TW201821244A - 具有改進的光學組的光固化機 - Google Patents

具有改進的光學組的光固化機 Download PDF

Info

Publication number
TW201821244A
TW201821244A TW106142687A TW106142687A TW201821244A TW 201821244 A TW201821244 A TW 201821244A TW 106142687 A TW106142687 A TW 106142687A TW 106142687 A TW106142687 A TW 106142687A TW 201821244 A TW201821244 A TW 201821244A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
radiation
optical group
sub
reference surface
optical
Prior art date
Application number
TW106142687A
Other languages
English (en)
Inventor
艾托瑞 莫利齊奧 寇斯塔貝伯爾
Original Assignee
義大利商Dws有限責任公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 義大利商Dws有限責任公司 filed Critical 義大利商Dws有限責任公司
Publication of TW201821244A publication Critical patent/TW201821244A/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264Arrangements for irradiation
    • B29C64/268Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264Arrangements for irradiation
    • B29C64/277Arrangements for irradiation using multiple radiation means, e.g. micromirrors or multiple light-emitting diodes [LED]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264Arrangements for irradiation
    • B29C64/291Arrangements for irradiation for operating globally, e.g. together with selectively applied activators or inhibitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

一種光固化機(1),用於製造三維物體(O),包含:一流體物質(R)的容器(2);一預定輻射(RL,RL1,RL2)的輻射源(3,31,32);一光學組(4),設置來朝流體物質(R)的參考面(SR)引導輻射(RL,RL1,RL2);以及一控制邏輯單元(5),設置來控制光學組(4)和/或輻射源(3,31,32)以便曝曬參考面(SR)的至少一個部分於輻射(RL,RL1,RL2)。光固化機提供光學組(4)包含:一第一子光學組(41),設置來曝曬於輻射(RL,RL1,RL2)以便瞬間投射一待固化的第一部分的影像於參考面(SR)上;以及一第二子光學組(42),設置來朝參考面(SR)的一點選擇性輸送輻射(RL,RL1,RL2)且移動此一點以便逐漸曝曬參考面(SR)的一待固化的第二部分。

Description

具有改進的光學組的光固化機
本發明係相關於一種類型的光固化機,該類型的光固化機適合藉由複數個並列層製造三維物體,其中每一層藉由對應於待生產的物體的體積的區域中的流體物質的選擇性固化得到。更且,本發明相關於一種藉由本發明的光固化機所進行的光固化程序製造三維物體的方法。
習知的光固化機包含一容器,一般為液態或漿態光敏性樹脂的流體物質係配置於該容器中。
習知光固化機亦包含一般為發光型的光源,該光源射出適於固化流體物質的輻射。
光學組負責向容器內所配置的參考表面輸送上述的輻射,該參考表面對應於較靠近上述光學組的待固化物體的層的表面。
