TW202206263A - 由真空輔助式雷射印刷機進行３ｄ印刷的系統與方法 - Google Patents

Abstract

將一種或多種材料（例如粘性材料）印刷或以其他方式轉移到印刷單元處的中間基板上的系統和方法。隨後將其上印刷有材料的圖像的中間基板轉移到樣品構建單元，並且將材料的圖像從中間基板轉移到樣品構建單元處的樣品。可選地，印刷單元包括塗覆系統，塗覆系統在施體基板上形成材料的均勻層，並且在印刷單元處將材料從施體基板轉移到中間基板上。每個印刷單元可以採用多種印刷或其他轉移技術。系統還可以包括材料固化、加熱、燒結、燒蝕、材料填充、成像和清潔單元，以幫助整個處理。

Description

由真空輔助式雷射印刷機進行3D印刷的系統與方法

本申請案主張對於申請於2020年8月5日的美國專利申請案第62/706,212號的優先權。

本發明涉及用於印刷粘性材料的系統和方法，其中粘性材料的印刷和固化是在不同的物理位置上循序進行的。

在傳統的加式或三維（「3D」）製造技術中，三維物體的構建是以逐層方式進行的。透過在可見或紫外（「UV」）光照射的作用下使光固化樹脂固化來形成層。

已知兩種主要技術：一種是在生長物體的頂表面上形成新的層；另一種是在生長物體的底表面形成新的層。如果在生長物體的頂表面上形成新層，則在每個輻照步驟之後，將正在構造的物體降低到樹脂「池」中，在其頂部塗覆新的樹脂層，然後進行新的輻照步驟。這種技術的一個例子在Hull的美國專利第5,236,637號中給出。這種「自上而下（top down）」技術的缺點，是需要將生長物體浸沒在深層的液態樹脂中並重新構成液態樹脂的精確覆蓋層。

如果在生長物體的底部形成新層，則在每個輻照步驟之後，必須將正在構造的物體與製造井中的底板分開。在上述Hull的美國專利第5,236,637號中給出了這種技術的一個例子。儘管此類「自下而上」的技術透過將物體從相對較淺的井或池中提出而有潛力消除將物體浸沒到深井中的需要，但這種「自下而上」的製造技術在商業實施中存在一個問題：在將固化層與底板分離時由於其間的物理和化學相互作用，必須格外小心並採用額外的機械元件。例如，在美國專利第7,438,846號中，使用彈性分離層以在底部構造平面處實現固化材料的「非破壞性」分離。其他方法採用滑動構建板，例如美國專利第9,636,873號。這種方法引入了機械步驟，此機械步驟可能使設備複雜化、減慢製造處理和/或可能使產品變形。

針對美國專利第7,892,474號中的「自上而下」技術，已在某種程度上提出了製造三維物體的連續方法，而迄今為止最佳方法是由WO 2014/126837提供的。其中，在同一可聚合液體的第一和第二層或區域之間形成界面。第一層或區域（有時也稱為「靜滯區（dead zone）」）包含聚合抑制劑（至少以阻聚量計）；在第二層或第二區中，抑制劑已被消耗（或沒有以其他方式摻入或滲透到其中）至不再實質上抑制聚合的程度。第一和第二區域之間並不形成嚴格的界面，而是存在成分梯度，這也可以描述為在它們之間形成了中間相而非尖銳的界面，因為這些相可以彼此互溶，並進一步在它們之間（以及正在製造的三維物體和輻照可聚合液體的結構表面之間）創建（部分或完全重疊的）聚合梯度。

儘管很有希望，但此技術有一些侷限性。首先，它一次只能用於一種材料配方，從而極大地限制了透過此技術生產的物品的物理性能。第二個限制是生產速度，它受到此技術使用的抑制劑、液相的粘度和UV光源功率的限制。另一個限制是物品仍浸入樹脂浴槽中，並且在製造處理結束時需要清除殘留物。

本發明涉及用於印刷粘性材料的系統和方法，其中以循序的方式而不是在同一位置進行印刷和固化，從而產生了顯著減少印刷時間的可能性。在初始階段，將粘性材料印刷到中間基板上，然後將基板循序移動到真空室中，在此處透過固化將新層添加到樣品中。由於這是一個循序處理，因此可以將多個印刷單元添加到序列中，從而使許多不同的材料可以在同一層上進行印刷，並且可以執行多個後期處理以提高同一樣品的材料的速度、解析度和多樣性。本發明提供了比使用習知方法更快的生產三維製品的方法，此係透過在膜上以高解析度形成下一層，並在膜與樣品之間的接觸處理中將其暴露於相應的光源下，以產生樣品的下一層。由於這是連續的序列生成，因此與習知方法相比，3D物體形成的速率及其多功能性得到了提高。可以在每一層引入多種材料，並且在生產處理結束時無需清潔。

本發明人已經認識到期望的是在保持高速生產的同時使用通用材料來印刷3D物體。為此，發明人已經開發了將噴射處理和施加處理分開的系統和方法，從而解決了噴射速度，同時避免將處理限制為單一材料。在本發明的一個實施例中，一種真空輔助雷射印刷系統，包括對中間基板的初始印刷，和對最終基板的第二粘合和固化站。系統可以包括一個或多個成像裝置，用於監視和控制各種處理。最終產品以及中間材料和處理也可能包括固化設置。

在本發明的一些實施例中，印刷系統包括塗覆系統，塗覆系統在基板上形成待印刷材料的均勻層。在存在的情況下，塗層系統可包括待印刷材料的注射器和將待材料從注射器驅動到施體或載體基板上的空氣或機械泵。然後，將施體基板移向並穿過輥或刀之間的明確間隙，以形成厚度由間隙限定的待印刷材料的均勻層。或者，塗覆系統可包括絲網印刷模組，其中將待印刷材料塗覆在具有明確限定的孔的絲網或模板上，並使用刀片或刮刀將待印刷材料以軟或硬接合的方式轉移到基板上。在本發明的其他實施方式中，塗覆系統可包括將材料印刷到基板上的分配器或噴墨頭、凹版印刷或微凹版印刷系統、狹縫模頭系統、或由高度均勻的待印刷材料層塗覆基板的輥塗系統。可以將塗層系統容納在具有受控環境（冷或熱）的密閉室內，以防止溶劑從待印刷材料中蒸發或防止材料氧化，從而延長材料的適用期。而且，塗覆系統可以包含一種以上的材料，從而創造了以受控的順序將多種材料印刷到中間基板上的可能性，並且使得可以在最終的基板上印刷一種以上的材料。在塗覆系統內，施體基板可以以受控方式雙向或以其他方式平移，例如在打開塗覆輥之間的間隙的同時，有可能用待印刷的材料重新塗覆施體基板的相同區域而不會污染輥，減少或消除了初始印刷處理中消耗的基板數量，從而避免了浪費。

