederbeschichtungsarten umfasst.
Diese Wiederbeschichtungsarten werden automatisch, abhängig von
den Charakteristiken der Form ausgewählt, die durch die vorher gebildeten
Lagen definiert ist. Wenn zum Beispiel ein eingeschlossenes Volumen
unterhalb der Schicht vorhanden ist, wird sich das Glättungsgerät darüber mit
einer höheren
Geschwindigkeit bewegen, wohin gegen sich das Glättungsgerät, wenn eine große horizontale
flache Fläche
unterhalb der Schicht vorhanden ist, darüber mit einer geringeren Geschwindigkeit
bewegen wird. Das kann eine zuverlässigere Schichtdicke sicherstellen.
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Die
US 5,597,520 betrifft ein
Verfahren, welches das Verzögern
der Aushärtung
von zumindest Teilen einiger Querschnitte beinhaltet, bis ein oder
mehrere zusätzliche
Querschnitte wiederbeschichtet werden.
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Die
US 5,198,159 betrifft ein
stereolithographisches Verfahren bei dem verschiedene Aushärtungsbedingungen
verwendet werden, um verschiedene Bereiche in aufeinander folgenden
Schichten herzustellen.
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Tabelle
1: Verwandte Patente und Anmeldungen
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Auf
die folgenden zwei Bücher
wird ebenfalls Bezug genommen:
- (1) Rapid Prototyping and
Manufacturing: Fundamentals of Stereolithography, von Paul F. Jacobs;
veröffentlicht
von. der Society of Manufacturing Engineers, Dearborn MI; 1992;
und (2) Stereolithography and other RP&M Technologies: from Rapid Prototyping
to Rapid Tooling; von Paul F. Jacobs; veröffentlicht von der Society
of Manufacturing Engineers, Dearborn MI, 1996.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung (Anspruch 1), umfasst ein
Verfahren zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts aus einer Mehrzahl
von zusammengefügten
(bzw. anhaftenden/anklebenden) Lagen:
Bestimmen einer Zahl
S von aufeinander folgenden Schichten als eine Menge;
Bestimmen
einer Mehrzahl von Mengen von Schichten;
Bestimmen einer Mehrzahl
von Gruppen von Schichten, wobei die Gruppen ein oder mehr Schichten
von der Mehrzahl von Mengen enthalten;
Zuordnen von Wiederbeschichtungsparametern
zu jeder der definierten Gruppen;
Bilden von aufeinander folgenden
Schichten von Material anschließend
an irgendeine zuletzt gebildete Materialschicht in Vorbereitung
zum Bilden von anschließenden
Lagen des Objekts, wobei die Wiederbeschichtungsparameter, die zum
Bilden einer bestimmten Schicht verwendet werden, durch die Wiederbeschichtungsparameter
bestimmt werden, die für
die Gruppe spezifiziert sind, die die bestimmte Schicht enthält;
selektives
Bestrahlen der Schichten, um zumindest Teile der ihnen zugeordneten
Lage zu bilden, um das Objekt aus einer Vielzahl von zusammengefügten Lagen
zu bilden.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung (Anspruch 15) umfasst
ein Gerät
zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts aus einer Vielzahl von
zusammengefügten
Lagen:
Mittel zum Definieren einer Zahl S von aufeinanderfolgenden
Schichten als eine Menge;
Mittel zum Bestimmen einer Vielzahl
von Mengen von Schichten;
Mittel zum Definieren einer Vielzahl
von Gruppen von Schichten, wobei die Gruppen eine oder mehrere Schichten
aus jeder der Vielzahl von Mengen enthalten;
Mittel zum Zuordnen
von Wiederbeschichtungsparametern zu jeder der definierten Gruppen;
Mittel
zum Bilden von aufeinander folgenden Materialschichten, anschließend an
irgendeine zuletzt geformte Materialschicht in Vorbereitung zum
Bilden von aufeinander folgenden Lagen des Objekts, wobei die Wiederbeschichtungsparameter,
die zum Bilden einer bestimmten Schicht verwendet werden, durch
Wiederbeschichtungsparameter bestimmt werden, die für die Gruppe
spezifiziert sind, die die bestimmte Schicht enthält;
Mittel
zum selektiven Bestrahlen der Schichten, um zumindest Teile der
damit assoziierten Lagen zu bilden, um das Objekt aus einer Vielzahl
von zusammengefügten
Lagen zu formen.
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Bestimmte
Ausführungsformen
der Erfindung sind der Gegenstand der entsprechenden abhängigen Ansprüche.
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Die
Aspekte der Erfindung werden aus den Beispielen der Erfindung klar
werden, die unten in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung, der
Zeichnungen
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1a und 1b zeigen
Seitenansichten eines Stereolithographiegeräts zum Ausführen der vorliegenden Erfindung.
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2a zeigt
eine Seitenansicht eines Objekts, das unter Gebrauch von Stereolithographie
gebildet werden soll.
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2b zeigt
eine Seitenansicht des Objekts aus 2a, das
unter Benutzung einer strengen Schicht für Schicht Aufbau Technik gebildet
wird.
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2c zeigt
eine Seitenansicht des Objekts aus 2b, bei
der die verschiedenen Bestrahlungsbereiche, die zu jeder Schicht
gehören,
dargestellt sind.
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2d zeigt
eine Seitenansicht des Objekts aus 2a, bei
der als eine minimale Verfestigungstiefe fünf Schichtdicken angenommen
wird.
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines Objekts, das mit primären und sekundären Schichten
gebildet wird, und wobei vier sekundäre Schichten zwischen Paaren
von aufeinander folgenden primären
Schichten existieren.