成形中的三維物體由造型板支撐,該造型板相對於容器可垂直移動以便能配置物體的最後固化層於鄰近於上述參考面的位置中。
以此方式,在每一層固化後,造型板移動以便配置新的固化層鄰近於參考面,之後,程序可被重複於下一層。
上述形式的光固化機係區分成兩個主要實施例。
上述實施例的第一個預見參考面係鄰近可透過輻射的容器的底部配置。
在此情形中,流體物質係由下面照射且三維物體係在造型板之下形成。
第二實施例預見參考面係配置在流體物質的自由表面。
在第二情形中,流體物質係由上面照射且三維物體係在造型板之上形成。
已知的是,對於上述兩個實施例,參考面的不同點中的輻射的輸送係利用選自不同的已知光學組的一單一光學組得到。
特別地,第一形式的光學組包含一矩陣的鏡子,該等矩陣的鏡子可被個別控制以便投射物體的層的影像於參考面上。
甚至更詳細地,每個鏡子可採取兩個不同的位置一一主動位置,在該主動位置中輻射被反射向參考面的一對應點,以及一被動位置,在該被動位置中輻射被反射向一分散區域。
此一形式的光學組在專門術語中已知為“數位光處理(Digital Light Processing)”投影機或縮寫為DLP。
上述鏡子矩陣能同時照明整個參考面,使能藉由單一曝曬且因此特別迅速地得到每一層。
然而,鏡子矩陣具有有限的定義,其缺點是獲得具有不規則邊緣或外表面的物體。
上述系統的進一步限制係事實上它們產生的影像具有均勻光強度於它們的整個參考面上。
因此,這樣的缺點產生該等系統不容許在參考表面的不同區域中調整光功率。
作為上述鏡子矩陣的替代實施例,呈現在習知光固化機的第二形式的光學組提供輸送輻射於參考面的一單一點中且移動此一點以便能夠逐漸照亮對應於物體的體積的參考面的部分。
關於上述形式的光學組,這具有能引導光束於參考面的任一點的優點,讓它跟隨連續的軌跡並如此獲得無非規則性的物體。
更且,此形式的光學組有利地使能於參考面的不同區域中修正光強度。
更詳而言之,上述第二形式的光學組的已知實施例提供藉由一機械裝置移動於兩個垂直軸的雷射源。
此實施例具有缺點:光束的移動很慢且再者,機械移動裝置能遭受破壞,並因此需要某種程度的維修。
另外地,第二形式的光學組的不同實施例預見使用一通常為雷射源的固定源以及通常為檢測頭(galvo head)的前後串接配置的一對鏡子導引光束。
每個鏡子係機動的,能繞著各自的垂直於另一鏡子的軸的轉軸轉動,因而它們的轉動的組合使能引導光束於參考面的任一點中。
關於剛才引述的預見雷射移動的系統,剛才所述的具有優點:由於電流鏡(galvanometric mirrors)的較低慣性,容許光束高速移動,且由於較少數目的機械構件,容許較高的可靠性。
儘管前述的優點,此一第二形式的光學組,亦即,提供輸送 輻射於參考面的一單一點的光學組,不利地具有缺點:拉長待製造物體的體積的上述參考面的部分的固化時間,因為如剛才所述需要移動上述的逐漸輸送的點於所有構成此等部分的每一個的點上。
為了克服所有上述習知技術的缺點,提出本發明。
特別地,本發明的一目的係製造光固化機,使能得到高解析度的物體,且同時容許進行光固化程序以快速製造此一物體。
再者,本發明的一目的係製造多功能光固化機,亦即,能基於待製造的三維物體的特性調整光固化程序的執行模式,以便獲得生產的物體的執行速度和品質之間的最佳折衷。
上述目的係由依據主請求項所製造的光固化機達成。
本發明的更詳細的特徵係描述於有關的附屬項。
本發明亦包含藉由利用本發明的光固化機所進行的光固化程序的應用製造三維物體的方法。
上述目的和優點以及下文將提及的其他目的和優點將在以下對本發明的一些較佳實施例的描述中變得清楚,該等較佳實施例為了指示而非限制目的而參考附圖描述,其中:
1‧‧‧光固化機
2‧‧‧容器
2a‧‧‧底部
3‧‧‧輻射源
31‧‧‧第一輻射源
32‧‧‧第二輻射源
321‧‧‧雷射源
4‧‧‧光學組
41‧‧‧第一子光學組
411‧‧‧一矩陣的鏡子
42‧‧‧第二子光學組
421‧‧‧一對鏡子
5‧‧‧控制邏輯單元
6‧‧‧造型板
第1和2圖係分別為側視圖以及軸測圖,概略顯示依據第一較佳實施例的本發明的光固化機;第3和4圖係分別為側視圖以及軸測圖,概略顯示依據關於第1和2圖的 第一較佳實施例的替代實施例的本發明的光固化機;第5圖顯示能藉由使用本發明的光固化機的本發明的方法所製造的三維物體的示例;以及第6圖係顯示依據顯示在第5圖中的剖平面6、界定第5圖的三維物體的中心體的一層的內部區域以及表面區域的剖面圖。
本發明的光固化機整體在第1和2圖中元件符號標示為1,其使能藉由預見堆疊複數個層S的光固化程序生產三維物體O,該等複數個層S藉由選擇性曝曬流體物質R於至少一個適於固化它的預定的輻射RL。
