FR2703945A1 - Procédé d'exposition pour réduire la distorsion de modèles fabriqués par imagerie tridimensionnelle. - Google Patents

Abstract

Le procédé de fabrication d'objets tridimensionnels à partir d'une multiplicité de parties de coupe transversale de l'objet correspondant à des parties durcies de couches contiguës d'une composition photoformable est réalisé par l'exposition séquentielle de formation d'image des différentes couches selon un modèle prédéterminé. L'appareil pour la mise en œuvre de ce procédé comporte une source de rayonnement d'exposition telle qu'un laser 10 à grande puissance émettant un faisceau 12 qui est focalisé sur un plan d'image 13 après avoir traversé un modulateur optoacoustique 14, qui peut faire varier l'intensité du faisceau depuis un état "fermé" jusqu'à un état "ouvert", le faisceau étant dirigé par deux dispositifs de déviation 16 et 18 contrôlés par un module de commande 28. Application à la formation d'objets tridimensionnels présentant une grande stabilité dimensionnelle grâce à un durcissement complet dans la masse.

Description

PROCEDE D'EXPOSITION POUR REDUIRE LA DISTORSION DE MODELES

FABRIQUES PAR IMAGERIE TRIDIMENSIONNELLE

La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil de modelage tridimensionnel, et plus particulière- ment, à un procédé pour contrôler l'exposition de couches photoformables afin de réaliser des modèles présentant une distorsion, due aux contraintes internes, qui soit la plus

réduite possible.

Une partie de la présente description contient des

éléments qui sont sujets à protection par le droit d'auteur.

Le titulaire de ce droit d'auteur n'a aucune objection à ce

que cette description soit reproduite par photocopie ou télé-

fax, comme cela se produit à partir de l'Office des Brevets, mais par ailleurs réserve ses droits au terme des lois sur la

propriété littéraire et artistique.

Il existe de nombreux systèmes pour fabriquer des mo-

dèles tridimensionnels (solides) par photoformage. EP-A-250 121 déposé par Scitex Corp. Ltd le 6 juin 1987 décrit un appareil de modelage tridimensionnel utilisant un liquide susceptible

de se solidifier et fournit un résumé des documents perti-

nents pour ce domaine technique.

US-A-4 575 330 délivré le 11 mars 1986 à C.V. Hull, décrit un système pour fabriquer des objets tridimensionnels en créant un modèle en section transversale de l'objet à former sur une surface choisie d'un milieu fluide susceptible d'altérer son état physique en réponse à une stimulation appropriée par un rayonnement incident, par un bombardement de particules ou par une réaction chimique. On forme des couches adjacentes successives adhérant les unes aux autres

et représentant des sections transversales adjacentes succes-

sives correspondantes de l'objet, ce qui permet d'obtenir un objet tridimensionnel. US-A-4 752 498, délivré le 21 Juin 1988 à E.V. Fudim, décrit un procédé perfectionné de formage d'objets tridimensionnels, qui consiste à irradier un photo- polymère non polymérisé par transmission d'une quantité

significative de rayonnement de solidification ou durcis-

sement du photopolymère à travers un matériau de transmission

de rayonnement en contact avec le photopolymère non polymé-

risé. Le matériau de transmission est du type qui laisse la surface irradiée apte à une réticulation ultérieure, de sorte

qu'une couche formée par la suite pourra y adhérer.

En produisant un objet tridimensionnel à partir de

couches successives durcissant par exposition à un rayonne-

ment durcissant modulé à la façon d'une image afin de former des sections transversales successives de l'objet, il est important de s'assurer que chaque couche représente avec précision la section transversale souhaitée de l'objet, de

façon à engendrer un objet tridimensionnel qui soit une re-

présentation précise de l'objet souhaité. Ainsi, il est important qu'il ne se produise pas de distorsion introduite au cours de la création de chaque couche, ce qui produirait une distorsion de l'objet. Malheureusement, les distorsions des couches individuelles se produisent précisément lorsque la composition photoformable se modifie au cours du processus d'irradiation, à partir d'un état d'écoulement sensiblement libre, jusqu'à un état solide ou continu sensiblement durci, par suite des contraintes dans les couches. On pense que ces contraintes sont le résultat de forces importantes, qui sont générées au cours du rétrécissement moléculaire par suite du processus de durcissement par irradiation. On a proposé de

nombreuses solutions à ce problème.

Une solution consiste à exposer les couches à un modèle

"Weave", ce qui est discuté au chapitre 8 de l'ouvrage "Ad-

vanced part building", pages 195-219, "Rapide phototyping & manufacturing, Fundamentals of stereo lithography", première édition, par Paul F. Jacobs, publiée par The Society of Manufacturing Engineers, One SME drive, P.O. Box 930 Dearborn,

Mi. 48121-0930.

Le brevet US-A-4 945 032 publié le 31 Juillet 1990 au nom de Murphy et al, propose un procédé de réduction des distorsions, dans lequel l'exposition d'une couche est ar-

rêtée et est reprise au moins une fois.

La demande de brevet japonais 63 (1988)-172685, publiée le 26 janvier 1990, utilise également deux expositions, une

première exposition de formation d'image qui laisse une ré-

sine seulement partiellement polymérisée dans les zones ex-

posées et, après la réalisation du modèle, une seconde expo-

sition générale qui durcit la résine partiellement polymé-

risée afin de réaliser un modèle rigide (solide ou continu).

Alors que ces méthodes peuvent réduire la distorsion, le besoin s'est encore exprimé de disposer d'un procédé qui aurait pour résultat un modèle solide ou continu exempt de toute distorsion et qui présenterait d'une part un minimum de matériau non polymérisé emprisonné dans le corps de l'objet,

et d'autre part une dureté maximale.

La présente invention a pour objet un procédé de fabri-

cation d'un objet tridimensionnel à partir d'une multiplicité de coupes transversales de l'objet. Les coupes transversales correspondent à des parties durcies de couches contiguëes

d'une composition photoformable créée par l'exposition sé-

quentielle de formation d'image des couches. Chaque couche est exposée selon un modèle prédéterminé, représentant la

coupe transversale souhaitée de l'objet tridimensionnel.

Le procédé de fabrication d'un objet tridimensionnel selon l'invention comporte les étapes consistant: (1) à exposer de façon à former une image au moins une couche selon le modèle prédéterminé pour la dite couche en utilisant une source d'exposition supermodulée, afin de réaliser sur ladite couche une image discontinue du

modèle présentant des zones d'image discrètes parfaite-

ment ancrées et durcies, séparées par des zones d'images de la composition photoformable partiellement durcie, et (2) à répéter l'exposition de formation d'image de ladite couche selon le même modèle prédéterminé pour ladite

couche, en utilisant ladite source d'exposition mo-

dulée, afin de réaliser sur ladite couche une image durcie continue dudit modèle. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la source d'exposition comporte un faisceau laser de balayage sous-modulé, venant frapper ladite couche, et la modulation

et la supermodulation de l'exposition sont réalisées en fai-

sant varier sélectivement l'intensité du faisceau venant frapper ladite couche depuis un état "fermé" jusqu'à un état

"ouvert" à des intervalles de temps prédéterminés.

Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'in-

vention, la source d'exposition comporte un faisceau laser de

balayage sous-modulé venant frapper ladite couche et réali-

sant le balayage selon une direction, le faisceau présentant une vitesse de balayage et la supermodulation de la source d'exposition est réalisée en faisant varier la vitesse de balayage du faisceau sur la couche, le long de la direction

de balayage, à un taux prédéterminé.

Selon encore un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, ce procédé consiste à répéter les étapes (1) et

(2) un certain nombre de fois prédéterminé, de façon à ex-

poser une pluralité de couches ou de couches contiguëes selon

des modèles correspondants prédéterminés.

Les zones d'images discrètes durcies peuvent être for-

mées de points ou de tirets. La première exposition super-

modulée pour ladite couche produit des zones durcies décalées latéralement sur ladite couche. La composition photoformable peut être un photopolymère, éventuellement un photopolymère

sous forme liquide.

Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'in-

vention, on peut prévoir un retard temporel entre les étapes (1) et (2). Lorsque la composition photoformable présente un retrait ou rétrécissement continu à la suite de l'exposition,

ledit retard temporel entre les étapes (1) et (2) est suffi-

sant pour permettre le retrait sensiblement complet de la

composition exposée.

Entre également dans le cadre de la présente invention, le fait d'effectuer l'exposition formatrice d'image dans l'étape (1) de façon à produire des zones durcies entourées de tirets et que ces zones entourées de tirets le long de la ligne d'image sont déplacés latéralement par rapport aux zones entourées de tirets en lignes d'images adjacentes. La source d'exposition comporte de préférence un faisceau laser de balayage sous-modulée avec un signal d'impulsion pour commander l'exposition de la composition photoformable. La modulation et la supermodulation du faisceau pour les deux

expositions sont réalisées par variation sélective de l'in-

tensité du faisceau frappant ladite couche depuis l'état "fermé" jusqu'à un état "ouvert", à des intervalles de temps prédéterminés. Au cours de la génération d'un modèle solide ou continu, on répète les étapes (1) et (2) un certain nombre de fois prédéterminé, afin d'exposer une pluralité de couches

selon des modéles prédéterminés correspondants.

D'autres buts, caractéristiques et avantages apparai-

tront à la lecture de la description de divers modes de réa-

lisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard des dessins annexés, o: - la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil utilisé pour la mise en oeuvre de la présente invention; - la figure 2 est un graphique montrant un signal de contrôle qui est appliqué à un appareil de modulation

de faisceau de rayonnement, afin de provoquer la sous-

modulation d'un faisceau d'exposition, ainsi que le durcissement résultant d'une composition photoformable exposée audit faisceau sous-modulé, dans des conditions de vitesse de balayage constante;

- la figure 3 est un graphique montrant le profil d'in-

tensité du faisceau d'irradiation dans le plan de la cible; - la figure 4 est un graphique montrant un signal de commande qui est appliqué à un appareil de modulation

de faisceau de rayonnement, afin de moduler, en forma-

tion de l'image, un faisceau d'exposition; - la figure 5 est un graphique représentant un signal de commande qui est appliqué à un appareil de modulation

de faisceau de rayonnement, afin de réaliser la super-

modulation d'un faisceau d'exposition et l'utiliser dans la première exposition de formation d'image de la composition photoformable, selon la présente invention; - la figure 6 est une représentation schématique d'une

coupe transversale en élévation du résultat de la pre-

mière exposition de formation d'image d'une couche photoformable utilisant le signal de commande de la figure 5; - la figure 7 est une représentation schématique d'une

coupe transversale en élévation du résultat de la se-

conde exposition de formation d'image d'une couche photoformable utilisant le signal de commande de la figure 4; - la figure 8 est une représentation schématique, en vue de dessus, d'une zone d'images exposée d'une couche, montrant les îlots formés à la suite de la première exposition de formation d'image, selon la présente invention; - la figure 9 est une représentation schématique de la même zone que celle représentée sur la figure 8, à la suite de la seconde exposition de formation d'image selon la présente invention; - la figure 10 est une représentation schématique, vue de dessus, montrant l'emplacement relatif des îlots formés par la première exposition de formation d'image selon une variante du mode de réalisation de la présente

invention.

Dans la présente description de la réalisation d'un

modèle tridimensionnel et des perfectionnements du procédé

selon la présente invention, dans lequel on obtient des modè-

les présentant une distorsion réduite, on utilise certains termes qui, pour plus de clarté, sont définis ci-dessous:

- "composition photoformable": un matériau qui est à l'ori-

gine dans un état non durci et aisément déformable, tel que l'état liquide, et qui est durci ou partiellement durci après

exposition à une quantité suffisante d'un rayonnement appro-

prié; - "non-durci": l'état de la composition photoformable avant toute exposition importante à un rayonnement, lorsque ladite composition est dans un état aisément déformable;

- "partiellement durci": l'état de la composition photoform-

able après qu'elle ait été exposée à un rayonnement durcis-

sant à un niveau d'intensité insuffisant pour durcir la compo-

sition au-delà du point o elle reste déformable. Il s'agit d'un état flexible et adaptable, "caoutchouteux" en quelque sorte. - "durci": l'état de la composition photoformable après qu'elle ait été exposée à un rayonnement durcissant, à un niveau

d'intensité suffisant pour la rendre rigide (solide ou continu).

(Un peu de matériau non durci ou partiellement durci peut être emprisonné à l'intérieur le réseau de la composition durcie; ce matériau n'est pas cependant présent en quantités

suffisantes pour rendre le matériau adaptable).

- états "fermé" et "ouvert": l'état "fermé" est un état dans lequel l'intensité et la vitesse du faisceau de rayonnement

d'exposition sont telles que l'exposition (c'est-à-dire l'in-

tensité du rayonnement incident x durée de l'incidence), mesurée dans le plan de l'image, est au-dessus d'un seuil suffisant pour durcir le matériau photoformable. L'état "ouvert" est un état dans lequel l'intensité et la vitesse du

faisceau sont tels que l'exposition, mesurée de façon simi-

laire dans le plan de l'image, est inférieure au seuil suffi-

sant pour durcir le matériau photoformable.

Sur les figures, l'état "fermé" est indiqué par "on"

tandis que l'état "ouvert" est indiqué par "off".

- sous-modulation: un processus dans lequel on fait varier l'intensité et/ou la vitesse d'un faisceau laser, de façon à

produire des états "fermé" et "ouvert", avec un train d'impul-

sion dont le taux de répétition et la largeur d'impulsion

sont variables. La largeur et le taux de répétition (la fré-

quence) sont fonction de la vitesse de balayage instantanée du faisceau dans le plan de l'image. La largeur d'impulsion et le taux de répétition sont choisis de façon à assurer des niveaux d'exposition sensiblement uniformes dans le plan de

l'image, sur tout le trajet de balayage du faisceau.

- modulation: un processus dans lequel un faisceau laser

venant frapper dans le plan de l'image est modulé en forma-

tion d'image, en faisant varier l'intensité du faisceau dans le plan de l'image entre des états "fermé" et "ouvert" sur la

base d'un signal représentant l'information image, afin d'ex-

poser des zones du plan de l'image pour reproduire une image

correspondant à la formation d'image dans le signal. Le fais-

ceau peut être un faisceau laser sous-modulé.

