FR2692053A1 - Model prodn. by selective photopolymerisation of liq. or powder - using active liq. crystal mask or active light source controlled by computer instead of controlled movement focused laser - Google Patents

Model prodn. by selective photopolymerisation of liq. or powder - using active liq. crystal mask or active light source controlled by computer instead of controlled movement focused laser Download PDF

Info

Publication number
FR2692053A1
FR2692053A1 FR9207158A FR9207158A FR2692053A1 FR 2692053 A1 FR2692053 A1 FR 2692053A1 FR 9207158 A FR9207158 A FR 9207158A FR 9207158 A FR9207158 A FR 9207158A FR 2692053 A1 FR2692053 A1 FR 2692053A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
active
source
mask
resin
liq
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR9207158A
Other languages
French (fr)
Inventor
Goreta Lucas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to FR9207158A priority Critical patent/FR2692053A1/en
Priority to PCT/FR1993/001218 priority patent/WO1995015841A1/en
Priority claimed from PCT/FR1993/001218 external-priority patent/WO1995015841A1/en
Publication of FR2692053A1 publication Critical patent/FR2692053A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/704162.5D lithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0037Production of three-dimensional images
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2012Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image using liquid photohardening compositions, e.g. for the production of reliefs such as flexographic plates or stamps
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70283Mask effects on the imaging process
    • G03F7/70291Addressable masks, e.g. spatial light modulators [SLMs], digital micro-mirror devices [DMDs] or liquid crystal display [LCD] patterning devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

Machine has an active mask or active source controlled by a CAD computer to absorb part of the emitted light but less pass selectively the wavelengths able to cause photopolymerisation. Active mask is a liq. crystal device absorbing part of the light from a laser or sundry lamp sources. Liq. crystal is either a screen exposing all the resin surface at once or a bar type lamp sweeps the surface. Active source is a video screen illuminating all the resin surface or a bar of laser diodes or a plasma discharge tube that are swept over the resin surface longitudinally or rotationally. Mask or source or both are computer controlled. Source of long wavelength light is pref. a series of lamps, the light is collimated then passed through two successive bar screen liq. crystal screens. Focussing system pref. follows to allow enlargement or redn. of the image. USE/ADVANTAGE - Machine makes objects by selective photopolymerisation of powders or liquids. Rapid prodn. of prototype models is obtd. in various materials. Useful in place of a controlled laser system an active mask or active light source is used.

Description

MACHINE DE FABRICATION D'OBJETS PAR PHOTOPOLYMERISATION SELEC
TIVE DE LIQUIDES OU POUDRES PAR COUCHES, A BASE DE MASQUE OU
SOURCE ACTIVE EN MOUVEMENT.
SELEC PHOTOPOLYMERIZATION OBJECT MANUFACTURING MACHINE
TIVE OF LIQUIDS OR POWDERS BY LAYERS, BASED ON MASK OR
ACTIVE SOURCE IN MOTION.

Le domaine technique de l'invention est celui du prototypage rapide quant à ses applications, et utilise des dispositifs mécaniques, optiques,électroniques et informatiques pour fonctionner.The technical field of the invention is that of rapid prototyping as regards its applications, and uses mechanical, optical, electronic and computer devices to operate.

L'invention décrite a pour objet l'utilisation de divers matériels et procédés existants dans un but et suivant des montages non encore utilisés dans le domaine technique de l'invention (Prototypage rapide).The invention described relates to the use of various existing materials and methods for the purpose and according to arrangements not yet used in the technical field of the invention (rapid prototyping).

ETAT DE LA TECHNIQUE
La notion de prototypage rapide par solidification d'une couche de résine liquide ou une poudre, dénommée par le terme "stéréolithographie" est apparue dans le milieu des années 80, comme une nouvelle méthode de fabrication d'objets à partir de fichiers Informatiques dits de Conception assistée par ordinateur (CAO). Cette Technologie permet de réaliser les objets définis en CAO en mode surfacique ou volumique directement dans une résine photopolymérisable, sans usinage, par solidification d'un liquide ou d'une poudre.
STATE OF THE ART
The concept of rapid prototyping by solidification of a layer of liquid resin or a powder, called by the term "stereolithography" appeared in the mid-80s, as a new method of manufacturing objects from computer files known as Computer-aided design (CAD). This Technology allows objects defined in CAD to be produced in surface or volume mode directly in a photopolymerizable resin, without machining, by solidification of a liquid or a powder.

En matière de stéréolithographie, II existe aujourd'hui plusieurs systèmes permettant la solidification par couches successives de résines solides ou liquides. ou encore la création d'un objet par dépôt d'une couche de matériau fondu (Stratasys).In matters of stereolithography, there are today several systems allowing solidification by successive layers of solid or liquid resins. or the creation of an object by depositing a layer of molten material (Stratasys).

Asavoir: 1) Système de type 3D systems(SLA), Dupont de Nemours (Somos) ,EOS (Stereos 400), ainsi que les machines Sony et Mitsubishi etc.. voir principe général Figure 1. Asavoir: 1) 3D systems (SLA), Dupont de Nemours (Somos), EOS (Stereos 400), as well as Sony and Mitsubishi machines etc ... see general principle Figure 1.

2) Système type Stratasys. 2) Stratasys type system.

3) Système de type Cubital ( Système non laser).3) Cubital type system (non-laser system).

4) Système de Type DTM ( système à base de poudre pulvérisée et solidifiée par laser, couche par couche).4) DTM Type System (system based on powder sprayed and solidified by laser, layer by layer).

Acet effet, le système de type 3D systeFs (Le plus répandu dans le monde) fonctionne ainsi:
Par l'utilisation d'une source Ultraviolette (Abréviation: UV) focalisée en un seul point: un laser, on polymérise par couche successives (Grâce à un plateau descendant dans la résine liquide) et de manière sélective, une partie d'une résine Photopolymérisable.
Actually, the 3D type system systeFs (The most widespread in the world) works like this:
By the use of an Ultraviolet source (Abbreviation: UV) focused at a single point: a laser, we polymerize in successive layers (Thanks to a plate descending in the liquid resin) and selectively, part of a resin Light-curing.

le laser, piloté par deux miroirs eux même asservis par un système informatique, balaye la surface du liquide avec une vitesse de traçage dependant des miroirs de deviation. Le temps de traçage complet d'une couche est donc dépendant de la surface à solidifier.the laser, controlled by two mirrors themselves controlled by a computer system, scans the surface of the liquid with a tracing speed depending on the deflection mirrors. The complete tracing time of a layer is therefore dependent on the surface to be solidified.

De plus le laser est en général piloté de façon à ne solidifier qu'une partie de la pièce à réaliser ( en dessinant par exemple des croisilllons), afin de créer une structure "portante" le reste de la résine étant ensuite solidifiée dans un four dit de Post Curing, avec de simples lampes UV. Lorsqu'une couche a été entièrement éclairée par le laser, toutes les parties de la résine liquide ainsi exposées ont amorcés une réaction de polymérisation. Ensuite, un système de raclette vient égaliser la surface, le plateau sur lequel est posée la pièce en cours de fabrication descend d'un pas dans le liquide (pas égal à l'épaisseur de couche à solidifier, soit en général de 0,1 à 0,2 mm). In addition, the laser is generally controlled so as to solidify only part of the part to be produced (by drawing for example crossbars), in order to create a "load-bearing" structure, the rest of the resin then being solidified in an oven. says of Post Curing, with simple UV lamps. When a layer has been fully illuminated by the laser, all the parts of the liquid resin thus exposed have started a polymerization reaction. Then, a squeegee system comes to equalize the surface, the plate on which the workpiece is placed goes down one step in the liquid (not equal to the thickness of the layer to be solidified, i.e. generally 0.1 0.2 mm).

le processus se répète ainsi jusqu'à la complète réalisation de la pièce.the process is thus repeated until the complete production of the part.

Les avantages de cette technique par rapport aux méthodes classiques de réalisation d'objets (Usinage par commande numérique entre autres) étant: - Pas de nécessité de créer de parcours d'outil.The advantages of this technique compared to conventional methods of producing objects (Machining by numerical control among others) being: - No need to create a toolpath.

- Création complète de l'objet ( Intérieur et Extérieur) Simultanément.- Complete creation of the object (Interior and Exterior) Simultaneously.