較佳地,上述流體物質R係光敏性液態樹脂且預定的輻射RL係調整在可見或紫外線領域的光輻射。
顯然地,在本發明的變化實施例中,若當曝曬於預定輻射RL時流體物質R係適合固化,流體物質R可以是液體或漿體的任何類型。
光固化機1亦包含一上述流體物質的容器2以及一根據垂直運動軸Z機動化的支撐成型中的物體O的造型板6。
光固化機1包含在下文中將詳細說明的射出上述的預定輻射RL的至少一個輻射源3以及一用於引導輻射RL向一個或多個的參考面SR的任何部分的光學組4,該參考面SR對應最靠近正固化中的流體物質R的層S的此一光學組4的表面。
較佳地,如第1圖所示,上述參考面SR係平面的並鄰近容器2的底部2a配置。
在此情形中,光學組4係設置來從底部向頂部引導預定輻射 RL,因而該預定輻射RL係入射於底部2a上。
再者,底部2a係可透射輻射RL,使得輻射RL可到達靠近底部本身配置的流體物質R以固化它。
依據此實施例,如第1圖所示,三維物體O係在造型板6之下製造。
未顯示的本發明的一變化實施例另一方面預見光學組係配置來從頂部向底部引導輻射RL射在呈現在容器2中的流體物質R的自由表面上。
在此情形中,物體係在造型板6之上製造。
在上述的兩個變化實施例中,光固化機1包含一設置來控制光學組4和/或輻射源3的控制邏輯單元5,以便選擇性地在參考面SR的一個或多個預定部分曝曬流體物質R於輻射RL。
具體地,上述預定部分相對於在每個場合與三維物體O的每個層S對應的體積部分。
依據本發明,光學組4包含一第一子光學組41,該第一子光瘸組41係設來曝曬於上述預定輻射RL以便瞬間且整體地投射三維物體O的待固化的預定第一部分的影像至參考面SR上。
特別地,依據本發明的較佳實施例,此一第一子光學組41具有一矩陣的鏡子411,該矩陣的鏡子411係設成被單獨控制以便當上述第一預定部分曝曬於上述輻射RL時瞬間且整體地確實投射待固化的上述第一預定部分的影像至參考面SR上。
特別地,此一第一子光學組41包含一所謂的數位光處理 (Digital Light Processing或DLP投影機。
如在習知技術所已述,此一第一子光學組41,特別是該矩陣的鏡子411,因此使能同時照明所有的界定三維物體O的體積的參考面SR的每一第一部分的點,對於每一層S,使能藉由一單一曝曬並因此特別快速固化每一上述第一部分。
依據本發明的某些未顯示在圖式中的變化實施例,第一光學子光學組41可包含一LCD,一LCoS或D-ILA系統而不是該矩陣的鏡子411,條件是亦依據這些變化實施例,第一子光學組41在任何情形設置來曝曬於輻射RL且條件是在任何情能反射上述輻射RL以便瞬間且整體地投射一三維物體O的待固化的第一預定部分至參考面SR上。
再者,未顯示在圖式中的另一變化實施例能預見上述第一子光學組41包含一術語上已知為“直接遮罩(Direct Mask)”的系統,該系統係由將一合適地畫陰影於不試圖讓由該輻射源3產生的輻射RL通過的部分的透明膜於輻射源3和參考面SR之間而組成。因此,以此方式,一遮罩係定義為容許輻射RL通過並因此僅容許此輻射RL瞬間且整體地投射於試圖被固化的參考面SR的部分。
再者,再依據本發明,光學組4亦包含一第二子光學組42,該第二子光學組42係設置來選擇性朝參考面SR的一點輸送預定輻射且設置來移動此一點以便逐漸地曝曬對應上述三維物的體積的一第二部分的參考面SR的一第二部分。
在此情形中,上述第二子光學組42所產生的點輻射以及能沿著上述參考面SR移動此點輻射使能遵循連續軌跡,如此獲得很明確且沒有 不規則性的物體。
依據本發明的較佳的實施例,第二子光學組42包含一對鏡子421,該對鏡子421係前後串列配置以便朝參考面SR的一點輸送輻射RL並移動此一點以便逐漸曝曬該參考面SR的一第二點。更詳而言之,較佳但未必,此一對鏡子421屬於檢測頭(galvo head)。
然而,這不排除可能性:依據未圖示的本發明的一替代實施例,上述對鏡子421的每一鏡子係屬於具有支撐結構以及銜接手段的相對微光機電系統(MOEMS)的一微鏡,該支撐結構以及該銜接手段與此一微竟相關聯以界定該微鏡的轉軸。換言之,第二子光學組42包含兩個微光機電系統(MOEMS),每個微光機電系統不但預見一微鏡、支撐結構以及銜接手段而且亦包含用於將相對微鏡繞著此一軸移動的致動器手段。
然而,這不排除可能性:依據本發明的另一變化實施例,此一第二子光學組42能預見一不同於上面所述的那些結構的結構,條件是它係設置來朝參考面SR的一點選擇性輸送預定輻射RL並移動此一點以便逐漸曝曬該參考面SR的一第二部分。
就根據本發明的控制邏輯單元5而言,它係設置來控制彼此互為獨立的第一子光學組41以及第二子光學組42.
