JPH049660B2 - - Google Patents

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JPH049660B2
JPH049660B2 JP1112735A JP11273589A JPH049660B2 JP H049660 B2 JPH049660 B2 JP H049660B2 JP 1112735 A JP1112735 A JP 1112735A JP 11273589 A JP11273589 A JP 11273589A JP H049660 B2 JPH049660 B2 JP H049660B2
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cross
layer
fluid medium
sectional
curing radiation
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は流体媒質から三次元の物体を形成す
る方法と装置の改良、とくに、三次元の物体が迅
速、確実、正確かつ経済的に形成できるように、
三次元の物体の製造にリトグラフイー
(Lithography)を応用する立体造形に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to improvements in methods and apparatus for forming three-dimensional objects from a fluid medium, and in particular, for forming three-dimensional objects quickly, reliably, accurately and economically. to be able to do,
This field relates to three-dimensional modeling, which applies lithography to the production of three-dimensional objects.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

プラスチツクからなる部品等を製造する場合、
まず、部品を最初に設計し、その後、苦労してこ
の部品の原型を作るのが普通である。これらはい
ずれもかなり時間、労力及び費用を要する。その
後、この設計を検討し、設計が最適になるまで、
この手間のかかる過程を何回も繰返す場合が多
い。設計が最適になつた後、次の工程はその製造
である。大抵の生産では、プラスチツク部品は射
出成形される。設計の時間及び工具のコストが非
常に高いから、射出プラスチツク部品は大量生産
した場合にしか実用的にならないのが普通であ
る。プラスチツク部品を製造するために、直接的
な機械加工、真空成形及び直接成形のような他の
方法を利用することができる。しかし、これらの
方法は、短期間の生産の場合にだけコスト効果が
あるのが普通であり、製造された部品は射出成形
部品よりも品質が劣る。
When manufacturing parts made of plastic,
First, it is common to first design a part and then painstakingly create a prototype of this part. All of these require considerable time, effort and expense. This design is then reviewed until the design is optimal.
This time-consuming process is often repeated many times. After the design is optimized, the next step is its manufacture. In most production, plastic parts are injection molded. Because the design time and tooling costs are so high, injection plastic parts are usually only practical in high volume production. Other methods such as direct machining, vacuum forming and direct molding can be used to manufacture plastic parts. However, these methods are typically cost effective only for short runs of production, and the parts produced are of inferior quality to injection molded parts.

最近、流体媒質の中で三次元の物体を作成する
非常に良い方法が開発された。流体媒質の三次元
の容積内の所定の交点で選択的に焦点を結ばせる
放射ビームにより、流体媒質が選択的に硬化させ
られる。この様な三次元の物体を形成する装置の
典型が米国特許第2775785号、第4041476号、同第
4078229号、同第4238840号同第4288861号特開昭
56−144478号公報、小玉秀男「3次元情報の表示
法としての立体形状自動作成法」(電子通信学会
論文誌、VOL.J64−C No.4,1981年4月)、
Hideo Kodama,Automatic method for
fabricating a three−dimensional Plastic
model with photo−hardening polymer,
Review of Scientific Instruments,52(11),
Nov.1981,及びAlan J.Herbert,Solid Object
Generation,Journal of Applied Photographic
Engineering,VOL8,No.4,August 1982に記
載されている。これらの装置はいずれも種々の大
掛りな多重ビーム方式を用いて、流体容積内の他
の全ての点を排除して、流体媒容積内の深い所に
ある選ばれた点で相乗的なエネルギーを付与する
ことに頼つている。この点、従来の種々の方式
は、特定の座標で交差するような向きの一対の電
磁放射ビームを使つている。この場合、種々のビ
ームは、波長が同じであつても異なつていてもよ
いし、あるいはビームが同時にではなく、逐次的
に同じ点と交差する場合がある。しかしこれらす
べての場合に、ビームの交点だけが、流体媒質の
容積内に三次元の物体を形成するために必要な硬
化工程を達成するに十分なエネルギ・レベルまで
エネルギを受ける。
Recently, very good methods have been developed to create three-dimensional objects in a fluid medium. The fluid medium is selectively stiffened by a beam of radiation selectively focused at predetermined points of intersection within a three-dimensional volume of the fluid medium. Typical devices for forming such three-dimensional objects are U.S. Pat. No. 2,775,785, U.S. Pat.
No. 4078229, No. 4238840, No. 4288861 JP-A-Sho
Publication No. 56-144478, Hideo Kodama, "Automatic 3D shape creation method as a method for displaying 3D information" (Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers, VOL.J64-C No. 4, April 1981),
Hideo Kodama,Automatic method for
fabricating a three-dimensional Plastic
model with photo-hardening polymer,
Review of Scientific Instruments, 52(11),
Nov.1981, and Alan J. Herbert, Solid Object
Generation, Journal of Applied Photographic
Engineering, VOL8, No. 4, August 1982. All of these devices use various extensive multiple beam schemes to extract synergistic energy at selected points deep within the fluid volume to the exclusion of all other points within the fluid volume. It relies on granting. In this regard, various conventional systems use a pair of electromagnetic radiation beams oriented such that they intersect at specific coordinates. In this case, the various beams may have the same or different wavelengths, or the beams may intersect the same point successively rather than simultaneously. However, in all of these cases, only the intersection points of the beams are energized to an energy level sufficient to accomplish the curing process necessary to form a three-dimensional object within the volume of fluid medium.

(発明が解決しようとする問題点) しかし、都合の悪いことに、このような三次元
成形装置は、分解能及び露出制御の点で多くの問
題がある。交点が流体媒質の中に一層深く移動す
る時に放射強度が低下すること、集束されたスポ
ツトの像を形成する分解能が低下することによ
り、当然ながら複雑な制御状態が生ずる。吸収、
拡散、分散ならびに解析のいずれの方法も、経済
的にかつ信頼性をもつて、流体媒質の中の深い所
で加工することを難しくする。そのため、極めて
薄い層の形成が困難であるとともに、自動的な積
層もまた困難であつた。
(Problems to be Solved by the Invention) Unfortunately, however, such a three-dimensional molding apparatus has many problems in terms of resolution and exposure control. The reduction in radiation intensity as the point of intersection moves deeper into the fluid medium, and the reduction in resolution for imaging the focused spot, naturally result in complex control conditions. absorption,
Diffusion, dispersion, and analytical methods all make it difficult to process economically and reliably deep within a fluid medium. Therefore, it was difficult to form extremely thin layers, and automatic lamination was also difficult.

しかし、設計段階から原型段階へ、そして最終
的な生産へ速やかに、かつ信頼性をもつて移るこ
とができるようにすること。とくに、このような
プラスチツク部品に対する計算機による設計から
実事上即座に原型に直接的に移ること、ならびに
経済的にかつ自動的に大量生産する設備に対する
長い間の要望が、その設計及び製造の分野に依然
としてある。
But to be able to move quickly and reliably from the design stage to the prototype stage and then to final production. In particular, the long-standing desire for a virtually instantaneous direct transition from computer-based design to prototypes for such plastic parts, as well as equipment for economical and automatic mass production, has greatly increased the field of design and manufacturing. still exists.

従つて、三次元のプラスチツクの物体等の開発
及び製造に携わる者は、従来の三次元製造装置の
複雑な焦点合せ、整合及び露出の問題を避けなが
ら、設計段階から原型段階へ、そして製造へと速
やかに移されるようにする更に敏速で、信頼性が
あつて経済的で自動的な手段を一層改良するのが
望ましいことを確認している。この発明は、これ
らすべての要望に十分応えるものである。
Therefore, those involved in the development and manufacture of three-dimensional plastic objects, etc. can move from design to prototype to manufacturing while avoiding the complex focusing, alignment and exposure problems of traditional three-dimensional manufacturing equipment. It has been recognized that it would be desirable to further develop a more rapid, reliable, economical and automatic means by which the transfer of data may be carried out quickly. This invention satisfactorily meets all these needs.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving problems]

この発明は適当な相乗的なエネルギーに応答し
て、その物理的な状態を変えることができる流体
媒質の表面に、この物体の相次ぐ隣接した断面積
層板を形成することにより、三次元の物体を作成
する新規で改良された装置を提供する。相次ぐ積
層板は、それらが形成された時に自動的に強固に
一体化され、所望の三次元の物体を形成する。
The present invention constructs a three-dimensional object by forming successive adjacent cross-sectional laminates of this object on the surface of a fluid medium that can change its physical state in response to appropriate synergistic energies. Provides new and improved equipment for making. Successive laminates are automatically tightly integrated as they are formed to form the desired three-dimensional object.

例としていうと、これに制限するつもりはない
が、現在好ましいと考えられる実施例では、この
発明は計算機によつて発生されたグラフイツクの
考えをリトグラフイーと組合せて活用する。即
ち、リトグラフイー(造形)技術を三次元の物体
の製造に応用し、計算機の命令から直接的に三次
元の物体を製造するには、計算機の助けを借りた
設計(CAD)及び計算機の助けを借りた製造
(CAM)を同時に実行する。この発明は製品開発
の設計段階で雛形及び原型を形どるため、または
製造装置として、または純粋な芸術的な物体の形
成のために用いることができる。
By way of example, and not by way of limitation, in the presently preferred embodiment, the invention utilizes the idea of computer-generated graphics in combination with lithography. In other words, in order to apply lithography technology to the manufacture of three-dimensional objects and directly manufacture three-dimensional objects from computer instructions, computer-assisted design (CAD) and computer-assisted design are necessary. Carry out manufacturing (CAM) at the same time. The invention can be used for forming templates and prototypes at the design stage of product development, or as a manufacturing device, or for the formation of purely artistic objects.