- Capacité de réaliser d'un seul tenant des pièces non directement usinables.- Ability to produce parts that are not directly machinable in one piece.

- Rapidité.  - Speed.

- Connection directe, via un Interface (STL) au Fichier CAO surfacique ou volumique.- Direct connection, via an Interface (STL) to the surface or volume CAD file.

Les pièces réalisées, étant fabriquées en résine spécifique.The parts produced, being made of specific resin.

Cette technologie a été diffusée aujourd'hui chez près de 450 utilisateurs dans le monde, et pratiquement tous les fournisseurs de logiciels de conception assistée par ordinateur de type surfacique ou Volumique disposent de l'interface adéquat, dénommé interface
STL.
This technology has been distributed today to nearly 450 users around the world, and practically all suppliers of surface-assisted or solid-state computer-aided design software have the appropriate interface, called the interface.
STL.

L'objet de cette invention concerne une machine complète de stérolithographie permettant de créer un prototype en résine à partir de solidification de couches successives de résine photopolymérisable liquide, en évitant certains des principes des machines existantes citées précédemment et actuellement utilisés.The object of this invention relates to a complete sterolithography machine making it possible to create a resin prototype from solidification of successive layers of liquid photopolymerizable resin, avoiding some of the principles of the existing machines mentioned above and currently used.

L'objet premier de cette invention est. en lieu et place de la méthode laser, d' utiliser un "masque" actif et une source d'insolation du liquide situé derrière ce masque ( source Ultra violette en ce qui concerne les résines photopolymérisables actuellement disponibles, ou source d'autre longueur d'onde adaptée aux résines que l'on souhaite durcir). (Fig4), ou une source active émissive (type écran vidéo ou diodes laser ou tubes à décharge plasma ). The primary object of this invention is. instead of the laser method, to use an active "mask" and a source of insolation of the liquid situated behind this mask (Ultra violet source as regards the photopolymerizable resins currently available, or source of other length wave adapted to the resins that one wishes to harden). (Fig4), or an active emissive source (video screen type or laser diodes or plasma discharge tubes).

Principe Général
Afin de solidifier une couche de liquide, rfouscréons un masque. Ce masque représente la couche à solidifier: Lapartietransparente laisse passer les photons de longueurd'ondeadaptée à la résine que l'on désire polymériser ( Longueur d'onde ultraviolette en général, mais pouvant être différente suivant les résines employées).
General principle
In order to solidify a layer of liquid, let's create a mask. This mask represents the layer to be solidified: the transparent part lets the photons of wavelength adapted to the resin which one wishes to polymerize pass (Ultraviolet wavelength in general, but which can be different depending on the resins used).

Les photons qui toucheront le liquide photopolymère vont permettre la réaction chimique permettant le changment d'état liquide -- > solide. La partie Sombre empèche le passage des photons et donc évite la solidification.The photons that will touch the photopolymer liquid will allow the chemical reaction allowing the change of liquid -> solid state. The Dark part prevents the passage of photons and therefore prevents solidification.

A ce masque est assolé un dispositif de focalisation optique, exactement comme un projecteur de diapositives ou rétroprojecteur (lentille de fresnel). This mask is associated with an optical focusing device, exactly like a slide projector or overhead projector (fresnel lens).

Chaque masque étant en lui même une sorte de dispositive. Celà permet d'avoir une image nette à la surface du liquide et de ne solidifier que ce qui doit l'être.Each mask being in itself a kind of device. This makes it possible to have a clear image on the surface of the liquid and to solidify only what must be.

Différents types de masques sont envisageables, néanmoins, pour être compatible avec les vitesses de travail envisagées ainsi que pour la souplesse du procédé, tout en les mentionnant, nous ne retiendront pas les masques de type: Photographique, Electrostatique par dépot de couche de toner sur une vitre, traçage sur film transparent ( traceur ou phototraceur).Masques qualifiés de statiques. puisqu'il faut une intervention supplémentaire sur le masque pour le modifier (photographie à développer. toner à effacer puis redéposer. traçage d'un film par traceurs de différents types).Figure 3(1 & 2)
L'objet premier de ce brevet concerne les masques "actifs" en ce sens qu'ils sont directement activés par un système informatique et électronique pour modifier leur état en fonction des couches à solidifier. C'est le cas de: - Ecrans Vidéo (Emissif) (Fig 3 (IV).
Different types of masks are possible, however, to be compatible with the working speeds envisaged as well as for the flexibility of the process, while mentioning them, we will not retain masks of the type: Photographic, Electrostatic by depositing a layer of toner on glass, tracing on transparent film (plotter or phototracer). Masks qualified as static. since it requires an additional intervention on the mask to modify it (photograph to be developed. toner to be erased then redeposit. tracing of a film by tracers of different types). Figure 3 (1 & 2)
The primary object of this patent relates to "active" masks in the sense that they are directly activated by a computer and electronic system to modify their state as a function of the layers to be solidified. This is the case for: - Video screens (Emissive) (Fig 3 (IV).

- Dispositif à cristaux liquides ( absorbant une partie du rayonnement émis par une source UV ou autre ).(Fig 3 (III)
- de type Ecran à cristaux liquides. (Fig 4)
- de type barette de cristaux liqu ides. (Fig 5) - Dispositif à diodes laser ou tubes à décharge plasma (Emissif)
- de type Barette de diodes ou tubes.(Fig 8)
- de type Ecran à diodes laser ou tubes à décharge plasma (Fig 3 (V)) ces masques actifs étant plus rapides que les masques qualifiés précédemment de passifs, puisque pilotés directement, la différence étant celle qu'il y a entre une image fixe obtenue par un procédé de type Photographique ou Photocopieur ou encore traceur, par rapport à une image animée
Dans le cas de l'écran vidéo,celui-ci affiche une image directe des parties à solidifier ( partie lumineuse) et des parties à ne pas solidifier ( Partie opaque de l'écran). II est nécessaire que les photons émis par l'écran soit adaptés en fréquence et en intensité auxcaractéristqiues de photopolymérisation des résines liquides photopolymérisables utilisées.
- Liquid crystal device (absorbing part of the radiation emitted by a UV or other source) (Fig 3 (III)
- Liquid crystal screen type. (Fig 4)
- bar type of liquid crystals. (Fig 5) - Device with laser diodes or plasma discharge tubes (Emissive)
- of diode or tube strip type (Fig 8)
- of the Laser diode or plasma discharge tube type (Fig 3 (V)), these active masks being faster than the masks previously described as passive, since they are controlled directly, the difference being that there is between a still image obtained by a Photographic or Photocopier or plotter type process, compared to an animated image
In the case of the video screen, this displays a direct image of the parts to be solidified (light part) and the parts not to solidify (opaque part of the screen). It is necessary that the photons emitted by the screen be adapted in frequency and intensity to the photopolymerization characteristics of the photopolymerizable liquid resins used.

De même, dans le cas de diodes laser mises en barettes, il suffit de balayer la surface du liquide par déplacement de la barette de diodes, en pilotant leur éclairement afin de reconstituer l'image nécessaire à la polymérisation souhaitée. Ces diodes devant travailler à des longueur d'onde compatibles aves les caractéristiques de photoplymérisation des résines liquides photopolymérisables utilisées.Likewise, in the case of laser diodes placed in bars, it suffices to scan the surface of the liquid by displacement of the array of diodes, by controlling their illumination in order to reconstitute the image necessary for the desired polymerization. These diodes having to work at wavelength compatible with the photoplymerization characteristics of the photopolymerizable liquid resins used.

I) LE MASQUE:
Celui ci est la pièce principale du dispositif et est constitué de plusieurs manières 1 :Le masque de type Diapositive ou film. (Masque non actif) Fig 3 (I et 11) II est possible d'afficher chaque couche résultant de l'opération dite de slicing ( Découpage en tranches du fichier CAO surfacique ou solide ) sur un écran Vidéo informatique et de photographier chaque couche. II ne reste plus alors qu'à développer la pellicule (Noir et blanc) et de monter le tout sur un projecteur prévu à cet effet avec une source
UV ( Film perméable aux UV).Des variantes ont été utilisés, tels traçage par traceur électrostatique créant ainsi un film éclairable aux UV, couche de toner electrostatique sur une vitre. Chaque masque projeté va permettre de solidifier en totalité (et non pas en partie) ce qui doit l'être sur cette couche.
I) THE MASK:
This is the main part of the device and is made up of several ways 1: The slide or film mask. (Mask not active) Fig 3 (I and 11) It is possible to display each layer resulting from the so-called slicing operation (Slicing the surface or solid CAD file) on a computer video screen and photographing each layer. It only remains then to develop the film (Black and white) and to mount everything on a projector provided for this purpose with a source
UV (UV permeable film). Variants have been used, such as tracing by an electrostatic tracer, thus creating a UV-lightable film, an electrostatic toner layer on a glass pane. Each projected mask will allow to solidify in whole (and not in part) what must be on this layer.