這意味著對於三維物體O的待固化的每個層,控制邏輯單元5係能選擇是否使用第一子光學組41以曝曬於參考面SR的至少一個第一部分的上述輻射RL以及是否使用第二子光學組42以曝曬於參考面SR的至少一個第二部分的該輻射RL。
在一單一層S,此第一部分以及第二部分能屬於相同的三維 物體O或亦能形成在造型板6之下於該參考面SR上同時實現的兩個不同的三維物體O的層。
在此情形中,藉由上述兩個子光學組41及42的曝曬可同時實行。另外地,對於每一單一層S,控制邏輯單元5係能選擇是否專門使用第一子光學組41或再者專門使用第二子光學組42以固化界定上述三維物體的體積的參考面SR的所有部分。應特別指出的是控制邏輯單元5係設置來從層到層獨立地做此一選擇。依據本發明,對於每一層S,以下將敘述藉由第一子光學組41的待固化的參考面SR的第一部分以及藉由第二子光學組42的待固化的該參考面SR的第二部分的一些區別標準。
然而,到目前為止清楚的是考慮到能利用兩個子光學組41及42的一個或另一個得到的上述特定的技術優點時,本發明的區別邏輯預見在需要曝曬上述輻射RL並固化大尺寸且不需要高解析度的邊緣的參考面SR的一部份時選擇使用第一子光學組41,反之,此一邏輯預見在需要曝曬並固化不是很大但需要高解析渡邊緣的參考面SR的一部份時選擇使用第二子光學組42。
就預定的輻射RL且因而此預定輻射RL的輻射源3而言,本發明的光固化機1的較佳實施例預見指向第一子光學組41的第一預定輻射RL1的第一輻射源31的出現以及指向第二子光學組42的第二預定輻射RL2的第二輻射源32的出現。
特別地,就第一輻射源而言,它係設置來產生大尺寸,較佳是相對於由上述矩陣的鏡子411所界定的區域更大的尺寸的第一輻射RL1,以便能照亮即使不是全部也是大數目的上述鏡子。因此,這使能反射射中 該矩陣的鏡子411的第一輻射RL1向參考面SR,具有利用該矩陣的鏡子411所界定的整個區域的可能性。
另一方面,就第二輻射源32而言,它較佳但未必係一產生依次被指向以便依序射中屬於第二子光學組42的上述對鏡子421的點光束的雷射源321。
較佳但未必,雷射源321係被選擇且被管理,使得產生的雷射光束的光點的大小在上述參考面SR的入射點係包含在1毫米和1.5之間。
依據本發明的此一較佳實施例,控制邏輯單元5係設置來控制第一子光學組41和/或相對的第一輻射源31以便曝曬參考面SR的至少一個預定第一部分於第一輻射RL1並對於每一層S,設置來同時或另外地控制第二子光學組42和/或第二輻射源32以便曝曬參考面SR的至少一個第二部分於第二輻射RL2。
如前面所述,在這情形中,控制單元5可設置來曝曬屬於第一三維物體O的第一預定部分於第一光輻射RL1且同時設置來曝曬界定在相同層S上且屬於不同於第一三維物體O的第二三維物體O的第二預定部分於上述第二光輻射RL2。
依據本發明的一第3和4圖所示的替代實施例,然而其不規定光固化機1提供設置來明顯替換性地照明第一子光學組41以及第二子光學組42的預定輻射RL的單一輻射源3。
在上述的第3和4圖中,輻射源3係圖示配置在兩個此兩個替代的位置。
依據此一替代實施例,控制邏輯單元5因此係設置來控制光 源3以便替換地引導預定的輻射RL向第一子光學組41和向第二子光學組42。
然而,在本發明的此最後的替代實施例中,控制邏輯單元5係亦設置來改變由上述輻射源3所射出的輻射RL的大小,可很清楚的看出,此乃因為在使用第一子光學組41的情形中需要照明屬於上述矩陣的鏡子411的大數目的鏡子,反之,在使用第二子光學組42的情形中,光束的光點必須明確的是點形狀的(從1毫米至1.5毫米)。
特別地,本發明的此一替代實施例預見上述單一輻射源3較佳但未必係一雷射源,基於它必須照明的兩個子光學組41和42的大小,它射出的光束能有大小的變化。
本發明的另一觀點相關於藉由具有前述特徵,包含變化實施例的本發明的光固化機1所實行的光固化程序製造三維物體O的方法。
在目前的情況下,術語三維物體O係意味指示包含三維物體O的真正主體CP的所有元件,亦即真正試圖被生產的元件、需要實行光固化程序的支撐座BS以及複數個用於連接支撐座BS至該主體CP的支撐元件。
為了更加了解什麼是組成依據目前狀況的三維物體O的元件,第5圖例示主體CP由一藉由上述複數個包含特別是複數個支撐柱的支撐元件ES連接至支撐作BS的球所代表。
回到藉由一光固化程序以及本發明的光固化機1製造三維物體O的方法,如已知,該方法必須預見置放流體物質R的一層S於容器2之內以便界定一參考面SR並曝曬上述參考面S的至少一部分於預定的輻射RL。
顯然地,待曝曬於預定輻射RL的上述參考面SR的部分代表待製造的三維物體O的特定層S中的體積的部分。
對於定義三維物體O的所有的連續層S,該方法如此預見重複此置放以及此曝曬。
依據本發明,對於每一層S,該方法預見較佳僅僅藉由屬於光固化機1的第一子光學組41曝曬相對於三維物體O的支撐座BS的參考面SR的部分於上述輻射RL。