- supermodulation: un processus selon lequel on fait en outre varier le niveau d'exposition engendré par un faisceau laser ou lumineux sur un plan de l'image, entre des état "fermé" ou "ouvert", en fonction d'un signal de commande prédéterminé choisi de façon à créer une série interrompue d'expositions

qui produisent un modèle de zones exposées, discrètes, décon-

nectées à l'intérieur d'une partie exposée de la zone d'image dans le plan de l'image. Ceci peut être réalisé en faisant varier soit l'intensité du rayonnement d'exposition incident

sur le plan de l'image, soit en faisant varier la durée pen-

dant laquelle le rayonnement vient frapper un point sur le

plan de l'image, ou les deux à la fois.

Dans la description détaillée qui suit, les signes de

référence similaires se rapportent à des éléments similaires

sur toutes les figures du dessin.

La figure 1 représente un appareil pour la mise en oeuvre de la présente invention. L'appareil comporte une source de rayonnement d'exposition, telle qu'un laser 10, qui émet un faisceau 12 de rayonnement d'exposition. Le laser 10

est de préférence un laser à grande puissance qui peut pré-

senter des bandes principales dans les zones visibles infra-

rouges ou ultraviolettes du spectre de rayonnement, le choix d'une bande particulière étant fonction de la sensibilité

spectrale de la composition à durcir par exposition au rayon-

nement. Le terme "grande puissance" est un terme relatif et dépend du plus ou moins grand niveau d'énergie de rayonnement

nécessaire pour durcir une composition photoformable parti-

culière (c'est-à-dire la vitesse de photoformage de la compo-

sition). Aux vitesses de photoformage disponibles actuelle-

ment, on considère que le niveau de "puissance élevée" corres- pond à une puissance supérieure à 20 mW, et de préférence supérieure à 100 mW telle que mesurée à partir de l'intensité du faisceau 12. Des moyens de focalisation ou de mise au point qui focalisent le faisceau 12 sur un plan d'image 13, sont disponibles, mais ils sont omis de la figure 1 à des

fins de clarification.

En plus d'un faisceau d'exposition 12 engendré par laser, on peut utiliser d'autres sources de rayonnement, telles que les faisceaux d'électrons, les rayons X, etc..,

tous ces rayonnements étant à nouveau fonction de la sensibi-

lité spectrale de la composition durcissable qui est exposée à ce rayonnement. La section transversale du faisceau 12 présente de façon typique une forme générale circulaire avec une distribution d'intensité de Gauss, telle que représentée sur la figure 3, o "D" est le point de niveau d'irradiation 1/e2. Le faisceau 12 traverse un modulateur 14 qui est de

préférence un modulateur opto-acoustique. Le modulateur opto-

acoustique fait varier l'intensité du faisceau émergent, entre un état "fermé" et un état "ouvert", tel que défini ci-dessus, en réponse à un signal de commande électronique

qui lui est applique.

Le faisceau est ensuite dirigé à travers un système de

déviation de faisceau, qui comporte de préférence deux dispo-

sitifs orthogonaux de déviation de faisceau 16 et 18. Les

dispositifs 16 et 18 sont commandés par des moyens de comman-

de de faisceau inclus dans un module de commande 28, par des lignes 15 et 15'. Le système de faisceau peut comporter deux miroirs tournant autour de deux axes orthogonaux montés sur

deux moteurs à servo-commande.

Les moteurs à servo-commande peuvent être commandés par

un signal électronique tel qu'une série d'impulsions en si-

gnal carré, afin de faire tourner les miroirs pour position-

ner le faisceau en un point quelconque du plan d'image 13 et peuvent balayer ou explorer une ligne de forme de quelconque dans ce plan 13. Un système de déviation de faisceau utili- sant des servo-moteurs, et utilisé pour mettre en pratique la présente invention, a été développé et vendu par Greyhawk Systems Inc. de Milpitas, Ca. En variante, on peut monter les

miroirs sur des galvanomètres, de telle façon que, en choisis-

sant de façon appropriée la tension appliquée à chacun des

deux galvanomètres, le faisceau puisse à nouveau être position-

né en un point quelconque du plan d'image 13, et puisse balayer

n'importe quelle ligne de forme dans ce plan 13.

Le plan d'image 13 est situé dans un récipient 20 qui contient une composition 22 susceptible d'être durcie par

rayonnement et une plate-forme de support mobile ou éléva-

teur 26. La plate-forme 26 est positionnée dans le récipient , par rapport à l'agencement de déviation et de modulation du faisceau laser, de façon à présenter sélectivement au

faisceau 12, dans le plan image 13, la composition photofor-

mable 22 qu'elle supporte. Des moyens 24 sont prévus pour lever ou abaisser la plate-forme 26 en réponse à un signal de commande appliqué aux moyens 24 par une ligne 25. Le module de commande 28 comporte des moyens de commande appropriés de

levage et d'abaissement.

Le module de commande 28 peut comporter un ordinateur programmé de façon appropriée afin de réaliser les fonctions de modulation et de mise en place du faisceau laser sur le plan d'image 13, ainsi que de levage de la plate-forme pour

amener la composition photoformable dans le plan d'image 13.

L'ordinateur peut réaliser ces fonctions en utilisant des transducteurs appropriés, cependant tout ceci constitue une technologie bien connue qui ne constitue pas l'objet de la

présente invention.

Des moyens de revêtement, qui ne sont également pas représentés sur la figure 1 à des fins de clarification, sont prévus pour permettre la formation sur la plate-forme 26 (ou sur un objet situé sur la plateforme) dans le plan d'image 13, d'une couche de composition photoformable présentant une

épaisseur uniforme et une surface lisse. Ces moyens de revê-

tement sont à nouveau connus en eux-mêmes, et ne constituent pas l'objet de la présente invention. Les brevets US-A-5 006 364, délivré le 9 avril 1991, et US-A-5 094 935 délivré le 10 mars 1992, tous deux au nom de

E.I. du Pont de Nemours and Company, décrivent des composi-

tions photoformables utilisées pour réaliser des modèles

multicouches en utilisant le procédé d'imagerie tridimension-

nel (solide) et un équipement similaire à l'équipement repré-

senté schématiquement sur la figure 1. De préférence, la

composition photoformable est une composition liquide compre-

nant:

(a) de 45 à 55% d'un oligomère polyuréthane acrylé disfonc-

tionnel ou d'un mélange desdits oligomères; (b) de 25 à 40% d'un polyglycol ester ou d'un mélange de tels esters, présentant la formule suivante:

H2C=CH(C0)-0(CH2-CH2-0)4-(C0)HC=CH2

(c) de 4 à 6% d'un système photoinitiateur (ou d'un mélange de systèmes photoinitiateurs) sensible au rayonnement actinique, tel que 2,2diméthoxy-2-phényl acétophénone; et (d) de 10 à 20% d'run diluant réactif polyfonctionnel tel qu'un acrylate, ou d'un mélange de diluants réactifs,

ladite composition photoformable liquide présentant une vis-

cosité de 300 à 3000 cP à 25 C.

