RU2799779C2 - Способ изготовления по меньшей мере одного твердотельного слоя материала согласно заданным геометрическим данным - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к вариантам способа изготовления твердотельного слоя материала согласно заданным геометрическим данным, которые заложены в запоминающее устройство. Одним из вариантом является способ, в котором для выдачи порций проходящего через сопла материала на подложку (1) и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала обеспечивают по меньшей мере одну компоновочную схему (11) эмиттеров с несколькими отстоящими друг от друга, выполненными в виде сопел для выдачи материала эмиттерами (12), которая включает в себя несколько столбцов эмиттеров, в которых средние точки эмиттеров (12) смещены соответственно относительно друг друга по прямой линии. Подложку (1) посредством проворачивания вокруг оси вращения (2) выставляют относительно компоновочной схемы (11) эмиттеров, и с помощью эмиттеров (12) на подложку (1) и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала наносят порции материала, а затем подвергают их затвердеванию. При этом средняя точка наиболее удаленного от оси вращения (2) эмиттера (12) в компоновочной схеме (11) эмиттеров находится на первом радиальном расстоянии (R1) от оси вращения (2), а средняя точка расположенного наиболее близко к оси вращения (2) эмиттера (12) находится на втором радиальном расстоянии (R2) от оси вращения (2). Затем генерируют триггерный сигнал, который задает триггерные позиции (20) по угловому положению компоновочной схемы (11) эмиттеров относительно подложки (1). Причем для отдельных эмиттеров (12), в зависимости от заложенных в запоминающее устройство (15) геометрических данных и/или в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер (12) расположен относительно подложки (1), когда таковая выставлена относительно компоновочной схемы (11) эмиттеров в соответствующей триггерной позиции (20), генерируют и промежуточно сохраняют соответственно сигнал срабатывания. При этом управление эмиттерами (12) в триггерных позициях (20) осуществляют путем выдачи материала только теми эмиттерами (12), в отношении которых задан промежуточно сохраненный перед этим сигнал срабатывания. Угол между расположенными рядом друг с другом триггерными позициями (20) соответствует углу (α), который образуют между собой первая радиальная линия (23) и вторая радиальная линия (24). Первая радиальная линия (23) проходит от оси вращения (2) к точке пересечения между первым столбцом эмиттеров и концентричной по отношению к оси вращения (2) базовой окружностью (25), а вторая радиальная линия (24) проходит от оси вращения (2) к точке пересечения между расположенным в окружном направлении оси вращения (2) рядом с первым столбцом эмиттеров вторым столбцом эмиттеров и базовой окружностью (25). Кроме того, радиус базовой окружности (25) меньше, чем сумма из 90% первого радиального расстояния (R1) и 10% второго радиального расстояния (R2), где радиус базовой окружности (25) больше, чем сумма из 10% первого радиального расстояния (R1) и 90% второго радиального расстояния (R2). Техническим результатом заявленной группы изобретений является получение по меньшей мере одного твердотельного слоя материала с помощью компоновочной схемы эмиттеров, в которой эмиттеры расположены в косоугольной прямолинейной системе координат одновременно исключив более значительные искажения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 20 ил.

Description

Изобретение относится к способу изготовления по меньшей мере одного твердотельного слоя материала согласно заданным геометрическим данным, которые заложены в запоминающее устройство.

В случае с известным из US 2004/0265413 А1 способом геометрические данные, которые заложены в запоминающее устройство как печатные точки прямоугольной системы координат, с помощью устройства для преобразования систем координат конвертируют в систему полярных координат. В случае с этим способом обеспечивают устройство трехмерной печати, которое включает в себя две компоновочные схемы эмиттеров соответственно с несколькими отстоящими друг от друга, выполненными в виде сопел эмиттерами, которые служат для выдачи порций жидкого материала на подложку. Подложка выполнена в форме круглого диска и с помощью привода может выставляться относительно компоновочной схемы эмиттеров посредством проворачивания вокруг оси вращения. С помощью кодирующего устройства генерируют сигнал выставления углового положения для задачи относительного положения между компоновочными схемами эмиттеров и подложкой.

Каждая компоновочная схема эмиттеров включает в себя несколько стандартных печатающих головок, которые выполнены с возможностью перемещения с приращениями радиально к оси вращения на расположенном на направляющей скольжения держателе печатающих головок. Благодаря этому должны быть скорректированы неравномерности при печати, которые могут вызываться не функционирующими печатающими головками, пропусками (выдачи материала) или неправильно выставленными эмиттерами, для чего положение компоновочной схемы эмиттеров меняют от слоя к слою. Дефекты, вызванные пропуском (выдачи материала) эмиттером, в результате оказываются расположенными в различных местах на отдельных отпечатанных слоях и усредняются. Кроме того, компоновочные схемы эмиттеров с помощью держателей печатающих головок могут выставляться между положением печати, в котором эмиттеры являются расположенными над подложкой, положением диагностирования, в котором эмиттеры являются выставленными на находящееся рядом с подложкой устройство диагностирования и положением сервисного обслуживания, в котором эмиттеры являются выставленными рядом с подложкой и рядом с положением сервисного обслуживания. В положении сервисного обслуживания эмиттеры можно очищать или заменять.

Как конкретно расположены эмиттеры в компоновочных схемах эмиттеров и как ими управляют во время печати, в выложенной заявке в деталях не раскрыто.

Известный из уровня техники способ имеет недостаток, заключающийся в том, что при радиальном сдвигании держателей печатающих головок могут иметь место неточности выставления. Кроме того, сдвигание держателей печатающих головок и многочисленных печатающих головок является трудоемким процессом.

Из практики также известно устройство трехмерной печати, которое включает в себя крепежное устройство, на котором расположена приблизительно прямоугольная, простирающаяся в горизонтальной плоскости подложка для приема фасонного изделия, изготавливаемого послойным нанесением материала. Устройство предназначено для печати фасонных изделий в матрице декартовых координат. В отношении фасонного изделия обеспечивают геометрические данные, которые являются соотнесенными с печатными точками, приходящимися на матрицу декартовых координат.

Над подложкой, на крепежном устройстве расположена печатающая головка, которая включает в себя компоновочную схему сопел для выдачи порций жидкотекучего материала на подложку, которую (схему - прим. переводчика) далее по тексту обозначают также как компоновочную схему эмиттеров. Компоновочная схема эмиттеров имеет несколько выполненных в виде сопел эмиттеров, которые расположены в форме матрицы в косоугольной прямолинейной системе координат параллельными, смещенными относительно друг друга столбцами эмиттеров и параллельными, смещенными относительно друг друга строками эмиттеров, проходящими поперечно к столбцам эмиттеров. Расположенные рядом друг с другом столбцы эмиттеров смещены соответственно относительно друг друга в направлении простирания столбцов эмиттеров, причем это смещение меньше, чем смещение между эмиттерами в столбцах эмиттеров. Столбцы эмиттеров проходят параллельно обоим коротким краям прямоугольной подложки (ось X). Эмиттеры расположены таким образом, что каждый эмиттер в компоновочной схеме эмиттеров в направлении, проходящем параллельно обоим коротким краям прямоугольной подложки, приходится на другое положение по оси X в матрице декартовых координат. При этом с каждым положением по оси X в координатной матрице соотнесен соответственно конкретно один эмиттер из компоновочной схемы эмиттеров.

Компоновочная схема эмиттеров с помощью расположенного на крепежном устройстве первого выставочного приспособления может сдвигаться параллельно продольной протяженности подложки в направлении Y и может передвигаться туда-сюда между ее обоими удаленными друг от друга короткими краями. Поскольку расположенные непосредственно рядом друг с другом печатные точки, которые в направлении оси X лежат на линии, проходящей параллельно обоим коротким краям прямоугольной подложки, печатают с помощью сопел, которые расположены в различных столбцах эмиттеров в компоновочной схеме эмиттеров, то печатающую головку при печати расположенных рядом друг с другом печатных точек на линии выставляют в различных положениях по оси X таким образом, что смещение, имеющееся между различными столбцами эмиттеров в направлении оси X, компенсируется. Благодаря этому печатные точки, которые в направлении оси X расположены непосредственно рядом друг с другом, могут печататься на подложке с настолько плотным смещением относительно друг друга, что они частично перекрываются. При всем при этом эмиттеры в компоновочной схеме эмиттеров являются пространственно разнесенными между собой и настолько отстоят друг от друга, что между эмиттерами могут быть расположены каналы, которые соединяют эмиттеры с резервуаром для проходящего через сопла материала и/или электрические токопроводящие дорожки.

Эмиттеры в компоновочной схеме эмиттеров вместе с резервуаром для проходящего через сопла материала могут передвигаться относительно подложки. Рядом с печатающей головкой расположено приспособление для фиксации, которое в расчете на пространственное сшивание или затвердевание слоя материала, нанесенного с помощью компоновочной схемы эмиттеров, включает в себя ультрафиолетовый источник света. Приспособление для фиксации может передвигаться вместе с печатающей головкой относительно подложки.