的確,有利地,因為界定支撐座BS的各個層S的各個部分具有大尺寸且同時不要求高解析度,相對於第二子光學組42的可能使用,使用第一子光學組41使能大量地減少製造上述支撐座SB的時間。
較佳但未必,對於每一層S,本發明的方法預見藉由第一子光學組41也曝曬相對於該三維物體O的支撐元件ES的參考面SR的部分於輻射RL。
在此情形中,相對於第二子光學組42的使用,利用第一子光學組41製造支撐元件ES的光固化程序的執行的較快速的優點並不如在支撐座BS的情形中那麼明顯,此乃因為相對於支撐元件ES的每一單一部份的尺寸並不是很大。
在該等支撐元件ES的數目多時由使用第一子光學組41而不是使用第二子光學組42製造支撐元件ES所獲得的優點是明顯的。的確,對於與支撐元件ES相關聯的每一單一層S,通過第一子光學組41的使用,可同時固化複數個相對於該等支撐元件ES的部分,反之,在使\用第二子光學組42的情形中每一上述部分的固化必須發生於時間上不同的時刻。
顯然地,因為在光固化程序結束時,支撐元件ES和支撐座BS一樣係已完成它們的功能,從主體CP分離,亦在此情形中它們的解析度 層級基本上並不重要。
然而,這不排除依據本發明的方法的不同實施例,支撐元件ES能用第二子光學組42製造的可能性。
再者,如第6圖所概略顯示,依據本發明的方法的較佳實施例,對於相對於三維物體O的主體CP的參考面SR的待固化的每一部分,預見將上述部分的表面區域ZS區分於上述區域的內部區域ZI。
一旦做了這樣的區分,該方法預見藉由使用第一子光學組41進行上述內部區域ZI的曝曬且藉由使用第二子光學組42進行表面區域ZS的曝曬。
這樣的過程符合前面所述的一般邏輯。的確,因為主體CP的每一部分的內部區域ZI能具有大尺寸,但在內部,不需高解析度,使用第一子光學組41固化它們是有利的,反之,對於表面或邊緣區域ZS,至少在寬度方面具有實質有限的伸展性,但要求高解析度,此乃因為它們確實代表試圖被生產的真實物體O的可見表面,所以使用第二子光學組42是更合適的。
亦在此情形中,每有什麼可排除依據本發明的方法的變化實施例,相對於主體CP的每一層S的參考面SR的部分能藉由僅僅使用第一子光學組41或僅僅藉由使用第二子光學組42製造的可能性。
再者,沒有什麼可排除依據本發明的方法的變化實施例,區分相對於主體CP的上述部分的表面區域ZS及內部區域ZI以及隨之而來使用第一或第二子光學組41和42來各自製造表面區域ZS及內部區域ZI能預見獨立於使用來製造相對於支撐座BS和/或支撐元件ES的每一層S的參考面SR 的方法。
再者,如上面所述,在本發明包含分別與第一子光學組41和第二子光學組42相關聯的兩個不同的輻射源31和32的本發明的光固化機1,且試圖在相同的參考面SR上同時製造兩個不同的三維物體O的情形中,本發明的方法能預見僅僅啟動第一子光學組41以曝曬上述參考面SR並屬於第一三維物體O的第一部分且同時僅僅啟動第二子光學組42以曝曬上述參考面SR並屬於第二三維物體O的第二部分。此一方法有利地使能藉由本發明的光固化機1加速製造三維物體的程序。
更且,在試圖對於一連串的連續層S,使用具有選擇性固化三維物體O的一矩陣的鏡子411的第一子光學組41的情形中,本發明的方法能預見不在所有的上述連續層S啟動此一第一子光學組41,但僅僅對於此等層S的一些不啟動該矩陣的鏡子411,仍獲得物體的上述部分的固化。
的確,此一結果係藉由利用電磁輻射的“固化的深度”有利地完成,該電磁輻射的“固化的深度”確實使能獲得不僅單一層的固化,使得第一子光學組41已被啟動,而且獲得中間相鄰層的固化。顯然地,第一光學組不對於所有的上述連續層S啟動的事實決定固化部分的品質的減少。然而在試圖利用此一技術界定支撐座BS和/或支撐元件ES的情形中,由於上面所述,此一品質的減少對於最後結果並無衝擊性,反而藉由本發明的光固化機1容許生產程序更快速。
因此,基於上面所述,本發明的光固化機1以及本發明的製造三維物體的方法達成所有的預定目的。
特別地,製造使能獲得高解析度的物體且同時使能實行光固 化程序以快速製造此一物體的光固化機的目的被達成。
更且,為了獲得執行速度和物體產品的品質之間的最佳折衷,製造多用途的光固化機,亦即,能基於待製造的三維物體的特徵調整它的光固化程序的驅動模式的目的被完成。

Claims (11)