2: Le masque Vidéo.(Fig 3 (IV))
Le masque de type film Photographique (jamais utilisé pour cette technique spéficique) peut être remplacé par l'écran Vidéo lui même. Néanmoins, les écrans Vidéo actuels, quels que soient leur définition ont une faible composante UV, ce qui reste peu praticable eu égard à l'état actuel d'avancement des résines photopolymérisables, mais pourront être utilisés pourtoute résine se polymérisant à une longueur d'onde pouvant être émise par ce type d'écran. auiourd'hui ou dans le futur (Ecrans couleur ou noir et blanc ,ou avec photophores modifiés émettant dans l'UV dans le cas des résines actuellement disponibles... ) 3: Le masque est un montage intégrant un dispositif à cristaux liquides.
2: The Video mask (Fig 3 (IV))
The Photographic film mask (never used for this specific technique) can be replaced by the Video screen itself. However, current video screens, whatever their definition have a low UV component, which remains impracticable in view of the current state of advancement of photopolymerizable resins, but may be used for any resin polymerizing to a length of wave that can be emitted by this type of screen. today or in the future (Color or black and white screens, or with modified photophores emitting in UV in the case of currently available resins ...) 3: The mask is an assembly incorporating a liquid crystal device.

Dans ce cas ce dispositif à critaux liquides sert de masque. Le dispositif à cristaux liquides est rétroéclairé par une lampe UV (ou une série de lampes UV, dans le cas de résines sensibles à l'UV, autres longueurs d'ondes possibles, en fonction des résines utilisées) et le tout est focalisé par un dispositif optique sur la résine photopolymérisable liquide.In this case, this liquid crystal device serves as a mask. The liquid crystal device is backlit by a UV lamp (or a series of UV lamps, in the case of resins sensitive to UV, other possible wavelengths, depending on the resins used) and the whole is focused by a optical device on the liquid photopolymerizable resin.

Comme dans les deux cas précédents ( Diapo de type film ou écran vidéo) il y a polymérisation totale et en une seule fois de toute la surface définie.As in the two previous cases (film type slide or video screen), there is total polymerization of the entire defined surface at one time.

La source UV étant une ou plusieurs lampes de longueur d'onde adaptée à l'effet souhaité. (dans le cas d'une évolution du type de résines utilisées, la source UV pourra être remplacée par une source travaillant à d'autres longueurs d'onde).The UV source being one or more wavelength lamps adapted to the desired effect. (in the case of an evolution of the type of resins used, the UV source could be replaced by a source working at other wavelengths).

Le Dispositif à cristaux liquides est lui même constitué de plusieurs masques successifs.The Liquid Crystal Device itself consists of several successive masks.

en effet, un seul masque de ce type n'offrira pas un contraste supérieur à 70% entre les parties transparentes et celles sensées être totalement opaques.indeed, a single mask of this type will not offer a contrast greater than 70% between the transparent parts and those supposed to be completely opaque.

A cet effet. et c'est là l'originalité du montage. on monte au minimun deux. et de préférence trois écrans les uns derrière les autres avec des optiques de focalisation entre eux ainsi que des diaphragmes. (Fig 4)
Ainsi nous augmentons considérablenient le contraste entre les parties opaques et transparentes à la lumière.
For this purpose. and this is the originality of the montage. we go up to the minimum two. and preferably three screens one behind the other with focusing optics between them as well as diaphragms. (Fig 4)
Thus we considerably increase the contrast between the opaque and transparent parts to the light.

La partie transparente représentant une atténuationdtintensité très faible (sauf atténuation générale dûe à l'usage du diaphragme ) par rapport aux parties opaques ; soit 89% d'atténuation sur les parties opaques par rapport aux parties transparentes, avec deux écrans, et 97% avec trois écrans, ce qui est dans les deux cas suffisant pour obtenir une polymérisation sélective, tel que souhaité.The transparent part representing a very low intensity attenuation (except general attenuation due to the use of the diaphragm) compared to the opaque parts; ie 89% attenuation on the opaque parts compared to the transparent parts, with two screens, and 97% with three screens, which is in both cases sufficient to obtain a selective polymerization, as desired.

Le principe est le même lors de l'utilisation de barettes de cristaux liquides au lieu d'écrans (fig 5). Les diaphragmeFpermettent d'affiner à la fois le contraste et la précision en augmentant la profondeur de champ.The principle is the same when using liquid crystal bars instead of screens (fig 5). F-diaphragms allow you to fine-tune both contrast and precision by increasing the depth of field.

Suivant les longueur d'onde utilisée un dispositif à cristaux liquide et une optique classique de projection peuvent être utilisés ou plus spécifiquement on prendra soin d'utiliser des matériaux transparents à I'UV plus lointain comme le Quartz. Depending on the wavelength used, a liquid crystal device and a conventional projection optic may be used, or more specifically care will be taken to use materials which are transparent to the more distant UV, such as quartz.

4) Les Barettes de Diodes Laser . Barettes de tubes à décharge plasma.4) The Bars of Laser Diodes. Strips of plasma discharge tubes.

Dans ce cas, une barette de diodes ou tubes peut comporter plusieurs centaines ou milliers d'entre elles ,émettant à la longeur d'onde désirée (Exemple: les barettes utilisées dans les imprimantes Laser), soit disposées en ligne (Fig 8) soit pour former un écran de dimension définie. Ces barettes sont commandées pour afficher une ligne d'image à la fois , et peuvent ainsi éclairer la résine (soit directement, soit en étant focalisées par un dispositif optique afin d'augmenter la précision), la barette étant déplacée de l'équivalent d'une ligne (Par translation, ou rotation), et l'image totale de la couche à solidifier est ainsi transmise à la barette, en synchronisme avec son mouve mentdetranslation (ou rotation). Dans lecas d'écran, l'imageesttransmiseen uneseul fois, et il n'y a plus de translation nécessaire.In this case, an array of diodes or tubes can comprise several hundred or thousands of them, emitting at the desired wavelength (Example: the arrays used in laser printers), either arranged in line (Fig 8) or to form a screen of defined size. These bars are controlled to display one line of image at a time, and can thus illuminate the resin (either directly or by being focused by an optical device in order to increase the accuracy), the bar being moved by the equivalent of 'a line (By translation, or rotation), and the total image of the layer to solidify is thus transmitted to the bar, in synchronism with its movement mentdetranslation (or rotation). In the screen case, the image is transmitted only once, and there is no longer any translation necessary.

L'objet premier de cette invention consiste en l'utilisation de masques "actifs" comme source pour la photoplymérisation sélective de résines liquides ou en poudre dans le but de fabrication d'objets à partir de données informatiques ( De type CAO, synthèse d'image, etc...).The primary object of this invention consists in the use of "active" masks as a source for the selective photoplymerization of liquid or powdered resins for the purpose of manufacturing objects from computer data (of CAD type, synthesis of image, etc ...).

Ces types de masque étant: 1) Dispositif à cristaux liquides et source d'éclairage associée.These types of mask being: 1) Liquid crystal device and associated light source.

2) Disposif à Ecran Vidéo.2) Video Screen Device.

3) Dispositif à diodes laser ou tubes à décharge plasma.3) Device with laser diodes or plasma discharge tubes.

ces masques sont directement pilotés par un dispositif informatique et la modification d'affichage de chaque couche se fait directement, sans manipulation mécanique.these masks are directly controlled by a computer device and the display modification of each layer is done directly, without mechanical manipulation.