在本發明的各種實施例中，印刷材料可以是高粘性輕度固化樹脂、焊膏或用於印刷電子設備的其他金屬膏、金屬膏或陶瓷膏、高粘性材料、蠟材料、聚合物材料或聚合物和單體材料的混合物、敏感的低粘度材料、可以透過紫外線或加熱固化的材料、或可以乾燥的材料。

印刷處理可以使用基於雷射的系統，系統包含高頻雷射，以使材料能夠從一個基板噴射到另一基板。任何一種都可以使用雷射輔助沉積/雷射分配系統，系統從其位於其中的重力場的主軸旋轉0-90度或90-180度，從而在不降低印刷品質的情況下簡化了機械結構。

在某些情況下，印刷處理可能會使用能夠將材料直接噴射到中間基板的噴墨頭系統、能夠將材料直接印刷到中間基板的分配器頭系統、或者膠印機模組、凹版印刷模組、或另一個能夠將材料直接印刷到中間基板的印刷機模組。或者，印刷處理可以使用絲網印刷模組，其中將材料塗覆在具有明確限定的孔的膜的絲網或模板上，並且採用刀片或刮刀以軟或硬接合的方式將材料轉移至基板上，而在基板上創建點陣列。在本發明的一些實施例中，在於印刷單元中印刷到中間基板之後，可以透過UV光進一步固化印刷的中間基板或透過加熱器乾燥印刷的中間基板，並將中間基板返回到印刷單元以進行第二（或附加）層印刷。

在本發明的一些實施例中，可以透過「類似俄羅斯方塊」的方法來完成印刷處理。使用此方法，每幾個印刷層使用一個塗覆週期，以最大化使用的材料。以此方式，來自塗膜的所有材料被多層消耗，從而使材料和塗膜的浪費最小化並且也減少了印刷時間。

在本發明的一些實施例中，印刷處理之後可以是薄膜清潔單元。清潔單元將使多餘材料容易回收並使膜容易回收。為此，可以在印刷後將帶刀的輥或海綿輥施加到主膜上，或者可以使用主雷射在印刷後從膜上去除多餘的材料。

在本發明的一些實施例中，印刷單元包括間隙控制單元，間隙控制單元被配置為維持施體基板和中間基板之間的非常明確限定的間隙。例如，如在US PGPUB 2005/0109734 A1、美國專利號6,122,036 A、WO 2016/198291和EP 3,219,412 A1中所描述的，在控制單元的拐角處使用允許平移和旋轉的一組三個致動器，來維持塗覆基板與中間基板之間的非常明確限定的間隙。可以在控制單元的拐角處使用這種致動器，用於塗覆基板和中間基板兩者，以允許在兩個平面中平移和旋轉，其中兩個平面彼此獨立或騎在彼此上。

在本發明的另一個具體實施例中，透過在作為塗層系統框架一部分的中間基板下方提供固定的支撐，可以實現施體基板和中間基板之間非常明確限定的間隙。或者，可以透過使用透明的固體基板而不是膜作為中間基板，來維持塗覆基板與中間基板之間的非常明確的間隙。

在本發明的另一個實施例中，透過使用僅在z方向上移動的固定塗層系統，和僅在直接連接到固定部件（為系統的兩端提供固定支撐）的平面的x和y方向上移動的中間基板，在施體基板和中間基板之間實現了非常明確的間隙。

在本發明的一些實施例中，中間基板可以是連續的透明膜基板、被金屬層或金屬和介電層塗覆的透明膜基板、或透明固體基板。

在本發明的一些實施例中，在印刷之後，中間基板透過馬達從一個印刷單元向另一印刷單元移動。因此，中間基板可以是連續的膜基板，其可以透過滾動而將在第一印刷單元上印刷的材料輸送到以期望的圖案和混合物收集多種材料的其他印刷單元。或者，中間基板可以是透明的固體基板，其可以透過機械臂朝著用多種材料創建完整圖像層的末端將在第一印刷單元上印刷的材料輸送到其他印刷單元，並且可以更改方向。

在本發明的一些實施例中，在印刷之後，將中間基板翻轉以使得能夠更容易地與樣品接合。

在本發明的一些實施方案中，中間基板包含釋放層，釋放層使得能夠與樣品快速分離並且避免中間基板粘附到樣品上。為此，可以使用化學或機械方法，或兩者兼而有之。撓性基板或薄膜可用於容易的機械分離，而FEP、聚四氟乙烯塗層或有機矽基塗層可用於化學分離。

在本發明的一些實施例中，在中間基板在印刷單元之間移動期間，印刷材料透過紫外線固化或透過加熱器乾燥。另外，可以透過成像系統處理印刷的圖像。這種成像系統可以是顯微鏡或電荷耦合器件（CCD），它可以對中間基板上的印刷材料進行拍照並在二維上測量點，然後將測量數據傳輸到清潔單元，以避免在最終基板上添加缺陷層。或者，成像系統可以是三維（3D）顯微鏡，其對中間基板上的印刷材料點進行拍照並在三個維度上測量點，隨後將測量數據傳輸到清潔單元以避免在最終基板上添加缺陷層。在本發明的又一實施例中，成像系統是兩個顯微鏡或CCD，其佈置成使得一個可以成像中間基板上的印刷材料點並測量二維（例如長度和寬度）上的點，而另一個在第三維度（例如，高度）中測量點，隨後將所有測量數據傳送到清潔單元，以避免將缺陷層添加到最終基板上。無論如何，可以在固化單元之前和/或之後包括成像系統，並且可以從中間基板、最終基板或從兩者捕獲圖像。在本發明的一個實施例中，在固化單元處的成像系統可以使用鏡子從中間基板和/或主雷射通道印刷單元的表面獲得圖像，以同時對最終物體的目標區域和材料尺寸成像。

在本發明的一些實施例中，固化單元可以是真空室，真空室包含樣品保持器、固化單元和非常精確的z軸，以控制中間基板與樣品的接合和脫離。真空強度將定義將殘留在樣品內部的氣泡數量。