ここで、「立体造形」とは、硬化し得る材料、
例えば赤外線で硬化し得る材料の薄い層を互いに
上下に「プリント」することにより、物体を作る
方法及び装置である。UV(紫外線)で硬化し得
る液体の面または層を照らすプログラムされた
UV光の可動スポツト・ビームを使つて、液体の
表面に物体の固体断面を形成する。その後、物体
をプログラムされた形で、一層の厚さだけ液体の
表面から遠ざけ、その後、次の断面を形成し、そ
の直ぐ前の層に接着して物体を構成する。物体全
体が形成されるまで、この工程を続ける。
Here, "three-dimensional modeling" refers to materials that can be hardened,
For example, a method and apparatus for making objects by "printing" thin layers of infrared curable material on top of each other. A programmed light source that illuminates a surface or layer of liquid that can be cured with UV (ultraviolet) light.
A moving spot beam of UV light is used to form a solid cross section of an object on the surface of a liquid. The object is then moved away from the surface of the liquid by one layer thickness in a programmed manner, after which the next cross-section is formed and adhered to the immediately previous layer to form the object. Continue this process until the entire object is formed.

この発明の方法により、ほぼあらゆる形態の物
体の形を作ることができる。複雑な形は、プログ
ラム命令を発生し、その後プログラム信号を立体
造形装置に送るために、計算機の作用を使うこと
によつて作ることが一層容易になる。
The method of the invention allows the formation of almost any form of object. Complex shapes are made easier to create by using computer functions to generate program instructions and then send program signals to the stereolithography device.

勿論、粒子の照射(電子ビーム等)、マスクを
介して材料を吹付けること、またはインク・ジエ
ツトによる化学反応、または紫外線以外の入射・
放射のように、硬化し得る流体媒質に対する他の
種類の好適な相乗的なエネルギーを用いてこの発
明を実施しても、この発明の範囲を逸脱しない。
Of course, particle irradiation (such as an electron beam), spraying of material through a mask, or chemical reaction with an ink jet, or non-ultraviolet radiation
It would not be outside the scope of the invention to practice the invention using other types of suitable synergistic energy to the curable fluid medium, such as radiation.

例としていうと、この発明を実施する時、所定
のエネルギーに応答して凝固し得る流体媒質の本
体を最初に任意の適当な容器の中に収容して、相
次ぐ断面積層板をそこで作成することのできるよ
うな、流体媒質の選定された作業面を限定する。
その後、紫外線のスポツト等のような適当な種類
の相乗的なエネルギーをグラフイツク・パターン
として流体媒質の特定された作業面に適用し、こ
の面に薄い固体の個別の層を形成する。各層が作
ろうとする三次元の物体の隣接する断面を表す相
次ぐ隣接層を、それらが形成された時に、互いに
重畳することが自動的に行なわれて、層を一体化
し、所望の三次元の物体を形成する。この点、流
体媒質が硬化し、固体材料が作業面で薄い積層板
として形成される時、最初の積層板が固定されて
いる適当な台を任意の適当な作動装置により、典
型的には全てマイクロコンピユータ等の制御の下
に、プログラムされた形で作業面から遠ざけられ
る。このようにして、最初に作業面に形成された
固体材料がこの面から遠ざけられ、新しい液体が
作業面の位置に流れ込む。この新しい液体の一部
分がプログラムされたUV光スポツトによつて固
体材料に変換されて新しい積層板を限定し、この
新しい積層板がそれに隣接する材料、即ち、直ぐ
前の積層板に接着によつて接合される。三次元の
物体全体が形成されるまで、この工程が続けられ
る。この後、形成された物体を容器から取出し、
装置は、最初の物体と同一の別の物体、又は計算
機によつて発生された全く新しい物体を作る用意
ができる。
By way of example, in practicing the invention, a body of fluid medium capable of solidifying in response to a predetermined energy may first be contained in any suitable container to form successive cross-sectional laminates therein. Confining selected working surfaces of the fluid medium such that
Thereafter, synergistic energy of a suitable type, such as spots of ultraviolet light, is applied in a graphic pattern to a specified working surface of the fluid medium to form a thin, solid, discrete layer on this surface. As they are formed, successive adjacent layers, each layer representing an adjacent cross-section of the three-dimensional object to be created, are automatically superimposed on each other to unite the layers and form the desired three-dimensional object. form. In this regard, when the fluid medium is cured and the solid material is formed as a thin laminate on the working surface, a suitable platform to which the first laminate is fixed is moved by any suitable actuating device, typically all It is moved away from the work surface in a programmed manner under the control of a microcomputer or the like. In this way, the solid material initially formed on the working surface is moved away from this surface, and new liquid flows into the position of the working surface. A portion of this new liquid is converted into a solid material by a programmed UV light spot to define a new laminate, and this new laminate is bonded to the material adjacent to it, i.e. the immediately previous laminate. Joined. This process continues until the entire three-dimensional object is formed. After this, the formed object is removed from the container and
The device is ready to create another object identical to the first object, or an entirely new object generated by the computer.

この発明の立体造形方法及び装置は、プラスチ
ツクの物体を作成するために現在使われている方
法に比べて、多くの利点がある。すなわちこの発
明の方法は、設計の配置及び図面を作成したり、
加工の図面及び工具を作る必要がない。設計者は
直接的に計算機及び立体造形装置で作業すること
ができ、計算機の出力スクリーンに表示された設
計に満足した時、直接的に検査するために部品を
製造することができる。設計を修正しなければな
らない場合、これは計算機を通じて容易に行なう
ことができ、その後、設計変更が正しかつたこと
を確かめるために、もう1つの部品を作ることが
できる。設計によつて、相互作用する設計パラメ
ータをもつ幾つかの部品が必要になる場合、部品
の全ての設計を敏速に変えて再び作り、集成体全
体を、必要があれば反復的に作つて検査すること
ができるので、この発明の方法はさらに役立つ。
The stereolithography method and apparatus of the present invention has many advantages over methods currently used to create plastic objects. That is, the method of this invention creates a design layout and drawings,
There is no need to create processing drawings and tools. The designer can work directly with the computer and stereolithography equipment and, when satisfied with the design displayed on the computer's output screen, can manufacture the part for direct inspection. If the design has to be modified, this can be easily done through a computer and then another part can be made to confirm that the design changes were correct. If a design calls for several parts with interacting design parameters, the entire design of the part can be quickly changed and rebuilt, and the entire assembly can be built and tested iteratively if necessary. The method of the present invention is even more useful because it can.

設計が完了した後、部品の製造を直ちに開始す
ることができるので、設計と製造の間の何週間も
何カ月もの所要期間が避けられる。最終的な生産
速度及び部品のコストは、短期の生産の現在の射
出成形のコストと同様にすべきであり、射出成形
の場合より労働のコストは一層低くなる。射出生
形は、多数の同一の部品を必要とする時だけ経済
的である。工具の必要がなく、生産の設定時間が
ごく短いことから、立体造形は短期の生産に役立
つ。同様に、この方法を用いると、設計の変更及
び注文の部品が容易に得られる。部品を製造する
のが容易であるため、立体造形は、現在では金属
又は他の材料の部品が使われている多くの場所
で、プラスチツクの部品を使うことができるよう
にする。さらに、高価な金属又はその他の材料の
部品を作るという決定の前に、物体のプラスチツ
クのモデルを素早くかつ経済的に作ることができ
る。
After the design is complete, manufacturing of the parts can begin immediately, avoiding weeks or months of turnaround time between design and manufacturing. The final production rate and cost of parts should be similar to current injection molding costs for short run production, with labor costs even lower than for injection molding. Shot molding is economical only when a large number of identical parts are required. With no tooling required and very short production set-up times, stereolithography lends itself to short production runs. Similarly, design changes and custom parts are easily obtained using this method. Because the parts are easy to manufacture, stereolithography allows the use of plastic parts in many places where parts of metal or other materials are currently used. Additionally, a plastic model of the object can be quickly and economically made before a decision is made to make parts of expensive metal or other materials.

従つて、この発明の立体造形方法及び装置は三
次元のプラスチツクの部品等を速やかに、確実
に、正確にかつ経済的に設計して製造することが
できるCAD又はCAMシステムに対する長い間存
在した要望に応えるものである。
Therefore, the three-dimensional modeling method and apparatus of the present invention address the long-standing need for a CAD or CAM system that can quickly, reliably, accurately, and economically design and manufacture three-dimensional plastic parts. This is a response to the following.

この発明の上記並びにその他の目的及び利点
は、以下図面について詳しく説明するところから
明らかになろう。
The above and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the drawings below.

〔実施例〕〔Example〕

次に図面について本発明の実施例を説明する。
第1図及び第2図は、立体造形によつて三次元の
物体を作成するこの発明の基本的な方法と装置を
示すフローチヤートである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1 and 2 are flowcharts showing the basic method and apparatus of the present invention for creating a three-dimensional object by stereolithography.

紫外線(UV)の照射、電子ビーム可視光、非
可視光の照射、インク・ジエツト又は適当なマス
クを介して適用する反応性化学剤の様な他の種類
の相乗的なエネルギーにより、固定重合体プラス
チツクに変化するように誘発することできる数多
くの液体状態の化学剤が知られている。UV硬化
性化学剤は現在高速印刷のインクとして、紙及び
その他の材料の被覆プロセスに接着剤として、並
びにその他の特殊な分野に現在使われている。
The immobilization of polymers by ultraviolet (UV) irradiation, electron beam visible light, non-visible light irradiation, ink jets or other types of synergistic energy such as reactive chemicals applied through a suitable mask A number of liquid state chemical agents are known that can be induced to transform into plastics. UV-curable chemicals are currently used as inks in high-speed printing, as adhesives in coating processes for paper and other materials, and in other specialty areas.