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Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung
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1a und 1b zeigen
schematische Darstellungen eines bevorzugten Stereolithographiegeräts 1 (SLA)
zum Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung. Die grundlegenden Komponenten
einer SLA werden in den US Patenten Nr. 4,575,330; 5,184,307 und
5,182,715, wie oben angegeben beschrieben. Das bevorzugte SLA umfasst
einen Behälter 3 zum
Beinhalten des Baumaterials 5 (zum Beispiel ein Photopolymer),
aus dem ein Objekt 15 geformt werden wird, einen Heber 7 und
Antriebsmittel (nicht gezeigt), eine Hebebühne 9, Bestrahlungssystem 11,
eine Wiederbeschichtungsschiene 13 und Antriebsmittel (nicht
gezeigt), mindestens einen Computer (nicht gezeigt) zum Manipulieren
von Objektdaten (wie benötigt)
und zum Steuern des Bestrahlungssystems, des Hebers und. des Beschichtungsgeräts.
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1a zeigt
das teilweise gebildete Objekt, wobei dessen zuletzt gebildete Lage
in eine Position abgesenkt wurde, die etwa eine Schichtdicke unterhalb
der gewünschten
Höhe der
oberen Oberfläche
des Baumaterials 5 (d.h. der gewünschten. Arbeitsoberfläche) ist.
Da die Schichtdicke klein ist und das Baumaterial sehr zähflüssig ist,
zeigt 1a, dass das Material selbst
nach dem Senken der Bühne 9 nicht
signifikant über die
zuletzt gebildete Lage geflossen ist. 1b zeigt
die Wiederbeschichtungsschiene 13, wie sie teilweise über die
zuvor gebildete Lage geschwenkt wird und das die nächste Schicht
von Baumaterial teilweise gebildet worden ist.
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Ein
bevorzugtes Bestrahlungssystem wird in mehreren der Patente und
Anmeldungen auf die oben Bezug genommen wurde beschrieben, einschließlich jenen
mit der Nummer 5,058,988; 5,059,021; 5,123,734; 5,133,987; 08/792,347;
09/248,352 und 09/247,120. Dieses bevorzugte System enthält einen
Laser, ein System zur Strahlfokussierung und ein Paar von Computer
gesteuerten XY-rotierbaren
Scannspiegeln, die entweder von motorangetriebener oder galvanometerangetriebener
Art sind.
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Bevorzugte
Steuer- und Daten-Manipulationssysteme und Software sind in einer
Anzahl der oben erwähnten
Patente beschrieben; einschließlich
der US Patente Nr. 5,184,307; 5,321,622 und 5,597,520.
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Ein
bevorzugtes Wiederbeschichtungsgerät ist in der US Patentanmeldung
Nr. 08/790,005 beschrieben, auf die oben Bezug genommen wurde, und
enthält
eine Wiederbeschichtungsschiene 13, eine regulierte Vakuumpumpe 17 und
eine Vakuumleitung 19, die die Schiene 13 und
die Pumpe 17 verbindet.
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Andere
Komponenten einer bevorzugten SLA (nicht gezeigt) können ein
Steuersystem der Flüssigkeitshöhe, eine
Aufbaukammer, ein Umweltsteuersystem einschließlich eines Temperatursteuerungssystem, Sicherheitssperren,
ein Beobachtungsgerät
und ähnliches
enthalten.
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SLAs
bei denen die gegenwärtige
Erfindung benutzt werden kann, sind von 3D Systems Inc. aus Valencia
Kalifornien erhältlich.
Diese SLAs umfassen das SLA-250
System, welches einen CW HeCd Laser aufweist, der mit 325 nm betrieben
wird; das SLA-3500, SLA-5000 und das SLA 7000 System, die einen
Festkörperlaser,
der mit einer Wellenlänge
von 355 nm betrieben wird und mit einer Puls- wiederholungsrate von 22.2 KHz, 40 KHz,
bzw. 25 KHz. Bevorzugte Baumaterialien sind Photopolymere, die von
CIBA Specialty Chemicals of Los Angeles, Kalifornien hergestellt
werden und von 3D Systems, Inc. erhältlich sind. Diese Materialien
umfassen SL 5170, SL 5190 und SL 5530 HT.
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Der
typische Betrieb einer SLA beinhaltet das abwechselnde Bilden von
Beschichtungen eines Materials (zum Beispiel Materialschichten)
und die selektive Verfestigung in diesen Schichten, um ein Objekt
aus einer Vielzahl von zusammengefügten Lagen zu bilden. Der Prozess
kann konzeptionell so gesehen werden, dass er damit beginnt, dass
die Hebebühne 9 um
eine Schichtdicke unterhalb der oberen Oberfläche 20 des Photopolymeres 5 abgesenkt
wird. Die Beschichtung aus Photopolymer wird selektiv einer vorgeschriebenen Stimulation
ausgesetzt (zum Beispiel einem Strahl von UV-Strahlung), was das
Material bis zu einer gewünschten
Tiefe aushärtet,
um eine Anfangslage des Objekts zu bilden, welche an der Hebebühne anhaftet. Diese
Anfangslage entspricht einem Anfangsquerschnitt des zu bildenden
Objekts oder sie entspricht einem Anfangsquerschnitt von Unterstützungselementen,
die verwendet werden können,
um das Objekt mit der Bühne
zusammenzufügen.
Nach dem Bilden dieser Anfangslage werden die Hebebühne und
die daran haftende Anfangslage um einen Netto-Betrag von einer Schichtdicke
in das Material abgesenkt.
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Im
Folgenden können
hierin Schichtdicken und andere Abstandeinheiten in jeder der drei
folgenden Einheiten ausgedrückt
werden: (1) inches, (2) milli-inches (d.h. mils), oder (3) Millimetern.
Da das Material typischerweise sehr zähflüssig ist und die Dicke von
jeder Schicht sehr dünn
ist (zum Beispiel 4 mils bis 10 mils), bildet das Material möglicherweise
nicht sofort eine Beschichtung über
der zuletzt verfestigten Lage (wie in 1a gezeigt).
In dem Fall bei dem eine Beschichtung nicht sofort gebildet wird,
kann ein Wiederbeschichtungsgerät über oder
entlang der Oberfläche
des Baumaterials (zum Beispiel ein flüssiges Photopolymer) bewegt
werden, um bei der Bildung einer frischen Beschichtung zu helfen.
