JP2017523062A - 垂直補償プロセスを備える光造形法、ならびに前記方法の実現に適した装置及びコンピュータプログラム製品。 - Google Patents

Abstract

本発明は、所定の照射（６）への露光を介して液状物質を固化することにより得られる一連の層（１〜５）の重ね合わせを介した、三次元の物体（１０）の製造のための光造形法であり、以下の操作：層（１、２、３、４、５）の幾何学表現を定義すること；一連の層における第１の層（４）に先行する１つ以上の層（２）を選択すること；第１の層（４）と、第１の層（４）の面上に再現される選択層（２）との幾何学表現の論理積に対応するマスク領域（９）を定義すること；マスク領域（９）内で所定の照射（６）に液状物質を曝露すること；を備える。本方法に従い、マスク領域（９）を定義する前に、改質の前に構成されるそれぞれの層（２）の幾何学表現に対して突き出るそれぞれの追加部分（２ａ）でこれらを拡張する目的で、選択層（２）の幾何学表現が改質される。【選択図】図８

Description

本発明は、液体物質の一連の層を、その固化が可能な所定の放射に選択的に露光して重ね合わせることにより、三次元の物体を発生する、光造形法に関する。

特に、前記方法に従い、物体の各層を作成するための所定の放射に対する液体物質の露光領域が、物体自身の上記層の形状に基づき、算出される。

また、本発明は、前記方法を実現するような方法で構成される装置及びコンピュータプログラム製品に関する。

周知のように、この光造形プロセスにより、物体自体の一連の層の重ね合わせを通じて三次元物体を製作することが可能になり、この物体のそれぞれ一つは、所定の放射に対する以下の露光の固化が可能な液状物質の層から開始して得られる。一般に、所定の放射は、レーザー光であり、液状物質は、レーザー光の動作の下で樹脂が固化するまで重合する光感作性を示す樹脂である。

液状物質の層の厚さは、固化される層の厚さと実質的に一致し、前記物質は、サポートとして働く既固化層と接触する際に、固化する。

光造形プロセスに従い、先ず、物体の一連の層の幾何学表現を定義することが必要である。

層の前記表現は、例えば、相互に平行に配列され、相互の距離が層自体に必要な厚さに一致する、一連の断平面定義から開始するように、定義される。

上記は、仮想三次元物体１０の一部の側面断面図を示す図１内のみを例として示される。図中では、断平面Ｘは平行鎖線で表現される。各層は、２つ前記相互隣接断平面Ｘの間に含まれ断平面と直交する面により視野測定的に区切られる物体１０の部分として定義され、物体の対応する外側面に接近する。

図１では、前記直交する面は、物体の上左面近くのそれぞれの変則な切片によって表現され、その一つは１２で示唆される。

このように定義される層は、断面図では長方形として現れ、この前記長方形は図２では、１から５までの数で示される。

この例では、物体の固化を生じるレーザー光が下方から送られ、それゆえに各層が、最後の既固化層の下側と接触した後に後に、固化されることが、仮定される。

したがって、層１は、固化される最初の層であり、層５は、固化される最後の層である。

それぞれの新しい層を作製する液状物質の層は、物体の既固化部分を液状物質を含むタンクに浸すことにより得られ、これは、最新固化層のタンク底部からの距離が、固化層の厚さと実質的に一致し、その固化中における液状物質の収縮を表現する収縮率がより小さくなるような方法で、行われる。

液状物質にレーザー光が到達できるよう、タンクの底面は、レーザー光を透過する。

明らかに、上記に記載したプロセスは、レーザー光が上方から送られる変形例に対しても、完全に類似した方法で適用することが可能であり、これは、それぞれの新しい層が最後の既固化層の上でかつその下にない層で固化されるという相違がある。

更に、この変形例では、液状物質の新しい層は、最後の固化層の面が得られる層の厚さに一致する深度に配置され、収縮率がより小さくなるような方法で、物体の既固化部分を液状物質に浸すことにより得られる。

上記は、この変形例では三次元物体が前のケースとは真逆の構成で製作されることを明らかに示すものであり；したがって、図２に示される物体は、層１が最も低い位置に、層５が最も高度な位置になるよう、製作される。前記変形例の双方とも、各層の固化プロセスでは、レーザー光は、固化しようとする層の領域に対応する液状物質の表面積上に入射する。

上記に記載する固化プロセスでは、三次元物体のために得ることが可能な幾何学定義を制限するという欠点を引き起こす。上記の欠点は、レーザー光が液状物質に所定の深度まで浸透するという事実に関連があり、この所定の深さを以降「固化深度」と呼び、その深度では、レーザー光の電力は、物質の固化に十分であり、かつ、それを物体の既固化部分に付着させるに十分である。