立体造形は、種々の方式を用いて、グラフイツ
クな物体を再生する技術である。現在、例として
は、微小電子回路の製造に使われるような写真の
複製、ゼログラフイ及びマイクロ製版がある。プ
ロツタ又は陰極線管に表示された計算機で発生さ
れたグラフイツクもリトグラフイー形式であり、
像は計算機で符号化された物体の映像である。
Three-dimensional modeling is a technology that reproduces graphic objects using various methods. Current examples include photocopying, xerography, and microengraving, such as those used in the manufacture of microelectronic circuits. Computer-generated graphics displayed on a plotter or cathode ray tube are also lithographic forms;
An image is an image of an object encoded by a computer.

計算機の助けを借りる設計(CAD)及び計算
機の助けを借りる製造(CAM)は、計算機の能
力を設計及び製造の工程に応用する技術である。
CADの典型的な例は、電子プリント配線の設計
の分野である。この場合、計算機及びプロツタ
が、設計パラメータが計算機のデータ入力として
与えられると、印刷配線板の設計を描くCAMの
典型的な例は、数値制御のフライス盤であり、適
当なプログラミング命令が与えられると、計算機
及びフライス盤が金属部品を加工する。CADも
CAMも重要であつて、急速に成長している技術
である。
Computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) are techniques that apply the power of computers to the design and manufacturing process.
A typical example of CAD is in the field of electronic printed wiring design. In this case, a typical example of a CAM is a numerically controlled milling machine, where the computer and plotter draw the design of a printed wiring board, once the design parameters are given as data input to the computer, and the appropriate programming instructions are given. , calculators and milling machines process metal parts. CAD too
CAM is also an important and rapidly growing technology.

この発明の主な目的は、コンピユータで発生さ
れたグラフイツクの考えをUV硬化性プラスチツ
クと組合せて活用して、CAD及びCAMを同時に
実行し、計算機の命令から直接的に三次元の物体
を作ることである。この発明は、立体造形と呼ば
れ、製品開発の設計段階で雛形及び原型を形どる
ため、又は製造装置として、あるいは美術的な形
どりとして使うことができる。
The main purpose of this invention is to utilize computer-generated graphic ideas in combination with UV-curable plastics to simultaneously execute CAD and CAM to create three-dimensional objects directly from computer instructions. It is. This invention is called three-dimensional modeling, and can be used to form templates and prototypes at the design stage of product development, as a manufacturing device, or as artistic forms.

第1図には、この発明の立体造形方法が広義に
説明されている。第1図の工程10は、形成しよ
うとする三次元の物体の断面を表す個別の積層板
を作成することを表す。工程11は、工程10が
正しく行なわれた場合にだけ行なわれるのが普通
であるが、相次いで形成された隣接する積層板を
組合せて、装置のプログラムされた所望の三次元
の物体を形成し、選択的に硬化を行なわせる。こ
のため、この発明の立体造形装置は、入射する放
射、電子ビーム、その他の粒子の照射、インク・
ジエツトか、あるいは流体の表面に隣接するマス
クを介しての吹付けによつて適用された化学剤の
様な適当な相乗的なエネルギーに応答して、それ
ぞれ物理的な状態を変えることができる流体媒
質、例えばUV硬化性液体等の選ばた面に、形成
しようとする物体の断面パターンを作ることによ
り、三次元の物体を作成する。物体の相次ぐ隣接
した断面を表す相次ぐ隣接した積層板が自動的に
形成され、一体化されて、物体の段階的な層状の
又は薄層形の構成を作り、こうした形成工程の
間、流体媒質の略平面状又はシート面から三次元
の物体が形成されかつ引き上げられる。
FIG. 1 broadly explains the three-dimensional modeling method of the present invention. Step 10 in FIG. 1 represents the creation of individual laminates representing the cross-sections of the three-dimensional object to be formed. Step 11, which is typically only performed if step 10 has been performed correctly, combines adjacent laminates formed in succession to form the desired three-dimensional object as programmed in the device. , selectively curing. For this reason, the three-dimensional modeling apparatus of the present invention is capable of handling incoming radiation, electron beams, and other particle irradiation.
A fluid that can change its physical state in response to appropriate synergistic energy, such as a jet or a chemical agent applied by spraying through a mask adjacent to the surface of the fluid. A three-dimensional object is created by creating a cross-sectional pattern of the object to be formed on a selected surface of a medium, such as a UV-curable liquid. Successive adjacent laminates representing successive adjacent cross-sections of the object are automatically formed and integrated to create a graded layered or laminar configuration of the object, and during such forming steps, the fluid medium is A three-dimensional object is formed and pulled from a generally planar or sheet surface.

上述した方法が第2図にさらに詳しく述べられ
ている。第2図では、工程12で、所定の反応性
エネルギーに応答して凝固し得る流体媒質を収容
することが要求される。工程13は、このエネル
ギーを選定された流体表面にグラフイツク・パタ
ーンとして適用して、その表面に薄い固体の個別
の層を形成する。各層が作ろうとする三次元の物
体の隣接する断面を表す。このような各々の層
は、形成される三次元の物体の分解能を最大にす
るとともに正確に再現しさらに作成時間を短縮す
るために、この発明を実施する間、出来るだけ薄
く作ることが望ましい。このため、理想的な理論
的な状態は、流体媒質の選定された作業面だけで
物体が作られて、無限の数の積層板が得られるよ
うにし、各々の積層板の厚さがゼロよりも極く僅
かしか大きくない硬化した深さ(例えば、1mm以
下)をもつようにすることである。このように薄
い層とすることにより形成される物体の精度を向
上させることができるとともに、面に支持体のな
い成形部の形成が可能となる。勿論、この発明を
実際に用いる時、各々の積層板は薄い積層板では
あるが、断面を形成して形成される物体の他の断
面を限定する隣接する積層板に接着する際に適当
な結合性をもつ位の厚さとする。
The method described above is described in more detail in FIG. In FIG. 2, step 12 requires containing a fluid medium capable of solidifying in response to a predetermined reactive energy. Step 13 applies this energy in a graphic pattern to a selected fluid surface to form a thin, solid, discrete layer on that surface. Each layer represents an adjacent cross section of the three-dimensional object being created. It is desirable that each such layer be made as thin as possible while practicing this invention to maximize the resolution and accurate reproduction of the three-dimensional object being formed, as well as to reduce fabrication time. For this reason, an ideal theoretical situation would be such that the object is made with only selected working surfaces of the fluid medium, resulting in an infinite number of laminates, each with a thickness less than zero. The hardening depth should also be only slightly large (eg, less than 1 mm). By forming such a thin layer, the accuracy of the formed object can be improved, and it is also possible to form a molded part without a support on the surface. Of course, when this invention is used in practice, each laminate is a thin laminate, but suitable bonding is required when bonding to adjacent laminates to form a cross-section and define other cross-sections of the object being formed. The thickness should be such that it has the properties.

第2図の工程14では、相次ぐ隣接した層又は
積層板をそれらが形成された時に互いに重畳し
て、種々の層を一体化して、所望の三次元の物体
を形成する。この発明を普通に実施する時、流体
媒質が硬化し、固体材料が形成されて、1つの積
層板を構成する時、その積層板を流体媒質の作業
面から遠ざけ、前に形成された積層板に置き代わ
る新しい液体の中に次の積層板が形成され、この
ため、各々の相次ぐ積層板が他の全ての断面積層
板と重畳されて(硬化した流体媒質の自然の接着
性によつて)一体となる。このため、このような
断面積層板を製造する工程は、三次元の物体全体
が形成されるまで何回も繰り返される。その後、
物体を取り外し、装置は別の物体を製造する用意
ができる。この物体は、前の物体と同一であつて
もよいし、あるいは立体造形装置を制御するプロ
グラムを取り替えることにより、全く新しい物体
にすることができる。
In step 14 of FIG. 2, successive adjacent layers or laminates are superimposed on each other as they are formed to integrate the various layers and form the desired three-dimensional object. In the normal practice of this invention, when the fluid medium is cured and the solid material is formed to form a laminate, the laminate is moved away from the working surface of the fluid medium and the previously formed laminate The next laminate is formed in the new liquid replacing the laminate, so that each successive laminate is superimposed on every other cross-sectional laminate (by the natural adhesive properties of the hardened fluid medium). Become one. For this reason, the process of manufacturing such cross-sectional laminates is repeated many times until the entire three-dimensional object is formed. after that,
The object is removed and the device is ready to produce another object. This object may be the same as the previous object, or it may be made into a completely new object by replacing the program controlling the stereolithography device.

第3図から第8図は、第1図と第2図のフロー
チヤートで示した立体造形方法を実施するのに適
した種々の装置を示している。
FIGS. 3-8 illustrate various apparatus suitable for carrying out the three-dimensional fabrication method shown in the flowcharts of FIGS. 1 and 2.

前に述べたように、「立体造形」は、硬化性材
料、例えばUV硬化性材料の薄い層を互いに上下
に相次いで「プリント」することによつて、固体
の物体を作る方法及び装置である。UV硬化性液
体の表面又は層を照らすUV光のプログラムされ
た可動スポツト・ビームを使つて、液体の表面に
物体の固体断面を形成する。この後、プログラム
された形で、一層の厚さだけ物体を液体の表面か
ら遠ざけ、次の断面を形成し、直前の層と接着し
て物体を限定する。物体全体が形成されるまで、
この工程を続ける。
As previously mentioned, "stereolithography" is a method and apparatus for making solid objects by "printing" thin layers of curable material, e.g. UV-curable material, one on top of the other in succession. . A programmed, movable spot beam of UV light that illuminates the surface or layer of a UV-curable liquid is used to form a solid cross-section of an object on the surface of the liquid. After this, in a programmed manner, the object is moved away from the surface of the liquid by one layer thickness, forming the next cross section and bonding with the previous layer to define the object. until the whole object is formed.
Continue this process.