  1. 一種類型的用於製造三維物體(O)的光固化機(1),包含:一容器(2),用於適於藉由曝曬於至少一個預定輻射(RL、RL1、RL2)分層(S)固化的流體物質(R);該至少一個預定輻射的至少一個輻射源(3、31、32);一光學組(4)。設置來朝配置於該容器(2)之內的該流體物質(R)的一參考面(SR)引導該至少一個輻射(RL、RL1、RL2);以及一控制邏輯單元(5),設置來控制該光學組(4)和/或該至少一個輻射源(3、31、32)以便曝曬該參考面(SR)的至少一個部分於該輻射(RL、RL2、RL3),其中,該光學組(4)包含:一第一子光學組(41),設置來曝曬於該至少一個輻射(RL、RL1、RL2)以便瞬間投射對應於該三維物體(O)的體積的一部分的一待固化的第一部分的影像於該參考面(SR)上;以及一第二子光學組,設置來朝該參考面(SR)的一點選擇性輸送該至少一個輻射(RL、RL1、RL2)並移動該點以便逐漸地曝曬對應於該三維物體(O)的體積的一部分的該參考面(SR)的一待固化的第二部分,該控制邏輯單元(5)係設置來控制彼此互相獨立的該第一子光學組(41)以及該第二子光學組(42)。
  2. 如申請專利範圍第1項之光固化機(1),其中該第二子光學組(42)包含一對彼此前後串接配置的鏡子(42)以便朝該參考面(SR)的一點輸送 該至少一個輻射(RL、RL1;RL2)且移動該點以便逐漸曝曬該參考面(SR)的該第二部分。
  3. 如申請專利範圍第2項之光固化機(1),其中該對鏡子(421)屬於一檢測頭(galvo head)。
  4. 如申請專利範圍第2項之光固化機(1),其中該對鏡子(421)的每一鏡子係一藉由銜接手段與一支撐結構相關聯的微鏡,該銜接手段設置來界定該微鏡的一轉軸,該微鏡及該支撐結構屬於一微光機電系統(MOEMS),該兩個微光機電系統(MOMES)的每一個包含適於繞著該軸(X1、X2)移動該微鏡的致動器手段。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之光固化機(1),其中該第一子光學組(41)係具有一矩陣的鏡子(411),,該等鏡子(411)係設置成被單獨控制以便瞬間投射該待固化的第一部分的該影像於該參考面(SR)上。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之光固化機(1),其中:該至少一個預定輻射(RL、RL1、RL2)的該至少一個輻射源(3、31、32)係該輻射(RL)的一單一輻射源(31);該控制邏輯單元(5)係設置來控制該輻射源(3)以便朝該第一子光學組(41)或朝該第二子光學組(42)替換地引導該輻射(RL)。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之光固化機(1),其中該光固化機(1)包含一朝該第一子光學組(41)引導的第一預定輻射(RL1)的一第一輻射源(31)以及一朝該第二子光學組(42)引導的第二預定輻射(RL2)的一第二輻射源(32),該控制單元(5)係設置來控制該第一子光學組 (41)和/或該第第一輻射源(31)以便曝曬該參考面(SR)的該第一部分於該第一輻射(RL1)且同時或替換地控制該第二子光學組(42)和/或該第二輻射源(32)以便曝曬該參考面(SR)的該第二部分於該二輻射(RL2)。
  8. 一種藉由依據申請專利範圍第1至7項中任一項之類型的光固化機(1)的光固化程序製造一三維物體(O)的方法,該三維物體(O)包含一主體(CP)、一支撐座(BS)以及界定在該支撐座(BS)和該主體(CP)之間的支撐元件(ES)該方法包含以下步驟:置放該流體物質(R)的一層(S)於該容器(2)中以便界定一參考面(SR);曝曬該參考面(SR)的至少一部分於該至少一個輻射(RL、RL1、RL2);以及重複該置放及該曝曬於該三維物體(O)的每一後續層(S),其中對於每一層(S),該方法藉由該第一子光學組(41)提供至少相對於該三維物體(O)的該支撐座(BS)的該參考面的待固化的部分曝曬於該輻射(RL,RL1)。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法,其中該方法藉由該第一子光學組(41)提供亦相對於該三維物體(O)的該等支撐元件(ES)的該參考面(SR)的待固化的部分曝曬於該輻射(RL,RL1)。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之方法,其中對於相對於該三維物體(O)的該主體(CP)的參考面(SR)的每一待固化部分,該方法係提供來:區分該主體(CP)的該等部分的每一個為表面區域(ZS)和內部區域 (ZI);藉由使用該第一子光學組(41)繼續曝曬該主體(CP)的該部分的該內部區域(ZI);以及藉由使用該第二子光學組(42)繼續曝曬該主體(CP)的該部分的該表面區域(ZS)。
  11. 一種藉由依據申請專利範圍第7項的類型的光固化機(1)的光固化程序在相同的參考面(SR)上同時製造至少兩個三維物體(O)的方法,其中該方法包含以下步驟:置放該流體物質(R)的一層(S)於該容器(2)中以便界定一參考面(SR);識別屬於該至少兩個三維物體(O)的一第一物體的該參考面(SR)的至少一個第一部分以及識別屬於該至少兩個三維物體(O)的一第二物體的該參考面(SR)的至少一個第二部分;藉由該第一子光學組(41)曝曬該參考面(SR)的至少該第一部分於該至少一個第一輻射(RL1)以及同時藉由該第二子光學組(42)曝曬該參考面(SR)的至少該第二部分於該至少一個第二輻射(RL2);以及重複該置放及該曝曬於該至少兩個三維物體(O)的每一後續層(S)。