前記固化深度は、先ず、レーザー光への液状物質の透明度に依存するとともに、レーザー光が物体の既固化部分に達するか否かに依存する。

すなわち、物体の既固化部分は、レーザー光に実質的に不透明であり、したがって、レーザー光の液状物質に対するこれ以上の透過の障壁となる。

もしも逆に、固化しようとする層が、既固化層に対して突出する部分を含んでいるなら、前記突出部分の高さの液状物質上に入射するレーザー光は、その伝播に対する障害を見出すものではなく、したがって、液状物質が、前記固化深度に対応する深度まで固化するようになる。

上記に述べた条件は、例えば図２に示される２から５までの全ての層に生じ、その左端は、直前に固化された前層を超えて突き出る。

上記に述べたケースでは、層の厚さが固化深度より薄い場合は、レーザー光に対する突出部分それぞれを露光すれば、液状物質を固化させて、層自体の厚さよりも厚い厚さ、すなわち発生しようとする物体の体積に相当しない領域、を得るようになり；従って、このように得られる物体は、表面歪みを示す。

少なくとも突出部分を有する層に対して、前記歪みを防止するため、それぞれの厚みを、上記に定義する固化深度より小さくしてはいけない。

しかしながら、このように厚さの制限が、物体の幾何学定義の対応限界を決定することとなり、従って、前記方法では、層の厚さが固化深度よりかなり小さくなるような定義が必要な定義の高度な三次元物体を作製することが不適当になってしまう。

前記欠点を解決する試みで、前記方法に適用したときに上記に記載の幾何学歪みを修正することが可能になるよう、既知の手順を開発してきた。

この手順は、「垂直補償」または「Ｚ補償」と呼ばれ、たとえば特許文献１に記載され、現在層と、次の層と、これらの２枚の層の間に含まれる全ての層との、厚さの総計が、レーザー光の固化深度と実質的に一致するような、方法で選択されるように、現在層の突出部分の露光を、それが次の層の露光と同時に行われるように長くすることから成っている。

露光を延期したため、任意の層の突出部分は、層自体が最大の固化深度に位置される際に固化され、従って、液状物質の深い領域の望ましくない固化が防止される。実際には、固体化しようとする現在層と、現在層に先行し固化深度より短い距離で現在層から配列される所与の一連の全ての層との、両方に、同時に向き合う液体材料の表面の領域に対応するマスク領域を決定することにより、垂直補償を実行することが可能である。数学的な見解から、上記に説明した層の論理積として、すなわち、同じ参照面上、たとえば現在層の面上に再現される、選択層の交差として、前記マスク領域を定義することが可能である。

前記論理積は、この上に選択層の全てが伸びる領域を備えている一方、この上には選択層の少なくとも一つが伸びない領域は備えていない。

現在層のレーザー光に対する露光は、前記マスク領域だけに限られている。

まさに上記した補償手順により理論的に得ることが可能な結果が、図３及び図４に示されており、そこでは、層４が（固体化されるべき）現在層であることが仮定され、また、固化深度が３枚の層の厚みに等しいことが、ほんの一例として仮定される。

図３の斜線領域Aは、物体の既固化部分を示す一方、矢印Ｍは、マスク領域のサイズを示している。

図４は、図３のマスク領域Ｍ内においてレーザー光６への露光が与える理論的結果を表しており、そこでは、固化部分Ｂを示す網かけが、既固化部分Ａを示す部分とは別の方向を向いている。

図４では、レーザー光の固化影響が得るべき三次元の物体の破線で示される理論的概略１１を垂直に上回らないような方法で、先行層１に対して突出する層２の部分Ｐが、層４の露光中に正確に固化されることに、注目することが可能である。

上記に記載した垂直補償手順によれば、固化深度よりも薄い層を画定することが可能になることと、前方法と比較して三次元の物体の定義を増加させることが可能になることとを、理解することができる。

しかしながら、上記に記載した手順は、レーザー光の実際の影響を考慮に入れない欠点を引き起こすことになり、これは上記の理論的な挙動とは異なっている。

第１に、深度が増大すれば、レーザー光が物質自体を通過中に支配される進行的な低下が原因で、液状物質の固化の程度は減少する。

これは、レーザー光が液状物質をより深い層で固化するのは、不完全な方法の場合のみであることを意味する。

第２に、光造形で典型的に用いられるレーザー光は、いわゆる「ガウス」タイプである。

ガウスビームでは、ビームの全体的断面上のエネルギー強度は、中心点から減少し、ビームの中心軸に対応し、周辺の方に向かい、実質的にガウスの法則に従っている。

従って、ビームの中心軸から間隔をあけて配置した液状物質は、ビームの中心軸近くなるよう配置した物質と比較して、完全性の低い方法で固化される。

第３に、上記に記載した事実が原因で固化されない物質の部分は、既固化部分に支えられていければ、物体の処理中に外れる傾向が十分にある。

上記に述べた影響の併用が原因で、安定した方法で固化される液状物質の部分は、図４に表現される理論的部分より小さい。

図５は、図４の同一マスク領域Ｍでの、層４のレーザー光６に対する露光中に実際に固化された部分の非限定的な実施例を表し；この図では、実際に固化された部分Ｃが、図４に示される理論的固化部分Ｂとは異なっていることを見出すことが可能である。全体として、前記欠点は、その突出部分を非突出部分の方に推進する性質で区切る物体の表面の歪みを生じる。

この現象は、そのサイズを固化深度と比較することが可能な物体の、表面特徴にとって、特に重要である。

例えば、軸が層面に平行でかつその直径が固化深度と同位のサイズである円筒孔が、得られる固体物体内に、この構築されるべき第２のものである半孔内の変形表面を示すであろう。

米国特許第５９９９１８４号明細書

本発明は、既知の種類の光造形法の典型である前記欠点を除去することを意図している。

特に、本発明の物体は、定義を確実に同一程度とする一方で、上記の既知の方法を得ることができる結果と比較して、三次元の物体の歪みを制限することを可能にする、光造形法を提供する。

前記物体は、請求項１に従った光造形法により実現される。また、前記物体は、請求項１８に従った装置及び請求項２０に従ったコンピュータプログラム製品により実現される。

上記の物体が実現された事実は、非限定的な実施例として添付の図面に関連して提供される本発明の好ましい実施形態における以下の説明により明らかである。

三次元物体を表す図である。 層内での図１の物体の部分の表現を示す図である。 周知技術に従った光造形法における各動作ステップを表す図である。 周知技術に従った光造形法における各動作ステップを表す図である。 周知技術に従った光造形法における各動作ステップを表す図である。 図１の物体の部分に適用される本発明の光造形法における各動作ステップを表す図である。 図１の物体の部分に適用される本発明の光造形法における各動作ステップを表す図である。 図１の物体の部分に適用される本発明の光造形法における各動作ステップを表す図である。 図１の物体の部分に適用される本発明の光造形法における各動作ステップを表す図である。 図１の物体の部分に適用される本発明の光造形法における各動作ステップを表す図である。 本発明の方法を例示するブロック線図を示す図である。

本発明の主題である光造形法は、一連の層の重ね合わせを通して、三次元の物体を製造するために適しており、それらの各層は、所定の放射への露光により選択的に固体化される液体材料のそれぞれの層から得られる。

前記液体材料は、光に敏感な樹脂であることが望ましい。

さらに、所定の放射は、固体化されるべき部分に対応する液体材料の層の全体表面上に漸次入射するような方法に導かれるレーザー光であることが望ましい。

本発明の変形実施形態に従えば、所定の放射は、固体化しようとする部分に対応する液体材料の層の全体表面を同時に照射することに適した突出体により放出される。

いずれの場合においても、放射は、固体化しようとする部分に対応する液体材料の表面に対して実質的に垂直な方向で伝達することが望ましい。

本発明の対象である方法は、その前に固体化される他の部分に対して突出する部分を有した物体を製造するには、特に有利である。

ほんの一例として、図１に示される三次元の物体１０の部分に関する方法、および、図に示される５個の層１、２、３、４、５のその見込まれる細分割に関する方法が、記載される。

すでに述べたように、これらの層は、固化順序によって数えられ：層１は、最初に固体化される層であり、層５は、最後に固体化される層である。

さらに、層２〜５のそれぞれ１つが、先行層に対して突出する部分を有していることに、留意すべきである。

いずれの場合においても、本発明の方法は、任意の形状を有する三次元の物体に適用することが可能であることが明らかである。

図１１に概略的に示すように、本発明の光造形法は、まず、製作すべき三次元の物体を分離しておいた一連の層の各層の、幾何学表現を画定する操作を含んでいる。

好ましくは、前記幾何学表現は、コンピュータの論理処理ユニットにより処理することが可能な一連のデータの形態を仮定しようとするものである。

本発明の方法の適用のため、三次元物体の対応する固化層及び前記層の幾何学表現の両方を示すことが目的で、簡単さのために、以下に、一般的な層を作製するだろうことに留意する必要があり、いずれにせよ、前後の事情は、その時々に関連した意味を明らかにする。

特に、表現「改質層」は、それぞれの層の改質した幾何学表現を意味する。

表現「現在層」は、その時々に固化しなければならない層を示すことに、更に言及されるべきである。

本方法は、一連の層の少なくとも１層の現在層に対する、既に上記した垂直補償手順の使用を含んでいる。

前記補償手順は、一連の層における前記現在層に先行する１つ以上の層の選択を含んでいる。

図６は、一例として状況を示しており、そこでは、（固化しようとする）現在層は層４である一方、層１、２、３は、斜線領域７のレベルですでに部分的に固化されたものである。斜線は、それぞれの幾何学表現から生じた層１〜４を表す。

図７は、現在層４に先行した複数の層の選択の操作を示し、この場合は層２のみの選択を含み、これを実線で示す。

この方法に従い、更に、現在層４の選択層２との論理積が形成するまで拡張するよう、マスク領域９が定義される。上記にすでに述べたように、これらの層の論理積は、所定の照射６の伝播方向と平行な方向での、転移の幾何学操作を通じて、一つの参照面上、例えば現在層の面上に再現される前記層の交点に一致する。

当面の場合、マスク領域９は、前記参照面の領域に対応し、その面では、現在層４と選択層との２つが同時に向き合っている。

明らかに、前記参照面は、マスク領域９を画定するために用いられる方法を記述するために用いられる従来の存在である。したがって、その位置は、マスク領域９の形状に影響を及ぼさない。

実際、マスク領域９は、物体の層と直交する軸に沿って配置されるものではなく、なぜなら、それは物体の層を示すものではなく、むしろ各層に対して固化すべき液状物質の表面部分を示す幾何学領域だからである。

マスク領域９の定義の後、本方法は、図８に示すように、前記マスク領域９に対応する領域内で、所定の照射６に対して液状物質を露光することを含んでいる。

変形例に従い、マスク領域９は、その外形１１に隣接した三次元の物体の部分に対してのみ画定する。

物体の内側部分に対応する領域は、正確さの低い方法を用いて固化することが可能であり、その正確さの低い方法に従い、複数の層は、一つの露光を介して固化されるものであり、これは各層に対する露光を介しておらず、物体を製作するために必要な時間を低減する利点を有している。本発明に従い、マスク領域９を明確化する前に、改質の前に構成された該当幾何学表現を越えて突き出たそれぞれの追加部分でこれらを拡張するよう、選択層の幾何学表現を改質する。

上記の操作は図７に概略的に示され、そこでは、実線で描く長方形で示す層２は、改質の前に構成される層２に対して突き出る斜線矩形により示される追加部分２ａだけ拡大することが、観察できる。

上記のように膨張した層２が現在層４の全体の領域上に拡張するため、膨張した層２と現在層４との論理積により、前記追加部分２ａも備えるマスク領域９を生じるだろう。したがって、図７に直接観察可能なように、マスク領域９は、既知の技術の方法から得ることが可能なマスク領域Ｍよりも大きい。

特に、層２の高さで所定の照射により理論的に固化される部分は、物体の外形１１を越えて突出する。しかしながら、上記に説明する現象が原因で、効果的に固化される部分は、物体の既固化部分に最も近い領域に限られている。

図８では、効率的な固化プロセスが行われる液状物質の部分は、斜線部であり、ここで、既知の方法を用いて固化しようとする部分に対応する固化部分８ａを、細い斜線を用いて示す一方、本発明の方法の適用を受けて固化される更なる部分８ｂを、太い斜線を用いて示す。

部分８ｂは、液状物質に対する所定の照射の効果が均一である場合には理論的に固化される部分の一部のみを備えている。

より正確には、効率的な固化が、既固化部分７に隣接した液状物質の一部でのみ起こる一方で、その残余の部分の固化は不十分な程度であり、したがって次の処理工程の間に外れる傾向がある。

前記固化された部分は、表面層のためには、これより深い層に対してよりも大型であり：例えば、図８で明らかに示されるように、層２の高さでの固化部分は、理論的な場合と比較して、非常に低くなっている。

追加部分２ａのサイズを適切に選択することにより、既知の方法で行われる場合と比べて、実際に固化された部分が、物体の外形１１により正確に接近する方法で進展することが可能である。

したがって、本発明の方法では、既知の方法で得ることが可能な結果と比較して正確性の高い方法で、三次元の物体を再製作することを可能にすることが理解でき、したがってその歪みを制限し、したがって本発明の物体を実現する。

上記の実施例で１層のみを改質する場合であっても、本発明の変形例では、現在層それぞれのためにさらに多くの層の選択を含んでもよく、そのケースでは、現在層と全ての選択層との論理積として、マスク領域を画定する。

明らかに、先行層を数多く選択することにより、層のサイズによるだけでなく物体の外形によっても、マスク領域を明確化できるようになるため、物体の精度を増大することが可能となり、層の面に関しておおむね顕著な曲率及びおおむね顕著な傾向であることを意味している。

他方、さらに多くの選択層は、また、計算時間を増加させ、したがって、物体を処理するために必要な全時間を増加させる。

したがって、上記に述べた２つの間の最も重要な態様に基づき、選択層の数が決定される。

最も高い精度を得る目的で、固化深度内に含まれる全ての層、すなわち、現在層４の厚さよりも短い固化深度より短い距離だけ、現在層４から間をおいた全ての層が、選択されることが好ましい。

例えば、図６〜８に示す場合、層２に加えて、層３を選択して改質することは可能である。

計算時間を減らすため、変形例に従い、部分固化内に含まれる層の深度のみが選択される。

好ましくは、少なくとも２枚の層が選択され：固化深度に位置する層、すなわち前記深度に配置される少なくとも一つの切片で提供される層、及び、先行層と現在層間との中間の層である。

更なる変形例に従い、マスク領域は、後者のために選択層に基づく対応する補間を用いて、固化深度内に含まれるものの選択されない層をも考慮して、画定される。

いずれにせよ、固化深度で配置される層が、選択されるか、又はしかしながらマスク領域の定義の間に考慮されることが好ましく、何故なら、これは、その固化を防止すべき液状物質のそれらの領域で、照射の伝播を妨げ得る最新の層であるからである。

改質した層の追加部分の最適なサイズに関し、これは、物体の形状、所定の照射のサイズ、形状及び頻度、樹脂の物理的特性、その他を含む、数個のパラメータに左右される。

前記パラメータは、類似形状を有する物体の実験から得られるデータに基づき、及び／または、オペレーターの専門知識に基づき、その時々にセットされることが好ましい。

好ましくは、選択層を改質するために用いる追加部分２ａで最も小さいものは、液状物質の表面のレベルにおいて、所定の照射６の１／４と所定の照射６の有効幅の２倍との間に含まれるサイズを有している。

前記有効幅は、最大エネルギーに対応する所定の照射６の入射領域の点と、液状物質の固化を生じるに十分な最小限のエネルギーに対応する入射領域の点との間の距離の２倍と定義される。

実質的に円形の断面を有するレーザー光の形状における所定の照射６の場合、前記幅は、領域の直径に相当し、この直径内では、エネルギーは液状物質を固化させるに十分であり、技術的専門用語の「スポット」との語で一般に示される。

本発明を出願する出願人により遂行される試験によれば、前記最小限のサイズを有する追加部分２ａを使用すれば、ほとんどの場合良好な結果を実現することが可能になることが示された。

前記追加部分が改質前に構成されるそれぞれの層に対して突き出る距離を意味する、それぞれの追加部分のサイズが、改質すべき層の全てと同じになるよう、これら層を改質することが好ましい。

変形例に従い、前記サイズは、改質すべき層たちの間で変化し、改質すべき現在層からの後者の距離により、改質すべき各層のために算出される。

改質すべき各層の現在層からの距離が増加すれば、前記サイズは増加することが好ましく、したがって、前記機能は、増加する機能である。

本発明の変形例に従い、改質すべき各層の現在層からの距離が増加すれば、前記サイズは減少し、したがって、前記機能は、減少する機能である。

現在層からの各層の距離が変化して追加部分のサイズが増減するという、まさに上記に記載したケースの両方ともに、改質すべき各層に対して算出されるサイズが、この層自体と現在層との間の距離に比例して増加または減少するように、前記サイズは、改質すべき層と現在層との間の距離の一次関数として算出されることが好ましい。

この一次関数は、改質層の計算をより高速にすることが可能な更なる利点を提供する。

異なる変形例に従い、前記サイズは、改質すべき層と現在層との間の距離の指数関数として算出される。

上記に説明したケースの全てで、対応する追加部分のサイズが層自体の端部に沿って一定となるように、各層が改質されることが好ましい。

本方法に従い、図９に示すように、層４に対応するマスク領域９が画定すれば、次の層５に対応するマスク領域１３も画定することが好ましい。

この場合、部分３ａの付加を介して改質される層３が選択され、これに従い、その後マスク領域１３が算出される。マスク領域１３内で液状物質を所定の照射６に対して露光して得られた結果が、図１０に示され、そこでは、露光を受けて固化された部分が斜線部分１５である一方、異なる方法で斜線を引いた部分１４は既固化層に対応し、図８の部分８ａ及び８ｂの合計により示される。明らかに、本方法は、物体の他の連続層のために、上記に記載される同一操作も含むことが可能である。

上記の操作は、一群の連続層の各層に対して繰り返されることが好ましく、上記に述べた層２〜５の場合のように、グループの各層が先行層に対して突き出るように定義される。明らかに、層の前記グループは、三次元物体の領域を定義し、この領域は、先行領域に関して突き出ており、かつ、所定の照射６の伝播方向に対して反対の方向を向いている。

本方法の変形例に従い、マスク領域を画定する操作が、突出部分を有している物体の層にのみ実行されてもよい。

有利なことに、この変形で、計算時間全体を低減することが可能になり、したがって、処理精度に影響を及ぼすことなく、物体を製作するために必要な全体の時間を低減することが可能になる。実際、前述の部分固化の影響及び、その結果、垂直補償により提供される利点が、突出部分が与えられる層上に見出すことができる。この変形に従い、マスク領域が画定しない層が、それらの全域上にわたり、所定の照射に曝露される。

本発明の方法の更なる変形例に従い、いずれかの現在層のマスク領域の定義中に作製される層への改質が、先行層に対応するマスク領域の定義中に、同一層上に作製される改質に要約される。

実際、複数の先行層に基づいてマスク領域が画定する際、１つの層が、数個の異なる層に対応する数個のマスク領域の定義に関り、その結果、二つ以上の改質となることが通常生じることを考慮されるべきである。

例えば、図６〜８で示すケースを考慮すれば、２つの隣り合う先行層２及び３に基づくマスク領域に対応する層４が画定した場合、これらの層は、上記の方法に従って改質される。

連続層５に対応するマスク領域が２つのそれぞれ隣り合う先行層３及び４に基づいて画定すべきであり、その結果、これら先行層が改質されるべきである。

ここに上記した変形に従い、層３に対する第２の改質は、先行マスク領域の定義中にすでに作製した層３への改質に加えられる。

異なる変形実施形態に従い、マスク領域の定義において、先行層に対応したマスク領域の定義の間にまだ改質されていないこれらの層だけが、改質される。

この場合、図６〜８に関しては常に、層２及び３を改質した後に層４に対応したマスク領域が画定されれば、層３はすでに改質されているため、層５に対応したマスク領域が、層４のみを改質した後に画定される。

無論、ここに上記した変形は、個々に、及びお互いと共同に、の両方で、先行変形と複合することが可能である。

発明の更なる態様に従い、上記載のマスク領域の定義に関連した操作が、論法処理ユニット及び例えばコンピュータ等の処理ユニットにより利用可能な保管手段備える処理装置によって実行される。

この装置は、一連のデータを取得する手段を備えており、この手段は、物体の層の幾何学表現と、前記データのセットを取得してそれを保管手段に供給するための手段とを、備えている。

また、この装置は、それぞれの現在層に対して改質されるべき層の選択と、及び上記のように対応するマスク領域の定義とに対応して、操作を実行する方法で、一連のデータを処理するためのデータ処理手段を備えている。

発明の更なる態様に従い、一連のデータを取得して改質する前記操作を実行するための前記手段が、前記論理処理ユニットによるプログラムの対応する部分の遂行を介して得られる。

また、本発明は、その結果、前記プログラム部を有するデータサポートを備えるコンピュータプログラム製品に関している。

上記に従い、上記の光造形法、ならびに、前記光造形法に従って一連のデータで処理操作を実行する装置及び前記装置で前記処理操作を遂行する適切なプログラム部を含むコンピュータプログラム製品が、本発明の目的を実現することをこのように理解することが、可能となる。

特に、物体の先行層の幾何学表現に基づき、これらを拡大するように改質される、それぞれの現在層のマスク領域の定義は、より正確な方法で液状物質に所定の照射を行うことを可能にするとともに、このように、実際に得られる三次元の物体上の歪みを低減することを可能にする。

Claims (21)

1. 所定の照射（６）、特にレーザー光への露光を受けて固化されることに適した液状物質から得られる一連の層（１〜５）の重ね合わせを介して三次元の物体（１０）を作製するための光造形法であって、前記方法は、前記一連の層（１〜５）の各層（１、２、３、４、５）の幾何学表現を定義する操作を備え、更に、前記一連の層（１〜５）の少なくとも一つの第１の層（４）のために実行される操作の以下のシーケンス：
   −前記一連の層（１〜５）に従って、前記第１の層（４）に先行する一つ以上の層（２）を選択すること；
   −前記第１の層（４）及び前記第１の層（４）の面上に再現される前記１枚の層以上（２）の幾何学表現の論理的結合に対応して第１のマスク領域（９）を定義すること；
   −前記第１のマスク領域（９）内で、前記液状物質を前記所定の照射（６）に曝露すること；
   を備え、
   前記操作のシーケンスは、前記第１のマスク領域（９）を定義する操作の前に、前記改質の前に設定されるように各層（２）の幾何学表現に対して突き出るそれぞれの追加部分（２ａ）でこれらを拡張するよう、前記１つ以上の層（２）の幾何学表現を改質する操作を備えることを特徴とする、光造形法。
2. 前記グループの層の固化の後に得られる前記三次元の物体（１０）の部分の外形が、前記追加部分（２ａ）がない場合に得られる場合と比較して、前記三次元の物体（１０）の外形（１１）により正確に接近するように、前記１つ以上の層（２）に対応した深度までの前記液状物質の前記所定の照射（６）の透過のために、前記液状物質上の前記所定の照射（６）の固化効果の減少を補償するように、前記追加部分（２ａ）を画定することを特徴とする、請求項１に記載の光造形法。
3. 前記追加部分（２ａ）は：前記グループの層に対応した前記三次元の物体（１０）の部分の形状及びサイズと；前記所定の照射（６）の形状及び頻度と；前記液状物質の物性と；のパラメータに基づいて画定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光造形法。
4. 前記一連の層（１〜５）は、連続的な層（１〜５）の少なくとも一つのグループを備え、これらグループのそれぞれは、先行層に対して突き出る部分を有し、前記方法は、前記層（１〜５）のグループの層（１、２、３、４、５）の順序に従った配列の選択を備え、そこでは、前記層は、前記一連の層（１〜５）及び選択された層につき操作の前記シーケンスの性能に現れ、第１の層（４）として考慮されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の光造形法。
5. 前記１つ以上の層（２）は、前記一連の層（１〜５）の相互に非隣接した層を少なくとも２つ備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の光造形法。
6. 前記１つ以上の層（２）は、前記一連の層（１〜５）の複数の相互に隣接した層を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の光造形法。
7. 前記少なくとも１つの層（２）、前記第１の層（４）及びそれらに対する全ての中間層（３）の厚さの合計が、最大の深度と少なくとも等しく、前記最大の深度では、前記所定の刺激が前記液状物質を固化することができ、かつ、それを前記三次元の物体（１０）の既固化層（１、２、３）に付着させることができるようにするように、前記１つ以上の層（２）が少なくとも１つの層（２）を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の光造形法。
8. 前記１つ以上の層（２）のそれぞれの一つは、前記所定の刺激が前記液状物質を固化することができ、かつ、それを前記三次元の物体（１０）の既固化層（１、２、３）に付着させる、前記第１の層（４）の厚さよりも薄い、最大の深度を超えない距離だけ、前記第１の層（４）から間隔をあけることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の光造形法。
9. 前記追加部分（２ａ）の全てが、前記改質の前に設定されるよう対応する１つ以上の層（２）を越えて、同一距離だけ突き出るように、前記幾何学表現を改質する前記操作が遂行されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の光造形法。
10. 前記１つ以上の層（２）の各層（２）に対応する追加部分（２ａ）が、改質の前に構成されるように、前記第１の層（４）からの前記層（２）の距離の機能として算出される距離だけ、各層（２）を越えて突き出るように、前記幾何学表現を改質する前記操作が遂行されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の光造形法。
11. 前記層（２）の前記第１の層（４）からの前記距離が増加すれば、前記機能は減少することを特徴とする、請求項１０に記載の光造形法。
12. 前記層（２）の前記距離が前記第１の層（４）から増加すれば、前記機能は増加することを特徴とする、請求項１０に記載の光造形法。
13. 前記機能は指数であることを特徴とする、請求項１１又は１２のいずれかに記載の光造形法。
14. 前記追加部分（２ａ）のそれぞれの一つが、一定の距離だけ改質の前に構成されるように、各層（２）を越えて突出することを特徴とする、請求項９〜１３のいずれかに記載の光造形法。
15. 前記第１のマスク領域（９）を定義する前記操作の後に、前記一連の層（１〜５）における前記第１の層（４）に続いた少なくとも１つの第２の層（５）のための以下の操作：
    −前記一連の層（１〜５）の前記第２の層（５）の前に、１つ以上の更なる層（３）を選択すること；
    −前記第１のマスク領域（９）を定義する前記操作の前に選択される前記１つ以上の層（２）を、前記１つ以上の更なる層（３）から除外すること；
    −前記改質の前に構成されるように、それぞれの層（３）の幾何学表現に対して追加部分（３ａ）を突き出るように対応するによりこれらを拡張するよう、除外の前記操作の後に残る層（３）の幾何学表現を改質すること；
    −改質の後に構成されるよう、前記第２の層（５）と前記１つ以上の更なる層（３）との幾何学表現の論理積に対応して第２のマスク領域を定義すること、
    を備えることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の光造形法。
16. 前記追加部分（２ａ）が、前記三次元の物体（１０）の外形（１１）を越えて突き出るように、画定されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の光造形法。
17. 前記１つ以上の層（２）の幾何学表現の改質の前記操作で用いられる追加部分（２ａ）の最も小さいものが、液状物質の表面のレベルにおいて、前記所定の照射（６）の１／４と前記所定の照射（６）の有効幅の２倍との間に含まれるサイズを有していることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の光造形法。
18. 光造形を通して作製される三次元の物体（１０）の一連の層（１〜５）のそれぞれの層（１、２、３、４、５）の幾何学表現を備えた、データセットを処理する装置であって、前記装置は、論理処理装置と、前記論理処理装置によるアクセスに適した保管手段とを備え、前記論理処理装置は：
    −前記データセットを得てそれを前記保管手段に投入するための手段；
    −前記一連の層（１〜５）内で第１の層（４）に先行する１つ以上の層（２）を選択するための手段；
    −前記第１の層（４）と前記第１の層（４）の面上で再現される前記１つ以上の層（２）との幾何学表現の論理積に対応して第１のマスク領域（９）を定義するための手段；
    を備え、前記論理処理装置は、前記第１のマスク領域（９）を定義する前に、前記１つ以上の層（２）の幾何学表現を改質するための手段を備え、前記幾何学表現を改質するための前記手段は、前記改質の前に構成されるそれぞれの層（２）の幾何学表現に対して突き出るそれぞれの追加部分（２ａ）で前記幾何学表現を拡張するよう、構成されることを特徴とする装置。
19. 前記グループの層の固化の後に得られる前記三次元の物体（１０）の部分の外形が、前記追加部分（２ａ）がない場合に得られる場合と比較して、前記三次元の物体（１０）の外形（１１）により正確に接近するように、前記１つ以上の層（２）に対応する深度までの前記液状物質での前記所定の照射（６）の透過が原因で、前記液状物質上への前記所定の照射（６）の固化効果の減少を補償するよう、前記追加部分（２ａ）を画定することを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
20. コード部が与えられたデータサポートを備えたコンピュータプログラム製品であって、前記コード部は、論理処理装置と、前記論理処理装置によりアクセス可能な保管手段とを備える装置で実行される際に、前記コード部は：
    −光造形を介して作製される三次元の物体（１０）の一連の層（１〜５）のそれぞれの層（１、２、３、４、５）の幾何学表現を備える、データセットを得るための手段、及び、前記保管手段内で前記データセットを投入するための手段；
    −前記一連の層（１〜５）の第１の層（４）に先行する１つ以上の層（２）を選択するための手段；
    −前記第１の層（４）と、前記第１の層（４）の面上に再現される前記１つ以上の層（２）との、幾何学表現の論理積に対応する第１のマスク領域（９）を定義するための手段；
    を画定するように構成され、
    前記装置上で実行される際に、前記第１のマスク領域（９）を定義する前に、前記１つ以上の層（２）の幾何学表現を改質する手段を画定するように、前記コード部は構成されることを特徴とし、
    前記幾何学表現を改質するための前記手段は、前記改質の前に構成されるそれぞれの層（２）の幾何学表現に対して突き出るそれぞれの追加部分（２ａ）でこれらを拡張する方法で、前記幾何学表現を改質するように構成される、コンピュータプログラム製品。
21. 前記グループの層の固化の後に得られる前記三次元の物体（１０）の部分の外形が、前記追加部分（２ａ）がない場合に得られる場合と比較して、前記三次元の物体（１０）の外形（１１）により正確に接近するように、前記１つ以上の層（２）に対応する深度までの前記液状物質での前記所定の照射（６）の透過が原因で、前記液状物質上への前記所定の照射（６）の固化効果の減少を補償するよう、前記追加部分（２ａ）を画定することを特徴とする、請求項２０に記載のコンピュータプログラム製品。