この発明の方法により、ほぼあらゆる形式の物
体の形を作ることができる。プログラム命令を発
生して、このプログラム信号を立体造形装置に送
るのに計算機の作用を使うことにより、複雑な形
を一層容易に作ることができる。
The method of the invention allows almost any type of object to be shaped. By using the power of a computer to generate program instructions and send program signals to a stereolithography device, complex shapes can be created more easily.

現在、好ましいと考えられる実施例の立体造形
装置が第3図に側面断面図で示されている。容器
21にUV硬化性液体22等を充填し、選定され
た作業面23を定める。紫外線26等のプログラ
ム可能な源が面23の平面内に紫外線スポツト2
7を作る。光源26の一部分である鏡、その他の
光学又は機械的な素子(図に示していない)の移
動により、スポツト27は面23にわたつて移動
し得る。面23上のスポツト27の位置が計算機
またはその他のプログラミング装置28によつて
制御される。容器21の内側にある可動の昇降台
29を選択的に昇降することができる。台29の
位置が計算機28によつて制御される。この装置
が動作する時、30a,30b,30cに示すよ
うな一体化した積層板を歩進的に積上げることに
より三次元の物体30が形成される。
A three-dimensional modeling apparatus according to a presently preferred embodiment is shown in a side sectional view in FIG. A container 21 is filled with a UV curable liquid 22 or the like, and a selected work surface 23 is defined. A programmable source of ultraviolet radiation 26 produces an ultraviolet spot 2 in the plane of surface 23.
Make 7. By movement of a mirror or other optical or mechanical element (not shown) that is part of the light source 26, the spot 27 can be moved across the surface 23. The position of spot 27 on surface 23 is controlled by a computer or other programming device 28. A movable lifting platform 29 inside the container 21 can be selectively raised and lowered. The position of the platform 29 is controlled by a computer 28. When the apparatus operates, a three-dimensional object 30 is formed by progressively stacking unitary laminates such as 30a, 30b, and 30c.

UV硬化性液体22の表面は容器21内の一定
の高さの所に保ち、この液体を硬化させ、それを
固体材料に変換する位の強度をもつUV光のスポ
ツト27又はその他の適当な種類の反応性エネル
ギーをプログラムされた形で作業面23にわたつ
て移動する。液体22が硬化して固体材料が形成
される時、最初は作業面23の直ぐ下にあつた昇
降台29を適当な作動装置によつて、プログラム
された形でこの作業面から下に降げる。このよう
にして、最初に形成された固体材料は面23の下
に来るようになり、新しい液体22が面23に流
れ込む。この新しい液体の一部分がプログラムさ
れたUV光スポツト27によつて固体材料に変換
され、この新しい材料がその下にある材料と接着
によつて接合される。三次元の物体30の全体が
形成されるまで、この工程を続ける。その後、物
体30を容器21から取出し、装置は別の物体を
作る用意ができる。その後、もう1つの物体が作
ることができ、あるいは計算機28のプログラム
を取り替えることにより、新しい物体を作ること
ができる。
The surface of the UV curable liquid 22 is maintained at a constant height within the container 21 and exposed to a spot 27 or other suitable type of UV light of sufficient intensity to cure the liquid and convert it into a solid material. reactive energy is transferred across the work surface 23 in a programmed manner. When the liquid 22 hardens to form a solid material, the lifting platform 29, which was initially just below the working surface 23, is lowered from this working surface in a programmed manner by means of a suitable actuator. Ru. In this way, the initially formed solid material comes to be below the surface 23 and the new liquid 22 flows into the surface 23. A portion of this new liquid is converted into a solid material by the programmed UV light spot 27, and this new material is bonded to the underlying material by adhesive. This process continues until the entire three-dimensional object 30 is formed. Object 30 is then removed from container 21 and the device is ready to make another object. Thereafter, another object can be created, or by replacing the program on the computer 28, a new object can be created.

硬化性液体22、例えばUV硬化性液体は、い
つくかの重要な性質をもつていなければならな
い。(A)これは実用的な物体形成時間が得られるよ
うに、利用し得るUV光源で早く硬化しなければ
ならない。(B)接着性があつて、相次ぐ層が互いに
接着するようにしなければならない。(C)その粘度
が十分低く、昇降台が物体を動かした時、新鮮な
液体材料が面に素早く流れ込むようにしなければ
ならない。(D)UVを吸収して、形成された層が妥
当に薄くなるようにすべきである。(E)液体状態で
ある溶媒に妥当に可溶性であつて、固体状態では
同じ溶媒に対して妥当に不溶性であつて、物体が
形成された後、物体からUV硬化性液体及び途中
まで硬化した液体を洗い落すことができなければ
ならない。(F)出来るだけ無毒性でかつ非刺激性に
すべきである。
The curable liquid 22, such as a UV curable liquid, must have several important properties. (A) It must cure quickly with an available UV light source so that practical object formation times are obtained. (B) Must be adhesive so that successive layers adhere to each other. (C) Its viscosity must be low enough that when the platform moves the object, fresh liquid material flows quickly to the surface. (D) UV should be absorbed so that the layer formed is reasonably thin. (E) reasonably soluble in a solvent in the liquid state and reasonably insoluble in the same solvent in the solid state; must be able to be washed off. (F) Should be as non-toxic and non-irritating as possible.

硬化した材料は一旦それが固体状態になつた
時、所望の性質をもつていなければならない。こ
ういう性質は、他のプラスチツク材料を普通に使
う場合と同じで、用途に関係する。色、生地、強
度、電気的な性質、可燃性及び可撓性が考慮すべ
き性質である。さらに、多くの場合、材料のコス
トも重要である。
The cured material must have the desired properties once it is in the solid state. These properties, like those of other plastic materials in general, are application-related. Color, texture, strength, electrical properties, flammability and flexibility are properties to consider. Additionally, the cost of materials is often also important.

実用的な立体造形装置(例えば第3図)の現在
好ましいと考えられる実施例で使われたUV硬化
性材料は、ロツクタイト・リミテツド(Loctite
Ltd.)によつて製造される変性アクリレートであ
るポツテイング・コンパウンド(Potting
Compound)363である。この典型的なUV硬
化性材料を作る方法が、米国特許第4100141号に
記載されている。
The UV curable material used in the presently preferred embodiment of a practical stereolithography system (e.g., Figure 3) is Loctite Limited.
Potting Compound, a modified acrylate manufactured by
Compound) 363. A method for making this typical UV curable material is described in US Pat. No. 4,100,141.

すなわち、前記したUV硬化性材料は、無数の
公知の開始剤を遊離剤として使つた遊離基共重合
により硬化できる。このような開始剤として、過
酸化水素のような過酸化物;過酸化ベンゾイルメ
チルケトン過酸化物のような有機過酸化物;2,
2′−アゾビス(イソブチロニトリル)のようなア
ゾ化合物;クメンヒドロペルオキシド、t−ブチ
ルハイドロペルオキシド、メチルエチルケトンハ
イドロペルオキシドのようなハイドロペルオキシ
ド;t−ブチルパーベンゾエート、t−ブチルパ
ーアセテートのような加水分解して過酸化合物に
なるパーエステル;ベンゾフエノン、ベンゾイル
エーテルのような感光化合物があげられる 光源26は、物体の所望の細部を形成すること
ができる位に小さく、かつ使われるUV硬化性液
体を実用的になる位に敏速に硬化させる位の強さ
をもつUV光のスポツト27を発生する。源26
はオン及びオフに転ずるとともに、集束スポツト
27が液体22の面23を横切つて移動するよう
にプログラムすることができるように構成され
る。このため、スポツト27が移動する時、それ
が液体22を固体に硬化させ、チヤート式記録装
置又は製図装置がペンを使つて紙の上にパターン
を描くのと大体同じように、面の上に固体パター
ンを描く。
That is, the UV curable materials described above can be cured by free radical copolymerization using a myriad of known initiators as liberating agents. Such initiators include peroxides such as hydrogen peroxide; organic peroxides such as benzoyl methyl ketone peroxide; 2.
Azo compounds such as 2'-azobis(isobutyronitrile); hydroperoxides such as cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, methyl ethyl ketone hydroperoxide; hydrates such as t-butyl perbenzoate, t-butyl peracetate peresters that decompose into peracid compounds; photosensitive compounds such as benzophenone and benzoyl ether; A spot 27 of UV light is generated that is strong enough to cure quickly enough to be practical. source 26
is configured such that it can be programmed to turn on and off and to move the focusing spot 27 across the surface 23 of the liquid 22. Thus, as the spot 27 moves, it hardens the liquid 22 into a solid and forms a pattern on a surface in much the same way that a chart recording or drafting device uses a pen to draw a pattern on a piece of paper. Draw a solid pattern.