Le reste du dispositif permettant de solidifier les couches successives pouvant alors rester identique au système développé par la société 3D systems (plateau asservi descendant dans le liquide). Néanmoins ce système nécessite la stabilisation du liquide entre couches (quelques secondes ) et le passage d'une raclette pour égaliser la surface.d'où: II) POSITIONNEMENT DU MASQUE
L'objet second de cette invention concerne le positionnement de ce masque:
Afin d'augmenter la vitesse de fabrication de l'objet, nous disposons cette fois-ci l'image projetée par le masque et le dispositif optique, non pas à la surface du liquide, mais à la surface d'une vitre en quartz, ou tout autre matériau transparent aux longeurs d'ondes utilisées, vitre qui va être enfoncée dans le liquide (voir Fig 1 1 ou 12 ) Nous évitons ainsi trois écueils: 1 ) le plateau descendant.
The rest of the device making it possible to solidify the successive layers which can then remain identical to the system developed by the company 3D systems (servo plate descending into the liquid). However this system requires the stabilization of the liquid between layers (a few seconds) and the passage of a squeegee to equalize the surface. Hence: II) POSITIONING OF THE MASK
The second object of this invention relates to the positioning of this mask:
In order to increase the manufacturing speed of the object, this time we have the image projected by the mask and the optical device, not on the surface of the liquid, but on the surface of a quartz glass, or any other material transparent to the wavelengths used, glass which will be sunk into the liquid (see Fig 1 1 or 12) We thus avoid three pitfalls: 1) the descending plate.

2) le problème de stabitisation de la surface du liquide.2) the problem of stabilization of the surface of the liquid.

3) Le raclage.3) The scraping.

En effet, le liquide étant directement en contact avec la vitre, il n'ya pas de possibilité de vaguelettes à la surface du liquide, et tout problème d'effet de capilarité sur les parties nouvellement solidifiées est éliminé par construction, puisque tout reste dans le liquide. In fact, the liquid being directly in contact with the glass, there is no possibility of wavelets on the surface of the liquid, and any problem of capillary effect on the newly solidified parts is eliminated by construction, since everything remains in the liquid.

Le disposif complet fonctionne ainsi: 1 ère couche à solidifier
La vitre (écran de projection) est positionnée au fond de la cuve de résine, à une hauteur du fond égale à l'épaisseur de la couche à solidifier ( ex: 1/10 ème de mm ).Le masque ( Le dispositif intégrant les cristaux liquides, l'écran vidéo, ou le dispositif à diodes laser ou tubes à décharge plasma) affiche la 1 ère couche (ou ligne dans le cas des barettes de diodes et autres): en noir ce qui n'est pas à solidifier, en blanc (donc tranparent au rayonnement) ce qui est à solidifier .(image provenant d'un fichier CAO).
The complete device works like this: 1st layer to solidify
The glass (projection screen) is positioned at the bottom of the resin tank, at a height from the bottom equal to the thickness of the layer to be solidified (ex: 1/10 th of a mm). The mask (The device integrating the liquid crystal, the video screen, or the device with laser diodes or plasma discharge tubes) displays the 1st layer (or line in the case of diode arrays and others): in black which is not to solidify, in white (therefore transparent to radiation) which needs to be solidified (image from a CAD file).

Le système d'éclairage UV ( Dans le cas cristaux liquides) s'allume alors (Type flash:
Intensitée et durée dépendant du type de la résine utilisée, ou système à obturateur). La vitre est alors remontée de la hauteur d'une couche (ex: 1/10 ème de mm), I'interstice reste rempli de liquide par effet de pression, aucun nivellement n'est nécessaire. l'écran à cristaux liquides affiche la seconde couche à solidifier et la lampe envoie son second flash, etc...
The UV lighting system (In the case of liquid crystals) then lights up (Flash type:
Intensity and duration depending on the type of resin used, or shutter system). The window is then raised by the height of a layer (eg: 1/10 th of a mm), the gap remains filled with liquid by pressure effect, no leveling is necessary. the liquid crystal screen displays the second layer to solidify and the lamp sends its second flash, etc.

En fin de processus, le dispositif décrit est remonté de la hauteur de la pièce à fabriquer et a terminé son travail. La pièce est encore en totalité dans le liquide. Un plateau muni d'un dispositif élévateur au fond du liquide remonte la pièce terminée et entièrement solidifiée. La pièce est ensuite enlevée du plateau, rincée par un solvant adéquat et disponible.At the end of the process, the device described is raised from the height of the part to be manufactured and has finished its work. The part is still entirely in the liquid. A plate fitted with an elevating device at the bottom of the liquid rises the finished and fully solidified part. The part is then removed from the tray, rinsed with a suitable solvent and available.

Tailles et précisions des objets fabriqués par cette technique:
Compte tenu des technologies utilisées, les tailles des objets fabricables ne sont pas particulièrement limités, l'optimum se situant sur des volumes de 300 mm au cube pour les plus petites machines, à des machines standard de 600 à 1000 mm au cube. Des tailles plus grandes sont envisageables (Fig 13).
Sizes and details of the objects produced by this technique:
Taking into account the technologies used, the sizes of the manufacturable objects are not particularly limited, the optimum being located on volumes of 300 mm per cube for the smallest machines, to standard machines of 600 to 1000 mm per cube. Larger sizes are possible (Fig 13).

La précision de fabrication est entièrement liée à la précision de l'élément d'éclairement, à savoir, cellule de cristaux liquides ou pixel de l'écran vidéo, ou encore diode laser ou tube à décharge, multiplié par le facteur de grandissement du dispositif optique.The manufacturing precision is entirely related to the precision of the lighting element, namely, liquid crystal cell or pixel of the video screen, or laser diode or discharge tube, multiplied by the magnification factor of the device. optical.

Ce dispositif optique permettant par ailleurs d'éclairer différentes parties de la surface à solidifier, en ce en plusieurs fois (exemple: un carré de 30 centimètres de coté peut être éclairé par 9 flashs successifs couvrant chacun un carré de 10 cm de coté; et dans ce cas, la précision sera celle du carré de 10 cm de coté).Dans le cas d'un écran à cristaux liquides de 1000 points par 1000, et de 200 mm de coté, la précision de chaque point est de: 200/ 1000 mm, soit: 0,2 mm pour un facteur de grandissement de 1, et 0,1 mm pour un facteur de grandissement de 1/2 (réduction de l'image d'un facteur 2).This optical device also makes it possible to illuminate different parts of the surface to be solidified, in several installments (example: a square of 30 centimeters on one side can be lit by 9 successive flashes each covering a square of 10 cm on one side; and in this case, the precision will be that of the square of 10 cm side) .In the case of a liquid crystal screen of 1000 points by 1000, and 200 mm side, the precision of each point is: 200 / 1000 mm, i.e.: 0.2 mm for a magnification factor of 1, and 0.1 mm for a magnification factor of 1/2 (reduction of the image by a factor of 2).

Dans le cas d'une barette de diodes, Cristaux liquides, tubes à décharge, cette précision sera de même ordre, suivant la disposition des éléments sur la barette (en général de 300 à 600 points par pouce, soit :25,lmm pour 300 à 600 points. Précision directe, avec facteur de grandissement de 1: 25,1/300 à 25,1/600 soit 0,085 à 0,043 mm.In the case of an array of diodes, Liquid crystals, discharge tubes, this precision will be of the same order, according to the arrangement of the elements on the array (in general from 300 to 600 points per inch, that is: 25, lmm for 300 at 600 points Direct precision, with magnification factor of 1: 25.1 / 300 to 25.1 / 600 or 0.085 to 0.043 mm.

Par comparaison, la précision des machines actuellement fournies par les différents constructeurs n'est pas meilleure que 0,2 mm sur des objets de petite taille. By comparison, the precision of the machines currently supplied by the various manufacturers is no better than 0.2 mm on small objects.

Vitesse de travail:
Actuellement les machines livrées offrent des vitesses de travail de l'ordre de 1 couche solidifiée toutes les 40 secondes en moyenne. ce temps est dû, d'une part à la vitesse de balayage du laser, et d'autre part au temps d'attente entre couches: stabilisation du liquide et passage de la raclette.
Working speed:
Currently the machines delivered offer working speeds of around 1 solidified layer every 40 seconds on average. this time is due, on the one hand to the scanning speed of the laser, and on the other hand to the waiting time between layers: stabilization of the liquid and passage of the squeegee.