在本發明的一些實施例中，可以將一些附加單元添加到系統中。在本發明的一些實施例中，可以將雷射燒結系統添加到可以在高溫下燒結的燒結材料中。例如：燒結金屬漿料中的金屬顆粒，然後可以印刷和燒結。

在本發明的一些實施方式中，可以在印刷之後或在樣品固化之後添加雷射燒蝕單元。雷射燒蝕單元可提高固化後印刷層的樣品解析度，或用於固化後的樣品分離。雷射燒蝕可以提高印刷解析度，作為後期印刷處理或固化之前的印刷處理中的清潔工具。

在本發明的一些實施例中，可以添加材料填充單元。可以使用UV固化材料來印刷材料模具，然後將不可固化材料（例如環氧樹脂、熱塑性塑料以及金屬或陶瓷膏）逐層或每隔幾層填充到模具內部。填充材料單元可實現系統的多功能使用，並幾乎無休止地增加可用於真空輔助雷射3D印刷機的材料。

完整的系統工作流程如下所示： a. 多個印刷單元：在逐一移動到所有站上的同一中間基板上印刷不同類型的材料（在每個站中，在印刷的某個階段都有一個基板，以提高整體印刷速度）。 b. 附加單元：中間基板可以在站之間或之後從印刷單元移動到互補的附加單元。 c. 檢查和清潔：在添加樣品之前檢查每一層，如果發現缺陷，則可以將其完全清潔或固定在燒蝕單元上。 d. 在樣品上添加層：可以透過翻轉樣品來完成向樣品層的添加（但翻轉不是強制性的，且從頂部與基板接合的樣品是另一種可能性）。 e. 固化單元：在固化（UV或熱）以及將材料層添加到樣品的處理中，樣品和中間基板彼此靠近。減少樣品中氣泡的捕獲的好方法是使用真空室。 f. 後期處理：在添加層之後，可以透過雷射燒蝕將樣品固定。樣品也可以在移至下一層之前進行熱固化。另一種可能性是直接在真空室內或另一個後處理單元中的樣品上添加/噴射材料。 g. 返回起點：在從頭開始處理之前，可以將中間基板翻轉回其原始方向（如果需要）並進行清潔。

下面詳細描述本發明的這些和其他實施例。

在詳細描述本發明之前，參考圖1是有幫助的，圖1以概念性方式示出了根據本發明的實施例配置的系統，系統採用窄縫隙或接觸間隙印刷系統、後印刷處理和/或檢查、以及在與樣品接觸期間的非數位固化，以提供粘性材料的高解析度和高速印刷。如以下進一步描述的，窄縫隙或接觸間隙印刷系統102執行將粘性材料初始印刷到中間基板上。作為預印刷處理和/或檢查的一部分，可以透過一個或多個成像裝置觀察中間基板，以監視和控制初始和後續印刷處理。然後，在透過移動單元104將中間基板移動到樣品構建單元之後，可以將中間基板用作固化單元106的一部分，以將粘性材料轉移到最終基板上。在此兩步印刷程序的一種實現方式中，從一個以上的印刷單元將粘性材料印刷到中間基板上，從而形成可以沉積在最終基板（樣品）上的多種材料層。

第一印刷處理可以是雷射輔助沉積或其他雷射分配印刷，其中使用高頻雷射，將粘性材料的點從塗覆基板（例如施體基板）上的均勻層噴射到中間基板上（或中間基板之中）。材料的噴射優選地以明確且堅固的方式進行，以最小化點尺寸的變化。為了確保將粘性材料均勻地塗覆在施體基板上，可以在將施體基板提供給執行雷射輔助沉積或其他雷射分配印刷的第一印刷單元之前，使用可選的塗覆系統來塗覆施體基板。此塗覆系統可以是傳統的塗覆系統，例如基於微凹版印刷機或狹縫模頭塗覆機的塗覆系統或輥塗系統。或者，塗覆系統可以是基於絲網印刷的塗覆系統、分配器或噴墨系統。在其他實施例中，塗覆系統可以基於注射器和間隙系統，其中粘性材料從注射器分配到施體基板上，然後施體基板穿過明確限定的間隙，例如由刀片或其他類型障礙物或一對輥或圓柱體形成的間隙。在穿過間隙之後，粘性材料的均勻層將出現在施體基板上，並且雷射輔助沉積/雷射分配系統可以將材料的點從塗覆的施體基板噴射到中間基板上。在第一印刷處理中提供均勻的粘性材料層用於印刷後，施體基板可以返回到塗層系統（例如，成環或透過線性平移）以透過塗層系統進行重新塗層，以創建新的均勻塗層在施體基板上進行下一步印刷。施體基板可以是具有或不具有金屬（或其他）塗層的透明膜或其他基板。

根據本發明的實施例配置的系統可以用於印刷各種各樣的液體和/或漿糊材料。然而，本發明為印刷高粘性材料提供了特別的益處，高粘性材料不能透過其他方法在高解析度下很好地印刷。例如，根據本發明的實施例配置的系統，在印刷高粘性UV固化的聚合物、焊膏和其他金屬膏以及聚合物（例如丙烯酸，環氧樹脂和基於尿烷的粘合劑、膏或蠟）中具有特定的應用。本發明還可以與敏感材料的印刷結合使用，因為可以在第一印刷處理之前將塗覆的施體基板保持在受控環境中，從而避免溶劑蒸發或待印刷材料的氧化。

第一印刷處理不必採用雷射輔助沉積/雷射分配系統。在一些實施例中，第一印刷處理可以採用分配器或噴墨頭，或者它可以採用習知的2D印刷技術，例如膠版印刷、凹版印刷或其他印刷技術。也可以使用絲網印刷或這些技術的組合來執行第一印刷處理。

雷射噴射釋放系統可以包括高頻雷射，高頻雷射被佈置成二維掃描中間基板以將材料從塗覆的基板噴射到中間基板。可替代地，可以使用直接轉移系統，其中中間基板直接與施體基板接合以在其間轉移粘性材料。

在印刷到中間基板上之後，可以透過由固化單元106提供的UV或紅外光來固化粘性材料，或者可以透過加熱器對其進行乾燥。在將粘性材料移動到固化單元106的固化室之前，也可以對粘性材料進行燒結或燒蝕。