現在好ましいと考えられる実施例の立体造形装
置の光源26は、ハウジング内にある350ワツト
の短アーク水銀灯を用いており、ハウジングの光
出力を直径1mmのUV透過性光学繊維束(図に示
してない)の端に集束した。水銀灯に近い方の束
の端を水冷し、灯と束の端の間に電子的に制御さ
れるシヤツタ・プレートを設け、束を通る光をオ
ン及びオフに転ずることができるようにした。束
の長さ1mであり、光出力は、UVをスポツトに
集束するために石英レンズをもつレンズ管に送り
込んだ。光源26は直径1mmより若干小さいスポ
ツトを発生することができ、約1ワツト/cm2の長
波UV強度をもつている。
The light source 26 of the stereolithography apparatus in the presently preferred embodiment uses a 350 watt short-arc mercury lamp located within the housing, and the light output of the housing is coupled to a 1 mm diameter UV-transparent optical fiber bundle (shown in the figure). (not) focused at the edge. The end of the bundle near the mercury lamp was water cooled, and an electronically controlled shutter plate was provided between the lamp and the end of the bundle to turn the light through the bundle on and off. The bundle was 1 m long and the light output was fed into a lens tube with a quartz lens to focus the UV to a spot. The light source 26 is capable of producing a spot slightly less than 1 mm in diameter and has a longwave UV intensity of about 1 watt/cm 2 .

第3図の装置では、面23を一定の高さに保
ち、物体を取去つた後、この材料を補給する手段
を設けて、焦点スポツト27が一定の焦点平面に
鮮鋭に合焦点状態にとどまり、こうして作業面に
沿つて薄い層を形成する際の分解能を最大になる
ように保証することができる。この点、作業面2
3に強度の強い領域が得られるように焦点を形成
し、急速に低い強度に発散して、硬化工程の深さ
を制限して、形成する物体に対して適当な最も薄
い断面積層板が得られるようにするのが望まし
い。これは、焦点距離の短いレンズを使い、源2
6を出来るだけ作業面に近づけて、流体媒質に入
る焦点コーンにおける発散が最大になるようにし
て達成するのが最もよい。その結果、分解能が実
質的に高くなる。
In the apparatus of FIG. 3, the surface 23 is maintained at a constant height and means are provided for replenishing this material after the object has been removed, so that the focal spot 27 remains sharply focused on a constant focal plane. , thus ensuring maximum resolution when forming thin layers along the working surface. At this point, work surface 2
3. Form a focal point to obtain a region of high strength and rapidly diverge to a lower strength to limit the depth of the curing process to obtain the thinnest cross-sectional laminate suitable for the object being formed. It is desirable that the This uses a lens with a short focal length and the source 2
6 as close to the work surface as possible to maximize divergence in the focal cone entering the fluid medium. As a result, the resolution is substantially higher.

ヒユーレツト・パツカード社によつて製造され
るH−P9872型デイジタル・プロツタ(図に示し
てない)を用いて光源26を動かす。レンズ管を
プロツタのペン・カートリツジに取付け、普通の
グラフイツク指令を用いて、計算機28によつて
プロツタを駆動する。シヤツタは、計算機の指令
を使つて、H−P3497型データ収集/制御装置に
よつて制御する。
A model H-P9872 digital plotter (not shown) manufactured by Hewlett Packard, Inc. is used to power the light source 26. The lens tube is attached to the plotter's pen cartridge and the plotter is driven by computer 28 using conventional graphics commands. The shutter is controlled by a model H-P3497 data acquisition/control unit using computer commands.

物理的にこの他の形の光源26又はその均等物
を用いることができる。走査は光学走査器を用い
て行なうことができ、こうすれば光学繊維束及び
デイジタル・プロツタが不要となる。最終的に
は、UVレーザが短アーク灯よりも一層良い光源
になる。立体造形工程の速度は主に光源の強度と
UV硬化性液体の応答とによつて制限される。
Other physical forms of light source 26 or equivalents thereof may be used. Scanning can be performed using an optical scanner, thus eliminating the need for optical fiber bundles and digital plotters. Ultimately, UV lasers will be a better light source than short-arc lamps. The speed of the 3D printing process mainly depends on the intensity of the light source and
limited by the response of the UV curable liquid.

昇降台29を使つて形成する物体30を支持し
かつ保持するとともに、それを上下に動かす。典
型的には、1つの層が形成された後、物体30を
次の層のレベルを越えて移動(液体媒質内にオー
バデイツプする)して、固体が形成された所で面
23に残された一時的な空所に液体22が流れ込
むことができるようにし、その後、次の層に対す
る正しい高さに戻す。これにより空所に流れ込ん
だ液体22が潮を引くごとく退いて所定の厚さの
層となる。これにより極めて薄い層の自動積層が
可能となる。昇降台29に対する条件は、適当な
速度かつ精度でプログラムされた通りに動かすこ
とができること、形成する物体の重量に耐える位
に丈夫であることである。さらに、設定段階並び
に物体を取外す時、昇降台の位置の手動の微細調
節が役立つ。
A lifting platform 29 is used to support and hold the object 30 being formed and to move it up and down. Typically, after one layer is formed, the object 30 is moved beyond the level of the next layer (overdip into the liquid medium) so that solids are left on the surface 23 where they have formed. Allow liquid 22 to flow into the temporary void and then return to the correct height for the next layer. As a result, the liquid 22 that has flowed into the cavity recedes like a tide, forming a layer of a predetermined thickness. This allows automatic lamination of extremely thin layers. The requirements for the platform 29 are that it be able to move as programmed with reasonable speed and accuracy, and that it be strong enough to withstand the weight of the object being formed. Furthermore, manual fine adjustment of the position of the lifting platform is helpful during the setup phase as well as when removing objects.

第3図の実施例の昇降台29は、アナログ・プ
ロツタ(図に示していない)に取りつけた台であ
る。このプロツタが、計算機28のプログラム制
御の下に、内部にデイジタル・アナログ変換器を
持つH−P3497型データ収集/制御装置によつて
駆動される。
The lifting platform 29 in the embodiment of FIG. 3 is a platform attached to an analog plotter (not shown). The plotter is driven by an HP3497 data acquisition/control unit with an internal digital-to-analog converter under program control of computer 28.

この発明の立体造形装置の計算機28は基本的
に2つの作用をもつ。第1に、オペレータが三次
元の物体を設計するのを、それを作ることができ
るような形で助けることである。第2に、この設
計を、立体造形に対する適切な指令に変換し、こ
ういう指令を物体が形成されるように送り出すこ
とである。ある用途では、物体の設計が存在して
おり、計算機の作用は適当な命令や指令を送り出
すことだけである。
The computer 28 of the three-dimensional modeling apparatus of this invention basically has two functions. First, it helps the operator design a three-dimensional object in such a way that it can be created. Second, convert this design into appropriate commands for stereolithography and send these commands so that the object is formed. In some applications, there is a design of the object, and the only action of the computer is to issue appropriate commands or commands.

理想的な場合、オペレータは物体を設計して、
それを計算機28のCRTスクリーンに三次元で
見ることができる。オペレータが設計を終わつた
時、計算機28に物体を作るように命令し、計算
機が立体造形に対して適当な命令を出す。
In an ideal case, an operator would design an object and
You can see it in three dimensions on the CRT screen of the calculator 28. When the operator completes the design, he commands the computer 28 to create the object, and the computer issues appropriate commands for three-dimensional modeling.

この発明の実際に用いられた例では、計算機2
8はH−P9816であつて、ベーシツク・オペレー
シヨン・システムを用いる。典型的なプログラム
が添付した参考資料に示されている。このシステ
ムでは、オペレータがH−Pグラフイツク・ラン
ゲージ(3497Aに対する指令構造)及びベーシツ
ク・ランゲージの指令を用いてプログラムする。
オペレータはUV硬化性時間に対する適当な露出
時間及び速度をも設定しなければならない。この
装置を動作させるため、物体の像を作り、立体造
形装置をこの物体を作る様に駆動するためのプロ
グラムを書く。
In an example in which this invention is actually used, the computer 2
8 is an HP9816 and uses a basic operating system. A typical program is shown in the attached reference material. This system is programmed by the operator using the HP Graphics Language (command structure for the 3497A) and Basic Language commands.
The operator must also set the appropriate exposure time and speed for the UV cure time. In order to operate this device, we create an image of the object and write a program to drive the three-dimensional modeling device to create this object.

昇降台29の駆動は、機械式、空気圧式、流体
圧又は電気式であつてよく、その位置を精密に制
御するために光又は電子回路の帰還を用いること
ができる。昇降台29は典型的にはガラスマ又は
アルミニウムで作られるが、硬化したプラスチツ
ク材料が接着する任意の材料が適している。
The drive for the platform 29 may be mechanical, pneumatic, hydraulic or electrical, and optical or electronic circuit feedback may be used to precisely control its position. The platform 29 is typically made of glass or aluminum, but any material to which a hardened plastic material will adhere is suitable.

ある場合には、計算機28が不要なり、特に簡
単な形しか造形しない場合、一層簡単な専用のプ
ログラミング装置を使うことができる。この代わ
りに、計算機制御装置28が、別のさらに複雑な
計算機によつて発生された命令を単に実行するだ
けであつてもよい。これは、幾つかの立体造形装
置を使つて物体を作り、別の装置を用いて形成す
べき物体を最初に設計する場合がそうである。
In some cases, the calculator 28 may be unnecessary and a simpler dedicated programming device may be used, especially if only simple shapes are to be built. Alternatively, computer controller 28 may simply execute instructions generated by another, more complex computer. This is the case when some stereolithography devices are used to create an object and another device is used to initially design the object to be formed.