Le faisceau 12 est modulé dans le modulateur 14. Dans le mode de réalisation préféré, le faisceau 12 est modulé de trois façons différentes. Tout d'abord, le faisceau 12 est sous-modulé par un train d'impulsions à taux de répétition variable. L'apparition de l'impulsion est fonction de la position angulaire des miroirs de déviation des faisceaux montés sur un moteur pas-à-pas, et calculée de telle façon

que l'exposition de la composition photoformable, c'est-à-

dire le produit de l'intensité du rayonnement par la durée d'application du rayonnement en un point quelconque le long d'une ligne de balayage sur le plan d'exposition 13 soit

constante. Ceci est obtenu en contrôlant le taux de répéti-

tion des impulsions, de telle façon que la distribution des impulsions d'exposition sur le plan d'image 13 en fonction de la distance depuis le début jusqu'à la fin, le long d'une ligne de balayage, soit régulière, comme cela est représenté

sur la figure 2.

De cette façon, la commande du faisceau 12 est utilisée pour obtenir une exposition constante le long de toute la longueur d'une ligne d'image exposée. Comme les moyens de

déviation de faisceau n'ont pas une masse nulle, l'accéléra-

tion et la décélération ne sont pas instantanées et affectent l'exposition si elles restent non compensées. Ainsi, il en résultera une exposition non uniforme, si on n'applique pas une correction, car la vitesse de balayage du faisceau 12 est différente au début de chaque balayage, par comparaison avec l'état constant le long de la ligne d'image exposée, qui est

atteint après que l'accélération initiale du miroir de dévia-

tion soit réalisée et que l'on ait atteint la vitesse de balayage de service. Le même problème apparaît à la fin d'une

ligne balayée, lorsque le miroir décélère avant de s'arrêter.

Dans le mode de réalisation préféré, on utilise un encodeur associé aux miroirs montés sur des moteurs pas-à-pas,

afin de commander le taux d'impulsion du signal de sous-modu-

lation. La résolution de l'encodeur est d'une seconde d'arc, et un signal apte à sous-moduler le faisceau 12, pour une largeur de durée d'impulsion donnée, est émis toutes les deux secondes d'arc de rotation du miroir. Comme le faisceau 12 est un faisceau réfléchi, deux secondes d'arc de rotation du

miroir provoquent la rotation du faisceau de 4 secondes d'arc.

Le rayon de balayage du faisceau 12, à partir du miroir jus-

qu'au plan d'image 13, est nominalement de 1295,4 mm (51 pouces), ainsi, une impulsion de lumière sera engendré dans les zones d'image approximativement pour chaque 0,0254 mm (1 millième de pouce). Comme le diamètre "D" de faisceau 1/e2 dans le système courant est approximativement de 137 pm (5,4 millièmes de pouce), il existe un recouvrement sensible des expositions sous-modulées sensiblement gaussiennes. Ce recouvrement est suffisant pour durcir une ligne en cours

d'exposition, de telle façon que la ligne présente une épais-

seur sensiblement uniforme sur toute sa longueur, comme re-

présenté sur la figure 2 par le second graphique décrivant la profondeur de durcissement en fonction de l'espacement de la surface.

Un objet tridimensionnel (solide) est réalisé par expo-

sition séquentielle d'une pluralité de couches contiguës en recouvrement, chacune étant exposée pour la formation d'image. L'exposition pour la formation d'image de chaque couche est obtenue en exposant pour la formation d'image, une composition photoformable dans le plan d'image. Ceci est réalisé en retour par une modulation de formation d'image du faisceau laser. La figure 4 représente l'amplitude de la

tension de modulation "V" en fonction du temps "t", et illus-

tre la modulation de formation d'image du faisceau. Comme représenté sur la figure 4, le faisceau sous-modulé est en outre modulé en faisant tourner le faisceau "ouvert" et "fermé" pour engendrer deux lignes, la ligne A-B (faisceau

"fermé") et la ligne C-D, séparées par un espace B-C (fais-

ceau "ouvert"). US-A-5 014 207 délivré le 7 mars 1991 au nom

de E.I. du Pont de Nemours and Company, expose plus en dé-

tails ce procédé d'exposition à double modulation.

Selon la présente invention, les couches sont exposées deux fois. De préférence, toutes les couches sont réalisées en exposant chaque couche deux fois. La première exposition est une exposition de formation d'image dans laquelle le faisceau de rayonnement sous-modulé, qui est en outre modulé avec l'information d'image, et qui est supermodulé avec un signal d'impulsion présélectionné, ce qui permet de réaliser une image discontinue du modèle présentant une pluralité de zones d'images ancrées et durcies, séparées par des zones d'images de composition partiellement durcie, ressemblant à

une série de tirets. Dans la présente invention, il est im-

portant que non seulement les zones d'image entre les zones d'image durcies soient partiellement durcies, mais également que les zones d'imagedurcies soient ancrées à la couche contiguë sous-jacente, de manière à empêcher un effet de

"flottement" au cours de l'exposition subséquente. On a dé-

couvert que la distorsion dans de telles couches, due à des contraintes internes au cours de l'irradiation subséquente, sont réduites de façon significative lorsque les zones

d'image durcies sont ancrées au cours de la première exposi-

tion, et également, lorsque de telles zones d'image durcies

sont séparées par des zones partiellement durcies, en par-

ticulier dans des régions en surplomb o "l'ancrage" n'est

pas possible.

Lorsque cette première exposition de formation d'image

de la couche est réalisée, la couche est soumise à une se-

conde exposition de formation d'image, en utilisant à nouveau un faisceau de rayonnement modulé et sous-modulé, mais sans la supermodulation additionnelle qui a créé les tirets au cours de la première exposition. La seconde exposition est

calculée de façon à réaliser une image continue durcie.

Ainsi, l'image de chaque couche est réalisée en deux étapes, la première sous la forme d'une image constituée de tirets,

ensuite sous la forme d'une image continue (solide).

Ce processus est expliqué plus en détail en référence aux figures 4, 5, 6 et 7. La première exposition d'une couche est réalisée avec un faisceau modulé par un signal, tel que représenté sur la figure 5. Ce signal est le résultat de trois modulations différentes du faisceau. La première, est constituée par la sous-modulation du signal, qui engendre une série de courtes impulsions P. Superposée à ces impulsions, est prévu un signal représentant l'information d'image, par

exemple une ligne continue A-B, suivie d'une partie non expo-

sée B-C, qui est à son tour suivie d'une autre ligne C-B. Les impulsions de sous-modulation apparaissent uniquement dans

les parties en traits pleins.

Une série additionnelle d'impulsions de supermodulation,

* e-f, g-h, i-j, etc.. est superposée d'o il résulte un fais-

ceau d'exposition comprenant les jeux Sl, S2, S3, S4, S5 et

S6 d'impulsions de sous-modulation P, représenté sur la figu-

re 5. Le résultat de l'exposition de la composition durcissa-

ble à ce jeu d'impulsions consiste en la génération, dans la

couche exposée dans le plan image, d'une série de zones dur-

cies déconnectées ou d'îlots 32, ressemblant à des tirets le long de la ligne d'exposition 30, séparées par des zones 34 de composition partiellement durcie, telles que représentées sur les figures 6 et 8. Sur la figure 8, les îlots durcis

sont représentés sous une forme uniformément ombrée. Cepen-

dant, on doit comprendre que le degré de durcissement n'est

pas uniforme dans les îlots, et du fait de la forme gaus-

sienne du faisceau d'exposition, il se produit une chute du niveau d'exposition à proximité des bords des îlots, ce qui n'est pas représenté sur la figure. La fréquence des jeux d'impulsions doit être calculée afin d'être sûr qu'il n'y a pas de matériau durci disposé dans l'espace entre les tirets,

les zones 34 entre les tirets contenant tout au plus uni-

quement une composition partiellement durcie.