Le procédé objet de cette invention élimine le temps de traçage laser, la stabilisation du liquide et le passage de la raclette.The process object of this invention eliminates the time of laser tracing, the stabilization of the liquid and the passage of the squeegee.

Le temps de fabrication par couche passe donc à 2 secondes. pour une polymérisation de 0.1 mm de profondeur. ce qui permet de réaliser un objet de 10 cm de haut, quels que soient sa longeur, largeur, épaisseur moyenne, en 2000 secondes, soit 35 minutes environ.The manufacturing time per layer therefore drops to 2 seconds. for a polymerization of 0.1 mm deep. which makes it possible to produce an object 10 cm high, whatever its length, width, average thickness, in 2000 seconds, or approximately 35 minutes.

Applications industrielles:
II existe actuellement plus de 400 machines de stéréo-lithographie dans le monde. Le marché estimé de ce genre de technologie, dite de prototypage rapide est de l'ordre de 300.000 unités dans le monde1 pour peu que la technologie évolue et que les machines proposées soient plus rapides et aisées d'utilisation et que leur cout soit inférieur à 50.000
Dollars (Chiffres extraits d'une étude réalisée fin 1991 par la société Technicat Insights.
Industrial applications:
There are currently more than 400 stereolithography machines in the world. The estimated market for this type of technology, known as rapid prototyping, is around 300,000 units worldwide1 as long as the technology evolves and the machines offered are faster and easier to use and their cost is less than 50,000
Dollars (Figures extracted from a study carried out at the end of 1991 by the company Technicat Insights.

sur le prototypage rapide aux Etats unis et dans le monde). Ce chiffre de 500.000 unités étant à rapprocher du nombre d'installations en Conception assistée par ordinateur en mécanique dans le monde ( Environ 1.500.000 systèmes installés) et du nombre de traceurs et machines outils 3 et 5 axes associés.on rapid prototyping in the United States and worldwide). This figure of 500,000 units is to be compared to the number of installations in computer-aided design in mechanics worldwide (approximately 1,500,000 systems installed) and the number of plotters and machine tools 3 and 5 axes associated.

Le besoin de machines de prototypage rapide se rapprochant du marché des traceurs de tous types, essentiellement en environnement Bureau.The need for rapid prototyping machines approaching the market for plotters of all types, mainly in the office environment.

La machine objet de cette invention est de type environnement Bureau, avec un prix de revient relativement bas, comparé aux couts actuels de ces machines, prix se situant dans la fourchette estimée par l'étude de Technical Insights.The machine object of this invention is of the Office environment type, with a relatively low cost price, compared to the current costs of these machines, price being within the range estimated by the study of Technical Insights.

Les domaines touchés actuellement et dans le futur par les machines existantes et les machines à venir étant:
Tous les bureaux d'études des sociétés fabricants des objets:
Automobile, Aéronautique, Electroménager, Ingénérie, Informatique, Electricité, Electromécanique, Electronique, Téléphonie, Emballage, Verriers, Matériel de Sport, Jouets,
Lunetterie, Médical...
The areas affected now and in the future by existing machines and future machines are:
All the design offices of the companies manufacturing the objects:
Automotive, Aeronautics, Household appliances, Engineering, IT, Electricity, Electromechanical, Electronics, Telephony, Packaging, Glassmakers, Sports Equipment, Toys,
Eyewear, Medical ...

Le seul marché français est aujourd'hui estimé à plus de 2500 machines. The French market alone is today estimated at more than 2,500 machines.

Figure 1: Principe général des machines de stéréo-Lithographie Laser.Figure 1: General principle of stereo laser lithography machines.

(la) Laser (1 b) rayon Laser (2) jeu de miroirs de déviation ( permettant d'orienter le point laser sur un plan XY) (3) Raclette pour égaliser le niveau du liquide. celle-ci se déplace en translation au dessus du plan du liquide afin d'en égaliser la surface après chaque traçage du laser.(la) Laser (1 b) Laser beam (2) set of deflection mirrors (used to orient the laser point on an XY plane) (3) Squeegee to equalize the level of the liquid. this moves in translation above the plane of the liquid in order to equalize the surface after each tracing of the laser.

(4) Résine liquide photopolymérisable (5) Cuve contenant la résine (6) Plateau descendant dans le liquide (7) Pièce en cours de fabrication
Figure 2: Shéma synoptique du dispositif de Stéréo-Lithographie et des
Variantes technologiques prévues.
(4) Light-curing liquid resin (5) Tank containing the resin (6) Tray descending into the liquid (7) Work in progress
Figure 2: Synoptic diagram of the Stereo-Lithography device and
Technological variants planned.

(1 ) Source d' Eclairage (sauf dans le cas de source active).(1) Light Source (except in the case of an active source).

( I ) Source active de Type Diodes Laser ou Tubes à décharge plasma (Ecran ou barettes) (Il) Source active deType Vidéo.(I) Active source of Type Laser Diodes or Plasma discharge tubes (Screen or strips) (II) Active source of Video Type.

(III) Masque deType Diapo. (III) Mask of Slide Type.

(1V) Masque actif de type Cristaux Liquides (Ecran ou barettes). (1V) Active mask of Liquid Crystal type (Screen or bars).

(2) Dispositif de Focalisation optique (3 ) Vitre sur laquelle est projeté l'image du masque ou source active (PI) Immergée dans le Liquide (PM) Partie Mobile s'enfonçant dans la cuve de résine (5) (5) Cuve de résine Photopolymère Liquide (6) Plateau de fond de cuve, Mobile (sort la pièce fabriquée, en fin de processus). (2) Optical Focusing Device (3) Glass on which the image of the mask or active source (PI) is projected Immersed in the Liquid (PM) Mobile Part sinking into the resin tank (5) (5) Tank Resin Liquid Photopolymer (6) Tank bottom tray, Mobile (takes out the manufactured part, at the end of the process).

Figure 3 : Les différentes méthodes de photopolymérisation sélective (1) Vu sur écran de ce qui est à solidifier (en noir) (2) Cuve de résine (3) Source de lumière de longueur d'onde permettant la réaction de photopolymérisation de la résine.Figure 3: The different methods of selective photopolymerization (1) Seen on screen of what is to be solidified (in black) (2) Resin tank (3) Light source of wavelength allowing the photopolymerization reaction of the resin .

(4) optique de focalisation
Les différentes méthodes utilisables pour solidifier de façon sélective la résine photoplymérisable.
(4) focusing optics
The different methods that can be used to selectively solidify the photoplymerizable resin.

(I) Poudre déposée electrostatiquement
(II) Diapositive ou film
(ici) Système à Cristaux liquides
(Ecran ou barette)
(IV) Ecran Vidéo
(V) diodes laser ou tubes à décharge plasma
(écran ou barettes).
(I) Powder electrostatically deposited
(II) Slide or film
(here) Liquid crystal system
(Screen or barette)
(IV) Video screen
(V) laser diodes or plasma discharge tubes
(screen or bars).

(VI) dispositif de renvoi par miroir
(optionnel)
Figure 4: Masque base d'écran à cristaux liquides (1) Source lumineuse (2) Dispositif de répartition uniforme de la lumière (3) Ecran à cristaux Liquides (4) Diaphragme (5) Optique de focalisation (6) Ecran à Cristaux liquides (7) Diaphragme (8) Optique de focalisation ( projetant I'iamge obtenue sur une vitre transparente) Avec possibilités de zoom (Agrandissement ou rapetissement de l'image).
(VI) mirror return device
(optional)
Figure 4: Liquid crystal screen base mask (1) Light source (2) Uniform light distribution device (3) Liquid crystal screen (4) Diaphragm (5) Focusing optics (6) Liquid crystal screen (7) Diaphragm (8) Focusing optics (projecting the image obtained on a transparent pane) With zoom possibilities (enlargement or reduction of the image).

(9) système mécanique intégrant les éléments 1 à 8 (10) cuve étanche s'enfonçant dans la résine (11) plaque verre ou matériau transparent aux longueurs d'onde utilisées (12) Cuve de résine (13) Résine (14) Plateau pour remonter la pièce en fin de fabrication
Figure 5 : Masque à base de Barette de cristaux liquides (1) Source de lumière (2) Dispositif de répartition uniforme de la lumière.
(9) mechanical system integrating elements 1 to 8 (10) sealed tank sinking into the resin (11) glass plate or material transparent to the wavelengths used (12) Resin tank (13) Resin (14) Tray to reassemble the part at the end of manufacturing
Figure 5: Mask based on liquid crystal bar (1) Light source (2) Device for uniform light distribution.