Der Bildungsprozess der Beschichtung kann das ein- oder mehrmalige
Bewegen der Wie derbeschichtungsschiene bei einer gewünschten
Geschwindigkeit mit sich bringen.
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Nach
dem Bilden dieser Beschichtung wird die zweite Schicht durch eine
zweite Bestrahlung des Materials mit einer vorgeschriebenen Stimulation
verfestigt, entsprechend den Daten, die einen zweiten Querschnitt
des Objekts repräsentieren.
Dieser Prozess der Beschichtungsbildung und Verfestigung wird immer wieder
Wiederholt bis das Objekt aus einer Vielzahl von zusammengefügten Lagen
gebildet ist (21, 23, 25, 27, 29, 31 und 33).
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Bei
einigen Bautechniken kann eine unvollständige Verfestigung von einigen
oder allen Querschnitten des Objekts auftreten. In einigen Prozessen
darf eine Objekt-Lage,
die einer gegebenen Schicht zugeordnet ist (d.h. eine Lage deren
Ort relativ zum Rest des Objekts in der Höhe positioniert sein sollte,
die zu jener Materialschicht gehört)
nicht bestrahlt werden oder sie darf nur teilweise in Verbindung
mit jener Schicht bestrahlt werden (d.h. wenn sich diese Schicht
an der Oberfläche
der Flüssigkeit
befindet). Stattdessen kann diese Lage als ganzes oder teilweise
in Verbindung mit einer nachfolgend gebildeten Schicht gebildet
werden, wobei die Bestrahlung, die auf jene nachfolgende Schicht
angewandt wird, derart ist, das eine Materialumwandlung in einem
solchen Grade stattfindet, dass eine Verfestigung im Material auf
der Höhe
des zugehörigen
Querschnitts bewirkt wird. In anderen Worten: die Schicht, die zu
einer gegebenen Lage gehört
muss nicht die Schicht sein, in deren Verbindung die Lage verfestigt
wird. Es kann gesagt werden, dass die Schicht in deren Verbindung
eine Lage oder ein Teil einer Lage gebildet wird, jene Schicht ist,
die sich zu dem Zeitpunkt, wenn die Lage verfestigt wird, an. der
Oberfläche
des Materials befindet. Die Schicht mit der eine Lage verbunden ist,
ist jene Schicht, die dem dimensional richtigen Ort der Schicht
relativ zum Rest des Objekts entspricht.
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Das
US Patent Nr. 5,902,538 liefert Bestrahlungstechniken und Wiederbeschichtungstechniken
zum Gebrauch beim Bilden von Objekten mit höherer Auflösung als es typischerweise
für möglich gehalten
wurde, wenn ein Baumaterial verwendet wird, das eine minimale Beschichtungstiefe
(MRD) hat, die größer als
die gewünschte
Auflösung
ist. In diesem Kontext kann MRD als die Tiefe der Beschichtung betrachtet
werden, die gebildet werden muss, um zuverlässige oder rechtzeitige Schichtungen
eines Materials über
vollständig
verfestigte Lagen oder Querschnitte des Objekts zu bilden. Wenn
nur Teile der Querschnitte gebildet werden, kann es möglich sein,
ausreichend zuverlässige
Beschichtungen zu bilden, die eine Dicke kleiner als die MRD haben.
Bevorzugte Ausführungsformen,
die in dieser erwähnten
Anmeldung offenbart sind, basierend auf dem Erkennen und der Ausnutzung
dieses Phänomens.
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Weiterhin
erreichen die bevorzugten Ausformungen in dem Patent Nr. 5,902,538
durch die Verwendung von vordefinierten Schichthöhen (zum Beispiel vertikalen
Höhen,
wenn die Schichten horizontal gebildet werden) eine vereinfachte
Datenverarbeitung zum Implementieren von Variationen in den Bauparametern,
die bei der Bildung der Objekte genutzt werden. Diese vordefinierten
Höhen können sein:
(1) unabhängig
von dem Ort des Objekts (zum Beispiel dem vertikalen Ort), (2) basierend
auf dem Ort der ersten Schicht des Objekts oder (3) basierend auf
dem Ort eines bestimmten vertikalen Orts eines Objektmerkmals.
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2a zeigt
eine Seitenansicht eines Objekts 40, dass stereolithographisch
produziert werden soll. Bezüglich
des Bildens von horizontalen Schichten zeigt diese Figur die vertikale
Achse (Z) und eine der horizontalen Achsen (X). Dieses Objekt wird
benutzt werden, um einige Aspekte einer bevorzugten Ausführungsform
und einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen. Dieses Objekt enthält zwei
horizontale (d.h. flache) nach unten gerichtete Merkmale: eines
am unteren Ende 42 des Objekts und das andere am oberen
Rand 44 des Lochs 46 durch die Mitte des Objekts. Ähnlich enthält dieses
Objekt zwei horizontale (d.h. flache) nach oben gerichtete Merkmale:
eines an der Spitze 48 des Objekts und das andere an dem
unteren Rand 50 des Lochs 46 durch die Mitte des
Objekts. Dieses Objekt enthält
zwei vertikale Wände 52 und 54,
die sich an jeder Seite des Lochs 46 befinden. Dieses Objekt
enthält
auch zwei nichthorizontale (manchmal auch als „nahezu flach" bezeichnete) nach
oben gerichtete Bereiche 56 und 58, die an jeder
Seite des Objekts angeordnet sind und zwei nicht-horizontale nach
unten gerichtete Bereiche 60, 62, die sich an
jeder Seite des Objekts befinden.
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2b zeigt
das Objekt, wie es mit einer gewünschten
Auflösung
unter Benutzung von Stereolithographie gebildet werden könnte, wobei
die MSD und MRD (diskutiert im US Patent Nr. 5,597,520 und im US Patent
Nr. 5,902,538) des Materials beide kleiner oder gleich der gewünschten
Schichtdicke (d.h. Auflösung) sind.