De préférence, le niveau d'exposition est calculé pour durcir le matériau exposé jusqu'à une profondeur s'étendant au-delà de l'épaisseur de la couche, afin d'assurer l'ancrage des îlots dans la couche sous- jacente, sur une profondeur "d", comme représenté sur la figure 6. La dimension de "d"

n'est pas critique, et aussi longtemps que l'exposition dur-

oit le matériau à une profondeur supérieure à l'épaisseur de la couche, cette exposition est suffisante. Le brevet US-A-5 014 207 enseigne comment calculer la profondeur de

photo-durcissement en fonction de l'irradiation du faisceau.

A la suite de cette première exposition, on réalise une seconde exposition de la même couche avec la même information d'image. L'intensité du faisceau est modulée, comme cela est

représenté sur la figure 4, d'o il résulte un jeu d'impul-

sions sous-modulées sur toute la longueur de tous les traits

pleins A-B, C-D, etc... Le résultat de cette seconde exposi-

tion est un durcissement complet de toutes les zones expo-

sées, ce qui ponte les portions entre les îlots ou tirets discontinus créés précédemment, comme représenté sur les figures 7 et 8. La figure 9 représente une vue de dessus du résultat de cette seconde exposition lorsque la totalité du matériau le long des lignes balayées 36 a été durcie. Comme

représenté, la partie durcie inclut les îlots 32 et les es-

paces intermédiaires 34.

La figure 10 représente une légère variante du procédé, dans laquelle la position des îlots 32 dans les lignes de balayage adjacentes 30 est décalée, de telle façon que les

îlots 32 et 32' ne soient pas exactement disposés côte-à-

côte.

On a observé que pour quelques polymères le rétrécisse-

ment peut continuer plus d'une minute après l'exposition.

Dans les cas o l'on observe un tel retard, la seconde expo-

sition, c'est-à-dire l'exposition avec le faisceau modulé,

peut être retardée à la suite de l'exposition avec le fais-

ceau supermodulé d'une période de temps suffisant pour per-

mettre au rétrécissement de post-exposition du polymère de se

produire.

Après l'achèvement des deux expositions de formation d'image, une nouvelle couche de matériau non-exposé vient revêtir la couche exposée et le processus est répété pour cette nouvelle couche; on continue ainsi jusqu'à ce que l'on

ait réalisé un objet tridimensionnel, en utilisant une plura-

lité de couches contiguëes d'imagerie, cette couche d'image-

rie représentant une coupe transversale de l'objet.

L'objet est ensuite enlevé du récipient, le matériau

non-exposé est enlevé de l'objet et, si on le souhaite, l'ob-

jet est soumis à un durcissement supplémentaire en l'exposant

à un rayonnement de durcissement à grand éclairement.

Afin de réduire la durée générale d'exposition, l'espa-

cement des lignes de balayage pour les balayages de première exposition peuvent être différentes, par exemple plus larges que celui de la seconde exposition couvrant la même surface en un nombre de balayages plus faible. Ainsi, l'espacement des lignes de balayage pour le premier balayage peut être de 0,127 mm (0,005 pouces) tandis que, pour le second, il peut être de 0,058 mm (0,002 pouces) ce qui permet d'obtenir un

durcissement plus uniforme des zones de l'image.

A titre d'exemple, en utilisant une composition photo-

formable liquide, telle que décrite ci-dessus, et en réglant chaque couche à une épaisseur de 0,127 mm (0,005 pouces) au cours de la première exposition supermodulée, la largeur de la durée d'impulsion de sous-modulation "P" est fixée à 1,56 s. Un laser à lumière cohérente modèle 326 ion argon, émettant un faisceau de rayonnement dans le spectre ultra- violet avec des lignes primaires à 351,1 nm et 353,8 nm, est utilisé comme source d'exposition pour émettre un faisceau

d'imagerie présentant une section transversale de forme géné-

rale circulaire engendrant une tache circulaire avec une distribution de puissance gaussienne dans le plan d'image. La puissance du faisceau dans le plan d'image est de 227 mW, et le rayon de la tache ou point 1/e2 est de 0,00685 cm. La longueur de l'exposition de tirets (e-f, g-h, i-k, etc...)

est réglée à 0,106 mm (0,004 pouce), l'espace entre les expo-

sitions de tirets (f-g, h-i, j-k, etc...) est de 0,0058 mm

(0,002 pouce) et l'espacement de balayage des tirets (c'est-

à-dire la distance centre à centre entre les sauts de fais-

ceaux adjacents) est de 0,127 mm (0,005 pouce).

Pour un espacement de balayage de 0,0508mm (0,002 pouce) et une exposition qui est seulement sous-modulée, ce matériau présente une profondeur de polymérisation pour correspondre à la courbe polynominale d'exposition d'approximativement: profondeur (cm)= A + B * E + C * [E]2 o:

A = - 0,00314

B = 0,004243

C = 0,001325, et

E = niveau d'exposition en (mJ/cm2).

En réalisant la sommation des expositions adjacentes autour de chaque point dans la zone d'image pour un rayon de

0,127 mm (0,005 pouce), on peut calculer l'exposition maxima-

le (au centre du tiret) qui est approximativement de 13,68 mJ/cm2. L'épaisseur maximale (au centre du tiret) est de

0,170 mm (0,0067 pouce).

L'ancrage ou l'engagement de chaque tiret est par consé-

quent de 0,043 mm (0,0017 pouce).

L'espacement des tirets est choisi de telle façon qu'il ne se produise pas de pontage de matériau durci entre les tirets, mais qu'il n'existe que du matériau non durci ou

partiellement durci entre les tirets.

La première exposition est suivie d'une seconde exposi-

tion, la tache du faisceau dans le plan d'image est balayé avec une espacement de ligne de balayage de 0,0508 mm (2 mil). La largeur de la durée d'impulsion de sous-modulation est de 0,88 s. La puissance du laser et la dimension de la

tache due au laser restent inchangés. En réalisant la somma-

tion des expositions à partir du balayage du premier balayage de tirets et du second balayage sans tiret, autour d'un point, et en prenant en compte les contributions d'exposition des points à l'intérieur d'un rayon de 0,127 mm (5 mils de rayon), l'exposition maximale, minimale et moyenne est calculée pour présenter respectivement des valeurs égales à 29,04 mJ/cm2, 18,62 mJ/cm2, et 22,71 mJ/cm2. Les épaisseurs résultantes maximales, minimales et moyennes sont calculées comme étant de 0,254 mm, 0,204 mm et 0,228 mm (0,010 pouce, 0,008 pouce et 0,009 pouce). Comme l'épaisseur nominale de la couche de revêtement est de 0,127 mm (0,005 pouce), le matériau est

durci sur toute son épaisseur.

Dans les exemples et dans la description ci-dessus,

l'invention a été décrite dans un environnement o un seul

objet est produit chaque fois par un équipement d'exposition.