(3) barette de cristaux liquides (5) système diaphragme (6) Système de lentilles de focalisation (7) Barette de Cristaux liquide (8) Rail de guidage du dispositif permettant sa translation (9) Cuve de résine
Note: le masque ainsi constitué est disposé soit directement dans un caisson étanche d'nfoncant dans le liquide, soit deriière une optique de focalisatio n et des miroirs de renvoi.
(3) liquid crystal bar (5) diaphragm system (6) focusing lens system (7) liquid crystal bar (8) guide rail of the device allowing its translation (9) resin tank
Note: the mask thus formed is placed either directly in a watertight box sinking into the liquid, or behind a focusing optic and deflection mirrors.

Un dispositif asservi à l'affichage de la ligne translate l'ensemble.A device slaved to the display of the line translates the whole.

Figure 6 : première possibilité de positionnement du dispositif décrit figure 5 (1) ensemble détaillé figure 5(1 à 7) (2) Dispositif de transaltion asservi electroniquement (3) Bac étanche avec Vitre tansparente au fond, Bac plongeant dans la résine (4) Cuve de résine
Figure 7 : seconde possibilité de positionnement du dispositif décrit figure 5 (1) ensemble détaillé figure 5(1 à 7) (2) Dispositif de transaltion asservi electroniquement (3) optique de focalisationde type zoom.
Figure 6: first possibility of positioning the device described in Figure 5 (1) detailed assembly in Figure 5 (1 to 7) (2) Translattion device electronically controlled (3) Sealed container with transparent glass at the bottom, container immersed in resin (4 ) Resin tank
Figure 7: second possibility of positioning the device described in Figure 5 (1) detailed assembly in Figure 5 (1 to 7) (2) Transformation device electronically controlled (3) focusing optics of zoom type.

(4) Miroir (5) Bac étanche avec Vitre tansparente au fond, Bac plongeant dans la résine (6) Cuve de résine
Figure 8 : Source à base de Barette de diodes laser ou tubes à décharge (1) Barette de diodes laser ou tubes à décharge plasma.
(4) Mirror (5) Watertight container with transparent glass at the bottom, tank immersed in resin (6) Resin tank
Figure 8: Source based on Laser diode array or discharge tubes (1) Laser diode array or plasma discharge tubes.

(2) dispositif optique de focalisation (3) Rail de guidage pour la translation de l'ensemble (1) et (2) (4) Cuve de résine
Figure 9: première possibilité de positionnement du dispositif décrit figure 8 (1) ensemble détaillé figure 8 ((1) et (2)) (2) Dispositif de transaltion asservi electroniquement (3) Bac étanche avec Vitre tansparente au fond, Bac plongeant dans la résine (4) Cuve de résine
Figure 10: seconde possibilité de positionnement du dispositif décrit figure 8 (1) ensemble détaillé figure 8 ((1) et (2)) (2) Dispositif de transaltion asservi electroniquement (3) optique de focalisationde type zoom.
(2) optical focusing device (3) Guide rail for translating the assembly (1) and (2) (4) Resin tank
Figure 9: first possibility of positioning the device described in Figure 8 (1) detailed assembly in Figure 8 ((1) and (2)) (2) Translattion device electronically controlled (3) Sealed container with transparent glass at the bottom, container immersed in the resin (4) Resin tank
Figure 10: second possibility of positioning the device described in Figure 8 (1), detailed assembly in Figure 8 ((1) and (2)) (2) Transformation device electronically controlled (3) focusing optics of zoom type.

(4) Miroir (5) Bac étanche avec Vitre tansparente au fond, Bac plongeant dans la résine (6) Cuve de résine
Figure 11: Principe général de Fonctionnement avec caisson plongeant dans la résine (1) sourcedelumière
(dans le cas de masque actif absorbant: cristaux liquides, voir figures 4 ou 5).
(4) Mirror (5) Watertight container with transparent glass at the bottom, tank immersed in resin (6) Resin tank
Figure 11: General Principle of Operation with box immersed in resin (1) light source
(in the case of an absorbent active mask: liquid crystals, see Figures 4 or 5).

(2) Dispositif de répartition uniforme de la lumière (dans le cas de masque actif absorbant: cristaux liquides voir figure 4 ou 5).(2) Device for uniform distribution of light (in the case of an absorbent active mask: liquid crystals see figure 4 or 5).

(3) Dispositif à cristaux liquides( Figure 4 ou 5) ou source active (Diodes, tubes ou écran vidéo) (4) Optique de focalisation avec Zoom (5) Miroir de renvoi (6) Dispositif de caisson étanche avec vitre transparente plongeant dans la cuve de résine (7) Vitre transparente sur laquelle est projetée l'image en provenance de la source ou du masque (8) résine Photopolymérisable (9) Pièce en cours de fabrication (10) Cuve de résine
Figure 12: Principe général de Fonctionnement avec caisson plongeant dans la résine. Variante Sans miroir de renvoi.
(3) Liquid crystal device (Figure 4 or 5) or active source (Diodes, tubes or video screen) (4) Focusing optics with Zoom (5) Deflection mirror (6) Sealed box device with transparent glass plunging into the resin tank (7) Transparent window on which the image from the source or mask is projected (8) Photopolymerizable resin (9) Work in progress (10) Resin tank
Figure 12: General principle of operation with box immersed in resin. Variant Without deflection mirror.

(1) dispositif décrit figure 4
(2) Dispositif de caisson étanche avec vitre transparente plongeant dans la cuve de résine (3) Vitre transparente sur laquelle est projetée l'image en provenance de la source ou du masque (4) résine Photopolymérisable (5) Cuve de résine (6) Pèce en cours de Fabrication (7) Plateau remontant la pièce en fin de Fabrication
Figure 13: Exemple de dispositif pour réaliser des objets de grande taille.
(1) device described in figure 4
(2) Sealed box device with transparent glass plunging into the resin tank (3) Transparent glass onto which the image from the source or mask is projected (4) Photopolymerizable resin (5) Resin tank (6) Piece during Manufacturing (7) Tray going up the part at the end of Manufacturing
Figure 13: Example of a device for making large objects.

(1) source de lumière (dans le cas de masque actif absorbant: cristaux liquides) (2) Masque actif ou source active (3) Optique de focalisation (Zoom) (4) Jeu de miroirs permettant le renvoi de l'image sur une partie de la surface de la cuve de résine (5) Dispositif de caisson étanche avec vitre transparente plongeant dans la cuve de résine (6) Cuve de Résine (7) Vitre transparente sur laquelle est projetée l'image en provenance de la source (8) Pièce en cours de fabrication (partie déjà réalisée). (1) light source (in the case of an absorbent active mask: liquid crystals) (2) Active mask or active source (3) Focusing optics (Zoom) (4) Set of mirrors allowing the image to be reflected on a part of the surface of the resin tank (5) Sealed box device with transparent glass plunging into the resin tank (6) Resin tank (7) Transparent glass on which the image from the source is projected (8 ) Part in the course of manufacture (part already made).