Кроме того, известное из уровня техники устройство трехмерной печати имеет второе выставочное приспособление, с помощью которого подложка по нормали к плоскости, в которой простирается подложка, может передвигаться к печатающей головке и от нее, то есть является выставляемой по высоте.

Для изготовления фасонного изделия печатающую головку выставляют рядом с первым краем подложки на заранее определенном расстоянии выше нее. Из запоминающего устройства для данных, в которое заложены геометрические данные изготавливаемого фасонного изделия, геометрические данные первого слоя материала загружают в оперативную буферную память печати. После этого печатающую головку с помощью первого выставочного приспособления непрерывно подвигают к противолежащему второму краю подложки. Одновременно в результате соответствующего управления отдельными эмиттерами в компоновочной схеме эмиттеров в точках, в которых на подложке должен быть задан первый слой материала фасонного изделия, на подложку выдают соответственно порцию материала. Управление отдельными эмиттерами осуществляют в зависимости от фактического положения печатающей головки и в зависимости от данных, находящихся в буферной памяти печати. Подобным образом нанесенный на подложку жидкотекучий материал подвергают затвердеванию в результате облучения ультрафиолетовым светом, который генерируют с помощью приспособления для фиксации.

Когда печатающая головка дойдет до второго края подложки, горизонтальное поступательное движение печатающей головки останавливают и из запоминающего устройства для данных в буферную память печати загружают геометрические данные следующего слоя материала, наносимого на полученный перед этим слой материала. Кроме того, подложку с помощью второго выставочного приспособления опускают на величину, которая соответствует толщине перед этим полученного слоя материала, чтобы нанести на этот слой материала следующий слой материала. В этом случае печатающую головку с помощью первого выставочного приспособления непрерывно подвигают к первому краю подложки. Одновременно в результате соответствующего управления эмиттерами в точках, в которых должен быть задан следующий слой материала, на уже готовый слой материала выдают соответственно каплю материала. Подобным образом нанесенный на подложку жидкотекучий полимерный материал в свою очередь подвергают затвердеванию в результате облучения ультрафиолетовым светом, который генерируют с помощью приспособления для фиксации.

Вышеприведенные шаги способа повторяют соответствующим образом до тех пор, пока не будут готовы все слои материала фасонного изделия.

Способ имеет недостаток, заключающийся в том, что для остановки и ускорения модуля печатающей головки вместе с комплектующей оснасткой на краях подложки требуется время, которое не может быть использовано для выполнения печати. Эти циклы остановки и ускорения в случае с площадями печати от малых до средних размеров могут занимать до 50% общего времени печати и, следовательно, могут существенно снижать производительность способа. Кроме того, тяжелую печатающую головку и связанные с ней относительно большие и тяжелые компоненты, такие как резервуар с находящимся в нем запасом жидкотекучего материала, подверженные износу кабельные шлейфы и приспособление для фиксации необходимо останавливать после завершения каждого слоя материала и, если должен быть нанесен следующий слой материала, ускорять в противоположном направлении. Вследствие возникающих при этом ускоряющих усилий механическую часть выставочных приспособлений подвергают нагрузке, что приводит к соответствующему износу в зонах подшипников и направляющих для выставочных приспособлений и тем самым ухудшает точность печатающего устройства.

Поэтому задача состоит в том, чтобы представить способ вышеназванного типа, который позволяет простым путем получать по меньшей мере один твердотельный слой материала в соответствии с заложенными в запоминающее устройство геометрическими данными с помощью компоновочной схемы эмиттеров, в которой эмиттеры расположены в косоугольной прямолинейной системе координат. При этом более значительные искажения, которые возникают из-за используемой для печати полярной системы координат, отклоняющейся от координатной системы компоновочной схемы эмиттеров, должны быть исключены настолько, чтобы, несмотря на использование компоновочной схемы эмиттеров с расположенными в косоугольной системе координат эмиттерами, получалась приемлемая картина печати.

Эта задача решена благодаря способу с отличительными признаками по п. 1 формулы изобретения. Этим пунктом в отношении способа вышеназванного типа предусмотрено, что для выдачи порций проходящего через сопла материала на подложку и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала обеспечивают по меньшей мере одну компоновочную схему эмиттеров с несколькими отстоящими друг от друга, выполненными в виде сопел для выдачи материала эмиттерами, что компоновочная схема эмиттеров включает в себя несколько столбцов эмиттеров, в которых средние точки эмиттеров соответственно по прямой линии смещены относительно друг друга, что подложку посредством проворачивания вокруг оси вращения выставляют относительно компоновочной схемы эмиттеров, и с помощью эмиттеров на подложку и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала наносят порции материала, а затем подвергают их затвердеванию, что средняя точка наиболее удаленного от оси вращения эмиттера в компоновочной схеме эмиттеров находится на первом радиальном расстоянии от оси вращения, а средняя точка расположенного наиболее близко к оси вращения эмиттера находится на втором радиальном расстоянии от оси вращения, что генерируют триггерный сигнал, который задает триггерные позиции по угловому положению компоновочной схемы эмиттеров относительно подложки, что для отдельных эмиттеров в зависимости от заложенных в запоминающее устройство геометрических данных и/или в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер расположен относительно подложки, когда таковая в соответствующей триггерной позиции выставлена относительно компоновочной схемы эмиттеров, генерируют и промежуточно сохраняют соответственно сигнал срабатывания, что управление эмиттерами в триггерных позициях осуществляют соответственно таким образом, что материал выдают только те эмиттеры, в отношении которых задан промежуточно сохраненный перед этим сигнал срабатывания, что угол между соседствующими друг с другом триггерными позициями выбирают таким образом, что он соответствует углу, который образуют между собой первая радиальная линия и вторая радиальная линия, что первая радиальная линия проходит от оси вращения к точке пересечения между первым столбцом эмиттеров и концентрично расположенной относительно оси вращения базовой окружностью, а вторая радиальная линия проходит от оси вращения к точке пересечения между расположенным в окружном направлении оси вращения рядом с первым столбцом эмиттеров вторым столбцом эмиттеров и базовой окружностью, что радиус базовой окружности меньше, чем сумма из 90% первого радиального расстояния и 10% второго радиального расстояния, и причем радиус базовой окружности больше, чем сумма из 10% первого радиального расстояния и 90% второго радиального расстояния. Под проходящим через сопло материалом подразумевают жидкую, пастообразную или порошкообразную среду, которая с прохождением через сопло может наноситься на подложку, прежде всего, в результате приложения давления к среде.

Вышеназванная задача решена также благодаря способу с отличительными признаками по п. 2 формулы изобретения. Этим пунктом в отношении способа вышеназванного типа предусмотрено, что обеспечивают емкость, в которой на подложку наносят по меньшей мере один слой из жидкого, пастообразного или порошкообразного материала, что для облучения материала вызывающим затвердевание материала излучением обеспечивают компоновочную схему эмиттеров с несколькими отстоящими друг от друга, обращенными в сторону слоя материала излучающими эмиттерами, причем компоновочная схема эмиттеров включает в себя несколько столбцов эмиттеров, в которых средние точки эмиттеров соответственно по прямой линии смещены относительно друг друга, причем подложку посредством проворачивания вокруг оси вращения выставляют относительно компоновочной схемы эмиттеров, и с помощью эмиттеров направляют излучение на слой материала таким образом, что по меньшей мере в одной точке облучения подвергают материал затвердеванию, что средняя точка наиболее удаленного от оси вращения эмиттера в компоновочной схеме эмиттеров находится на первом радиальном расстоянии от оси вращения, а средняя точка расположенного наиболее близко к оси вращения эмиттера находится на втором радиальном расстоянии от оси вращения, что генерируют триггерный сигнал, который задает триггерные позиции по угловому положению компоновочной схемы эмиттеров относительно подложки, что для отдельных эмиттеров в зависимости от заложенных в запоминающее устройство геометрических данных и/или в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер расположен относительно подложки, когда таковая в соответствующей триггерной позиции выставлена относительно компоновочной схемы эмиттеров, генерируют и промежуточно сохраняют соответственно сигнал срабатывания, что управление эмиттерами в триггерных позициях осуществляют соответственно таким образом, что излучение испускают только те эмиттеры, в отношении которых задан промежуточно сохраненный перед этим сигнал срабатывания, что угол между соседствующими друг с другом триггерными позициями выбирают таким образом, что он соответствует углу, который образуют между собой первая радиальная линия и вторая радиальная линия, что первая радиальная линия проходит от оси вращения к точке пересечения между первым столбцом эмиттеров и концентрично расположенной относительно оси вращения базовой окружностью, а вторая радиальная линия проходит от оси вращения к точке пересечения между расположенным в окружном направлении оси вращения рядом с первым столбцом эмиттеров вторым столбцом эмиттеров и базовой окружностью, что радиус базовой окружности меньше, чем сумма из 90% первого радиального расстояния и 10% второго радиального расстояния и что радиус базовой окружности больше, чем сумма из 10% первого радиального расстояния и 90% второго радиального расстояния. Изобретение также может найти применение в случае со способом, который схож со способом стереолитографии. Отличие заключается в том, что используемые согласно способу стереолитографии лазерный луч или жидкокристаллические/светодиодные проекторы заменяют компоновочной схемой эмиттеров согласно п. 1 или 2 формулы изобретения.