La pratique dans l'industrie est souvent de réaliser plus d'un objet côte-à-côte sur la plate-forme dans le récipient en utilisant différentes informations d'imagerie et pour des espacements de balayage de durées différentes pour chacun. Il est également possible de réaliser des objets simultanément, tout en utilisant des épaisseurs de couche différentes pour

les différents objets. Dans tous ces cas, la présente inven-

tion est susceptible d'être utilisée, et pour mettre en oeuvre

l'invention, on considère chaque objet comme existant indépen-

damment des autres, chacun étant soumis à deux expositions

selon les enseignements qui viennent d'être donnés.

Un exemple de réalisation du logiciel utilisé pour la

présente invention est inclus à titre illustratif dans l'an-

nexe A à la présente demande. Le programme du logiciel est écrit en script UNIX convenable pour être utilisée dans un ordinateur 28, ou un processeur de signal similaire, afin d'engendrer les première et seconde expositions, ainsi que le

signal de supermodulation qui apparaît à la fin de la pré-

sente description.

L'effet obtenu par le faisceau supermodulé a été décrit en termes de supermodulation du faisceau en utilisant la modulation d'intensité de rayonnement (amplitude). Cependant, l'effet de supermodulation peut également être réalisé en maintenant constante l'intensité du faisceau et en faisant varier la vitesse de balayage sur le plan d'image. Ceci peut être réalisé par exemple en superposant un signal de type

sinusoïdal sur le système d'entraînement du miroir de balaya-

ge, de telle façon que le faisceau oscille lorsqu'il se dé-

place le long d'une ligne de balayage. Il résulte de cette

oscillation que des parties sur la ligne de balayage reçoi-

vent une plus longue exposition, tandis que d'autres reçoi-

vent une exposition plus courte. En choisissant correctement la fréquence d'oscillation, on peut calculer les expositions plus longues et plus courtes, de telle façon qu'elles soient supérieures ou inférieures à un niveau de seuil d'exposition pour le matériau photoformable utilisé, d'o il résulte des

zones durcies et non-durcies le long de la ligne de balayage.

Le système tel que décrit ci-dessus constitue sensible-

ment une mise en oeuvre numérique du procédé selon l'inven-

tion. Cependant, on peut mettre en oeuvre les mêmes première et seconde exposition dans un environnement analogique, sans difficulté. L'homme de l'art, bénéficiant des enseignements de la présente invention, tels qu'exposés ci-dessus, peut y apporter de nombreuses modifications. Par exemple, on peut

choisir d'éliminer l'exposition de sous-modulation, et d'uti-

liser un faisceau d'intensité constante, modulé uniquement par la modulation de formation d'image et par les signaux de

supermodulation selon la présente invention. On peut égale-

ment choisir d'exposer, avec les deux expositions de forma-

tion d'image telles qu'enseignées ci-dessus, des zones défi-

nies des couches comprenant l'objet tridimensionnel plutôt

que chacune de ces couches l'une après l'autre. Ces modifi-

cations sont considérées comme correspondant à l'objet de la

présente invention.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de

l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

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ANNEXE A

PROGRAMME: BULL2

Copyright 1990, 1991, 1992, 1993 (c) E.I dupont de Nemours & Co.

VERSION: 1.3

FONCTION: Logiciel d'application pour le projet de modelage tridimensionnel SOMOS. Fichier séquentiel pour la commande de revêtement et de traçage pour des esais sur le système de

revêtement type 5.

COMMENTAIRES:

Transposition sur Sun Unix de l'implémentation MES sous

MS-DOS.

AUTEURS: Bronson R. Hokuf, Blair Computing Systems, Inc. echo 'Beginning program "build2", version 1.3.' # Vérification des entrées de données initiales if (($1 - 'holp') Il ($1.-help') i ($1 'h') il (1 = '-h') then echo 'Program: build2' echo 'Veraion 1.3' echo 'Usage; build2 <file> <file2> <file3> <file4> <no. of layers> <layer thickneas> <transition Point>' echo 'Parametr 1, 2 and 3 are roquired.' echo 'Parameter3 4 and 5 are optional and must be in mils.' echo 'befaulta are: layer: 10 milsr, Transition Point: 10 Layers' return 0 else if ($#argv<7) then

echo Error: Incorrect numiber of arguments to AO.

echo 'Usage: build2 <filel> <file2> <file3> <tile4> <no. of layers> <layer thicknesS> <transition Point>' echo 'Parameters 1--7 are required. ' exit 1 else if (!(-e init sanner.hpgl)? then

echo Error: The file init scanner.hpgl doas not exist.

echo This. file contains the initialization codes for the

echo scanning system. Copy it to the current directory.

exit 1 else if (! (-e /dev/aprinterO) then

echo Error: The file /dev/oprinterO does not etist.

echo Does this machine have the parallel port installed? acho Please verify your syatem configur&tion. This

echo procedure is intendced for use with a Solid Imager.

exit 1 else if (!(-o $1; then

echo Error: The file $1 does not exist.

echo Listed are available filées with \".hpgl\" \".plt\"' extension: echo ls *hpgl *plt echo maà-----------------à__f

echo Please use a different filename and cry aeain.

exit i else if! !(-e.2) then

echo z=ror: The file $2 does not exist.

echo Listedare available files with \".hpglV"' \".plt\" extension: echo m m n = ls *hpgl *plj

echo -.-....-=''-

echo Please iu3e a different filename andtry again.

exiti 1 # Si toutes les entrées paraissent correctes, début du

traitement des fichiers.

bld2 QI1 $2 $3 $4 $5 $6 $7 > /ciOv/ttya echo 'Done building' $5 'layers from files:' S1 $2 $3 $4 echo ',4-+{±.+++++++++ + +++++++++ +++++++ ++.+.++++.. ' endif

23 2703945

PROGRAMME: bld2 Copyright 1990. 1991, 1992. 1993 (c) E.I duPont de Nemours & Co.

VERSION: 1.4

FONCTION: Logiciel d'application pour le projet de modelage tridimensionnel SOMOS.

Fichier séquentiel pour la commande de revêtement et de traçage pour des essais

sur le système de revêtement type 5.

COMMENTAIRES:

Transposition vers Sun Unix à partir de l'implémentation MKS sous MS-DOS.

Note: l'utilisateur doit modifier les entrées pour pouvoir positionner correctement la plateforme quand elle se trouve au-dessus ou en dessous de l'interrupteur de dépassement de limite de la position recherchée. Il faut modifier de commande: LOS dans le procédé de initialisation du dispositif de

commande élévateur, He6 dans la séquence de auto-guidage.

Voir commentaire plus loin.

UTILISATION:

Les quatre premiers paramètres sont les noms des fichiers de traçage.

Le cinquième paramètre est le nombre de couches à balayer.

Le sixième paramètre est l'épaisseur de couche.

Le septième paramètre est la couche pour laquelle il y a une transition du

traçage n'162 vers le traçage 384.

AUTEUR: Bronson R. Hokuf. Blair Computing Systems. Inc.