計算機によつて制御されるポンプ(図に示して
ない)を使つて、作業面23の所に液体22の一
定の液位を保つことができる。その必要性は、次
の理由による。すなわち、液体が露光(曝)され
るとその容量変化のために収縮し液位が変化す
る。また、昇降台29が液体内に移動すると、液
体の容積が変化し、それにより液位が変化する。
液体の層の厚さは、液位下に形成された直前の層
の深さによつて決まるので、もし、液位が一定に
保たれていないと、実際に形成される層の厚さ
は、所望の層の厚さより異つてしまい正確な厚さ
の層が形成されないからである。周知の適当な液
位検出装置及び帰還回路を用いて、流体ポンプを
駆動するか、あるいは液体変位装置を駆動し、昇
降台を流体媒質の中に一層深く移動する時に流体
媒質の外へ移動する中実な棒(図に示してない)
を駆動し、流体容積の変化量をならして、面23
に一定の流体の液位を保つことができる。この代
わりに、光源26を感知した液位22に対して移
動し、作業面23に鮮鋭な焦点を自動的に保つこ
とができる。これらの全ての代案は、計算機制御
装置28と共に作用する普通のソフトウエアによ
り容易に達成することができる。
A constant level of liquid 22 at work surface 23 can be maintained using a computer-controlled pump (not shown). This necessity is due to the following reasons. That is, when the liquid is exposed to light, it contracts due to a change in its capacitance, and the liquid level changes. Further, when the lifting table 29 moves into the liquid, the volume of the liquid changes, and thereby the liquid level changes.
The thickness of the liquid layer is determined by the depth of the previous layer formed below the liquid level, so if the liquid level is not kept constant, the actual thickness of the layer formed will be This is because the thickness of the layer differs from the desired thickness, and a layer with an accurate thickness cannot be formed. Suitable liquid level sensing devices and feedback circuits known in the art are used to drive a fluid pump or to drive a liquid displacement device to move the platform out of the fluid medium as it moves deeper into the fluid medium. solid rod (not shown)
is driven, the amount of change in fluid volume is smoothed out, and surface 23
A constant fluid level can be maintained. Alternatively, the light source 26 can be moved relative to the sensed liquid level 22 and automatically maintain sharp focus on the work surface 23. All of these alternatives can be easily accomplished with conventional software working in conjunction with computer controller 28.

三次元の物体30が形成された後、昇降台29
を高くし、物体を台から取外す。典型的には、こ
の後、物体をアセトンのように、硬化した固体の
媒質は溶解しないが、未硬化の流体媒質の液体状
態を溶解する溶媒の中で、超音波で洗浄する。そ
の後、物体30を強い紫外線の溢光、典型的に
は、200ワツト/インチのUV硬化灯の下に置き、
硬化工程を完了する。
After the three-dimensional object 30 is formed, the lifting platform 29
Raise the height and remove the object from the stand. Typically, this is followed by ultrasonically cleaning the object in a solvent, such as acetone, that does not dissolve the hardened solid medium, but dissolves the liquid state of the unhardened fluid medium. The object 30 is then placed under a strong ultraviolet light flood, typically a 200 watts per inch UV curing lamp;
Complete the curing process.

さらに、この発明を実施する時、幾つかの容器
21を用いることができる。各々の容器は、相異
なる種類の硬化性材料を保有していて、立体造形
装置によつて自動的に選択することができる。こ
の場合、種々の材料は違う色のプラスチツクであ
つてもよいし、あるいは電子部品の種々の層に利
用し得る絶縁材料及び導電材料の両方をもつてい
てよい。
Furthermore, several containers 21 can be used when practicing the invention. Each container contains a different type of curable material and can be automatically selected by the stereolithography device. In this case, the various materials may be plastics of different colors or may have both insulating and conductive materials that can be used in the various layers of the electronic component.

他の図面について、この発明のこの他の実施例
を説明するが、図面全体にわたり、第3図に示し
たこの発明の好ましい例について説明したのと同
様な部分には、同じ参照数字を用いている。
Other embodiments of the invention will now be described with reference to the other drawings, where like reference numerals are used throughout the drawings to refer to parts similar to those described for the preferred embodiment of the invention shown in FIG. There is.

第4図には、別の形の立体造形装置が示されて
いる。この場合、UV硬化性液体22等が一層重
いUV透過性液体32の上に浮いている。液体3
2は硬化性液体22と非混和性であつてかつそれ
をぬらさない。一例として、中間の液体層32と
しては、エチレン、グリコール又は重水が適して
いる。第4図の装置では、第3図の装置に示すよ
うに、流体媒質の中に入り込む代わりに、三次元
の物体30が液体22から引き上げられる。
FIG. 4 shows another type of three-dimensional modeling apparatus. In this case, the UV curable liquid 22 etc. floats on top of the heavier UV transparent liquid 32. liquid 3
2 is immiscible with and does not wet the curable liquid 22. By way of example, ethylene, glycol or heavy water are suitable as the intermediate liquid layer 32. In the apparatus of FIG. 4, the three-dimensional object 30 is lifted out of the liquid 22 instead of penetrating into the fluid medium as shown in the apparatus of FIG.

第4図のUV光源26が液体22と非混和性の
中間液体層(離型液剤)32との間の境界面にス
ポツト27を集束する。UV放射は、容器21の
底に支持された石英等で作られた適当なUV透過
性の窓33を通過する。硬化性液体22は非混和
性の層32の上に極く薄い層として設けられ、こ
のため、理想的には極く薄い積層板を作るべきで
あるから、硬化の深さを制限するために吸着等だ
けに頼る代わりに、層の厚さを直接的に制限する
という利点がある。このため、形成領域がさらに
鮮鋭に限定され、第4図の装置を用いれば、第3
図の装置よりも、ある面は一層滑かに形成され
る。さらに、UV硬化性液体22は一層少ない容
積ですみ、ある硬化性材料と別の硬化性材料との
取り替えが一層容易である。
A UV light source 26 in FIG. 4 focuses a spot 27 on the interface between liquid 22 and an immiscible intermediate liquid layer (mold release agent) 32. The UV radiation passes through a suitable UV-transparent window 33 made of quartz or the like supported in the bottom of the container 21. The curable liquid 22 is provided as a very thin layer on top of the immiscible layer 32, thus limiting the depth of curing since ideally a very thin laminate should be produced. There is the advantage of directly limiting the layer thickness instead of relying solely on adsorption etc. Therefore, the formation area is more sharply limited, and if the apparatus shown in FIG.
Certain surfaces are formed more smoothly than the device shown. Additionally, the UV curable liquid 22 requires less volume and is easier to replace one curable material with another.

第5図の装置は第3図の装置と同様であるが、
可動のUV光源26がなく、プログラムされた源
26及び集束スポツト27の代わりに、コリメー
トされた幅の広いUV光源35と適当な開口マス
ク36とを用いている。開口マスク36は作業面
23にできるだけ近づけ、UV源35からのコリ
メートされた光がマスク36を通過して、作業面
23を露出し、こうして第3図及び第4図の実施
例と同じように、相次ぐ隣接した積層板を作る。
しかし、形成する物体の断面形を表わす固定マス
ク36を使うことにより、三次元の物体は一定の
断面形のものが得られる。この断面形を変える時
には、その特定の断面形に対する新しいマスク3
6に取り替えて、正しく整合させなければならな
い。勿論、面23と整合するように相次いで移動
させられるマスクのウエブ(図に示してない)を
設けることにより、マスクを自動的に交換するこ
とができる。
The device of FIG. 5 is similar to the device of FIG. 3, but
There is no movable UV light source 26, and instead of a programmed source 26 and focusing spot 27, a collimated wide UV light source 35 and a suitable aperture mask 36 are used. The aperture mask 36 is placed as close as possible to the work surface 23 so that collimated light from the UV source 35 passes through the mask 36 to expose the work surface 23, thus similar to the embodiment of FIGS. , making successive adjacent laminates.
However, by using a fixed mask 36 that represents the cross-sectional shape of the object to be formed, a three-dimensional object with a constant cross-sectional shape can be obtained. When changing this cross-sectional shape, create a new mask 3 for that particular cross-sectional shape.
6 and have to match it correctly. Of course, by providing a web of the mask (not shown) which is successively moved into alignment with the surface 23, the mask can be changed automatically.

第6図も前に第3図について述べたものと同様
な立体造形装置を示している。しかし、光源26
及び焦点スポツト27の代わりとして、陰極線管
(CRT)38、光学繊維のフエースプレート39
及び水又はその他の雛形層40を設ける。このた
め、計算機28からCRT38に供給された画像
が管のUV放出発光体面に形成像を作り、そこで
光学繊維層39及び雛形層40を通過して、流体
媒質22の作業面23に入る。他の全ての点で、
第6図の装置は、これまで説明した実施例と全く
同じように、形成しようとする所望の三次元の物
体を限定する相次ぐ断面積層板を形成する。
FIG. 6 also shows a three-dimensional modeling apparatus similar to that previously described with respect to FIG. However, the light source 26
and as a replacement for the focal spot 27, a cathode ray tube (CRT) 38, an optical fiber face plate 39;
and a water or other template layer 40. To this end, the image provided by the computer 28 to the CRT 38 forms an image on the UV-emitting phosphor surface of the tube, where it passes through the optical fiber layer 39 and the template layer 40 and into the working surface 23 of the fluid medium 22. In all other respects,
The apparatus of FIG. 6 forms successive cross-sectional laminates that define the desired three-dimensional object to be formed, just as in the previously described embodiments.