Claims (4)

RevendicationsClaims 1) La machine de fabrication d'objets par photopolymérisation sélective de liquides ou poudres photopolymérisables à base de Masque Actif ou Source active en mouvement à partir de Fichiers informatiques de conception assistée par ordinateur ou de synthèse d'image est caractérisée par l'intégration d'un masque absorbant une partie du rayonnement émis par une source de lumière et laissant passer sélectivement la lumière de longeur d'onde adaptée à la résine à photopolymériser là où celle-ci est à photoplymériser ou une source active:1) The machine for manufacturing objects by selective photopolymerization of liquids or photopolymerizable powders based on Active Mask or Active Source in motion from Computer files of computer-aided design or image synthesis is characterized by the integration of '' a mask absorbing part of the radiation emitted by a light source and allowing selectively the passage of light of wavelength suitable for the resin to be photopolymerized where it is to be photoplymerized or an active source: La dénomination " masque actif" est ici appliquée à: -Un dispositif à cristaux liquides absorbant une partie du rayonnement émis par une source de longeur d'onde adaptée, la source pouvant être monochromatique tel un laser ou plus simplement une lampe ou une série de lampes.The name "active mask" is applied here to: - A liquid crystal device absorbing part of the radiation emitted by a suitable wavelength source, the source being monochromatic such as a laser or more simply a lamp or a series of lamps. surface de la résine à photopolymérisersera éclairée en une seule opération. photopolymer resin surface will be lit in a single operation. - De type Ecran à diodes laser ou tubes à décharge Plasma et dans ce cas la - Screen type with laser diodes or Plasma discharge tubes and in this case the ou tubespar translation ou rotation or tubes by translation or rotation surface de la résine à photopolymériser sera balayée par la barette de diodes surface of the resin to be cured will be scanned by the diode array - de type Barette de diodes laser ou tubes à décharge plasma dans ce cas, la - of the type of laser diode array or plasma discharge tubes in this case, the riser sera éclairée en une seule opération.(Figure 3 (IV)) riser will be lit in a single operation (Figure 3 (IV)) - de type Ecran Vidéo, et dans ce cas la surface de la résine à photopolymé - of the Video Screen type, and in this case the surface of the photopolymer resin La dénomination :"souce active ou Source émissive" est ici appliquée à des dispositifs générant leur propre source de lumière. de façon organisée:The name: "active source or emissive source" is here applied to devices generating their own light source. in an organized way: tion ou rotation (Figures 8,9,10) tion or rotation (Figures 8,9,10) photopolymériser sera balayée par la barette de cristaux liquides par transla light-curing will be scanned by the liquid crystal array by transla - de type barette de cristaux liquides et dans ce cas, la surface de la résine à - of the liquid crystal strip type and in this case, the surface of the resin to photopolymériser sera éclairée en une seule opération. (Figures 5, 6,7)  light-curing will be illuminated in a single operation. (Figures 5, 6.7) - de type Ecran à cristaux liquides, et dans ce cas la surface de la résine à - of liquid crystal screen type, and in this case the surface of the resin to Ces masques ou sources sont dénommés "actifs" en ce sens qu'ils sont directement activés par un système informatique et electronique pour modifier leur état (affichage) en fonction des couches de photopolymères à solidifier, ce par comparaison à des masques, dits "passifs", carne pouvant eux même changer d'état, car figés par définition (Diapositives ou film Photographique, Dessin réalisé sur feuille transparente, Couche de toner sur une vitre).These masks or sources are called "active" in the sense that they are directly activated by a computer and electronic system to modify their state (display) according to the layers of photopolymers to be solidified, this by comparison with masks, called "passive". ", carne can themselves change state, because frozen by definition (Slides or Photographic film, Drawing made on transparent sheet, Layer of toner on a glass). 2) Le dispositif de masque à cristaux liquides selon la revendication1 est caractérisé en ce sens qu'il est constitué d'une ou plusieurs lampes, constituant la source de lumière de longueur d'onde permettant la réaction de photopolymérisation de la résine photopolymérisable, d'un dispositif dpgalisation de la source de lumière (type lentille de fresnel ou autre) et de plusieurs écrans ou barettes disposés successivement (au minimu 2) ainsi que d'au moins un diaphragme suivant la figure 4 ( Ecran) ou les figures 5 à 7 (Barette),2) The liquid crystal mask device according to claim 1 is characterized in that it consists of one or more lamps, constituting the light source of wavelength allowing the photopolymerization reaction of the photopolymerizable resin, d '' a device for equalizing the light source (fresnel lens type or other) and several screens or bars arranged successively (at least 2) as well as at least one diaphragm according to Figure 4 (Screen) or Figures 5 to 7 (Barette), Ce montage augmente le contraste entre les parties transparentes et opaques et permet la photopolymérisation sélective d'une couche de résine photopolymérisable. This arrangement increases the contrast between the transparent and opaque parts and allows the selective photopolymerization of a layer of photopolymerizable resin. 3) Le dispositif selon la revendication 1 est caractérisé en ce que à ce masque ou source active est associé un dispositif optique afin de focaliser l'image ainsi obtenue sur une vitre transparente aux longeurs d'onde utilisées, permettant l'agrandissement ou la réduction de l'image projetée.3) The device according to claim 1 is characterized in that this mask or active source is associated with an optical device in order to focus the image thus obtained on a window pane transparent to the wavelengths used, allowing the enlargement or reduction of the projected image. 4) Le dispositif selon les revendications 1,2 et 3 est caractérisé en ce que l'ensemble ainsi4) The device according to claims 1,2 and 3 is characterized in that the assembly thus constitué (I'image projetée par le masque ou la source active et le dispositif optique et la constituted (the image projected by the mask or the active source and the optical device and the vitre) est plongé dans la résine photopolymérisable afin de construire l'objet, couche par glass) is immersed in the photopolymerizable resin in order to build the object, layer by couche à partir du fond de la cuve et en remontant par pas égal à la hauteur de couche layer starting from the bottom of the tank and going up in steps equal to the layer height photopolymérisée jusqu'à complète fabrication de l'objet.  light-cured until the object is completely manufactured.
FR9207158A 1992-06-05 1992-06-05 Model prodn. by selective photopolymerisation of liq. or powder - using active liq. crystal mask or active light source controlled by computer instead of controlled movement focused laser Withdrawn FR2692053A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9207158A FR2692053A1 (en) 1992-06-05 1992-06-05 Model prodn. by selective photopolymerisation of liq. or powder - using active liq. crystal mask or active light source controlled by computer instead of controlled movement focused laser
PCT/FR1993/001218 WO1995015841A1 (en) 1992-06-05 1993-12-09 Machine for making objects by selectively photopolymerising layered liquids or powders

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9207158A FR2692053A1 (en) 1992-06-05 1992-06-05 Model prodn. by selective photopolymerisation of liq. or powder - using active liq. crystal mask or active light source controlled by computer instead of controlled movement focused laser
PCT/FR1993/001218 WO1995015841A1 (en) 1992-06-05 1993-12-09 Machine for making objects by selectively photopolymerising layered liquids or powders

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2692053A1 true FR2692053A1 (en) 1993-12-10

Family

ID=9430701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9207158A Withdrawn FR2692053A1 (en) 1992-06-05 1992-06-05 Model prodn. by selective photopolymerisation of liq. or powder - using active liq. crystal mask or active light source controlled by computer instead of controlled movement focused laser

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2692053A1 (en)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001014125A1 (en) * 1999-08-20 2001-03-01 Deltamed Medizinprodukte Gmbh Device and method for producing a three-dimensional object
US6531086B1 (en) * 1997-04-30 2003-03-11 Speed Part Rp Ab Method and device for manufacturing three-dimensional bodies
WO2005110722A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-24 Envisiontec Gmbh Method for producing a three-dimensional object with resolution enhancement by means of pixel shift
EP1849586A1 (en) * 2006-04-28 2007-10-31 Envisiontec GmbH Device and method for creating a three dimensional object using mask illumination
EP1710625A3 (en) * 2005-04-01 2008-03-05 3D Systems, Inc. Improved edge smoothness with low resolution projected images for use in solid imaging
US7790093B2 (en) 2004-05-10 2010-09-07 Envisiontec Gmbh Process for the production of a three-dimensional object with resolution improvement by “pixel-shift”
US7831328B2 (en) 2006-07-19 2010-11-09 Envisiontec Gmbh Method and device for producing a three-dimensional object, and computer and data carrier useful therefor
US7845930B2 (en) 2004-05-07 2010-12-07 Envisiontec Gmbh Process for the production of a three-dimensional object with an improved separation of hardened material layers from a construction plane
US7892474B2 (en) 2006-11-15 2011-02-22 Envisiontec Gmbh Continuous generative process for producing a three-dimensional object
US8003040B2 (en) 2007-10-26 2011-08-23 Envisiontec Gmbh Process and freeform fabrication system for producing a three-dimensional object
US8048359B2 (en) 2008-10-20 2011-11-01 3D Systems, Inc. Compensation of actinic radiation intensity profiles for three-dimensional modelers
US8126580B2 (en) 2006-04-26 2012-02-28 Envisiontec Gmbh Device and method for producing a three-dimensional object by means of mask exposure
US8465689B2 (en) 2007-01-17 2013-06-18 3D Systems, Inc. Elevator and method for tilting solid image build platform for reducing air entrainment and for build release
US8845316B2 (en) 2007-07-04 2014-09-30 Envisiontec Gmbh Process and device for producing a three-dimensional object
US9354510B2 (en) 2011-12-16 2016-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. EUV mask and method for forming the same
US9415544B2 (en) 2006-08-29 2016-08-16 3D Systems, Inc. Wall smoothness, feature accuracy and resolution in projected images via exposure levels in solid imaging
US9486944B2 (en) 2009-10-19 2016-11-08 Global Filtration Systems Resin solidification substrate and assembly
US9527244B2 (en) 2014-02-10 2016-12-27 Global Filtration Systems Apparatus and method for forming three-dimensional objects from solidifiable paste
US10737479B2 (en) 2017-01-12 2020-08-11 Global Filtration Systems Method of making three-dimensional objects using both continuous and discontinuous solidification