С геометрическими данными могут быть соотнесены печатные точки, которые расположены в матрице декартовых координат, разбитой на ряды и столбцы, в которых соответственно множественные печатные точки смещены относительно друг друга.

Предпочтительно, с геометрическими данными соотносят печатные точки, которые расположены в матрице полярных координат, разбитой на проходящие радиально по отношению к оси вращения ряды, в которых соответственно множественные печатные точки смещены относительно друг друга. Благодаря этому обеспечивают качественно хорошую картину печати. Ряды с печатными точками, предпочтительно, смещают относительно друг друга в окружном направлении оси вращения на угол, соответствующий углу, который образуют между собой первая радиальная линия и вторая радиальная линия.

Геометрические данные, предпочтительно, закладывают (в запоминающее устройство) в виде битовой карты и они могут содержать в себе активационный параметр в отношении каждой печатной точки. Активационный параметр в самом простом случае может иметь два состояния, например, иметь логическое значение "1", когда в печатной точке должен быть выполнен твердотельный слой материала и логическое значение "0", когда твердотельный слой материала не должен быть выполнен в печатной точке. Если в случае с отдельными печатными точками на подложку должны быть отданы различные количества материала или энергии излучения, то активационный параметр также может иметь более чем два состояния. При необходимости, в геометрические данные также могут быть заложены координаты, определяющие положения печатных точек. Также представляется возможным, что координаты задают только для тех печатных точек, в которых должен быть выполнен твердотельный слой материала. Дополнительный активационный параметр в этом случае может отпадать.

Предпочтительно, в случае со способом согласно изобретению искажения, которые возникают из-за отклонения используемой для печати полярной системы координат от декартовой системы координат, в которой расположены эмиттеры компоновочной схемы эмиттеров, относительно равномерно распределяют между эмиттерами. Благодаря этому максимальные, возникающие во время печати погрешности взаимного расположения между точкой выдачи материала, в которой проходящий через сопло материал наносят на подложку или на находящийся на ней затвердевший слой материала (п. 1 формулы изобретения) или точкой облучения (п. 2 формулы изобретения) и соответствующим положением печатной точки, для которой в запоминающем устройстве заложены геометрические данные, оказываются меньше, чем при соответствующем способе, в случае с которым радиус базовой окружности выходит за пределы диапазона, указанного в п. 1 формулы изобретения. В результате в случае со способом согласно изобретению, при том, что применяют недорогую печатающую головку в комбинации с расположенными в декартовых координатах эмиттерами, достигают приемлемой картины печати.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения радиус базовой окружности меньше, чем сумма из 80% первого радиального расстояния и 20% второго радиального расстояния, причем радиус базовой окружности больше, чем сумма из 20% первого радиального расстояния и 80% второго радиального расстояния. Благодаря этому могут быть дополнительно уменьшены максимальные искажения или погрешности взаимного расположения в сопоставлении между точками, в которых материал наносят на подложку или на находящийся на ней затвердевший слой материала и геометрическими данными.

Дополнительного уменьшения максимальных искажений, возникающих из-за использования различных систем координат (косоугольная или полярная), достигают в предпочтительном варианте осуществления изобретения за счет того, что радиус базовой окружности меньше, чем сумма из 70% первого радиального расстояния и 30% второго радиального расстояния и что радиус базовой окружности больше, чем сумма из 30% первого радиального расстояния и 70% второго радиального расстояния.

В усовершенствованном варианте изобретения предусмотрено, что радиус базовой окружности меньше, чем сумма из 60% первого радиального расстояния и 40% второго радиального расстояния, и что радиус базовой окружности больше, чем сумма из 40% диаметра внешней круговой траектории и 60% диаметра внутренней круговой траектории. Прежде всего, предпочтительным является решение, если радиус базовой окружности меньше, чем сумма из 55% первого радиального расстояния и 45% второго радиального расстояния и если радиус базовой окружности больше, чем сумма из 45% диаметра внешней круговой траектории и 55% диаметра внутренней круговой траектории. Благодаря этому дополнительно могут быть уменьшены максимальные искажения при печати.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждую триггерную позицию соотносят соответственно с одним столбцом эмиттеров, причем предусмотренные для отдельных триггерных позиций сигналы срабатывания генерируют соответственно только для эмиттеров из столбца эмиттеров, соотнесенного с соответствующей триггерной позицией, в зависимости от заложенных в запоминающее устройство геометрических данных и в зависимости от положения, в котором расположен соответствующий эмиттер, и причем сигналы срабатывания для эмиттеров, расположенных не в этом столбце эмиттеров, задают таким образом, что эти эмиттеры не активируются, когда компоновочную схему эмиттеров выставляют по отношению к подложке в триггерной позиции. Таким образом, в каждой триггерные позиции геометрические данные учитывают при генерировании сигналов на выдачу материала соответственно только в привязке к одному единственному столбцу эмиттеров, в то время как сигналы срабатывания по остающемуся столбцу эмиттеров (если компоновочная схема эмиттеров имеет два столбца эмиттеров) или по остающимся столбцам эмиттеров (если компоновочная схема эмиттеров имеет более чем два столбца эмиттеров) деактивируют. Способ в таком случае может быть осуществлен простым путем, поскольку геометрические данные могут быть перенесены непосредственно из запоминающего устройства в буферную память печати для подачи сигналов срабатывания по соотнесенному с триггерной позицией (активному) столбцу эмиттеров, если расстояние между средними точками эмиттеров, расположенных в этом столбце эмиттеров, совпадает с соответствующим расстоянием между печатными точками. От одной триггерные позиции к другой триггерные позиции активные столбцы эмиттеров соответственно меняют циклически. Так, например, в случае с компоновочной схемой эмиттеров с четырьмя столбцами эмиттеров в первой триггерные позиции активируют первый столбец эмиттеров, во второй триггерные позиции - второй столбец эмиттеров, в третьей триггерные позиции - третий столбец эмиттеров, в четвертой триггерные позиции -четвертый столбец эмиттеров, в пятой триггерные позиции - первый столбец эмиттеров, в шестой триггерные позиции - второй столбец эмиттеров и т.д. Способ по п. 7 формулы изобретения, прежде всего, пригоден для компоновочных схем эмиттеров, в случае с которыми расстояние между первым и последним столбцами эмиттеров и, следовательно, ширина компоновочной схемы эмиттеров малы по сравнению с диаметром базовой окружности.

Предпочтительно, столбцы эмиттеров в компоновочной схеме эмиттеров располагают так симметрично по отношению к радиальной плоскости, которую проводят через ось вращения и нормаль к оси вращения, что столбцы эмиттеров проходят параллельно этой радиальной плоскости. Если компоновочная схема эмиттеров имеет нечетное число столбцов эмиттеров, то компоновку столбцов эмиттеров, предпочтительно, выполняют так, что средний столбец эмиттеров или его продление по прямой линии проходит через ось вращения. Если компоновочная схема печатающих головок (возможно, эмиттеров - прим. переводчика) имеет четное число столбцов эмиттеров, то ось вращения, предпочтительно, пропускают посередине, между двумя самыми ближними внутренними столбцами эмиттеров или их продлениями по прямой линии.