第7図及び第8図は、昇降台29が付加的な自
由度をもち、物体30の異なる面を他の構成方法
のために露出することができるようにした立体造
形装置を示している。同様に、この立体造形方法
は「つけ加え」方法として用いることができ、昇
降台29を使つて、補助的な立体造形処理のため
に、別の部分を拾い、かつ位置決めすることがで
きる。この点、第7図及び第8図に示す装置は第
3図と同一であるが、第7図及び第8図の装置で
は、昇降台29が枢軸ピン又は丁番部材42の周
りに手動で又は自動的に制御されて回転する2番
目の自由度を持つている点が異なる。この点、第
7図は普通の位置にある調節自在の昇降台29a
を示しており、第8図は90゜回転した台29aを
示しており、このため、三次元の物体30の片側
に追加として、立体造形によつて形成された補助
的な構造41を選択的に形成することができる。
7 and 8 show a three-dimensional modeling apparatus in which the lifting platform 29 has additional degrees of freedom, allowing different sides of the object 30 to be exposed for other construction methods. Similarly, this stereolithography method can be used as an "add-on" method, and the lift platform 29 can be used to pick up and position additional parts for supplementary stereolithography processing. In this respect, the apparatus shown in FIGS. 7 and 8 is the same as that shown in FIG. 3, except that in the apparatus of FIGS. Or, it differs in that it has a second degree of freedom of automatically controlled rotation. In this regard, FIG. 7 shows the adjustable lifting platform 29a in the normal position.
FIG. 8 shows the table 29a rotated by 90 degrees, so that an auxiliary structure 41 formed by three-dimensional modeling can be selectively added to one side of the three-dimensional object 30. can be formed into

実用的な立体造形装置は、第3図から第8図に
略図で示した装置についてこれまで説明したもの
以外に、追加の部品及びサブシステムをもつてい
る。例えば、実用的な装置は枠及びハウジングと
制御パネルとをもつている。さらに、オペレータ
を過剰のUV光及び可視光から遮蔽する手段もも
つており、形成されている間に物体30を見るこ
とができるようにする手段ももつていることがあ
る。実用的な装置は、オゾン及び有害な煙を制御
する安全手段や、高圧安全保護及び連動装置をも
つている。このような実用的な装置は、影響を受
け易い電子回路を雑音源から有効に遮蔽する手段
をももつている。
Practical stereolithography devices have additional components and subsystems beyond those previously described for the devices shown schematically in FIGS. 3-8. For example, a practical device has a frame and housing and a control panel. Additionally, means may be provided to shield the operator from excess UV and visible light, and may also be provided to allow the operator to view the object 30 while it is being formed. Practical equipment includes safety measures to control ozone and harmful fumes, as well as high pressure safety protection and interlocking devices. Such practical devices also have means for effectively shielding sensitive electronic circuitry from noise sources.

すでに説明したように、この他の多数の装置を
利用して、この発明の立体造形方法を実施するこ
とができる。例えば、UV光源26の代わりに、
電子源、可視光源、レーサ光源、シヨートアーク
光源、高エネルギー粒子光源、X線源又はその他
の放射源を使うことができ、特定の種類の反応性
エネルギーに応答して硬化する適当な流体媒質、
例えば光重合材料を用いることができる。例え
ば、UV光を用いて若干予め重合させたアルフア
オクタデシルアクリル酸を電子ビームを用いて重
合させることができる。同様に、ポリ(2,3−
ジクロロ−1−プロフイル・アクリルレート)を
X線ビームを用いて重合させることができる。
As already explained, many other devices can be used to carry out the three-dimensional modeling method of the present invention. For example, instead of the UV light source 26,
A suitable fluid medium that hardens in response to a particular type of reactive energy, which can be an electron source, a visible light source, a laser light source, a shot arc light source, a high energy particle light source, an X-ray source or other radiation source;
For example, photopolymerizable materials can be used. For example, alpha octadecyl acrylic acid, which has been slightly prepolymerized using UV light, can be polymerized using an electron beam. Similarly, poly(2,3-
dichloro-1-propyl acrylate) can be polymerized using an X-ray beam.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明の立体造形方法及び装置は、プラスチ
ツクの物体を製造するために現在使われている方
法に比べて多くの利点がある。この発明の方法
は、設計の配置及び図面を作る必要がなく、加工
図面及び工具を作る必要もない。設計者は直接的
に計算機及び立体造形装置を相手として作業する
ことができ、計算機の出力スクリーンに表示され
た設計に満足した時、直接的に検討するために、
部品を製造することができる。設計を変更しなけ
ればならない時、計算機を通じてその変更を容易
に行なうことができ、その後、もう1つの部品を
作つて、その変更が正しかつたことを検証するこ
とができる。設計が相互作用をする設計パラメー
タをもつ幾つかの部分を必要とする場合、すべて
の部分の設計を素早く変更しかつ再び作ることが
できる。このため全体の集成体を、必要であれ
ば、反復的に作つて検査することができるので、
この発明の方法はさらに役立つ。
The stereolithography method and apparatus of the present invention has many advantages over methods currently used for manufacturing plastic objects. The method of the present invention does not require the creation of design layouts and drawings, nor does it require the creation of processing drawings and tools. Designers can work directly with computers and stereolithography equipment, and when they are satisfied with the design displayed on the computer's output screen, they can directly review it.
Parts can be manufactured. When a design needs to be changed, it can be easily done through a computer, and then another part can be made to verify that the change was correct. If a design requires several parts with interacting design parameters, the design of all parts can be quickly changed and recreated. This allows the entire assemblage to be constructed and tested repeatedly, if necessary.
The method of this invention is further useful.

設計が完成した後、部品の製造を直ちに始める
ことができ、このため、設計と製造の間に何週間
も何カ月もかかることが避けられる。最終的な生
産速度及び部品のコストは、短期的な生産用の現
在の射出成形のコストと同様にすべきであり、射
出成形よりも労賃は一層低くすることができる。
射出成形は、多数の同一の部品を必要とする時に
だけ経済的である。立体造形は短期的な生産に有
用である。これは、工具の必要がなく、また生産
の設定時間が極く短いからである。同様に、この
方法を使うと、設計の変更及び注文製の部品が容
易に得られる。部品を作るのが容易であるため、
立体造形は、現在では金属又はその他の材料の部
品が使われている多くの場所で、プラスチツクの
部品を使うことができるようにする。さらに、一
層高価な金属又はその他の材料の部品を製造する
決定を下す前に、物体のプラスチツクのモデルを
敏速かつ経済的に作ることができる。
Once the design is complete, manufacturing of the parts can begin immediately, thus avoiding weeks or months between design and manufacturing. The final production rate and cost of parts should be similar to the cost of current injection molding for short run production, and labor costs can be even lower than with injection molding.
Injection molding is economical only when large numbers of identical parts are required. Stereolithography is useful for short-term production. This is because no tools are required and the production set-up time is very short. Similarly, design changes and custom parts are easily obtained using this method. Because it is easy to make parts,
Stereolithography allows plastic parts to be used in many places where parts of metal or other materials are currently used. Additionally, a plastic model of the object can be made quickly and economically before a decision is made to manufacture the more expensive metal or other material parts.

以上、この発明を実施するための種々の立体造
形装置を説明したが、それらがほぼ二次元の面を
描き、この面から三次元の物体を引き上げるとい
う考えを共通にもつていることは明らかである。
Although various three-dimensional modeling devices for carrying out this invention have been described above, it is clear that they all share the idea of drawing a nearly two-dimensional surface and pulling up a three-dimensional object from this surface. be.

この発明は、三次元のプラスチツクの部品等を
敏速に、確実に、正確にかつ経済的に設計して、
製造することができるCAD及びCAM装置に対す
る従来長い間あつた要望に応える。
This invention allows three-dimensional plastic parts to be designed quickly, reliably, accurately, and economically.
This responds to a long-standing demand for CAD and CAM equipment that can be manufactured.