圖2示意性地示出了根據圖1中所示的概念概述配置的系統200的各態樣。這些系統中的每一個都將粘性材料的噴射處理與施加處理分開，從而解決了噴射故障，同時避免了由傳統印刷處理引起的問題。各個系統包括一個或多個用於監視和控制噴射和施加處理的成像裝置。在圖2中，印刷系統202包括一個塗層系統204，塗層系統204在施體基板206上形成待印刷材料207的均勻層（例如高粘性材料，例如聚合物材料、焊膏或其他金屬膏、陶瓷膏、蠟材料或聚合物和單體材料的混合物、或敏感的低粘度材料）。

在本發明的一個實施例中（如圖4進一步所示），塗覆系統204包括待印刷材料207的注射器、和將材料從注射器驅動到施體基板206上的空氣或機械泵。然後使用馬達將施體基板206朝著輥或刀之間的明確限定的間隙移動，以形成厚度由此間隙限定的待印刷材料的均勻層。在本發明的一些實施例中，施體基板206可以以受控方式雙向平移，同時打開塗覆輥之間的間隙，從而提供了用待印刷材料重新塗覆施體基板206的相同區域而不會污染輥的可能性，並減少或消除在初始印刷處理中消耗的施體基板的數量，從而防止浪費。

在另外的實施例中，塗覆系統204可以包括絲網印刷模組，其中使用具有明確限定的孔的絲網或模板來塗覆施體基板206，使用刀片或刮板將粘性材料施加到其上，其中粘性材料是然後以軟或硬接合的方式轉移到施體基板206。或者，塗覆系統204可以包括分配器或噴墨頭，以將粘性材料印刷到施體基板206上。或者，塗覆系統204可以是用高度均勻的待印刷材料層塗覆施體基板206的凹版印刷或微凹版印刷系統。在本發明的一個實施例中，塗覆系統204是狹縫模頭系統，狹縫模頭系統用高度均勻的待印刷材料層塗覆施體基板206。在本發明的另一個實施例中，塗覆系統204是輥塗系統，輥塗系統用高度均勻的待印刷材料層塗覆施體基板206。儘管未詳細示出，但是圖2的印刷系統202還可以包括作為窄間隙/接觸印刷處理的一部分的塗覆系統204，此部分形成上述的第一印刷處理。

如圖2所示，在本發明的一個實施例中，窄間隙/接觸或其他第一印刷處理（可包含一個或多個雷射印刷單元210，並且可選地包含塗覆系統204）被容納在封閉的單元211內部，內部具有受控的環境（冷或熱），以防止溶劑從待印刷材料中蒸發或防止材料氧化，從而延長材料的適用期。在本發明的一些實施例中，塗層系統204包含一種以上的材料，從而創造了以受控的順序將複數種材料印刷到中間基板208上的可能性，並且使得可以在最終的基板上印刷一種以上的材料。相機205可用於對中間基板208和/或施體基板206成像，並且圖像可用於控制塗層系統204的塗層和/或雷射印刷單元210的印刷。

印刷單元202在中間基板208上產生待印刷材料207的區域。在本發明的一個實施例中，連續透明膜基板被用作系統的中間基板208。或者，可以將塗覆有金屬層或塗覆有金屬和介電層的透明膜基板用作系統的中間基板208。施體基板206上未轉移到中間基板208的材料可以透過材料回收系統224（例如，包括從施體基板206刮下材料的刀片或清潔施體基板的海綿）從施體基板上去除，以便在塗層系統204中重複使用。

在窄間隙/接觸或其他第一印刷處理中使用的印刷單元，可以包括基於雷射的系統210，此系統包含高頻雷射，此高頻雷射被配置為將塗層材料層的一部分從施體基板206噴射到中間基板208。雷射輔助沉積/雷射分配系統210可以從其位於其中的重力場的主軸旋轉0-90度或90-180度，從而在不降低印刷品質的情況下使機械更簡單。

或者，在不使用塗覆系統的情況下，第一（例如窄間隙/接觸）印刷處理可以採用噴墨頭系統，噴墨頭系統能夠將待印刷材料207直接噴射到中間基板208上。或者，第一印刷處理可以使用分配器頭系統，分配器頭系統能夠將材料直接印刷到中間基板208上。或者，第一印刷處理可以使用膠版印刷機模組、凹版印刷模組或任何習知印刷技術，以將材料直接印刷到中間基板208上。例如，第一印刷處理可以使用絲網印刷模組，其中待印刷材料207被塗覆在具有明確限定的孔的膜的絲網或模板上，並且採用刀片或刮板以軟或硬接合的方式將材料轉移到中間基板208上，以在中間基板208上形成印刷材料的陣列。

在本發明的一些實施例中，在窄間隙印刷處理中採用的印刷單元202包括在施體基板206和中間基板208之間的非常明確定義的間隙控制單元。在一個實例中，如在US PGPUB 2005/0109734 A1、美國專利號6,122,036 A、WO 2016/198291和EP 3,219,412 A1（在此引入作為參考）中所描述的，在控制單元的拐角處使用一組三個致動器來維持施體基板206與中間基板208之間的非常明確限定的間隙。可以在控制單元的拐角處使用三個致動器單元的集合，用於施體基板206和中間基板208兩者，以允許在兩個平面中平移和旋轉，其中兩個平面彼此獨立或騎在彼此上。或者，可以透過在施體基板和/或中間基板下方提供固定支座，來維持施體基板206和中間基板208之間的非常明確限定的間隙。或者，可以透過使用透明的固體基板而不是膜作為中間基板，來維持施體基板206與中間基板208之間的非常明確的間隙。

在本發明的另一個實施例中，透過使用僅在z方向上移動的固定塗層系統204，和僅在直接連接到固定部件（為系統的兩端提供固定支撐）的平面的x和y方向上移動的中間基板208，在施體基板206和中間基板208之間實現了非常明確的間隙。

在本發明的一些實施例中，在印刷單元202中印刷到中間基板208之後，將印刷的中間基板208返回到第一印刷單元202，以用於粘性材料的第二（或附加）層印刷。無論如何，在用粘性材料（以點或其他區域的形式）印刷之後，將中間基板208從印刷單元202移向其他印刷單元（未示出）或容納在樣品構建單元220中的固化單元212。中間基板208可以透過馬達移動，例如，在中間基板208是膜或類似基板的情況下，或者在中間基板208是連續膜基板的情況下，可以透過輥移動以將在印刷單元202印刷的材料輸送至固化單元212。在本發明的一個實施例中，中間基板208是透明的固體基板，可以使用機械手而將在印刷單元202處印刷的材料輸送至固化單元212，而在其間的方向可進行可選的改變。