TW106142687A 2016-12-07 2017-12-06 具有改進的光學組的光固化機 TW201821244A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000124372A IT201600124372A1 (it) 2016-12-07 2016-12-07 Macchina stereolitografica con gruppo ottico perfezionato
??102016000124372 2016-12-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201821244A true TW201821244A (zh) 2018-06-16

Family

ID=58455473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106142687A TW201821244A (zh) 2016-12-07 2017-12-06 具有改進的光學組的光固化機

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11433602B2 (zh)
EP (1) EP3551435B1 (zh)
JP (1) JP6865829B2 (zh)
KR (1) KR102218252B1 (zh)
CN (1) CN110267795A (zh)
IT (1) IT201600124372A1 (zh)
TW (1) TW201821244A (zh)
WO (1) WO2018104885A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112262037B (zh) * 2018-06-15 2022-12-13 3M创新有限公司 通过增材制造来构建物理对象的方法
ES2958594T3 (es) * 2018-06-20 2024-02-12 Dws Srl Un método de estereolitografía y máquina para la producción de un objeto tridimensional
CN111186133A (zh) * 2019-12-26 2020-05-22 杭州乐一新材料科技有限公司 一种sla与dlp结合的3d打印方法及打印装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1881888A1 (en) * 2005-05-20 2008-01-30 Huntsman Advanced Materials (Switzerland) GmbH Rapid prototyping apparatus and method of rapid prototyping
JP5018076B2 (ja) * 2006-12-22 2012-09-05 ソニー株式会社 光造形装置及び光造形方法
JP4957242B2 (ja) 2006-12-28 2012-06-20 ソニー株式会社 光造形装置
WO2009026520A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 3D Systems, Inc. Automatic geometric calibration using laser scanning reflectometry
JP5024001B2 (ja) * 2007-12-03 2012-09-12 ソニー株式会社 光造形装置および光造形方法
ITVI20110333A1 (it) * 2011-12-23 2013-06-24 Ettore Maurizio Costabeber Macchina stereolitografica con gruppo ottico perfezionato
JP2015043793A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 ディーダブルエス エス・アール・エル 人工歯の製造方法
ITVI20130229A1 (it) * 2013-09-18 2015-03-19 Ettore Maurizio Costabeber Macchina stereolitografica con gruppo ottico perfezionato