В усовершенствованном варианте изобретения для печати расположенных концентрично по отношению к оси вращения, ограниченных соответственно внутренней и внешней круговыми траекториями печатных колец обеспечивают по меньшей мере одну первую и одну вторую компоновочную схему эмиттеров, причем эти компоновочные схемы эмиттеров таким образом выставляют по отношению к оси вращения, что арифметическое среднее значение внутренней и внешней круговых траекторий первой компоновочной схемы эмиттеров отличается от среднего арифметического значения внутренней и внешней круговых траекторий второй компоновочной схемы эмиттеров, причем для генерирования триггерного сигнала по первой компоновочной схеме эмиттеров используют базовую окружность с первым радиусом, а для генерирования триггерного сигнала по второй компоновочной схеме эмиттеров используют базовую окружность со вторым, отличающимся от первого радиуса, радиусом, и причем первый радиус по одному из п.п. 1-5 формулы изобретения выбирают в зависимости от первого и второго радиального расстояния в первой компоновочной схеме эмиттеров, а второй радиус по одному из п.п. 1-5 формулы изобретения выбирают в зависимости от первого и второго радиального расстояния во второй компоновочной схеме эмиттеров. Предпочтительно, при этом базовая окружность каждой компоновочной схемы эмиттеров является соответственно расположенной в пределах соотнесенного с компоновочной схемой эмиттеров печатного кольца на определенном расстоянии от его внутреннего и внешнего краев. В этом случае могут быть дополнительно уменьшены максимальные, возникающие при печати искажения. Предпочтительно, расположенные рядом друг с другом печатные кольца так примыкают друг к другу или немного накладываются друг на друга, что в радиальном направлении возможно сплошное печатание по подложке или по находящемуся на ней затвердевшему слою материала.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения обеспечивают по меньшей мере две компоновочные схемы эмиттеров, которые относительно оси вращения выставлены со смещением относительно друг друга на угол поворота, причем эмиттерами в отдельных компоновочных схемах эмиттеров управляют соответственно для нанесения порций материала по меньшей мере по одному из п.п. 1-8 формулы изобретения. Это обеспечивает более быстрое нанесение материала и/или более высокую разрешающую способность печати.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения средние точки соседствующих друг с другом эмиттеров в пределах столбцов эмиттеров являются расположенными относительно друг друга на постоянном первом растровом расстоянии, причем соседствующие друг с другом столбцы эмиттеров соответственно являются смещенными относительно друг друга на постоянное второе растровое расстояние, и причем первое растровое расстояние отличается от второго растрового расстояния менее чем на 20 процентов, прежде всего менее чем на 10 процентов, и прежде всего совпадает с ним. Благодаря этому можно дополнительно уменьшить искажения при печати.

С помощью способа согласно изобретению могут изготавливаться трехмерные фасонные изделия. Для этого по ходу осуществления способа, в случае с которым материал наносят с помощью сопел, поверх друг друга наносят несколько твердотельных слоев проходящего через сопла материала. После каждого нанесения слоя материала его подвергают соответственно затвердеванию, прежде чем наносить следующий слой материала. Если материалом является пространственно сшиваемый полимерный материал, то затвердевания материала можно достичь, например, за счет того, что его облучают ультрафиолетовым светом с соответствующей длиной волн. Расстояние между компоновочной схемой эмиттеров и подложкой увеличивают соответственно от слоя к слою на толщину последнего нанесенного слоя материала. Согласно способу согласно п. 2 формулы изобретения для изготовления трехмерного фасонного изделия несколько слоев жидкого, пастообразного или порошкообразного материала подвергают затвердеванию друг поверх друга посредством облучения по всей поверхности и/или на отдельных участках с помощью компоновочной схемы эмиттеров.

Далее приведено подробное пояснение примеров осуществления изобретения со ссылкой на чертеж. На фигурах показаны:

Фиг. 1: устройство для изготовления трехмерных фасонных изделий посредством послойного нанесения материала, которое включает в себя выполненную как поворотная тарельчатая плита подложку, на которую наносят заданное для фасонных изделий количество слоев материала,

Фиг. 2: представление, аналогичное таковому на фиг. 1, но после того, как были нанесены последующие слои материала и подложка была опущена по сравнению с фиг. 1,

Фиг. 3: частичный вид сверху на подложку и на расположенную над ней компоновочную схему эмиттеров с расположенными в декартовых координатах эмиттерами (соплами) в несколько столбцов для выдачи проходящего через сопла материала на подложку, причем положение эмиттеров схематично обозначено кружками,

Фиг. 4: графическое представление матрицы печатных точек в декартовых координатах,

Фиг. 5: активационные данные для первой триггерные позиции,

Фиг. 6: представление, аналогичное таковому на фиг. 3, причем подложка находится в первой триггерные позиции, в которой первый столбец эмиттеров выдает порции материала на подложку, чтобы получить прерывистую линию печати, причем порции материала заштрихованы,

Фиг. 7: активационные данные для второй триггерные позиции,

Фиг. 8: представление, аналогичное таковому на фиг. 3, причем подложка находится во второй триггерные позиции, в которой второй столбец эмиттеров выдает следующие порции материала на подложку, чтобы получить прерывистую линию печати,

Фиг. 9: активационные данные для третьей триггерные позиции,

Фиг. 10: представление, аналогичное таковому на фиг. 3, причем подложка находится в третьей триггерные позиции, в которой третий столбец эмиттеров выдает порции материала на подложку,

Фиг. 11А: порции материала, которые согласно показанному на фиг. 5-10 примеру осуществления изобретения были нанесены на подложку вдоль прерывистой линии печати, причем порции материала обозначены сплошными кружками, а точки, в которых в зоне прерывания линии печати никакой материал не наносился, обозначены кружками, обведенными штриховой линией,

Фиг. 11Б: представление, аналогичное таковому на фиг. 11А, причем, однако, порции материала были нанесены на подложку не согласно изобретению,

Фиг. 12: частичный вид сверху на подложку и на расположенную на ней компоновочную схему эмиттеров, причем триггерные позиции, в которых столбцы эмиттеров выдавали материал на подложку при печати показанной на фиг. 11Б, полученной не согласно изобретению линии, обозначены стрелками у верхнего края чертежа,

Фиг. 13 и 14: частичный вид сверху на подложку в составе устройства для послойного изготовления трехмерных фасонных изделий, причем подложка имеет несколько компоновочных схем эмиттеров, которые соотнесены с различными печатными кольцами,

Фиг. 15 и 16: виды на эмиттеры различных печатающих головок,

Фиг. 17: устройство для изготовления трехмерных фасонных изделий по образцу стереолитографии, причем устройство включает в себя емкость, в которой расположена поворачиваемая подложка и находится материал, затвердевающий в результате облучения электромагнитным излучением,

Фиг. 18: продольный разрез через ось вращения показанного на фиг. 17 устройства, и

Фиг. 19: представление, аналогичное таковому на фиг. 18, но после того, как были подвергнуты затвердеванию последующие слои материала и емкость была опущена по сравнению с фиг.18.

Согласно способу для послойного нанесения проходящего через сопла материала на расположенную в горизонтальной плоскости подложку 1 обеспечивают включающую в себя подложку 1 кругообразную поворотную тарельчатую плиту, которая с возможностью проворачивания вокруг вертикальной оси вращения 2 размещена на стационарном крепежном устройстве 3. Крепежное устройство 3 имеет на своей нижней стороне опорную поверхность, с помощью которой оно может устанавливаться, например, на плите стола или на полу помещения.

Подложка 1 через привод находится в соединении с первым выставочным приспособлением, которое включает в себя первый приводной двигатель 4, с помощью которого подложка 1 является приводимой в движение с возможностью поворачивания в направлении стрелки 5 и выставления в соответствии с обеспеченным устройством 6 управления сигналом с уставкой углового положения. Для этой цели первый приводной двигатель 4 соединен со встроенным в устройство 6 управления первым регулятором положения, который включает в себя кодирующее устройство 7 для обработки сигнала, задающего угловое положение для подложки 1. С помощью первого выставочного приспособления подложка 1 может непрерывно и безостановочно проворачиваться относительно крепежного устройства 3 вокруг оси вращения 2 практически на любой угол - более чем на 360°.

Кроме того, подложка 1 через привод находится в соединении со вторым выставочным приспособлением, которое включает в себя второй приводной двигатель 8, с помощью которого подложка 1 является передвигаемой вверх-вниз относительно крепежного устройства 3 в направлении двунаправленной стрелки 9 с возможностью выставления (по высоте) в соответствии с обеспеченным устройством 6 управления сигналом с уставкой положения по высоте (фиг. 1 и 2). Выставление может осуществляться в пошаговом режиме или непрерывно. Для этой цели второй приводной двигатель 8 соединен со встроенным в устройство 6 управления вторым регулятором положения, который включает в себя датчик положения 10 для фиксации положения подложки 1 по высоте.

Для осуществления способа, кроме того, обеспечивают компоновочную схему 11 эмиттеров, которая выполнена как стандартная печатающая головка, в которой имеется несколько снабженных регулируемыми клапанами или насосами, выполненных в виде сопел эмиттеров 12, из которых соответственно могут выдаваться порции (например, капельки) проходящего через сопла затвердевающего материала. Вместо стандартной печатающей головки также может быть использована другая матрица эмиттеров со стационарными эмиттерами. Материалом может быть, например, полимер, пространственно сшиваемый фото- и/или электромагнитным и/или химическим способом, запас которого находится в не представленном детально на чертеже резервуаре, который через линии подачи соединен с эмиттерами 12.

Эмиттеры 12 расположены над подложкой 1 в проходящей параллельно плоскости подложки 1 и отстоящей от нее плоскости и выставлены относительно друг друга в декартовых координатах несколькими расположенными параллельно друг другу столбцами 13А, 13В, 13С эмиттеров и проходящими поперечно к ним строками эмиттеров. В столбцах 13А, 13В, 13С эмиттеров средние точки отдельных эмиттеров 12 или центры тяжести поверхности отверстий их сопел смещены относительно друг друга вдоль прямых линий 14А, 14В, 14С на константные расстояния.