在本發明的一些實施例中，在印刷之後，將中間基板208翻轉（透過系統214）以使得能夠更容易地與樣品216接合。

在本發明的一些實施例中，中間基板208包含釋放層，釋放層使得能夠將樣品216從中間基板208快速分離並且避免中間基板208粘附到樣品216上。為此，可以使用化學或機械方法，或兩者兼而有之。撓性基板或薄膜可用於容易的機械分離，而FEP、聚四氟乙烯塗層或有機矽基塗層可用於化學分離。

在本發明的一些實施例中，在中間基板208從印刷單元202移動至固化單元212的處理中，在中間基板208上印刷的材料（其可以是可以透過紫外線（UV）光固化的材料或可以透過紫外光固化或透過加熱器（例如系統218的一部分）乾燥）。此外，在中間基板208從印刷單元202移動到固化單元212的處理中，可以透過成像系統（例如系統214的一部分）處理在中間基板208上印刷的材料，並透過清潔單元對其進行清潔（例如，系統214的一部分）、和/或被其他單元燒蝕或燒結（例如系統218的一部分）。

成像系統（例如系統214的一部分）可以是一個或多個顯微鏡、電荷耦合器件（CCD）和/或其他成像部件，其他成像部件對中間基板208上的印刷材料進行拍照的並在二維或三維中測量材料。例如，成像系統（例如系統214的一部分）可以包括兩個顯微鏡或CCD，顯微鏡或CCD被佈置為使得可以對中間基板208上的印刷材料進行成像並且在二維（例如長度和寬度）上測量材料，其他則以第三維（例如高度）測量材料。此測量數據可以隨後被傳送到清潔單元（例如系統214的一部分），以確保粘性材料在最終基板222（也稱為「樣品基板」）上的準確沉積。例如，光學或其他成像檢查可以揭示，儘管許多層適合於轉移到最終基板222，但是一些層不適合於轉移到最終基板222。然後，可以存取此數據的控制器（未示出）可以操作清潔單元214，以清潔不適合最終基板222的層。可以在固化單元218的材料轉移區域之前和/或之後包括成像系統（例如系統214的一部分），成像系統可以從中間基板208、最終基板222或從兩者捕獲圖像。在本發明的一個實施例中，成像系統（例如系統214的一部分）位於固化單元212處，並且可使用鏡子或其他光學元件從中間基板的表面和/或雷射通道的雷射通道獲得圖像，以使用在線檢查系統（例如系統214的一部分）同時使材料尺寸和最終基板印刷區域成像。

在本發明的一些實施例中，檢查系統（例如相機205和/或系統214的一部分）可以用於監視和控制「飛行中（on the fly）」的塗層，從而直接在中間基板208上和塗覆基板206上獲得印刷材料的圖像。可以透過檢查塗覆基板和中間基板來控制材料塗覆面積和厚度，並且這種檢查可以用於校準點尺寸和塗覆間隙。可以更改塗層間隙，並且結合雷射點和能量對點尺寸的影響，可以非常精確地控制整體體素的大小和厚度。

在本發明的一些實施例中，可以將一些附加單元218添加到系統。在本發明的一些實施例中，可以將雷射燒結系統（例如系統218的一部分）添加到可以在高溫下燒結的燒結材料（例如，隨後可以印刷和燒結的金屬膏中的金屬顆粒的燒結）。

在本發明的一些實施例中，可以在印刷之後或固化之後將雷射燒蝕單元添加到樣品216。雷射燒蝕單元可以提高固化後的印刷層的樣品解析度，或用於固化後的樣品分離。雷射燒蝕可以提高印刷解析度，作為後期印刷處理或固化之前的印刷處理中的清潔工具。

在本發明的一些實施例中，可以將材料填充單元添加到系統中。可以使用UV固化材料來印刷材料模具，然後將不可固化材料（例如環氧樹脂、熱塑性塑料以及金屬或陶瓷膏）逐層或每隔幾層填充到模具內部。填充材料單元使系統的用途更加廣泛，並幾乎無限地增加了可用於真空輔助雷射3D印刷機的材料。

圖3a-3e示出了根據圖2所示示意圖配置的系統的替代佈置。從圖3a開始，示出了基於雷射輔助沉積印刷單元和UV模組的這種系統的示例。在圖3a中，視圖3a-1示出了位於施體基板304（例如塗覆膜）和中間基板306上方的雷射印刷單元302。透過雷射束，例如透過噴射，將待印刷材料308從施體基板304轉移到中間基板306。

接下來，如視圖3a-2所示，使用臂或其他裝置翻轉中間基板306，以使中間基板306帶有已轉移材料308的一側朝向背對雷射印刷機系統302並與固化區域正確對齊。

然後，如視圖3a-3所示，將中間基板306插入真空室312中，在真空室312中，中間基板306（帶有已轉移的材料308）非常精確地與樣品310接合，從而在樣品上方創建新層310。如視圖3a-3所示，樣品310可以錨固到基板314上。視圖3a-4顯示了被UV固化系統316固化的轉移材料308，從而在樣品310中添加了新層。此後立即開始脫離運動，樣品310'（帶有新固化的層）從中間基板306移開，在中間基板306上留下乾淨的中間基板306和平坦的上表面。

圖3b至圖3e示出了根據本發明的實施方式的可用於在樣品上形成層的幾種處理配置的進一步示例。圖3b示出了使用UV可固化材料320的處理，UV可固化材料320被印刷到中間基板306上。如視圖3b-1和3b-2所示，材料322在中間基板306上堆積至幾層的高度。如視圖3b-3所示，翻轉中間基板306，然後，如視圖3b-4和3b-5所示，使材料322相對於樣品324定向。如在圖3b-6中所描繪的，UV光照射系統326用於固化材料322，從而將材料322固定到樣品324上，以形成樣品324'的更完整的版本。如在圖3b-7中所描繪的，然後將中間基板306與樣品324'斷開。

圖3c圖示了與圖3b相同的處理，不同之處在於它採用的印刷系統與操作它的重力場相反，並且避免了翻轉中間基板306的步驟。與圖3b中的處理相似，使用紫外線將中間基板306與樣品324接觸，然後將中間基板306與樣品324'斷開。