In diesem Beispiel ist die Dicke 100 einer jeden Schicht
dieselbe. Wie angezeigt, ist das Objekt aus 20 zusammengefügten Lagen 101–120 und 20 zugehörigen Schichten
von Material 201–220 gebildet.
Da Schichten typischerweise von ihrer oberen Oberfläche ausgehend
nach unten verfestigt werden, ist es typisch Querschnittsdaten,
Lagen und Schicht- Bezeichnungen bei der oberen Ausdehnung ihrer
Positionen zuzuordnen. Um ein Zusammenhaften zwischen Lagen sicherzustellen,
werden zumindest Teile einer jeden Lage typischerweise einer Menge
von Bestrahlung ausgesetzt, die eine Aushärtungstiefe von mehr als einer
Schichtdicke bewirkt. In einigen Fällen muss der Gebrauch von
Aushärtungstiefen,
die größer als
eine Schichtdicke sind, nicht notwendig sein, um ein Anhaften zu
erreichen. Um die Genauigkeit zu optimieren, ist es typisch die
Objektdaten so zu manipulieren, um eine MSD größer als eine Schichtdicke zu
berücksichtigen
oder die Bestrahlung von nach unten gerichteten Bereiche so zu begrenzen,
dass sie nicht bis zu einer Tiefe von mehr als einer Schichtdicke
ausgehärtet
werden.
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Ein
Vergleich von 2a und 2b zeigt,
dass das Objekt wie es in diesem Beispiel reproduziert ist, relativ
zu seinem ursprünglichen
Design überdimensioniert
ist. Vertikale und horizontale Merkmale sind richtig positioniert;
aber jene Merkmale, die geneigt sind oder nahezu flach (weder horizontal
noch vertikal) haben verfestigte Schichten, deren minimale Ausdehnung
den Umriss des ursprünglichen
Designs berührt
und deren maximale Ausdehnung über
das ursprüngliche Design
herausragt. Weitere Diskussionen von Datenzuordnung, Bestrahlung
und Maßstabsfragen
können
in den US-Patenten Nr. 5,184,307 und 5,321,622, wie auch in einer
Anzahl von anderen oben erwähnten
Patenten gefunden werden.
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2c zeigt
das Objekt, wie es in
2b produziert wird, wobei aber
verschiedene Bereiche des Objekts und der Objektschichten unterschiedlich
sind. In einem Klassifikationsschema (wie im US Patent Nr. 5,321,622
beschrieben) kann sich jede Lage eines Objekts aus einer, zwei oder
drei verschiedenen Bereichen zusammensetzten: (1) nach unten gerichtete
Bereiche, (2) nach oben gerichtete Bereiche und (3) kontinuierliche
Bereiche (d.h. Bereiche die weder nach unten gerichtet noch nach
oben gerichtet sind). In diesem Schema könnten die folgenden acht Vektorarten
benutzt werden, obwohl auch andere definiert und benutzt werden könnten:
| Nach
unten gerichtete Grenzen | Grenzen,
die nach unten gerichtete Bereiche des Objekts umgeben. |
| Nach
oben gerichtete Grenzen | Grenzen,
die nach oben gerichtete Bereiche des Objekts umgeben. |
| Kontinuierliche
Grenzen | Grenzen,
die Bereiche eines Objekts umgeben, die weder nach oben gerichtet
noch nach unten gerichtet sind. |
| Nach
unten gerichtete Schraffierung | Bestrahlungslinien,
die sich innerhalb der nach unten gerichteten Grenzlinien befinden.
Diese Linien können
nah oder weit voneinander entfernt sein und sie können sich
in eine oder mehrere Richtungen erstrecken. |
| Nach
oben gerichtete Schraffierung | Bestrahlungslinien,
die sich innerhalb der nach oben gerichteten Grenzlinien befinden.
Diese Linien können
nah oder weit voneinander entfernt sein und sie können sich
in einer oder mehrere Richtungen erstrecken. |
| Kontinuierliche
Schraffierung | Bestrahlungslinien,
die sich innerhalb der kontinuierlichen Grenzlinien befinden. Diese
Linien können
nah oder weit voneinander entfernt sein und sie können sich
in einer oder mehreren Richtungen erstrecken. |
| Nach
unten gerichtete Haut | Bestrahlungslinien,
die sich innerhalb der nach unten gerichteten Grenzlinien befinden
und so nahe beieinander sind, dass sie einen kontinuierlichen Bereich von
verfestigtem Material bilden. |
| Nach
oben gerichtete Haut | Bestrahlungslinien,
die sich innerhalb der nach oben gerichteten Grenzlinien befinden
und so nahe beieinander liegen, dass sie einen kontinuierlichen
Bereich von verfestigtem Material bilden. |
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Zusammengenommen
definieren die nach unten gerichteten Grenzen, Schraffuren und Füllung (Fill), die
nach unten weisenden Bereiche des Objekts. Die nach oben gerichteten
Grenzen, nach oben gerichtete Schraffierung und die nach oben ge richtete
Füllung
(Fill) definieren die nach oben gerichteten Bereiche des Objekts.
Die kontinuierlichen Grenzen und die kontinuierliche Schraffierung
definieren die kontinuierlichen Bereiche des Objekts. Da nach unten
gerichtete Bereiche nichts unter sich haben, an dem eine Anhaftung
wünschenswert
wäre (mit
der Ausnahme von eventuellen Stützen)
umfasst die Quantität
der Strahlung, die auf diese Bereiche ausgeübt wird, keine extra Menge,
um eine Anhaftung an eine untere Lage zu verursachen, obwohl eine
zusätzliche
Strahlungsaussetzung vorgesehen werden kann, um geeignet mit jeglichen
MSD Problemen umzugehen, die existieren. Da nach oben gerichtete
und kontinuierliche Bereiche verfestigtes Material unter sich angeordnet
haben, umfasst die Menge an Strahlungsaussetzung, die auf diese
Bereiche angewandt wird, typischerweise eine extra Menge, um eine
Anhaftung an untere Lagen sicherzustellen.