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531086B1 (en) * 1997-04-30 2003-03-11 Speed Part Rp Ab Method and device for manufacturing three-dimensional bodies
WO2001014125A1 (en) * 1999-08-20 2001-03-01 Deltamed Medizinprodukte Gmbh Device and method for producing a three-dimensional object
US7845930B2 (en) 2004-05-07 2010-12-07 Envisiontec Gmbh Process for the production of a three-dimensional object with an improved separation of hardened material layers from a construction plane
US7790093B2 (en) 2004-05-10 2010-09-07 Envisiontec Gmbh Process for the production of a three-dimensional object with resolution improvement by “pixel-shift”
WO2005110722A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-24 Envisiontec Gmbh Method for producing a three-dimensional object with resolution enhancement by means of pixel shift
US8862260B2 (en) 2004-05-10 2014-10-14 Envisiontec Gmbh Process for the production of a three-dimensional object with resolution improvement by “pixel shift”
USRE43955E1 (en) 2004-05-10 2013-02-05 Envisiontec Gmbh Process for the production of a three-dimensional object with resolution improvement by pixel-shift
EP1894705A3 (en) * 2004-05-10 2008-12-03 Envisiontec GmbH Method for creating a three dimensional object with resolution enhancement by means of pixel shift
EP1710625A3 (en) * 2005-04-01 2008-03-05 3D Systems, Inc. Improved edge smoothness with low resolution projected images for use in solid imaging
US7758799B2 (en) 2005-04-01 2010-07-20 3D Systems, Inc. Edge smoothness with low resolution projected images for use in solid imaging
EP2148244A1 (en) * 2005-04-01 2010-01-27 3D Systems, Inc. Improved Edge Smoothness with low resolution projected images for use in Solid Imaging
US8703037B2 (en) 2005-04-01 2014-04-22 3D Systems, Inc. Edge smoothness with low resolution projected images for use in solid imaging
US8126580B2 (en) 2006-04-26 2012-02-28 Envisiontec Gmbh Device and method for producing a three-dimensional object by means of mask exposure
US7894921B2 (en) 2006-04-28 2011-02-22 Envisiontec Gmbh Device and method for producing a three-dimensional object by means of mask exposure
EP1849586A1 (en) * 2006-04-28 2007-10-31 Envisiontec GmbH Device and method for creating a three dimensional object using mask illumination
US8815143B2 (en) 2006-04-28 2014-08-26 Envisiontec Gmbh Method for producing a three-dimensional object by means of mask exposure
US7831328B2 (en) 2006-07-19 2010-11-09 Envisiontec Gmbh Method and device for producing a three-dimensional object, and computer and data carrier useful therefor
US9415544B2 (en) 2006-08-29 2016-08-16 3D Systems, Inc. Wall smoothness, feature accuracy and resolution in projected images via exposure levels in solid imaging
US7892474B2 (en) 2006-11-15 2011-02-22 Envisiontec Gmbh Continuous generative process for producing a three-dimensional object
US8465689B2 (en) 2007-01-17 2013-06-18 3D Systems, Inc. Elevator and method for tilting solid image build platform for reducing air entrainment and for build release
US8845316B2 (en) 2007-07-04 2014-09-30 Envisiontec Gmbh Process and device for producing a three-dimensional object
US10220565B2 (en) 2007-07-04 2019-03-05 Envisiontec Gmbh Process and device for producing a three-dimensional object
US9067361B2 (en) 2007-07-04 2015-06-30 Envisiontec Gmbh Process and device for producing a three-dimensional object
US8110135B2 (en) 2007-10-26 2012-02-07 Envisiontec Gmbh Process and freeform fabrication system for producing a three-dimensional object
US8003040B2 (en) 2007-10-26 2011-08-23 Envisiontec Gmbh Process and freeform fabrication system for producing a three-dimensional object
US8658076B2 (en) 2007-10-26 2014-02-25 Envisiontec Gmbh Process and freeform fabrication system for producing a three-dimensional object
US8048359B2 (en) 2008-10-20 2011-11-01 3D Systems, Inc. Compensation of actinic radiation intensity profiles for three-dimensional modelers
US8568646B2 (en) 2008-10-20 2013-10-29 3D Systems, Inc. Compensation of actinic radiation intensity profiles for three-dimensional modelers
US9486944B2 (en) 2009-10-19 2016-11-08 Global Filtration Systems Resin solidification substrate and assembly
US11633910B2 (en) 2009-10-19 2023-04-25 Global Filtration Systems Resin solidification substrate and assembly
US10894355B2 (en) 2009-10-19 2021-01-19 Global Filtration Systems Resin solidification substrate and assembly
US9354510B2 (en) 2011-12-16 2016-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. EUV mask and method for forming the same
US9975296B2 (en) 2014-02-10 2018-05-22 Global Filtration Systems Apparatus and method for forming three-dimensional objects from solidifiable paste
US9527244B2 (en) 2014-02-10 2016-12-27 Global Filtration Systems Apparatus and method for forming three-dimensional objects from solidifiable paste
US10737479B2 (en) 2017-01-12 2020-08-11 Global Filtration Systems Method of making three-dimensional objects using both continuous and discontinuous solidification
US11413856B2 (en) 2017-01-12 2022-08-16 Global Filtration Systems Method of making three-dimensional objects using both continuous and discontinuous solidification

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2692053A1 (en) Model prodn. by selective photopolymerisation of liq. or powder - using active liq. crystal mask or active light source controlled by computer instead of controlled movement focused laser
RU2402796C2 (en) Rapid prototyping device and rapid prototyping method
JP6698538B2 (en) Additional manufacturing apparatus and method
US7088432B2 (en) Dynamic mask projection stereo micro lithography
US7052263B2 (en) Apparatus for manufacturing a three-dimensional object
KR101192624B1 (en) Systems and methods for fabricating microstructures by imaging a radiation sensitive layer sandwiched between outer layers, and microstructures fabricated thereby
AU2007240215B2 (en) Optical modeling apparatus
WO1995015841A1 (en) Machine for making objects by selectively photopolymerising layered liquids or powders
US7095484B1 (en) Method and apparatus for maskless photolithography
US20170225393A1 (en) Apparatus and method for forming three-dimensional objects using two-photon absorption linear solidification
US20140319737A1 (en) Apparatus and method for forming three-dimensional objects using linear solidification
FR2595833A1 (en) PHOTOGRAPHIC TRACING TABLE USING A LIGHT MODULATOR AND METHOD FOR REPRODUCING GRAPHICS BY EXPOSURE
EP3160719A1 (en) Three-dimensional printing device
Hur Maskless fabrication of three-dimensional microstructures with high isotropic resolution: practical and theoretical considerations
Vladić et al. Vat photopolymerization
CN100498539C (en) Photoreaction apparatus
Boniface et al. Volumetric helical additive manufacturing
CN114420803A (en) Preparation method of Micro-LED display module, display module and display device
CN113119459B (en) Calibration system and method of 3D printing equipment and 3D printing equipment
US20230339187A1 (en) Volumetric three-dimensional printing methods
CN109130174A (en) Optical system, control method and system, 3D printing equipment
GB2315700A (en) Use of dynamic masks for object manufacture
Zhang et al. 3D photolithography through light field projections
CN113031252A (en) Micro mirror with micro-nano structure, micro mirror manufacturing method and laser display system
EP4291384A1 (en) Method for printing a 3d object in a photoreactive composition, and printer suitable for implementing the method

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse