JP4705963B2

JP4705963B2 - ３次元物体を生成するための装置

Info

Publication number: JP4705963B2
Application number: JP2008038756A
Authority: JP
Inventors: ヘンドリック・ヨーン
Original assignee: Envisiontec GmbH
Current assignee: Envisiontec GmbH
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: EP1250997A1; ATE311284T1; EP1250997B1; DE50205079D1; US7052263B2; DE20106887U1; DK1250997T3; ES2253467T3; US20020155189A1; JP2003039564A; JP2008155650A

Description

この発明は、特許請求項１の前提部分の記載に従って３次元物体を生成するための装置に関する。

特許請求項１の前提部分の記載に従った装置は９３１９４０５Ｕ１から既知である。
９３１９４０５Ｕ１

この発明の目的は、実際的な取扱いの機能が改善されるためにより生産性が向上する、３次元物体を生成するための装置を提供することである。

この目的は特許請求項１に従った装置によって達成される。この発明の展開は従属請求項で提供される。

この発明の実際的な例が図とともに以下で説明される。
３次元物体を生成するための装置１は、底部３、側壁４、および上壁５を備えるハウジング２を含む。上壁５にはアパチャ６が設けられる。ハウジング２の外側にはアパチャ６を覆う重合トラフユニット７が配置される。重合トラフユニット７は底板８を含み、これは可視光に対して透明であり、アパチャ６が完全に覆われるようにアパチャよりもわずかに大きな寸法を有する。透明な底板８はたとえばガラスまたはプレキシグラスから作られる。透明な底板８の、アパチャ６に面していない側面には、たとえばシリコーンコーティングの形で実際の重合トラフ７を形成する弾性層９が取付けられ、これはアパチャ６を覆う透明な底板８の領域上で広がり、その縁１０において透明な板９から突き出し、縁は同時に、光の影響下で重合性である液体材料１１を保持するための重合性トラフの縁を形成する。弾性層９は、重合の後に透明な底板８よりも重合性材料１１に対して粘着しにくい材料から作られていることが重要である。この実施例での縁の高さは約数ミリメートルである。重合トラフ７として設計される透明の底板８と弾性分割層９とは締結要素１２によって互いに接続され、重合トラフユニット７としてハウジング２の上壁５に固定される。ここでの固定は、重合トラフユニット７を容易に除去し、交換することができるようなものである。形成されるべき物体１３を保持するために、高さ調整装置１５によって垂直方向に上下にスライドし得るキャリアプラットホーム１４が設けられる。キャリアプラットホーム１４は重合トラフユニット７の底部の位置から直線的に垂直に上へと移動して再び元に戻ることができるように設計され、かつそのように制御可能である。さらに、形成されるべき物体１３がキャリアプラットホームのスライド時に離れてしまわないように、物体を形成する重合材料が粘着する材料からキャリアプラットホーム１４を作る。重合トラフユニット７と、高さ調整装置１５を備えるキャリアプラットホーム１４との上に不透明フード１６が設けられる。

ハウジング２内には重合性材料のための貯蔵コンテナ１７が設けられる。これはたとえば不透明バッグの形で構成され、不透明パイプによってポンプ１８を介して重合トラフユニット７に接続される。

ハウジング２内にはまた露光および投影ユニット１９が配置される。これは、本質的に可視域内の光を発する光源（図示せず）と、幾何学層データに依存して各層での物体１３の断面画像を生成しそれをトラフの内部に面している層９の側面に投影するマスク製造装置（図示せず）とを含む。マスク製造装置は好ましくは、デジタル方式で制御されるミラーシステム（デジタルミラーディスプレイ）として構成される。当該技術分野で公知であるこのマスク製造装置はチップ上に多数の可動マイクロミラーを含み、その方向は、チップに当る光源からの光が所望の様態で偏向され、ミラーセッティングによって作られる画像が露光されるべき面上で再現されるように、制御可能である。露光および投影ユニット１９から出てくる光線を透明な底板の下部へと偏向するために、レフレクタ２０が設けられる。さらに、露光持続時間を制御するために、たとえば電気機械クロージャとして設計されるストップユニット２１が露光および投影ユニット１９からの光ビームの出口に直接配置される。セントラルコンピュータユニット２２が露光および投影ユニット１９、高さ調整装置１５、および輸送装置１８を制御する。制御モジュール２３を介しての手動の制御も可能である。

動作において、まず、生成されるべき物体１３のデジタル化されたまたはハーフトーンプロセスの幾何学層データが公知の技術によって生成され、装置１に送られる。重合トラフユニット７は可視光の影響下で重合する単量体で満たされ、キャリアプラットホーム１４は、キャリアプラットホーム１４と、透明の底板８または分割層９との間に液体の単量体が入る精密なギャップが残るように、高さ調整装置１５によってトラフ内に位置付けられる。次に、ストップ２１が開いた状態で第１の層が露光され、第１の層内での物体の断面画像が露光および投影ユニット１９によって分割層９に隣接する液体の表面に投影される。露光および投影ユニット１９の制御はこの場合、幾何学層データに従って行なわれる。露光によって、第１の層の露光された区域が硬化し、キャリアプラットホーム１４に粘着する。ストップ２１によって露光持続時間を制御する。露光サイクルの終了時にはストップ２１が閉じられ、キャリアプラットホーム１４が垂直に上方向へと移動させられ、次の層のために位置付けられる。プロセスでは、第１の層の重合された区域が層９から離され、空いたスペースまたは出来たギャップへと新しい材料が流れ込む。この層内での物体の断面に従って再び露光サイクルが行なわれる。説明された動作は物体１３が仕上がるまで繰返される。最終的に、物体が付いたキャリアプラットホーム１４を構造スペースから除去し、物体を洗浄し、それをキャリアプラットホーム１４からはずす。必要であれば、物体をさらに硬化することもできる。構造プロセスが行なわれた後、装置から重合トラフユニット７を除去し、洗浄する。その間に、第２の重合トラフユニットを挿入して次の構造プロセスを早くも始めることもできる。このために、生産性が向上し、異なる材料を用いることもできる。別の利点は、下からの露光のために、低い縁でもって重合トラフを設計することができることである。したがって、物体の高さが重合トラフの縁よりも大きい場合に特に、材料を節約することができる。

変形された実施例では、露光／投影ユニット１９にはマクロミラーシステムの代わりに液晶投影器（ＬＣＤ投影器）が装備される。

本発明は、光の影響下で凝固し得る液体材料（１１）を物体（１３）の断面に対応する位置で層ごとに凝固することによって３次元物体を生成するための装置であって、材料を保持するためのトラフ（９、１０、８；７）と、光源（１９）と、露光されるべき区域を凝固されるべき物体の断面に従って表面に投影するための装置（１９）と、形成されるべき物体をトラフと相対的に位置付けるための位置決め装置（１５）とを含み、露光されるべき物体の表面は透明の板（８）によって覆われ、透明な板に被覆される材料は、透明な板よりも凝固された材料に対して粘着しにくく、トラフの底部とトラフの側壁（１０）とは層（９）によって形成されることを特徴とする、３次元物体を生成するための装置であってもよい。また、層（９）は弾性であってもよい。装置内の透明の板（８）とトラフ形
状の層（９）とは交換可能ユニット（７）を形成してもよい。また、透明の板（８）はトラフの底部を形成し、露光は下から行なわれてもよい。投影装置（１９）はマイクロミラーアレイ技術または液晶ディスプレイを備えるマルチメディア投影器を含んでいてもよい。トラフの高さは形成されるべき物体（１３）の高さよりも低くなり得ることがある。。電気機械クロージャ（２１）は露光持続時間を制御するために設けられていてもよい。本発明は、光の影響下で凝固し得る液体材料（１１）を物体（１３）の断面に対応する位置で層ごとに凝固することによって３次元物体を生成するための装置であって、材料を保持するためのトラフ（９、１０、８；７）と、光源（１９）と、露光されるべき区域を凝固されるべき物体の断面に従って表面に投影するための装置（１９）と、形成されるべき物体をトラフと相対的に位置付けるための位置決め装置（１５）とを含み、照射されるべき材料の表面はトラフの底部に設けられる透明の板によって覆われ、露光されるべき区域を投影するための装置はマイクロミラーアレイ技術を備える投影器を含むことを特徴とする、３次元物体を生成するための装置であってもよい。光源は本質的に可視スペクトル内で光を発してもよい。

装置の概略的な断面図である。

符号の説明

７トラフ、８透明の板、９弾性層、１０トラフ側壁、１１液体材料、１３物体、１５位置決め装置、１９光源。

Claims

光の影響下で凝固し得る材料（１１）を物体（１３）の断面に対応する位置で層ごとに凝固することによって３次元物体を生成するための装置であって、
アパチャ（６）を覆う透明の底板（８）、および、透明の底板（８）の上に設けられた、突出する縁（１０）を伴った透明の板（９）を含む、材料を保持するための重合トラフユニット（９，１０，８，７）と、
形成されるべき物体の断面に従って露光されるべき区域に対して光を発するための光源を含む装置（１９）と、
重合トラフユニットに対して製造中の物体を位置決めするための位置決め装置（１５）とを含み、
露光されるべき材料の表面は材料を重合トラフユニットに設けられた透明の板（９）によって覆われ、
露光されるべき区域を投影するための装置はマイクロミラーアレイ技術を備える投影器を含み、
突出する縁（１０）を伴った透明の板（９）は、シリコーンコーティングの形の弾性層であることを特徴とする、３次元物体を生成するための装置。
光源は本質的に可視スペクトル内で光を発することを特徴とする、請求項１に記載の３次元物体を生成するための装置。