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Die
Tabelle 2 gibt die verschiedenen Bereiche an, die an jeder Lage
von 2c gefunden werden können, basierend auf der Bezeichnung
der Schichten und Lagen von 2b.
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Tabelle
2: Objektbereiche, die auf jeder Lage von Figur 2c existieren
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Andere
Schemata für
die Bereichsidentifikation und die Vektortyperzeugung sind in verschiedenen
der oben genannten Patente und Anmeldungen beschrieben, einschließlich der
US Patente mit den Nummern 5,184,307; 5,209,878; 5,238,639; 5,597,520;
5,943,235; 5,902,538 und der Anmeldenummer 08/855,125 (nicht erteilt).
Manche Schemata können
die Verwendung von weniger Bezeichnungen vorsehen, wie zum Beispiel:
- (1) Definieren von nur nach außen gerichteten
Bereichen und kontinuierlichen Bereichen, wobei nach unten gerichtete
und nach oben gerichtete Bereiche kombiniert werden, um die nach
außen
gerichteten Bereiche zu bilden;
- (2) Kombinieren von allen Fülltypen
(Fill-Types) in einer einzigen Bezeichnung; und
- (3) Kombinieren von nach oben gerichteten und kontinuierlichen
Schraffierungen in einer einzigen Bezeichnung oder von sogar allen
drei Schraffierungstypen in einer einzigen Bezeichnung. Andere Schemata
können
die Verwendung von mehr Bezeichnungen vorsehen, in dem zum Beispiel
eine oder beide der nach oben gerichteten und nach unten gerichteten
Bereiche in flache Bereiche und beinahe flache Bereiche aufgeteilt
werden.
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Andere
Bereichsidentifikationen können
die Identifikation vorsehen, welche Teile von Grenzen von Bereichen,
die mit jeder Lage zugeordnet sind nach außen gerichtet sind und/oder
zu der Lage nach innen gerichtet sind. Nach außen gerichtete Grenzbereiche
sind mit den ursprünglichen
Querschnittsgrenzen (initial cross section boundaries) (ICSB) verbunden.
Die ICSB's können als
die Querschnittsgrenzenbereiche angesehen werden, die vor den Querschnitten
in den verschiedenen gewünschten
Bereichen vorliegen. Die ICSB's sind
in den US Patenten Nr. 5,321,622 und 5,597,520 beschrieben. Innere
Grenzen sind an beiden Seiten durch Objektbereiche der Lage begrenzt,
wohingegen nach außen
gerichtete Grenzen an einer Seite durch einen Objektteil der Lage
begrenzt sind und an der anderen Seite durch einen Nichtobjektteil
der Lage.
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Objekte
die unter Verwendung der Beschichtungstechniken von bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gebildet werden, verwenden Schichtbildungstechniken
analog denen, die in dem US Patent Nr. 5,902,538 verwendet werden.
Schichten werden vorzugsweise gemäß den Primär- und Sekundärschichtkriterien
verfestigt, welche auf MRD Begrenzungen oder anderen Gründen basieren
können
(wie zum Beispiel um großformatige
Bereiche unter Verwendung von dickeren Schichten zu bilden, um die
Grünstärke des
Objekts zu erhöhen,
wenn. individuelle Lagen hinzugefügt werden), um einen analogen
Aufbaustil zu verwenden.
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Abhängig von
der MRD des Materials, dass für
die Bildung des Objekts von 2c verwendet
wird, kann das Objekt nicht mit einer feineren Auflösung erzeugt
werden, als der dargestellten. Wenn die MRD größer ist, als die Schichtdicke 100 (2b)
wäre es
nicht möglich
dieses Objekt mit der in 2b dargestellten Auflösung herzustellen.
Allerdings wäre,
gemäß der Lehre
des 5,902,538 Patents eine derartige Herstellung möglich, da
die Bautechnik von der strikten Bildung einer jeden kompletten Lage
in Verbindung mit der Lage, zu der sie gehört, abweicht.
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Die
in den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendeten Bautechniken sind für eine minimale
Verfestigungstiefe (Minimum solidification depth) (MSD) geeignet,
die größer ist
als eine Schichtdicke. In einigen Ausführungsformen ist es bevorzugt,
dass der MSD Korrekturfaktor wenigstens so groß ist, wie der verwendete MRD
Faktor. 2d zeigt ein Objekt, das mit
einem MSD-Wert gebildet wurde, der 5 Schichtdicken gleichkommt.
Die Daten zur Erzeugung des gezeigten Objekts können von den Daten der 2a bis 2c in
Kombination mit der Lehre der US Patents Nr. 5,597,520 entnommen
werden. Gemäß dieser
Lehre kann ein Objekt mit hoher Auflösung gebildet werden, in dem
die der Lage zugeordneten, nach unten gerichteten Merkmale relativ,
wie in 2b gezeigt, nach oben in höhere Schichten
geschoben werden und in dem ursprüngliche Querschnittsdaten entfernt
werden, die den Schichten zugehören,
durch welche die nach unten gerichteten Bereiche geschoben wurden.
Da alle nach unten gerichteten Bereiche bis zu einer Tiefe von wenigstens
5 Schichtdicken verfestigt werden müssen, wird jede von ihrer ursprünglich zugehörigen Schicht
und Lage nach oben geschoben, so dass sie sowohl mit ihrer ursprünglichen
Lage und Schicht als auch mit den nächsten 4 höheren Lagen und Schichten verbunden
ist und so dass sie in Zusammenhang mit der nächst höheren Schicht gebildet wird.
Wie in 2c sind Bereiche, die mit diagonalen
Linien dargestellt sind, die von oben links nach unten rechts laufen
nach unten gerichtete Bereiche. Bereiche, die mit Schraffierung
gezeichnet sind, die von oben Rechts nach unten Links laufen, sind
nach oben gerichtete Bereiche und Bereiche, die mit einem ausgefüllten Hintergrund
und ohne Schraffierung dargestellt sind, sind kontinuierliche Bereiche.