JP6414714B2 (ja) * 2014-03-25 2018-10-31 ディーダブリューエス エス.アール.エル. ステレオリソグラフィプロセスによって作られる物体の支持要素の展開点を定義するためのコンピュータが実行する改良された方法
TWI629162B (zh) * 2014-03-25 2018-07-11 Dws有限責任公司 一種電腦實施方法、設備、及電腦程式製品,用於界定一藉由光固化製造的三度空間物體的支撐結構
US10589512B2 (en) * 2014-07-10 2020-03-17 Carbon, Inc. Methods and apparatus for continuous liquid interface production with rotation
CN104527070B (zh) * 2014-12-24 2018-02-06 上海联泰科技股份有限公司 可同时打印多种材料的光固化快速成型装置
KR20170141669A (ko) * 2015-03-18 2017-12-26 에토레 마우리지오 코스타베베르 개선된 광학 유닛을 구비한 입체 리소그래피 기계
US11919229B2 (en) * 2015-04-16 2024-03-05 Lawrence Livermore National Security, Llc Large area projection micro stereolithography
CN105216320B (zh) * 2015-10-19 2017-04-26 西安交通大学 一种双光路投影曝光3d打印装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6865829B2 (ja) 2021-04-28
IT201600124372A1 (it) 2018-06-07
US20190366624A1 (en) 2019-12-05
KR102218252B1 (ko) 2021-02-22
CN110267795A (zh) 2019-09-20
EP3551435B1 (en) 2022-04-06
KR20190089964A (ko) 2019-07-31
JP2020504032A (ja) 2020-02-06
EP3551435A1 (en) 2019-10-16
WO2018104885A1 (en) 2018-06-14
US11433602B2 (en) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6603727B2 (ja) 改良された光学ユニットを備える光造形機
JP5894439B2 (ja) ステレオリソグラフィ装置用の照射システム
CN114179361B (zh) 具有光滑弯曲表面的人工晶状体的3d打印
EP2067607B1 (en) Optical shaping apparatus and optical shaping method
TW201821244A (zh) 具有改進的光學組的光固化機
WO2006109425A1 (ja) 光造形方法
KR20190021204A (ko) 캐리어 오브젝트에 대한 구성층의 접착력을 증가시키기 위한 장치 및 방법
CN110524874B (zh) 光固化3d打印装置及其打印方法
JP2009083240A (ja) 光造形装置
KR101860669B1 (ko) 3d 프린터, 3d 프린팅 방법 및 3d 프린터 제어 프로그램
JP4828028B2 (ja) 立体造形装置および立体造形方法
JP6833431B2 (ja) 光造形装置、光造形方法および光造形プログラム
JPH04113828A (ja) 大型立体樹脂モデルの製造方法及びその装置
JP2558355B2 (ja) 三次元形状の形成方法
JP7183763B2 (ja) 三次元物体の造形装置および造形方法
JP3805749B2 (ja) 薄膜硬化型光造形装置
JP6924248B2 (ja) フレーム硬化テンプレート、およびフレーム硬化テンプレートを使用する方法
JP2000167939A (ja) 光造形方法
KR102357850B1 (ko) 광 전달율 조정 3d 프린터 및 이의 제어방법
JPH11170377A (ja) 光造形加工法、該加工法を用いた可動装置および光造形加工装置
CN110023060A (zh) 用于制造塑形制品的塑形设备和方法
WO2022176313A1 (ja) 光造形装置及び製造方法
WO2022269979A1 (ja) 3次元造形装置及び3次元造形方法