Компоновочная схема 11 эмиттеров соединена с буферной памятью 15 печати, в которой для каждого эмиттера из компоновочной схемы 11 эмиттеров соответственно может промежуточно сохраняться сигнал срабатывания. Сигнал срабатывания может иметь, например, логическое значение "1" или логическое значение "0".

Кроме того, компоновочная схема 11 эмиттеров имеет триггерный вход, на который может подаваться триггерный сигнал. По каждому триггерному сигналу, который принимают на триггерном входе, все эмиттеры 12 из компоновочной схемы 11 эмиттеров, в отношении которых в буферной памяти 15 печати соответственно заложено значение "1", выдают порцию материала. Эмиттеры 12, в отношении которых в буферной памяти печати заложено значение "0", при приеме триггерного сигнала не срабатывают, то есть эти эмиттеры 12 не выдают порцию материала.

Для затвердевания или для пространственного сшивания слоя материала, нанесенного на подложку 1 или на находящийся на ней слой материала и/или на находящийся на подложке 1 слоистый штапель из нескольких слоев материала, нанесенного с помощью компоновочной схемы 11 эмиттеров, обеспечивают источник ультрафиолетового света 16, который таким образом выставляют на подложке 1, что он своей стороной излучения является направленным на подложку 1.

В примере конструктивного выполнения согласно фиг. 3, 6, 8 и 10 компоновочная схема 11 эмиттеров имеет три столбца 13А, 13В, 13С эмиттеров, которые расположены по отношению друг к другу на константных расстояниях и проходят параллельно друг другу. Прямолинейное продление линии 14В, соединяющей средние точки эмиттеров 12 между собой в среднем столбце эмиттеров 13В, проходит через ось вращения 2. Прямолинейные продления линий 14А, 14С, соединяющих средние точки эмиттеров 12 между собой в двух других столбцах 13А, 13С эмиттеров, отстоят от оси вращения 2 на величину, на которую линии 14А, 14В или 14В, 14С смещены относительно друг друга под прямым углом к направлению их простирания.

На фиг. 3 компоновочная схема 11 эмиттеров представлена в увеличенном изображении. Расстояние а между линией 14А, соединяющей средние точки эмиттеров 12 между собой в первом столбце эмиттеров 13А и линией 14С, соединяющей средние точки эмиттеров 12 между собой в последнем столбце эмиттеров 13С, может составлять примерно от 20 мкм до 100 мкм.

С помощью устройства, включающего в себя подложку 1, компоновочную схему 11 эмиттеров, устройство 6 управления и источник ультрафиолетового света 16, посредством послойного нанесения материала и затвердевания нескольких слоев проходящего через сопла материала на подложке 1 можно изготавливать трехмерные фасонные изделия 17А, 17В, 17С, 17D.

Устройство 6 управления соединено с компьютером 18 вышестоящего уровня, таким как, например, персональный компьютер, в котором имеется запоминающее устройство 19, в которое в отношении отдельных слоев материала в формате печатных точек заложены данные по их геометрии, в соответствии с которыми и получают слои материала изготавливаемых фасонных изделий 17А, 17В, 17С, 17D. Печатные точки расположены в матрице полярных координат, разбитой на проходящие радиально по отношению к оси вращения ряды, в которых соответственно множественные печатные точки смещены относительно друг друга. Печатные данные или геометрические данные могут быть подготовлены, например, с помощью программного обеспечения САПР, которое может работать в компьютере 18. В компьютере 18, кроме того, может отрабатываться программное обеспечение, которое генерирует геометрические данные в отношении отдельных слоев фасонных изделий 2А, 2В, 2С, 2D (17А, 17В, 17С, 17D). Для загрузки в буферную память 15 печати печатных данных, полученных на основе геометрических данных, компьютер 18 соединен с устройством 6 управления.

Как можно видеть на фиг. 3, средняя точка наиболее удаленного от оси вращения 2 эмиттера 12 в компоновочной схеме 11 эмиттеров находится на первом радиальном расстоянии R1 от оси вращения 2, а средняя точка расположенного наиболее близко к оси вращения 2 эмиттера 12 находится на втором радиальном расстоянии R2 от оси вращения 2. Средняя точка наиболее удаленного от оси вращения 2 эмиттера 12 лежит на концентрично расположенной относительно оси вращения 2 окружности с радиусом R1. Средняя точка расположенного наиболее близко к оси вращения 2 эмиттера 12 лежит на концентрично расположенной относительно оси вращения 2 окружности с радиусом R2.

Далее на основе фиг. 3 и 5-10 приведено пояснение последовательности отработки способа. Подложку проворачивают вокруг оси вращения 2 в направлении стрелки 5 и генерируют триггерный сигнал, который задает триггерные позиции по угловому положению компоновочной схемы 11 эмиттеров относительно подложки 1. В окружном направлении расположенные рядом друг с другом триггерные позиции смещены относительно друг друга вокруг оси вращения 2 на постоянный угол а. Угол а соответствует углу, который образуют между собой первая радиальная линия 23 и вторая радиальная линия 24. Первая радиальная линия 23 проходит от оси вращения 2 к точке пересечения линии 14А, на которой лежат средние точки эмиттеров 12 в первом столбце эмиттеров 13А, с расположенной концентрично по отношению к оси вращения 2 базовой окружностью 25, радиус В которой соответствует среднему арифметическому значению из первого радиального расстояния R1 и второго радиального расстояния R2. Вторая радиальная линия 24 проходит от оси вращения 2 к точке пересечения линии 14В, на которой лежат средние точки эмиттеров 12 во втором столбце эмиттеров 13 В, с базовой окружностью 25. Первая триггерная позиция обозначена на фиг.6 стрелкой 20, вторая триггерная позиция обозначена на фиг. 8 стрелкой 21 и третья триггерная позиция обозначена на фиг. 10 стрелкой 22.

В запоминающем устройстве 19 хранятся печатные данные или геометрические данные, касающиеся печатаемой прямой линии материала, в продольном направлении которой примерно посередине имеется разрыв. С печатными данными или геометрическими данными соотнесены печатные точки, которые графически представлены на фиг. 4. Можно отчетливо распознать, что печатные точки расположены в матрице декартовых координат, которая имеет параллельно смещенные относительно друг друга ряды 33, в которых многочисленные печатные точки смещены соответственно относительно друг друга на константные расстояния. Печатные точки, в которых должен быть выполнен твердотельный слой материала, на фиг. 4 представлены сплошными кружками, а печатные точки, в которых твердотельный слой материала не должен выполняться, представлены как окружности. Прежде чем печатать печатные точки, геометрические данные сначала преобразуют в матрицу полярных координат, в которой печатные точки в проходящих радиально по отношению к оси вращения 2 рядах являются смещенными относительно друг друга. Расположенные рядом друг с другом ряды в матрице полярных координат смещены соответственно относительно друг друга на угловое расстояние триггерных позиций 20, 21, 22.

Перед тем как подложка 1 дойдет до первой триггерные позиции, для каждого эмиттера 12 из компоновочной схемы 11 эмиттеров в буферную память 15 печати закладывают соответственно первый сигнал срабатывания. Для отдельных эмиттеров 12 из первого столбца эмиттеров 13А в компоновочной схеме 11 эмиттеров, соответственно в зависимости от заложенных в запоминающее устройство 19 геометрических данных и в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер 12 расположен относительно подложки 1, когда подложка 1 выставлена в первую триггерную позицию, с помощью устройства 6 управления определяют первый сигнал срабатывания и отсылают на промежуточное хранение в буферной памяти 15 печати. Если соответствующий эмиттер 12 должен выдавать материал на подложку 1, для эмиттера 12 в буферную память печати закладывают логическое значение "1", в ином случае закладывают значение "0". Сигналы срабатывания для эмиттеров 12 во втором и третьем столбцах 13В, 13С эмиттеров выставляют на логическое значение "0". Его закладывают соответственно в буферную память 15 печати (фиг. 5). Как только подложка 1 будет выставлена в обозначенную стрелкой 20 первую триггерную позицию, вызывают срабатывание триггера компоновочной схемы 11 эмиттеров. При получении триггерного сигнала все эмиттеры 12, в отношении которых в буферную память печати было заложено значение "1", выдают соответственно порцию материала на поворачивающуюся подложку 1. Порции материала показаны на фиг.6 заштриховкой. Эмиттеры, в отношении которых в буферную память печати было заложено значение "0", материал не выдают.

Перед тем как подложка 1 дойдет до обозначенной стрелкой 21 второй триггерные позиции (фиг. 8), на следующем шаге в буферную память 15 печати закладывают второй сигнал срабатывания. Для отдельных эмиттеров 12 из второго столбца 13 В эмиттеров, соответственно в зависимости от заложенных в запоминающее устройство 19 геометрических данных и в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер 12 расположен относительно подложки 1, когда подложка 1 выставлена во вторую триггерную позицию, с помощью устройства 6 управления определяют второй сигнал срабатывания и отсылают на промежуточное хранение в буферной памяти 15 печати. Сигналы срабатывания для эмиттеров 12 в первом и третьем столбцах 13А, 13С эмиттеров выставляют на логическое значение "0". Его закладывают соответственно в буферную память 15 печати (фиг. 7). Как только подложка 1 будет выставлена во вторую триггерную позицию, вызывают срабатывание триггера компоновочной схемы 11 эмиттеров, то есть все эмиттеры 12, в отношении которых в буферной памяти печати заложено значение "1", выстреливают.

Перед тем как подложка 1 дойдет до обозначенной стрелкой 22 третьей триггерные позиции (фиг. 10), на следующем шаге в буферную память 15 печати закладывают третий сигнал срабатывания. Для отдельных эмиттеров 12 из третьего столбца 13С эмиттеров, соответственно в зависимости от заложенных в запоминающее устройство 19 геометрических данных и в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер 12 расположен относительно подложки 1, когда подложка 1 выставлена в третью триггерную позицию, с помощью устройства 6 управления определяют третий сигнал срабатывания и отсылают на промежуточное хранение в буферной памяти 15 печати. Сигналы срабатывания для эмиттеров 12 в первом и втором столбцах 13А, 13В эмиттеров выставляют на логическое значение "0". Его закладывают соответственно в буферную память 15 печати (фиг. 9). Как только подложка 1 будет выставлена в третью триггерную позицию, снова вызывают срабатывание триггера компоновочной схемы 11 эмиттеров, то есть все эмиттеры, в отношении которых в буферной памяти печати заложено значение "1", выстреливают.

На фиг. 11А представлена линия с разрывом, полученная в вышеописанном примере осуществления способа. Сплошные черные кружки обозначают точки, в которых для печати линии на подложку 1 были выданы порции материала. Точки, в которых в зоне прерывания (линии печати) никакой материал на подложку 1 не наносился, обозначены кружками, обведенными штриховой линией. Штрихпунктирной расчетной линией 26 обозначено заданное на основе геометрических данных расчетное положение срединной линии печатаемой линии с разрывом.

Если в запоминающее устройство 19 закладывают геометрические данные в отношении непрерывной сплошной линии, то в каждой триггерные позиции соответственно выстреливают все эмиттеры 12 столбца эмиттеров ***, соотнесенного с соответствующей триггерной позицией. В этом случае, помимо точек, обозначенных сплошными черными кружками, порции материала будут наноситься на подложку 1 также и в точках, обозначенных кружками, обведенными штриховой линией.

Как можно видеть на фиг. 11А, средние точки порций материала, которые были выданы эмиттерами 12, которые в направлении простирания компоновочной схемы 11 эмиттеров лежат примерно в середине компоновочной схемы 11 эмиттеров, либо приходятся на расчетную линию 26, либо лежат только на очень незначительном расстоянии от нее. С увеличением расстояния от середины возрастают отклонения, соответственно, в сторону внешнего и внутреннего краев области печати. Наибольшие отклонения имеют место у внешнего и внутреннего краев области печати.

На фиг. 11Б представлена картина печати, которая получается, когда заложенную в запоминающее устройство 19 линию с разрывом печатают согласно не предлагаемому способу, который отличается от способа согласно изобретению тем, что радиус концентричной по отношению к оси вращения 2 базовой окружности соответствует первому радиальному расстоянию R1. В окружном направлении расположенные рядом друг с другом триггерные позиции 28 смещены относительно друг друга вокруг оси вращения 2 на постоянный угол р, который меньше, чем угол а на фиг.6. В этом случае средние точки порций материала, которые выдаются эмиттерами 12, которые в соответствующих столбцах 13А, 13В, 13С эмиттеров лежат на наибольшем удалении от оси вращения 2, либо приходятся на расчетную линию 26, либо лежат только на одном расстоянии от нее. От внешнего к внутреннему краю области печати отклонения становятся больше. Наибольшие отклонения имеют место у внутреннего края области печати. В результате сравнения фиг. 11А с фиг. 11Б становится очевидным, что максимальная ширина w2 отпечатанной линии на фиг. 11Б вследствие более значительных отклонений больше, чем максимальная ширина w1 линии, отпечатанной согласно примеру осуществления способа на фиг. 11А. Ширина w1 и ширина w2 привязаны соответственно к средним точкам выданных на подложку 1, затвердевших порций материала.

Сравнение фиг. 11А с фиг. 11Б показывает, что отклонения выданных на подложку 1 порций материала от расчетной линии 26 на фиг. 11Б распределены вдоль отпечатанной линии более неравномерно, чем в случае с линией согласно фиг. 11А, отпечатанной согласно предлагаемому способу. Также и максимальные значения отклонений на фиг. 11Б больше, чем на фиг. 11А.

В случае с отображенным на фиг. 13 примером осуществления способа для печати расположенных концентрично по отношению к оси вращения, ограниченных соответственно внутренней и внешней круговыми траекториями печатных колец 27А, 27В, 27С, 27D обеспечивают несколько компоновочных схем 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров. Компоновочные схемы 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров выставляют соответственно с прохождением их продольной средней оси радиально по отношению к оси вращения 2 и располагают таким образом, что расстояния, на которые компоновочные схемы 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров удалены от оси вращения 2, являются различными. Как можно видеть на фиг. 13, находящиеся в радиальном направлении рядом друг с другом компоновочные схемы 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров расположены соответственно таким образом, что соотнесенные с ними печатные кольца примыкают друг к другу так, что в радиальном направлении получается сплошная область печати, которая простирается от внутренней круговой траектории печатного кольца 27А к внешней круговой траектории печатного кольца 27D.

С каждой компоновочной схемой 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров соотнесена соответственно своя расположенная концентрично по отношению к оси вращения 2 базовая окружность 25А, 25В, 25С, 25D, радиус ВА, ВВ, ВС, BD которой соответствует среднему арифметическому значению из первого радиального расстояния между средней точкой наиболее удаленного от оси вращения 2 эмиттера 12 в соответствующей компоновочной схеме 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров и осью вращения 2 и второго радиального расстояния между средней точкой расположенного наиболее близко к оси вращения 2 эмиттера 12 в соответствующей компоновочной схеме 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров и осью вращения 2.

Для каждой компоновочной схемы 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров генерируют и отсылают на промежуточное хранение соответственно сигнал срабатывания. Кроме того, для каждой компоновочной схемы 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров генерируют соответственно триггерный сигнал, который задает триггерные позиции по угловому положению между соответствующей компоновочной схемой 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров и подложкой 1.

Угол между расположенными рядом друг с другом триггерными позициями для отдельных компоновочных схем 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров, соответственно, соответствует углу, который образуют между собой соотнесенная с соответствующей компоновочной схемой 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров первая радиальная линия и соотнесенная с соответствующей компоновочной схемой 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров вторая радиальная линия.

Первая радиальная линия проходит от оси вращения 2 к точке пересечения между первым столбцом эмиттеров в соответствующей компоновочной схеме 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров и соотнесенной с компоновочной схемой 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров базовой окружностью ВА, ВВ, ВС, BD. Вторая радиальная линия проходит от оси вращения 2 к точке пересечения между соседствующим с первым столбцом эмиттеров в окружном направлении оси вращения 2 вторым столбцом эмиттеров в соответствующей компоновочной схеме 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров и базовой окружностью ВА, ВВ, ВС, BD компоновочной схемы 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров.

В соотнесенных с отдельными компоновочными схемами 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров триггерных позициях управление эмиттерами 12 в соответствующей компоновочной схеме 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров осуществляют соответственно таким образом, что материал выдают только те эмиттеры 12, в отношении которых задан промежуточно сохраненный перед этим сигнал срабатывания для соответствующей компоновочной схемы 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров.

В примере осуществления способа согласно фиг. 14 на каждом печатном кольце 27А, 27В, 27С, 27D со смещением относительно друг друга в окружном направлении располагают соответственно две компоновочные схемы 11А, 11А' или 11В, 11В' или 11С, 11С или 11D, 11D' эмиттеров, которые соотносят с различными печатными модулями 29, 29'. Каждый из этих печатных модулей работает по вышеописанному способу. Соответственно, при необходимости на печатном кольце также можно располагать более чем две компоновочные схемы 11А, 11А' или 11В, 11В' или 11С, 11С' или 11D, 11D' эмиттеров со смещением относительно друг друга в окружном направлении. С помощью отдельных печатных модулей 29, 29' на подложку 1 могут наноситься различные материалы. Эти материалы могут отличаться друг от друга, прежде всего, своим цветом или своими механическими свойствами.