以上、この発明の特定の形式を図示し、かつ説
明したが、この発明の範囲内で種々の変更の加え
ることができることは明らかである。従つて、こ
の発明は本願の特許請求の範囲の記載のみに限定
されることはない。
While the invention has been illustrated and described in a particular form, it will be obvious that various modifications may be made within the scope of the invention. Therefore, this invention is not limited only to the scope of the claims of the present application.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図はこの発明の立体造形方法を
実施するのに用いられる基本的な考えを示すフロ
ーチヤート、第3図はこの発明を実施する装置の
現在好ましいと考えられる実施例の断面図と組合
せたブロツク図、第4図はこの発明を実施するた
めの2番目の実施例の断面図、第5図はこの発明
の3番目の実施例の断面図、第6図はこの発明の
さらに別の実施例の断面図、第7図及び第8図は
多数の自由度をもつ昇降台を取り入れるように第
3図の立体造形装置を変更した場合の部分的な断
面図である。 21…容器、22…UV硬化性液体、23…作
業面、26…光源、28…計算機、29…昇降
台、30…物体。
1 and 2 are flowcharts showing the basic idea used to implement the three-dimensional modeling method of this invention, and FIG. 3 is a cross section of a currently preferred embodiment of an apparatus for implementing this invention. 4 is a sectional view of a second embodiment of the invention, FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of the invention, and FIG. 6 is a sectional view of a third embodiment of the invention. FIGS. 7 and 8, which are cross-sectional views of still another embodiment, are partial cross-sectional views of the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 3 modified to incorporate a lifting platform with multiple degrees of freedom. 21... Container, 22... UV curable liquid, 23... Work surface, 26... Light source, 28... Calculator, 29... Lifting platform, 30... Object.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 硬化し得る流体媒質から三次元物体を自動的
に作成する方法において、 作成する三次元物体の断面を表すデータを創成
し、 前記データに応答して発生される硬化用照射に
指定された作業面上の前記流体媒質を曝して輪郭
を有する第1断面層を形成し、この硬化用照射が
立体造形を迅速化するために直径1mm以下のスボ
ツトサイズと、少くとも1ワツト/cm2の強度を有
し、 1mm以下の薄さをもつ次の流体層として前記第
1断面層に自動的に積層し、 前記次の流体層を硬化用照射に曝して第2断面
層に形成し、前記流体媒体が1mm以下の薄さをも
つ構成層の形成をするのに十分な硬化用照射の吸
収性を有し、 前記次の流体層を形成させる硬化用照射に前記
次の流体層を曝している間に前記第2断面層を前
記第1断面層に接着させて、複数の順次接着され
た断面層から三次元物体を形成する方法。 2 硬化し得る流体媒質から三次元物体を自動的
に作成する装置において、 作成する三次元物体の断面を表すデータを発生
する演算装置と、 前記流体媒質を収容する容器と、前記流体媒質
が、1mm以下の薄さをもつ構成層を形成するのに
十分な硬化用照射の吸収性を有し、前記流体媒質
が指定された作業面を画成し、 前記流体媒質を前記データに応答して発生され
た硬化用照射に曝して、前記作業面上に第1断面
層を形成する硬化用照射源と、この硬化用照射が
立体造形を迅速化するために直径が1mm以下のス
ポツトサイズと、少くとも1ワツト/cm2の強度を
有し、 前記第1断面層に接着される第2断面層の形成
備えて、1mm以下の薄さをもつ次の流体層として
前記第1断面層に自動的に積層する装置とを備
え、これにより複数の順次接着された断面層から
三次元物体を形成する装置。 3 前記流体媒質が光重合体物質を含む特許請求
の範囲第2項記載の三次元物体を形成する装置。 4 形成された各前記断面層が一体構造を維持す
るのに十分強固である特許請求の範囲第2項記載
の三次元物体を形成する装置。 5 前記流体媒質が硬化用照射に迅速に反応する
ようにした特許請求の範囲第2項記載の三次元物
体を形成する装置。 6 前記流体媒質が紫外線スペクトル内の硬化用
照射を吸収するようにした特許請求の範囲第2項
記載の三次元物体を形成する装置。 7 形成された各前記断面層が硬化用照射中に直
前の断面層に接着されるようにした特許請求の範
囲第2項記載の三次元物体を形成する装置。 8 コンピユータにより設計され創成された三次
元物体を直接作成する装置において、 画像出力を発生する演算装置と、前記画像出力
が前記三次元コンピユータ設計物体の少くとも1
つの薄い断面を画成し、 流体媒質を収容する容器と、前記流体媒質が1
mm以下の薄さをもつ構成層を形成するのに十分な
硬化用照射の吸収性を有し、前記流体媒質が指定
された作業面を画成し、 硬化用照射源と、 前記流体媒質を前記画像出力に応答して発生さ
れる硬化用照射に曝して、前記作業面上に第1断
面層を形成するコンピユータ制御装置と、前記硬
化用照射が立体造形を迅速化するために直径1mm
以下の以下のスポツトサイズと、少くとも1ワツ
ト/cm2の強度を有し、 前記第1断面層に接着される第2断面層の形成
に備えて、1mm以下の薄さをもつ次の流体層で前
記第1断面層を自動的に積層するコンピユータ制
御装置と、 前記次の流体層を硬化用照射中に、直前の層に
接着される次の流体層を自動的に形成させて三次
元物体の自動形成を可能にするコンピユータ制御
装置とを備えた三次元物体を形成する装置。 9 硬化し得る流体媒質から三次元物体を自動的
に作成する装置において、 作成する三次元物体の断面を表すデータを発生
する演算装置と、 前記流体媒質を収容する容器と、前記流体媒質
が、0.8mm以下の薄さで、形成中に他のどの層に
よつて部分的にでも支持されることのない十分な
接着性を有する構成層を形成するのに十分な硬化
用照射の吸収性を有し、前記流体媒質が指定され
た作業面を画成し、 前記作業面上に所定の流体媒質の液位を制御す
る液位制御装置と、 前記流体媒質を前記画像出力に応答して発生さ
れる硬化用照射に曝して、前記作業面上に第1断
面層を形成する硬化用照射源と、前記硬化用照射
が立体造形を迅速化するために直径1mm以下のス
ポツトサイズと、少くとも1ワツト/cm2の強度を
有し、 前記第1断面層に接着される第2断面層の形成
に備えて、1mm以下の薄さをもつ次の流体層へと
厚みを減少する前記第1断面層を流体で自動的に
積層する装置とを備え、複数の順次接着された断
面層が三次元物体を形成する装置。 10 前記流体媒質が光重合体物質を含む特許請
求の範囲第9項記載の三次元物体を形成する装
置。 11 形成された各前記断面層が一体構造を維持
するのに十分強固である特許請求の範囲第9項記
載の三次元物体を形成する装置。 12 前記流体媒質が硬化用照射に迅速に反応す
る特許請求の範囲第9項記載の三次元物体を形成
する装置。 13 前記流体媒質が紫外線スペクトル内の硬化
用照射を吸収する特許請求の範囲第9項記載の三
次元物体を形成する装置。 14 形成された各前記断面層が硬化用照射中に
直前の層に接着する特許請求の範囲第9項記載の
三次元物体を形成する装置。
[Scope of Claims] 1. A method for automatically creating a three-dimensional object from a hardenable fluid medium, comprising: creating data representing a cross-section of the three-dimensional object to be created; and hardening data generated in response to the data. Exposure of said fluid medium on a work surface designated for irradiation to form a first profiled cross-sectional layer, said curing irradiation having a slit size of 1 mm or less in diameter and at least 1 watt to speed up stereolithography. /cm 2 and having a thickness of 1 mm or less, automatically laminated to the first cross-sectional layer, and exposing the next fluid layer to curing radiation to form the second cross-sectional layer. forming, said fluid medium having sufficient absorbency of the curing radiation to form a constituent layer having a thickness of 1 mm or less, and said next fluid medium being absorbent for the curing radiation to form said next fluid layer. A method of adhering said second cross-sectional layer to said first cross-sectional layer while exposing the layers to form a three-dimensional object from a plurality of sequentially adhered cross-sectional layers. 2. An apparatus for automatically creating a three-dimensional object from a hardenable fluid medium, comprising: an arithmetic device that generates data representing a cross section of the three-dimensional object to be created; a container containing the fluid medium; the fluid medium has sufficient absorption of curing radiation to form a constituent layer having a thickness of 1 mm or less, the fluid medium defines a designated working surface, and the fluid medium is responsive to the data; a curing radiation source that is exposed to generated curing radiation to form a first cross-sectional layer on the work surface; a spot size of 1 mm or less in diameter for the curing radiation to speed up three-dimensional modeling; Automatically attaching to said first cross-sectional layer as a next fluid layer having a thickness of 1 mm or less, with the formation of a second cross-sectional layer having a strength of at least 1 watt/cm 2 and being adhered to said first cross-sectional layer. apparatus for forming a three-dimensional object from a plurality of sequentially bonded cross-sectional layers. 3. Apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 2, wherein the fluid medium comprises a photopolymer material. 4. Apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 2, wherein each said cross-sectional layer formed is sufficiently strong to maintain an integral structure. 5. Apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 2, wherein the fluid medium is adapted to respond rapidly to curing radiation. 6. Apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 2, wherein the fluid medium absorbs curing radiation within the ultraviolet spectrum. 7. Apparatus for forming a three-dimensional object according to claim 2, wherein each cross-sectional layer formed is adhered to the immediately preceding cross-sectional layer during curing irradiation. 8. A device for directly creating a three-dimensional object designed and created by a computer, comprising: an arithmetic device that generates an image output;
a container defining two thin cross-sections and containing a fluid medium;
a curing radiation source, the fluid medium defining a designated working surface, the fluid medium having an absorbency of curing radiation sufficient to form a constituent layer having a thickness of less than mm; a computer controller for exposing to curing radiation generated in response to the image output to form a first cross-sectional layer on the work surface, the curing radiation having a diameter of 1 mm to speed up stereolithography;
The following fluid having a spot size of: a computer controller for automatically laminating said first cross-sectional layer in layers; and during irradiation for curing said next fluid layer, automatically forming a next fluid layer adhered to an immediately preceding layer to form a three-dimensional layer. A device for forming three-dimensional objects, comprising: a computer control device that allows automatic formation of objects; 9. A device for automatically creating a three-dimensional object from a hardenable fluid medium, comprising: an arithmetic device that generates data representing a cross section of the three-dimensional object to be created; a container containing the fluid medium; Thickness less than 0.8 mm and absorbing enough curing radiation to form constituent layers with sufficient adhesion that are not partially supported by any other layer during formation. a liquid level control device for controlling a liquid level of a predetermined fluid medium on the working surface, the fluid medium defining a designated work surface; a curing radiation source that is exposed to curing radiation to form a first cross-sectional layer on the working surface; the curing radiation has a spot size of 1 mm or less in diameter to speed up stereolithography; said first fluid layer having a strength of 1 watt/cm 2 and decreasing in thickness to a next fluid layer having a thickness of less than 1 mm in preparation for the formation of a second cross-sectional layer adhered to said first cross-sectional layer; and a device for automatically laminating cross-sectional layers with a fluid, whereby a plurality of sequentially bonded cross-sectional layers form a three-dimensional object. 10. An apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 9, wherein the fluid medium comprises a photopolymer material. 11. An apparatus for forming a three-dimensional object according to claim 9, wherein each said cross-sectional layer formed is sufficiently strong to maintain an integral structure. 12. Apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 9, wherein the fluid medium responds rapidly to curing radiation. 13. Apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 9, wherein the fluid medium absorbs curing radiation within the ultraviolet spectrum. 14. Apparatus for forming three-dimensional objects according to claim 9, wherein each cross-sectional layer formed adheres to the immediately preceding layer during curing irradiation.
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