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Ein
Beispiel einer Bestrahlungstechnik, die primäre und sekundäre Schichtbezeichnungen
verwendet, ist in 2d gegeben. Die Figur zeigt
ein Objekt, das unter Verwendung eines MSD Werts von 5 Schichtdicken,
sowie eines MRD Werts von 5 Schichtdicken geformt wird (die MRD
kann auf einer physischen minimalen Wiederbeschichtungstiefe basieren
oder alternativ eine Variable sein, die verwendet wird, um eine
Objektbildung gemäß analogen
Bestrahlungskriterien zu verursachen. Das Objekt wird gemäß den primären und
sekundären
Schichtbezeichnungen geformt, die in 3 gegeben
sind, wobei „P" die Schicht anzeigt,
die eine primäre
Schicht ist, und „S" die Schicht anzeigt,
die eine sekundäre
Schicht ist.
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In
dem Kontext der vorliegenden Erfindung können diejenigen Schichten als
primäre
Schichten angesehen werden, die einen Großteil ihrer zugehörigen Lagen
in Verbindung mit diesen Schichten geformt haben. Es wird mehr bevorzugt,
dass die primären
Lagen im Wesentlichen in Verbindung mit ihren jeweiligen Schichten
geformt werden. Die sekundären
Schichten können
als diejenigen Schichten angesehen werden, deren Lagen nicht mehr
als nur nebengeordnete Teile von zumindest kontinuierlichen Bereichen
in Zusammenhang mit ihren jeweiligen Schichten geformt haben. In
einer alternativen Definition können „primär" und „sekundär" Bezeichnungen sein,
die Schichten zugeordnet werden, unabhängig von dem Ausmaß der Lagenbildung,
die in Zusammenhang mit jeder Lage stattfinden wird, wobei die primären Schichten
als periodische Niveaus verwendet werden können, bei denen zu korrigierende
Wiederbeschichtungsfehler aufgebaut haben, als ein Ergebnis von
inadäquaten
Beschichtungsparametern, die beim Bilden der sekundären Schichten
verwendet werden.
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Individuelle
Schichten des Objekts können
in Gruppen zur Zuordnung von Wiederbeschichtungsparametern aufgeteilt
werden. In dieser Hinsicht können
Schichten in Mengen und Gruppen platziert werden. Sogar Übermengen
und Übergruppen
können
definiert werden.
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Mengen
von Schichten können
als Reihen von aufeinanderfolgenden Schichten angesehen werden, wobei
bestimmte Merkmale von individuellen Schichten. in jeder Menge in
nachfolgenden Mengen wiederholt werden. Eine Menge von Schichten
kann als umfassend eine einzige primäre Schicht und eine Anzahl
von sekundären
Schichten definiert werden, die zu der Anzahl äquivalent sind, die zwischen
den aufeinanderfolgenden primären
Schichten existieren.
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Unter
Verwendung einer derartigen Definition kann eine Anzahl von Mengen
in einer Vielzahl von verschiedenen Weisen definiert werden. Zum
Beispiel können
die sekundären
Schichten einer Menge alle unterhalb der primären Schicht der Menge angeordnet.
sein. Dies kann veranschaulicht werden, in dem man zwei Mengen betrachtet,
die aus 3 entnehmbar sind: (1) Schichten 201 bis 205,
und (2) 206 bis 210. Als ein zweites Beispiel
können
sekundäre
Schichten oberhalb der primären
Schicht, die in der Menge enthalten ist, angeordnet sein. Dies kann
veranschaulicht werden, in dem man zwei Mengen betrachtet, die aus 3 entnehmbar
sind: (1) Schichten 205 bis 209 und Schichten 210 bis 214.
Als ein drittes Beispiel können
einige der sekundären
Schichten unterhalb der primären
Schicht sein, die in der Menge enthalten ist, während die anderen darüber sein
können.
Dies kann veranschaulicht werden, in dem zwei Mengen betrachtet
werden, die aus 3 entnehmbar sind: (1) Schichten 203 bis 207 und
(2) Schichten 204 bis 212.
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Übermengen
von Schichten können
aus zwei oder mehr Mengen bestehen. Diese Übermengen können bei der Definition von
komplexen Wiederbeschichtungsparametern nützlich sein, die wiederholt
werden, aber nicht notwendigerweise mit jeder Menge. Stattdessen
kann die Wiederholung nach der Bildung von zwei oder mehr Mengen
erfolgen. Natürlich
sind auch andere Mengendefinitionen möglich, sowie Supermengendefinitionen
und sogar Mengendefinitionen höherer
Ordnung.
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In
einem Beispiel und in Übereinstimmung
mit dem Definieren von Schichten in Mengen werden Wiederbeschichtungsparameter
zwischen einigen der Schichten innerhalb der Menge variiert, während die
Wiederbeschichtungsparameter dieselben für analoge Schichten in zwei
unterschiedlichen Mengen sein werden. Zum Beispiel, wenn Menge 1 Schichten 201 bis 205 umfasst
und Menge 2 Schichten 206 bis 210 enthält, würden Schichten 201 und 206 als
analoge Schichten angese hen werden, da sie dieselben Positionen
relativ zu ihren jeweiligen primären
Schichten haben. Ähnlich.
würden
auch Schichten 202 und 207, 203 und 208, 204 und 209,
und 205 und 210 analog sein.
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Eine
andere Art Schichten zu betrachten, ist es, analoge Schichten in
jeder Menge oder jeder Übermenge
in Gruppen zu platzieren. Alternativ kann eine Mehrzahl von Schichten.
in individuellen Mengen zum Bilden von Gruppen verwendet werden.