Как можно видеть на фиг. 15, компоновочная схема 11 эмиттеров может иметь также несколько групп 28 столбцов эмиттеров, в которых эмиттеры 12 отдельных групп 28 соответственно в плоскости, в которой лежат эмиттеры 12, смещены или сдвинуты относительно друг друга под прямым углом к продольной протяженности столбцов эмиттеров.

Каждая группа 28 имеет соответственно одинаковое количество и расположение столбцов эмиттеров или эмиттеров 12. В пределах групп 28 соотнесенные с соответствующей группой 28 столбцы эмиттеров несколько смещены относительно друг друга в направлении продольной протяженности столбцов эмиттеров, причем смещение V меньше, чем растровое расстояние d между эмиттерами 12 в пределах столбцов эмиттеров. При этом под растровым расстоянием d подразумевается расстояние между средними точками расположенных рядом друг с другом эмиттеров 12 в столбце сопел (эмиттеров), то есть расстояние, на котором центры тяжести поверхности отверстий сопел в столбце эмиттеров расположены относительно друг друга.

Расстояние между расположенными рядом друг с другом столбцами эмиттеров в группе 28 может быть меньше, чем расстояние между расположенными рядом друг с другом группами (фиг. 15). При этом расстояния также могут совпадать (фиг. 16).

В случае с представленным на фиг. 17-19 примером осуществления изобретения обеспечивают устройство, которое включает в себя емкость 30, в которой на подложку 1 наносят жидкий, пастообразный или порошкообразный материал 31. Для облучения материала 31 высокоэнергетическим электромагнитным излучением 32 устройство включает в себя компоновочную схему 11, 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров с несколькими отстоящими друг от друга излучающими эмиттерами 12, которые выполнены соответственно как светодиоды. Для сведения в пучок или для фокусировки испускаемого отдельными эмиттерами 12 излучения 32 соответственно по ходу лучей от эмиттеров 12 располагают на чертеже детально не представленную оптику.

Длину волн и мощность генерируемого эмиттерами 12 электромагнитного излучения 32 согласовывают так с учетом жидкотекучего материала 31, что этот материал может затвердевать в точке облучения в результате облучения электромагнитным излучением 32. Под «затвердеванием» в случае с жидким или жидкотекучий материалом 31 подразумевается, что материал 31 подвергают отверждению до твердотельного материала, прежде всего, посредством пространственного сшивания содержащихся в материале полимеров и/или сополимеров. В случае с порошкообразным материалом 31 под «затвердеванием» подразумевается, что частички материала, содержащиеся в нем в виде частичек твердого тела, посредством облучения электромагнитным излучением 32 нагревают таким образом, а затем охлаждают, что они прочно соединяются друг с другом.

Компоновочная схема 11, 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров включает в себя несколько столбцов эмиттеров 13А, 13В, 13С, в которых средние точки эмиттеров 12 смещены соответственно относительно друг друга по прямой линии. Компоновочная схема излучающих эмиттеров 12 соответствует компоновочной схеме выполненных в виде сопел эмиттеров 12 на фиг. 3, 6, 8, 10 и 12-16, так что описание к отображенным на этих фигурах компоновочным схемам 11, 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров соответственно применимо и к примеру осуществления способа согласно фиг. 17-19, при этом с тем отличием, что эмиттеры в случае с примером осуществления способа согласно фиг. 17-19 вместо выдачи материала испускают излучение 32 и что излучение 32 является направленным на жидкотекучий материал 31.

Подложку посредством проворачивания вокруг оси вращения 2 выставляют в емкости 30 относительно компоновочной схемы 11, 11А, 11В, 11С, 11D эмиттеров и генерируемое с помощью эмиттеров 12 излучение таким образом направляют на находящийся на поверхности материала 31 слой материала, что материал 31 затвердевает по меньшей мере в одной точке облучения.

Компоновочная схема 11 эмиттеров соединена с буферной памятью 15 печати, в которой для каждого эмиттера из компоновочной схемы 11 эмиттеров соответственно может промежуточно сохраняться сигнал срабатывания. Для управления излучающими эмиттерами 12 предусмотрено устройство управления, в котором имеется триггерный вход. По каждому триггерному сигналу, который принимают на триггерном входе, все эмиттеры 12 из компоновочной схемы 11 эмиттеров, в отношении которых в буферной памяти 15 печати заложено соответственно значение "1", испускают излучение в направлении материала 31. Эмиттеры 12, в отношении которых в буферной памяти печати заложено значение "0", при приеме триггерного сигнала не срабатывают, то есть эти эмиттеры 12 не испускают излучение. Фиг. 4, 6 и 8, на которых показаны значения сигналов срабатывания для компоновочной схемы 11 эмиттеров в отдельных триггерных позициях в случае с показанным на фиг. 1 и 2 устройством, применимы соответственно и в отношении примера конструктивного выполнения на фиг. 17-19.

Подложка 1 в показанном на фиг. 17-19 примере конструктивного выполнения через привод находится в соединении с первым выставочным приспособлением, которое включает в себя первый приводной двигатель 4, с помощью которого подложка 1 является приводимой в движение с возможностью поворачивания в направлении стрелки 5 и выставления в соответствии с обеспеченным устройством 6 управления сигналом с уставкой углового положения. Для этой цели первый приводной двигатель 4 соединен со встроенным в устройство 6 управления первым регулятором положения, который включает в себя кодирующее устройство 7 для обработки сигнала, задающего угловое положение для подложки 1. С помощью первого выставочного приспособления подложка 1 может непрерывно и безостановочно проворачиваться относительно крепежного устройства 3 вокруг оси вращения 2 практически на любой угол - более чем на 360°.

Кроме того, подложка 1 через привод находится в соединении со вторым выставочным приспособлением, которое включает в себя второй приводной двигатель 8, с помощью которого подложка 1 является передвигаемой вверх-вниз относительно крепежного устройства 3 в направлении двунаправленной стрелки 9 с возможностью выставления (по высоте) в соответствии с обеспеченным устройством 6 управления сигналом с уставкой положения по высоте (фиг. 19). Выставление может осуществляться в пошаговом режиме или непрерывно. Для этой цели второй приводной двигатель 8 соединен со встроенным в устройство 6 управления вторым регулятором положения, который включает в себя датчик положения 10 для фиксации положения подложки 1 по высоте.

Claims (36)

1. Способ изготовления по меньшей мере одного твердотельного слоя материала согласно заданным геометрическим данным, которые заложены в запоминающее устройство (15),

причем для выдачи порций проходящего через сопла материала на подложку (1) и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала обеспечивают по меньшей мере одну компоновочную схему (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров с несколькими отстоящими друг от друга, выполненными в виде сопел для выдачи материала эмиттерами (12),

причем компоновочная схема (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров включает в себя несколько столбцов (13А, 13В, 13С) эмиттеров, в которых средние точки эмиттеров (12) смещены соответственно относительно друг друга по прямой линии,

причем подложку (1) посредством проворачивания вокруг оси вращения (2) выставляют относительно компоновочной схемы (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров, и с помощью эмиттеров (12) на подложку (1) и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала наносят порции материала, а затем подвергают их затвердеванию,

причем средняя точка наиболее удаленного от оси вращения (2) эмиттера (12) в компоновочной схеме (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров находится на первом радиальном расстоянии (R1) от оси вращения (2), а средняя точка расположенного наиболее близко к оси вращения (2) эмиттера (12) находится на втором радиальном расстоянии (R2) от оси вращения (2),

причем генерируют триггерный сигнал, который задает триггерные позиции (20, 21, 22) по угловому положению компоновочной схемы (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров относительно подложки (1),

причем для отдельных эмиттеров (12), в зависимости от заложенных в запоминающее устройство (15) геометрических данных и/или в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер (12) расположен относительно подложки (1), когда таковая выставлена относительно компоновочной схемы (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров в соответствующей триггерной позиции (20, 21, 22), генерируют и промежуточно сохраняют соответственно сигнал срабатывания,

причем управление эмиттерами (12) в триггерных позициях (20, 21, 22) осуществляют соответственно таким образом, что материал выдают только те эмиттеры (12), в отношении которых задан промежуточно сохраненный перед этим сигнал срабатывания,

причем угол между расположенными рядом друг с другом триггерными позициями (20, 21, 22) выбирают таким образом, что он соответствует углу (α), который образуют между собой первая радиальная линия (23) и вторая радиальная линия (24),

причем первая радиальная линия (23) проходит от оси вращения (2) к точке пересечения между первым столбцом эмиттеров (13А) и концентричной по отношению к оси вращения (2) базовой окружностью (25, 25А, 25В, 25С, 25D), а вторая радиальная линия (24) проходит от оси вращения (2) к точке пересечения между расположенным в окружном направлении оси вращения (2) рядом с первым столбцом эмиттеров (13А) вторым столбцом эмиттеров (13В) и базовой окружностью (25, 25А, 25В, 25С, 25D),

причем радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) меньше, чем сумма из 90% первого радиального расстояния (R1) и 10% второго радиального расстояния (R2),

причем радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) больше, чем сумма из 10% первого радиального расстояния (R1) и 90% второго радиального расстояния (R2).