MODIFICATIONS:

1.0 date de création 3 janvier 1990. B. Hokuf 1.1 modifié le 8 janvier 1990, B. Hokuf - Ajout d'un décalage de l'élévateur pour position de repos de l'élévateur - Ajout de variables implicites supplémentaires et incorporation de leur définition dans un fichier de valeurs implicites séparé - Ajout d'affichage des durées de repos, avec emission de message 1.2 modifié le 2 juillet 1992 - Adaptation pour utilisation sur Sparcstation de Sun 1.3 modifié le 9 juillet 1992 - Adaptation pour balayage des tirets et des balayages doubles 1.4 modifié le 9 juillet 1992 par John Lawton - Adaptation permettant de balayer 4 fichiers 1.5 modifié le 22 juillet 1992 par John Lawton - Adaptation permettant de désactiver le laser et le système de refroidissement à l'eau à la fin de l'exécution. Utilisation de relais entrée/sortie pour la désactivation. - ajout d'un commentaire concernant le retour à la position de repos en fin d'exécution.

cho' 'Beginning program "bid2", version 1,4..

# Vérification des entrées des données initiales I if ($7 '') then eoho You must supply rguments to this script. The actipt is normally

X called by \"build\".

i echo 'Usage: bld2:<filsnamel> <ftilename2> <filename3> <Uilename4> <number of layers> <layer thlickness> <transition point>' exit 1

i fi..

plotfilel$(l:?'Plot file not specified as the lst parameter.'} plotfile2$(2:?'Plot file not specitied as the 2nd parameter.'} plotfile3S{3:?'Plot file not speoiried as the 3rd parameter.'} plotfile4-5{4:?'> lot file not specified as the th parameter.'} num layers-G{5;?'Number of layers was not'speóified as the 5th paramecer.'} 9 For the distance parametors the asusomption is that Z stops = 1 mil layer-S(6:-10} 9 sez derault layer thicknosa to d10 mils transition-S{7:?'Layer transition point was not apecitried 4 the 7th parameter.') Itransition- $(7:-1)

24 2703945

# Détermination des valeurs implicites de temporisation et de déplacement.

e-home pld,300 # vitesse de retour en position de repos espdi-S0 de l'élévateur. du moteur (400) Qoffaet-550 # pas du moteur (180) pour le positionnement de l'élévateur delaydle # mils (0) de1aydev15 4# tous les retards sont en secondes del.ay home-iS delay. off8et5 delays-_an-200 # retard pour balayage du premier fichier, en secondes dmlay2 scanll # retard pour balayage du deuxième fichier. en secondes dalay3_soan'400 delay4cn-1t # retard pour balayage du troisième fichier, en secondes delay Wipe45 # retard pour balayage du quatrième fichier. en secondes kjogBpd-1700 # pas pour facteur de conversion en mils (20) stypsmi 2 # durée de refroidissement du laser pendant séquence laèr_coolm60

de passage au repos.

# Initialisations a_offeet _teps-'expr Se o$ret \4 seps mll' # décalage de l'élévateur en mils layer thickn*ss-'expr Slayer \* $steps mil' # convertion des mils en pas echo.'Running bld2, Versilon 1. 4' > fdevftty echo,About to build a part usin:' > /dev/tty echo ' File 1t ' Splo>ú1el ? /dV/tty echo ' ilo 2: ' $plotfúle2 > /devrtty echo ' File 3: ' $pLotfile3 > /dev/tty ocho File 4: ' $plotflO4 > /dev/tty echo t Number of layers ' $num layers > /dev/try echo ' Layer thickneis: ' $Iayer > fdev[tpy echo ' Tranaition Point: Stransition ' layers' > /deV/tCy echo ' bcan delty 1: ' delaylscan >. /dev/tty echo Scan delay 2; saelayz scan > fdev/tty echo ' Scan deliy 3: ' $delay3 scan > /dev/tty echo ' Scan delay 4z ' $delay4_scan > fdev/Cty échoà f -----------------{devfty ccho 'Starting...\n' > (devftty eCho 'Setup commuAications to the indexers' > /devitty # Activer le mode DOS pour COM2 # Fixer les valeurs suivantes pour le port série, approximativement: 2400 baud, pas de parité, 2 bits d'arrét. mode de base stty 2400 -parenb cs8 cstopb ignpar ixon ixany olcuc tostop raw slô0p 1 Qcho 'InhitLlizing the 8canner' > /dev/tty oac Lnitsacanner.hp9l >" /dev/aprinterO # Activer le laser et les relais de refroidissement a l'eau echo '<03' echo 'w6000' # Noter que les dispositifs <01 et <02 sont de type 3180-PI de Superior Electric # Dispositifs d'indexation programmable raccordé aux moteurs pas-à-pas Slo-Syn (R)

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echo 'Intitalizfng the Elevator: 'sde&lay home > /deV/ttY echo '<01' echo L48 at # pour remise à zero pour tout le programme ecOhO '1H12' # effacer un programme éventuellement présent echo 'H03' # déterminer mode "Jog'" echo 'H04' # déterminer mode "vitesse élevée" # "L08 +" pour monter vers la position de repos, "L08-" pour descendre vers la position de repos echo 'LOS -'# fixer direction pour retour mécanique à la position de repos CCW # activer vitesse élevée echo 'LO9 See # activer vitesse de retour à la position de repos Qcho 'L14 'SO home_&pd # activer mode à courant réduit echo 'G64' echo t tif# nécessaire pour activation de la commande "G" echo tROIt eeho 'GGGt # activer validation du mode à courant supplémentaire ees'HO1 if# nécessaire pour activation de la commande "G" echo 'G91' # activer mode à incréments echo 'H01' # nécessaire pour activation de la commande "G" echo 'L70 2 r # activer mode à demi-pas echo 'F'$e spd # fixer vitesse d'avance echo rx-l00! # abaisser l'élévateur de 1500 pas ocho 'lo1 ' eh $delft#y home lancer l'abaissement =loop $delayhome echo 'Initaliziúng Uhe Knife; *5dclay_ wpe > fdevftcy echo '<02' echo 'L48 ni # pour remise à zero pour tout le programme ocho 'H12' # effacer un programme éventuellement présent echo 'G64' echo 'HO1' # nécessaire pour activation de la commande "G" echo I'H01 eeho 'G:66' echo 'HO1' - # nécessaire pour activation de la commande "G" ocho 1103' echo 'I104 ' echo ' L09, $kJog spd echo 'N07' knife-0 sleep 17 # remontage de l'élévateur depuis une position inférieure echo '<01' # pour revenir à la position de repos depuis une position supérieure, le commentaire ne s'applique pas à la ligne suivante: H06 fait remonter l'élévateur echo 'HO0' acho 'H1' f# retour vers la position de repos mécanique echo IDeayinqg '$delay_ho>ee soonds, I > ev(tt1 sleep 7 if ( -eoffsetsteps 1- 0 O then echo 'Setting elevator offset' > /dev/tty echo 'X-'Se offset steps echo 'HOl' fi echo 'Setting home on the elevator: '6delay offset > /dev//ty echo H09 ' # fixer état de repos électrique sleep $dalay off&er