Zum Beispiel können
primäre
Schichten als eine Gruppe angesehen werden. Die ersten sekundären Schichten
unterhalb der primären
Schichten können
als eine zweite Gruppe angesehen werden, während die sekundären Schichten
unmittelbar über
den primären
Schichten. als eine dritte Gruppe angesehen werden können. Ein
weiteres Beispiel kann sowohl die primären Schichten als auch eine sekundäre Schicht,
die unmittelbar der primären
Schicht folgt, als zu einer ersten Gruppe gehörend angesehen werden, während die
verbleibenden sekundären
Schichten eine zweite Gruppe bilden können. Allgemein können Wiederbeschichtungsparameter
auf einer Gruppe- für
Gruppe-Basis spezifiziert werden. Diese Wiederbeschichtungsparameter
können
dieselben für
jede Gruppe sein oder sie können
zwischen einer oder mehreren Gruppen oder sogar zwischen allen Gruppen
unterschiedlich sein. Die Anzahl von Gruppen kann gleich der Anzahl
von Schichten sein, die eine Menge oder eine Übermenge bilden. Alternativ
kann die Anzahl von Gruppen geringer sein als die Anzahl von Schichten
in einer Menge (zum Beispiel 2 oder mehr). In bestimmten Fällen ist
die Anzahl. von Gruppen vorzugsweise 3 oder mehr.
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Die
Gruppierung kann darauf basieren, wie akzeptabel Wiederbeschichtungsparameter
im Allgemeinen mit dem Abstand oder der Anzahl von Schichten variieren,
welche die zu beschichtende Schicht von einer zuvor gebildeten primären Lage
oder nachfolgenden zu bildenden primären Lage trennt. Als ein Beispiel
können
die primären
Lagen eine erste Gruppierung bilden, da bestimmte Wiederbeschichtungsparameter
verwendet werden sollen, um sicherzustellen, dass eine gute Beschichtung
gebildet wird, so dass eine vernünftige Lage
gebildet wird.
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Eine
oder mehrere sekundäre
Schichten unmittelbar über
der primären
Lage können
von einer zweiten Gruppe sein, wie es wünschenswert sein kann, um Beschichtungsparameter
zu verwenden, die zum Bilden von Beschichtungen über große verfestigte Bereiche geeignet
sind. Eine oder mehrere sekundäre
Schichten unmittelbar nachfolgend einer primären Lage können von einer dritten Gruppe
sein, da es wünschenswert
sein kann, spezielle Wiederbeschichtungsparameter zu verwenden,
die den Untergrund zum Bilden der nachfolgenden primären Lage
bilden oder einfach weil die Beschichtungstiefe über der vorherigen primären Lage wächst. Eine
vierte Gruppierung, oder sogar mehrere zusätzliche Gruppierungen, können zwischen
den zweiten und dritten Gruppierungen definiert werden, basierend
auf einem Wunsch die Beschichtungsparameter zu variieren. Für jede der
Gruppierungen können
die Beschichtungsparameter variiert werden, um die Beschichtungsbildung
zu verbessern und/oder um Zeit zu sparen.
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Die
Verwendung von Schichtgruppierungen erlaubt es die Aufbauzeit zu
verringern und/oder die Beschichtungsqualität zu verbessern. Diese Vorteile
können
dadurch erreicht werden, indem kritische Schichten eine adäquate Zeit,
Darüberfahrgeschwindigkeit
etc. zugestanden werden, um gewünschte
Beschichtungen zu bilden, ohne die anderen Gruppen mit übermäßigen oder
nicht geeigneten Beschichtungsparametern zu belasten und ohne einen
Anwender mit spezifischen Beschichtungsparametern für jede einzelne
der hunderten oder tausenden von Schichten zu belasten, aus denen
das Teil geformt werden wird.
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Andere
Beispiele bieten Mengen mit jeweils „S"-Schichten, wobei „S" auf 5 gesetzt wird (eine primäre Schicht
und vier sekundäre
Schichten) und unterschiedliche Beschichtungsparameter, die für „M"-Gruppen von Schichten
spezifiziert werden, wobei „M" auf 3 gesetzt wird.
D.h., dieses Beispiel ordnet 3 Mengen von Beschichtungsparametern
jeder Menge von 5 Schichten zu.
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In
diesem Beispiel enthält
die erste Gruppe von Schichten die primären Schichten. Die zweite Gruppe von
Schichten umfasst „N" sekundäre Schichten,
wobei „N" auf 2 gesetzt wird.
Diese „N" sekundären Schichten
sind unmittelbar nachfolgend der primären Schichten der ersten Gruppe
angeordnet. Der maximale Wert von „N" beträgt weniger als oder gleich
der Anzahl von sekundären
Schichten in jeder Menge. Jegliche verbleibende sekundäre Schichten
in jeder Menge werden als zu einer dritten Gruppe zugehörig behandelt.
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Dieses
Beispiel bildet Objekte unter Verwendung einer 1 mil (25 Mikrometer)
Schichtdicke, wobei jede 5. Schicht eine primäre Schicht ist. An sekundären Schichten
werden nur Grenzen und nach oben gerichtete und nach unten gerichtete
Bereiche gebildet. An primären
Schichten werden Grenzen, nach oben gerichtete Bereiche, nach unten
gerichtete Bereiche und kontinuierliche Bereiche (zum Beispiel kontinuierliche
Schraffierung) unter Verwendung einer ausreichenden Bestrahlung
gebildet, um eine Verfestigung in den nachfolgenden sekundären Schichten
zu verursachen und eine Anhaftung der in Verbindung mit der vorhergehenden
primären
Schicht gebildeten Lage zu verursachen. Einige bevorzugte Wiederbeschichtungsparameter
für diese erste
Ausführungsform
sind in Tabelle 3 wiedergegeben. Diese Parameter umfassen die Anzahl
von Überfahrten,
die der Wiederbeschichter vornehmen muss, wenn eine Beschichtung
für jede
Gruppe von Schichten gebildet wird, die Geschwindigkeit, mit der
der Wiederbeschichter darüberfährt, der
Abstand zwischen der Unterseite des Wiederbeschichters und der zuletzt
verfestigten Lage während
des Darüberfahrens,
die Z-Wartezeit (d.h. die Verzögerung,
die zwischen der Vervollständigung
eines Darüberfahrens
und dem Beginn der nächsten
Bestrahlung existiert); und die Verzögerung einer vorherigen Absenkung
(pre-dip delay) (d.h. der Zeit zwischen dem Vervollständigen der
Bestrahlung und dem Beginn des Wiederbeschichtungsprozesses).