2. Способ изготовления по меньшей мере одного твердотельного слоя материала согласно заданным геометрическим данным, которые заложены в запоминающее устройство (15),

причем обеспечивают емкость (30), в которой на подложку (1) наносят по меньшей мере один слой из жидкого, пастообразного или порошкообразного материала (31),

причем для облучения материала вызывающим затвердевание материала излучением обеспечивают компоновочную схему эмиттеров с несколькими отстоящими друг от друга, обращенными в сторону слоя материала излучающими эмиттерами (12),

причем компоновочная схема (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров включает в себя несколько столбцов (13А, 13В, 13С) эмиттеров, в которых средние точки эмиттеров (12) смещены соответственно относительно друг друга по прямой линии,

причем подложку (1) посредством проворачивания вокруг оси вращения (2) выставляют относительно компоновочной схемы (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров, и с помощью эмиттеров (12) таким образом направляют излучение на слой материала, что по меньшей мере в одной точке облучения материал затвердевает,

причем средняя точка наиболее удаленного от оси вращения (2) эмиттера (12) в компоновочной схеме (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров находится на первом радиальном расстоянии (R1) от оси вращения (2), а средняя точка расположенного наиболее близко к оси вращения (2) эмиттера (12) находится на втором радиальном расстоянии (R2) от оси вращения (2),

причем генерируют триггерный сигнал, который задает триггерные позиции (20, 21, 22) по угловому положению компоновочной схемы (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров относительно подложки (1),

причем для отдельных эмиттеров (12), в зависимости от заложенных в запоминающее устройство (15) геометрических данных и/или в зависимости от положения, в котором соответствующий эмиттер (12) расположен относительно подложки (1), когда таковая выставлена относительно компоновочной схемы (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров в соответствующей триггерной позиции (20, 21, 22), генерируют и промежуточно сохраняют соответственно сигнал срабатывания,

причем управление эмиттерами (12) в триггерных позициях (20, 21, 22) осуществляют соответственно таким образом, что излучение испускают только те эмиттеры (12), в отношении которых задан промежуточно сохраненный перед этим сигнал срабатывания,

причем угол между расположенными рядом друг с другом триггерными позициями (20, 21, 22) выбирают таким образом, что он соответствует углу (α), который образуют между собой первая радиальная линия (23) и вторая радиальная линия (24),

причем первая радиальная линия (23) проходит от оси вращения (2) к точке пересечения между первым столбцом эмиттеров (13А) и концентричной по отношению к оси вращения (2) базовой окружностью (25, 25А, 25В, 25С, 25D), а вторая радиальная линия (24) проходит от оси вращения (2) к точке пересечения между расположенным в окружном направлении оси вращения (2) рядом с первым столбцом эмиттеров (13А) вторым столбцом эмиттеров (13В) и базовой окружностью (25, 25А, 25В, 25С, 25D),

причем радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) меньше, чем сумма из 90% первого радиального расстояния (R1) и 10% второго радиального расстояния (R2),

причем радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) больше, чем сумма из 10% первого радиального расстояния (R1) и 90% второго радиального расстояния (R2).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) меньше, чем сумма из 80% первого радиального расстояния (R1) и 20% второго радиального расстояния (R2), и что радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) больше, чем сумма из 20% первого радиального расстояния (R1) и 80% второго радиального расстояния (R2).

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) меньше, чем сумма из 70% первого радиального расстояния (R1) и 30% второго радиального расстояния (R2), и что радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) больше, чем сумма из 30% первого радиального расстояния (R1) и 70% второго радиального расстояния (R2).

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) меньше, чем сумма из 60% первого радиального расстояния (R1) и 40% второго радиального расстояния (R2), и что радиус базовой окружности (25, 25А, 25В, 25С, 25D) больше, чем сумма из 40% первого радиального расстояния (R1) и 60% второго радиального расстояния (R2).

6. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что обеспечивают компоновочную схему эмиттеров, которая включает в себя по меньшей мере два расположенных параллельно друг другу столбца эмиттеров, в которых соответственно средние точки эмиттеров, относящихся к соответствующему столбцу эмиттеров, по прямой линии смещены относительно друг друга.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что каждую триггерную позицию (20, 21, 22) соотносят соответственно с одним столбцом (13А, 13В, 13С) эмиттеров, что предусмотренные для отдельных триггерных позиций (20, 21, 22) сигналы срабатывания генерируют соответственно только для эмиттеров (12) из соотнесенного с соответствующей триггерной позицией (20, 21, 22) столбца (13А, 13В, 13С) эмиттеров в зависимости от заложенных в запоминающее устройство (15) геометрических данных и в зависимости от положения, в котором расположен соответствующий эмиттер (12), и что сигналы срабатывания для эмиттеров (12), расположенных не в этом столбце (13А, 13В, 13С) эмиттеров, задают таким образом, что эти эмиттеры (12) не активируются, когда компоновочную схему (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров выставляют по отношению к подложке в триггерной позиции (20, 21, 22).

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что столбцы (13А, 13В, 13С) эмиттеров в компоновочной схеме (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров располагают так симметрично по отношению к радиальной плоскости, которую проводят через ось вращения (2) и нормаль к оси вращения (2), что столбцы (13А, 13В, 13С) эмиттеров проходят параллельно этой радиальной плоскости.

9. Способ по одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что для печати расположенных концентрично по отношению к оси вращения (2), ограниченных соответственно внутренней и внешней круговыми траекториями печатных колец (27А, 27В, 27С, 27D) обеспечивают по меньшей мере одну первую и одну вторую компоновочную схему (11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров, что эти компоновочные схемы (11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров таким образом выставляют по отношению к оси вращения (2), что арифметическое среднее значение внутренней и внешней круговых траекторий первой компоновочной схемы (11А) эмиттеров отличается от среднего арифметического значения внутренней и внешней круговых траекторий второй компоновочной схемы (11В) эмиттеров, что для генерирования триггерного сигнала по первой компоновочной схеме (11А) эмиттеров используют базовую окружность (25А) с первым радиусом, а для генерирования триггерного сигнала по второй компоновочной схеме (11В) эмиттеров используют базовую окружность (25В) со вторым, отличающимся от первого радиуса, радиусом, и что первый радиус по одному из пп. 1-5 формулы изобретения выбирают в зависимости от первого и второго радиального расстояния в первой компоновочной схеме (11А) эмиттеров, а второй радиус по одному из пп. 1-5 формулы изобретения выбирают в зависимости от первого и второго радиального расстояния во второй компоновочной схеме (11В) эмиттеров.

10. Способ по одному из пп. 1-9, отличающийся тем, что обеспечивают по меньшей мере две компоновочные схемы (11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров, которые относительно оси вращения (2) выставлены со смещением относительно друг друга на угол поворота, и что эмиттерами (12) в отдельных компоновочных схемах (11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров управляют соответственно по меньшей мере по одному из пп. 1-8 формулы изобретения.

11. Способ по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что средние точки соседствующих друг с другом эмиттеров (12) в пределах столбцов (13А, 13В, 13С) эмиттеров являются расположенными относительно друг друга на постоянном первом растровом расстоянии, что соседствующие друг с другом столбцы (13А, 13В, 13С) эмиттеров соответственно являются смещенными относительно друг друга на постоянное второе растровое расстояние, и что первое растровое расстояние отличается от второго растрового расстояния менее чем на 20%, прежде всего менее чем на 10%, а прежде всего совпадает с ним.

12. Способ по одному из пп. 1 или 3-11, отличающийся тем, что для изготовления трехмерного фасонного изделия (17А, 17В, 17С, 17D) друг на друга наносят несколько слоев проходящего через сопла материала, причем расстояние между компоновочной схемой (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров и подложкой (1) соответственно увеличивают от слоя к слою на толщину последнего нанесенного слоя материала, и каждый слой материала после его нанесения подвергают соответственно затвердеванию, прежде чем наносить на этот слой материала следующий слой материала.

13. Способ по одному из п.п. 2-11, отличающийся тем, что для изготовления трехмерного фасонного изделия (17А, 17В, 17С, 17D) несколько слоев жидкого, пастообразного или порошкообразного материала подвергают затвердеванию друг над другом посредством облучения с помощью компоновочной схемы (11, 11А, 11В, 11С, 11D) эмиттеров.

Images