26 2703945

i-SnUm layers # niveau permettant de compter les couches qui restent whiee [ l -gt O t do layer-'expr $nurnleyers - ei * 1 echo '% % % %%%%%%%% % %%% > /devYtty echo Starting layer Slayer out ot $num layers > /dev/tty i-'expr $i - 1' echo '<01' echo ' ositioning the platform: $ delaydip > /dev/tty echo 'X-,$layor thickne&s echo 'H01' sleep $delaydip # nettoyage du couteau echo '<02 ' if [ $knife -eq 0 1 then echo Move knife to front: '5delaywipe > /devVEty echo 'HOP kni fe-1 sleep Sdelaywipe else echo N Move kntúo to rear: '$delay wipe > /deV/ty echo 'Ho7' knife-0 sleep $delaywipa fi if [ Slayer -le $transiltion i then # envoyer premier fichier de données # activer sortie de la boite d'entrée/sortie (dispositif 03) pour le balayage des tirets # le choix d'un niveau bas va activer le générateur de forme d'onde de Wavetec, avec génération d'un signal à onde carrée permettant de corriger ou de valider les impulsion de sous-modulation de pilotage du laser de balayage Greyhawk en fonction de la fréquence et du rapport cyclique programmé en avance dans l'unité Wavetec echo '<03' ocho 'W6001i r # fixer au niveau bas la sortie O leep 1 i# retard d'une durée suffisante pour permettre la commutation de la boite E/S echo ' Sending the file 1:; ' plorrllel > /devftty cat $piotfiLel " /dev/apr nterO oat ond_ scan.hpgl >" /devaprinterO echo 'Delaying 'Sdelaylscran' seconds.' > /deV/tty slep $delaylscOan eoho Set I/O Box High' > /Igvltt:y # activer la sortie de la boite E/S sur le balayage des lignes normales echo '<d3' ocho 'W6OOO, # fixer au niveau haut la sortie Osleep ' # retard d'une durée suffisante pour permettre la commutation de la boite E/S

27 2703945

ech ' Sending the file 2;' plot[[le2 > (dev/ty cat tPlogfile2 " /dev/asprinterO cat end scan.hpgl " /dev/sprinCero echo IDElaying 'Sdelay2 an, seconds.' > /dertty Sleep $dilay2 oan else # envoyer le deuxième fichier de données ech?.

2 e t z/o Box 1Qw > /d /=---

# activer la sortie de la boite E/S sur le balayage des

lignes en trait interrompus.

echo '<03' # fixer au niveau haut la sortie 0 acho 'W500. # retard d'une durée suffisante pour permettre la commutation de la sleep 1 boite E/S echo t Sending the f1le 3; splorrie3 > /devftty cat Splotfile3 " /dev/sprinterO car cnd scan.,hpg1 " /deVfsprinterO echo 'Delaying '$delay3 scoan seconds.' > fdev/tty sleep $delay3.scan echo e- I/O Box High' > /devltty #activer la sortie de la boite E/S sur le balayage des lignes normales # fixer au niveau haut la sortie 0 echo 'c03f echo '<030 # retard d'une durée suffisante pour Gcho tWS000f sleep 1 permettre la commutation de la boite E/S echo ' Sending the file 4:' Splocrile4 > /dev/tty cat tplotfile4 >> /dev/spriniterO cat end scan.hpgl " fdev/sprintero eoho 'Delaying 'Sdelay4l can' seconds.' > /dev/tty gleep tdelay4ascan fi done fin du balayage.-. repositionner l'élévateur echo >-******-*******..*-..tt****t/dev/tty # abaisser d'une couche l'élévateur Acho '<01' echo ' Positioning the platforn;m: $delay dip > /dev/tcy echo 'X-'$1ayerthicknes echo 'H01' 4leep $delay dip # faites revenir à la position de repos le couteau echo Horing the knifer '$delay wps > /dev/ty echo '<02' ' echo 'H07' Sleep $delaywipe # faites revenir à la position de repos l'élévateur feoho ' Homing the elevtor: 'Sdelay home > /dev/tty *echo '<01' #echo HG' # revenez à la limite supérieur echo 'Delaylag 'ddelay home, sconds' > /devf/tv

îsleep Sdelay hom -

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# arrêter le laser et dispositif de refroidissement de l'eau echo ' Shutting off thle laser;,lser cool > /ev/tuy echo '<03 t echo e 'w4000' # ouvrir le relais R1 de la boite E/S, laisser R2 fermer gleep Slaser- coo3 echo 'w20001 # ouvrir le relais R2. fermer relais RI #ocho i Shutting off the wa&or cooler.' > /devftty

29 2703945

Claims (12)

REVENDICATIONS

1.- Un procédé de fabrication d'un objet tridimension-

nel à partir d'une pluralité de coupes transversales de l'ob-

jet, les coupes transversales correspondant à des parties durcies de couches contiguëes d'une composition photoformable créée par l'exposition séquentielle de formation d'images des

couches, chaque couche étant exposée selon un modèle prédéter-

miné représentant la coupe transversale souhaitée de l'objet, le procédé comportant les étapes consistant: (1) à exposer de façon à former une image au moins une couche selon le modèle prédéterminé pour ladite couche en utilisant une source d'exposition supermodulée, afin de réaliser sur ladite couche une image discontinue dudit modèle présentant des zones d'image discrètes, ancrées et durcies, séparées par des zones d'image de composition photoformable partiellement durcie; et (2) à répéter l'exposition de formation d'image de ladite couche selon le même modèle prédéterminé pour ladite couche en utilisant ladite source d'exposition modulée afin de réaliser sur ladite couche une image durcie

continue selon ledit modèle.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'exposition comporte un faisceau laser de balayage sous-modulé, venant frapper ladite couche, et en ce

que la modulation et la supermodulation de la source d'exposi-

tion sont réalisées en faisant varier sélectivement l'inten-

sité du faisceau frappant ladite couche à partir d'un état "fermé" jusqu'à un état "ouvert" à des intervalles de temps prédéterminés.

3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'exposition comporte un faisceau laser de balayage sous-modulé venant frapper la couche et qui est

soumis à un balayage selon une direction, le faisceau présen-

tant une vitesse de balayage, et en ce que la supermodulation de la source d'exposition est réalisée en faisant varier la vitesse de balayage du faisceau sur la couche, le long de la

direction de balayage, à un taux prédéterminé.

2703945

4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à répéter les étapes

(1) et (2) un certain nombre de fois prédéterminé, afin d'ex-

poser une pluralité de couches selon les modéles correspon-

dants prédéterminés.

5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à répéter les étapes

(1) et (2) un certain nombre de fois prédéterminé, afin d'ex-

poser une pluralité de couches contiguëes selon des modéles

correspondants prédéterminés.

6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé en ce que les zones d'images discrètes

durcies sont représentées par des points.

7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 6, caractérisé en ce que les zones d'images discrètes

durcies sont représentés par des tirets.

8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisé en ce que la première exposition supermo-

dulée pour ladite couche réalise des zones durcies décalées

latéralement sur ladite couche.

9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 8, caractérisé en ce que la composition photoformable est

un photopolymère.

10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en

ce que le photopolymère est liquide.

11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 10, caractérisé en ce qu'un retard temporel est prévu

entre les étapes 1 et 2.

12.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en

ce que la composition photoformable présente un rétrécisse-

ment continu à la suite de l'exposition, et en ce que ledit retard temporel entre les étapes (1) et (2) est suffisant

pour permettre la réalisation sensiblement complète du rétré-

cissement de la composition exposée.