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Tabelle
3: Bevorzugte Wiederbeschichtungsparameter für jede Gruppe von Schichten
in dem Beispiel:
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Wie
in diesem Beispiel gesehen werden kann, wird nur die Z-Wartezeit
für eine
der Gruppen von Schichten variiert. Ohne diese einzige Variation,
würde die
Bildungszeit für
jede Gruppe von 5 Schichten um 40 Sekunden erhöht, und somit würde sich
die Aufbauzeit zum Bilden eines Objekts von 1 inch Größe um 8000 Sekunden
oder 2,2 Stunden erhöhen
(40 Sekunden·200
Gruppen pro Inch). Wenn das Objekt 10 inches hoch wäre, würde die
Zeitersparnis 22 Stunden betragen. Mit anderen Worten, fasst ein
voller Tag könnte
von der Objektbildungszeit gekürzt
werden. Noch drastischere Zeiteinsparungen können in Situationen erzielt
werden, in denen längere
Z-Wartezeiten für
einige Schichten benötigt
werden oder weitere Überfahrten
für einige Schichten
benötigt,
werden aber nicht für
andere etc. Diese Beispiele illustrieren die Verbesserung des Objektbildungsprozesses,
die ermöglicht
wird, in dem die Spezifikation von Beschichtungsparametern basierend
auf individuellen verschachtelten Gruppen von Schichten erlaubt
wird.
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Es
wird bevorzugt, dass eine oder mehrere dieser Parameterwerte, und
potenziell andere Wiederbeschichtungsparameter ebenso, in einen
Speicher zur Verwendung durch den Computer eingeben werden können, so
das Objekte geformt werden können,
ohne das der Anwender diese Parameter noch einmal eingeben muss.
Es ist noch mehr bevorzugt, dass geeignete Werte für zumindest
einen dieser und möglicherweise
auch anderer Parameter in einer Datei für die Wiederbeschichtungsart
eingegeben werden, die zum Steuern des Wiederbeschichtungsprozesses
genutzt werden wird. Diese Datei kann manuell von einem Anwender
ausgewählt
werden oder mehr bevorzugt durch die Beantwortung einiger weniger
grundsätzlicher
Fragen über
den gewünschten
Aufbauprozess, aus denen der Steuerungs computer oder ein anderer
Computer automatisch die geeignete Datei für die Wiederbeschichtungsart
auswählen
wird, um sie beim Bilden des Objekts zu verwenden. Die Zuordnung
von Dateien für
die Wiederbeschichtungsart mit Objekten wird weiter in der US Patentanmeldung
Nr. 09/247,119 diskutiert (angemeldet am 08. Februrar 1999).
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In
alternativen Beispielen können
verschiedene Modifikationen an den obigen Beispielen durchgeführt werden:
(1) In die zweite Gruppe können
unterschiedliche Anzahlen von Schichten aufgenommen werden (N kann
einen Wert von 1,3 oder 4 annehmen); (2) die Mengen können. andere
Anzahlen von Schichten als 5 annehmen (zum Beispiel 2, 3, 4, 6 bis
10 oder sogar mehr); (3) einige Mengen können andere anzahlen von Schichten
umfassen, verglichen mit anderen Mengen; (4) Übermengen können definiert werden und die
Gruppierung darauf basiert werden; (5) mehr oder weniger Wiederbeschichtungsparameter
können
zwischen Gruppen spezifiziert oder variiert werden; (6) die Schichtdicke
kann variieren (zum Beispiel 5 μm,
10 μm, 0,5
mils, 20 μm,
2 mils, etc); (7) die Bestrahlungsfläche auf primären Schichten
und sekundären
Schichten kann unterschiedlich sein, als die in der ersten Ausführungsform
beschriebene. Tatsächlich
kann die Wiederbeschichtungstechnik der vorliegenden Erfindung mit
einem normalen Schicht- für
Schichtweisen Aufbauprozess verwendet werden, in dem aus irgendwelchen
Gründen
entschieden wurde, dass variable Wiederbeschichtung über Mengen
von Schichten nützlich
sein würde.
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Für unterschiedliche
Aufbauparameter, wie zum Beispiel Schichtdicke, Bestrahlungsart,
Anzahl von Schichten pro Menge, Harztyp, etc. können bevorzugte Wiederbeschichtungsparameter
empirisch vom Fachmann bestimmt werden, in dem Testobjekte mit unterschiedlichen
Beschichtungsparametern aufgebaut werden, und bestimmt wird, welche
Parameter für
jede Gruppe am besten geeignet sind, so dass die Aufbauzeit reduziert
wird und/oder die Qualität
der Beschichtungen verbessert wird.
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Die
Implementierung der hierin beschriebenen Verfahren, um eine Vorrichtung
zu bilden, um Objekte gemäß der hierin
beschriebenen Lehre zu bilden, kann durch Programmieren eines SLA-Steuerungscomputers
implementiert werden, oder eines separaten Datenverarbeitungscomputers,
durch Software oder Hardwarecodierung, um eine Eintragung von gewünschten
Parametern in das System und die Verwendung dieser Parameter durch
das System zu ermöglichen.
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Oben
wurde auf US Patentanmeldungen Bezug genommen, welche die folgenden
Nummern haben und deren Offenbarung wie folgt veröffentlicht
wurde:
07/722,335: (Leyden et al.) angemeldet am 27. September
1996,
08/780,005: US Patentnummer 5,902,537 (Almquist et al.)
09/247,119:
(Kulkarny et al.)
09/247,120: (Everett et al.)