圖3d示出了與圖3b類似的系統，但用於樣品構建的是熱固化材料327而不是UV固化材料320。處理相似，但是固化系統現在使用熱量而不是紫外線。如在視圖3d-1和3d-2中所描繪的，熱固化材料328在中間基板306上堆積到幾層的高度。然後，如視圖3d-3所示，翻轉中間基板306，並且如視圖3d-4和3d-5所示，使材料328相對於樣品324定向。如在圖3d-6中所描繪的，加熱系統330用於固化熱固化材料328，並將熱固化材料328固定到樣品324，以便形成樣品324'的更完整的版本。最終，如視圖3d-7所示，中間基板306與樣品324'斷開。

圖3e示出了與圖3b類似的系統，並且進一步示出了使用來自雷射系統334的雷射332將中間基板306與樣品324'斷開。雷射332用於蝕刻中間基板306的頂表面並且使樣品324'與中間基板306斷開。相同的雷射332也可以用於燒結或燒蝕樣品324'上的特徵。

圖4示出了根據本發明的實施例配置的系統400的一個示例。特別地，系統400包括塗覆系統401（塗覆系統401可以包括儲存器408、塗覆器402等），塗覆系統401使用空氣或機械泵（未示出）將材料從儲存器408（例如注射器）驅動到施體基板406上，以在施體基板406上形成待印刷材料404的均勻層。然後，使用輥410或齒輪將施體基板406移向輥或刀之間的明確限定的間隙407，以在施體基板406上形成厚度由間隙407限定的待印刷材料404的均勻層。

系統還包括雷射印刷單元412，雷射印刷單元412被配置為使用中間基板416上的待印刷材料404來產生圖像418。在此示例中，施體基板406可以是透明膜，並且雷射印刷單元412包括雷射模組，雷射模組包含高頻雷射，高頻雷射被佈置成從施體基板406噴射塗層材料層404的部分以在中間基板416上形成圖像418，透過將雷射束420聚焦到待印刷材料層404和施體基板406之間的界面上。入射雷射束420引起局部加熱和高局部壓力，這驅動將要印刷的材料404噴射到中間基板416上。於在雷射印刷單元412中將圖像418印刷到中間基板416上之後，可以透過反轉輥410或齒輪的方向或繼續進行中間基板416以循環方式穿過塗層系統移動，來返回印刷的中間基板416以進行第二（或附加）層的材料印刷。

或者，施體基板406可以是絲網或網格，其中待印刷的材料404透過塗覆器402被引入絲網的孔中，塗覆器402可以是輥或刀片。在這種情況下，來自雷射模組412的入射雷射束420使待印刷材料404從絲網上的孔移位到中間基板416上。

塗覆和印刷處理可以伴隨使用相機422，相機422檢查塗覆材料的面積並且可以校準（例如，透過包括調節間隙寬度的控制器的反饋系統）塗覆間隙407，以非常準確地控制塗覆材料的厚度。相同的相機422可以檢查印刷處理並校準（再次經由控制器）雷射420的能量和點尺寸，以克服塗層厚度中的一些變化並控制點尺寸和體素尺寸。

一旦圖像418被印刷在中間基板416上，就將圖像418移動到下一個站，例如透過使用輥或齒輪將中間基板416向另一個印刷單元或其他中間單元或固化單元424移動。儘管在此圖中未示出，但是中間基板416可以是以連續環狀方式移動的薄膜基板，從而可以在印刷單元412上將材料的圖像印刷在其上，隨後在固化單元424將其轉移到最終基板426，並且此後裸露的中間基板416返回到第一印刷單元412的轉移區域，以接收新的材料圖像。

在中間基板416從印刷單元412到固化單元424的移動期間，材料的圖像418可以透過UV光（未示出）固化或透過加熱器（未示出）乾燥。此外，在中間基板416從印刷單元412到固化單元424的移動期間，可以透過包括一個或多個3D和/或2D成像組件的成像系統422來處理印刷在中間基板上的材料的點，這些成像組件可以對材料的印刷圖像進行拍照，然後以二維或三維方式測量圖像。此測量數據可以由清潔單元（未示出）使用，以去除缺陷層，還可以由固化單元424使用，以確保材料在最終基板426上的準確沉積。

中間基板416從印刷單元412到固化單元424的移動可以方便地透過使用機械臂430翻轉中間基板來完成。結果，印刷和其他輔助處理朝上進行（由重力場輔助），並且圖像418向樣品432的添加再次朝下進行（借助重力場）。然而，這僅是一種良好實踐，而不是限制，並且可以在與重力場相反的方向或在其他方向上進行印刷以及附著至樣品432。

固化單元424可以包括真空室434以在受控的環境中進行固化，並且還可以包含UV或可見光源，光源可以使用UV光428在長時間曝光中固化整個圖像。將中間基板416放置在真空室434中，並且樣品432以非常精確的方式在三個方向上朝著中間基板416移動。接合之後，UV固化系統424的UV光源用於固化樣品432頂部的層，從而在樣品432上創建非常光滑和平整的頂表面。最後的步驟是將樣品432（附有固化材料）從中間基板416上脫離，這將中間基板416清洗作為方便的副產物。

固化單元424的替代佈置可以包括具有在線檢查單元（未示出）的雷射模組（未示出）。當中間基板416移動到固化單元424的目標區域時，雷射模組被激活以發射入射在中間基板416上的雷射束，以便將在印刷單元412處印刷的材料418傳送到最終基板426（也稱為「樣品基板」）。定位在固化單元424處的在線檢查單元包括鏡子或其他光學元件，用於從中間基板416的表面獲得圖像，以幫助最終基板426透過平台對準目標區域下方，平台被配置為在兩個或三個維度上移動，以及在中間基板416上的材料418的圖像處於目標區域時幫助同步雷射模組的脈衝。在本發明的一些實施例中，固化單元424的雷射模組可以被配置為當雷射束穿過目標區域時在中間基板416上方以光柵狀圖案掃描雷射束，從而將材料418的圖像釋放到最終基板426上。材料可以在到達固化單元的途中經過UV固化系統和/或乾燥系統，和/或在將材料印刷在最終基板426上之後可以使用UV固化和/或乾燥。

在印刷單元的替代佈置中，系統400包括塗覆系統401，其中待印刷材料404被使用空氣或機械泵（未示出）從儲存器408（例如注射器）驅動到輥上。使用一或多把刀在輥表面上方一定距離，可使輥上的材料層厚度均勻。輥可以凹入或以其他方式形成有凹部，以包含限定量的待印刷材料，當兩個輥在材料傳遞區域中彼此接觸時，該量被傳遞至印刷輥。或者，輥可以具有帶有孔的絲網或網格狀表面，而材料被引入孔中。輥可以接觸絲網，從而實現材料向絲網的轉移。當輥完成其旋轉透過印刷區域時，它將圖像418形式的材料轉移到中間基板416上。從輥上轉移材料後，此輥會透過檢查區域，並且在施加新的材料層之前，可以使用刀或其他工具清除所有殘留的材料。系統的其餘元件如以上關於圖4所述。

在本發明的另一個實施例中，塗覆系統401例如使用上述技術中的一種在施體基板406上形成待印刷材料404的均勻層。然後，第一印刷單元412將材料從施體基板406上的待印刷材料404的均勻層上印刷到中間基板416上。在此示例中，透過在印刷單元412附近在中間基板416下方使用固定支座，可以在塗覆的施體基板406和中間基板416之間保持非常明確的間隙。系統的其餘元件如以上關於圖4所述。

如上所述，中間基板416可以是膜，但是在其他情況下，它可以是透明的固體基板，以確保第一印刷單元412和第二印刷單元424（也稱為UV固化系統）之間更好的對準和同步。圖4示出了從塗覆的施體基板406到透明固體中間基板416上的印刷，然後透明固體中間基板416被翻轉以創建用於第二印刷單元（即UV固化系統424可以被稱為印刷單元）的目標，其中第二透明固體中間基板416用於將圖像418印刷到最終基板426上。

圖5示出了具有多個印刷單元以創建多材料樣品的系統500的示例。每個印刷單元512a、512b具有其自己的塗覆系統501a、501b，塗覆系統包括塗覆器502a、502b、各自的待印刷材料504a、504b的材料儲存器508a、508b（例如注射器）、以及驅動材料到相應的施體基板506a、506b上的空氣泵或機械泵。首先使用馬達、輥等使施體基板506a朝著塗覆系統501a的輥或刀之間的清楚限定的間隙507a移動，以形成厚度由間隙507a限定的待印刷材料的均勻層504a。當待印刷材料504a到達當前材料的目標區域時，當前站512a的雷射520a將當前材料的材料圖像518a從施體基板506a噴射到中間基板516。然後，透過馬達、輥、機械臂等將中間基板516移動到另一個印刷單元512b，在另一個印刷單元512b中，透過使用雷射520b的類似處理，將不同的圖像518b添加到中間基板516。雷射單元512a和512b可以是相同的雷射單元，其中雷射520a和520b是由光學裝置產生的分離的雷射束，此光學裝置從單個雷射單元產生多個雷射束。這樣的佈置可以包括分束器、反射鏡、透鏡和一個或多個遮罩，以確保一次僅一個雷射束入射在施體基板上。根據用戶選擇的材料，可以根據需要將塗層和印刷處理重複多次。這種重複處理的一個示例是使用幾種顏色和幾種具有不同屬性的材料。可以以這種方式設計和製造在樣品的不同末端具有不同機械性能的全色樣品。

每個單元的塗覆和印刷處理可以伴隨使用照相機522（它可以包括一個或多個塗覆和印刷單元的多個成像站），相機522檢查塗覆材料的面積並可以校準各個塗覆間隙507a、507b以非常精確地控制塗層材料的厚度。同一台相機522可以檢查印刷處理並校準雷射能量和點尺寸，以克服塗層厚度的某些變化，並控制每種材料的點尺寸、體素尺寸和層厚度，從而確保在不同區域和/或不同材料上的中間基板上的層的總厚度不存在變化。

在不同的印刷單元之間移動之後，中間基板516可以被輸送到不同的附加系統（未示出），如果需要，可以透過機械臂530翻轉，並移動到固化單元523。在圖5所示的示例中，固化單元523包含具有樣品架526（也稱為樣品基板）的真空室534和UV固化系統524。類似於以上在圖4中描述的系統，樣品532可以在三個方向上非常準確地朝著中間基板516移動。接合之後，UV固化系統524的UV光源用於固化樣品532頂部的層，從而在樣品532上創建非常光滑和平整的頂表面。

圖6a示出了根據本發明構造的透明惰性（中間）基板602的示例，並且包括在固化之前和之後均防止印刷材料粘附到透明惰性基板上的基板材料。透明的惰性基板可以是例如聚四氟乙烯（PTFE）、氟化乙烯丙烯（FEP）、聚氟乙烯乙炔（PFE）或有機矽基材料，這些材料具有非常好的不粘特性，可以輕鬆分離透明惰性基板上的印刷材料，並將印刷材料輕鬆轉移到樣品上。中間基板也可以是對紫外線（UV）透明的其他材料，例如玻璃或塑料（例如，聚丙烯（PP）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）），也可以是陶瓷，例如ZnO或銦錫氧化物（「ITO」）。中間基板可以是剛性的，但是具有撓性中間基板更方便，因為撓性可以改善中間基板與樣品的固化層的分離。可以將這兩種特性結合在一起成為不粘和柔軟的基板，並且這種基板只有兩個限制-紫外線透明性和延長的工作時間。應當指出，許多材料的非常薄的膜可以提供紫外線透明性和固化材料的容易剝離的特性，但是這種膜在幾次印刷循環後可能會失效。因此，需要在機械、化學和光學性質之間取得良好的折衷，以達到正確的中間基板。

如圖6b所示，滿足中間基板的多種要求的另一種方式是選擇具有良好機械性能和光學透明性的基板606（例如玻璃），並用不粘塗層604塗覆此基板，例如以上材料或任何其他材料中的一種，例如像Parylene、Gentoo™之類的材料或類似材料。

在本發明的又一個實施例中，中間基板可以利用一些機械機制將固化層與中間基板分離。例如，振動模組可以透過促進形成中間基板和固化層之間的界面的兩個表面的移動來用於增強分離。另一種方式是使用帶有透明電極塗層（如ITO）的透明壓電材料（如聚偏二氟乙烯（PVDF））。壓電基板可以在被施加電場時改變其尺寸。更具體地，隨著電壓的增加，中間基板可以以平緩的方式從樣品的固化層分離。

在本發明的又一個實施例中，中間基板可以利用一些其他機械方式將固化層與中間基板分離。例如，中間基板的表面可以是多孔材料。作為多孔材料的結果，透過在UV固化期間向面塗層供應空氣，可以防止印刷材料在中間基板的表面附近固化。空氣的存在抑制了最高微米的固化處理，從而防止了固化材料粘附到中間基板上。

在本發明的又一個實施例中，中間基板可以利用一些其他機械方式來促進固化層與中間基板的分離。例如，如果中間基板是撓性的，則可以將一些吸力直接施加到中間基板上，以增強固化層與中間基板的分離。

圖6c示出了本發明的另一實施例，其中中間基板608由功能保持器610（也稱為樣品保持器）保持以增強其性能。在本發明的一些實施例中，樣品保持器610可以具有溫度控制表面，溫度控制表面可以凍結材料或在到達樣品構建單元的途中將材料熱固化。

在本發明的一些實施例中，樣品保持器610可具有超聲振動單元，超聲振動單元將使印刷材料脫氣或均質化，或幫助中間基板608從樣品構建單元中的樣品的固化層釋放。

在本發明的一些實施例中，樣品保持器610可以具有真空保持器，以幫助從樣品構建單元中的樣品的固化層釋放中間基板608。

在本發明的一些實施例中，樣品保持器610可以具有數位權重以在印刷處理中控制體素尺寸。

在本發明的一些實施例中，樣品保持器610可具有壓力傳感器陣列，以控制中間基板608和樣品構建單元中的樣品的接觸。

在本發明的一些實施例中，樣品保持器610可以是固體基板，固體基板被壓在薄膜上以幫助中間基板608從樣品構建單元中的樣品的固化層釋放。

圖7-11顯示了可用於改善印刷品質的其他不同單元。圖7a示出了檢查單元702。

為了增強印刷期間的噴射位置和解析度，可以添加成像系統702（也稱為檢查單元）以監視中間基板704上和樣品上的印刷圖像706的尺寸和位置。為此，可以添加一個或多個成像系統702，以用於監視中間基板704和用於監視印刷圖像706。中間基板704的成像系統702可以使用CCD、顯微鏡或3D顯微鏡和電腦軟體，來以垂直於中間基板平面的角度監視中間基板平面上的印刷圖像706和/或印刷圖像706的高度。監視還可以在UV固化單元712的固化步驟之前和/或之後進行。相同的成像系統702可以用於從頂部和/或從側面監視中間基板704上的印刷圖像706。不同的成像解決方案旨在提高貼裝成功率並減少返工的需求，從而創造出高度可靠且可重複的結果。

根據本發明的一些實施例，檢查單元702還可以使用主雷射通道來使固體或膜基板成像。在此示例中，將圖像印刷在固體中間基板上，並使用照相機透過主雷射通道掃描圖像。或者，照相機可以偏離主雷射通道並且在其中插入半透明鏡，以將圖像反射向照相機。此類成像可用於確保材料在樣品上的最佳放置。可以使用同一成像系統從頂部和/或側面監視樣品上的材料。

根據本發明的一些實施例，在檢查單元702在中間基板704上檢測到錯誤的情況下，可以在基板清潔單元708中清潔中間基板704。清潔單元708可以包括犧牲基板710，犧牲基板710將在與無用層706的表面直接接觸時收集印刷圖像706（現在被認為是無用層），如圖7b所示。在犧牲基板710和中間基板704之間的接合期間，來自UV固化單元712的UV光可以用於將印刷圖像直接固化到犧牲基板710。新層將累積在犧牲基板710上，並且中間基板704將被清潔並返回至第一印刷單元以收集新層。

清潔中間基板的另一種方法可以使用帶有刀的輥。在此示例中，來自基板的材料正在移動到輥上，並用刀從輥上清除了。對於此處理，可以添加兩個其他工具。一種是儲液罐中的載液，它將用乙醇等溶劑連續潤濕輥以增強表面清潔度，另一種是氣刀，可以在清潔後使表面乾燥。

在本發明的一些具體實施例中，需要快速固化或半固化方法。為了滿足此需求，可以在主固化系統之外添加其他固化系統。固化系統可以是UV固化系統802（圖8a）或熱固化系統803（圖8b）。

圖8a和8c示出了UV固化系統802，對於此系統，可以在惰性氣體環境中執行在中間基板804上承載的UV可固化材料層801a的固化。在本發明的一個實施例中，UV固化系統802配備有氣體擴散系統。透明蓋808設置在UV光源810和氣體擴散系統之間。氣體從進氣口806流入氣體擴散系統，並透過系統底部的擴散器814流出。氣壓均質器812用於確保整個系統的恆定壓力。擴散器814由透明或擴散材料製成，以允許UV光穿過擴散器814到工件816上，並且特別地，到達設置在其上的UV可固化材料層801a上。擴散器814由微孔陣列組成。微孔的小直徑允許其密排陣列，從而使氣體均勻分佈在整個固化區域。微孔的小直徑還意味著擴散器814的表面的較大區域沒有孔，從而使其光學特性更加均勻。這確保了更均勻的光分佈。當然，可以採用微孔的其他佈置和尺寸，以便優化整個固化區域的氣體分佈和光分佈。微孔被製造擴散器的材料的「橋」覆蓋。橋確保所有透過擴散器的光必須穿過透明材料的某些區域，從而進一步改善了光分佈。

圖8b示出了熱固化系統803。在本發明的一些實施例中，可以將非紫外線（UV）固化材料用於印刷。因此，在某些情況下，非紫外線固化材料可以被乾燥，而在其他情況下，非紫外線固化材料可以透過熱固化來固化。然後將上述材料印刷到中間基板804上，以形成一層非UV固化材料801b，並透過馬達將其移動到加熱單元803。在那裡，非UV固化材料層801b經受加熱並且固化或乾燥。

更一般而言，可以首先將同時包含UV固化材料和熱材料的層進行UV固化，然後進行熱固化以產生完全固化的層。在這種情況下，可以在中間基板804上的其他材料的UV固化之前或之後，與UV固化同時進行加熱處理。在下一階段中，可以在同一層上印刷可UV固化的材料，以在已經固化的第一層上創建一個粘附層。借助於粘附層，當UV材料（即粘附層）在主固化單元中被固化並直接附著到樣品上時，也可以將可熱固化的材料添加到樣品中。

在本發明的一些實施例中，對印刷材料的附加處理非常重要。例如，在印刷圖像之後，可以將包含金屬顆粒的金屬膏沉積到圖像上並進行燒結，以在印刷圖像的頂部形成連續的導電層。可以將燒結後的相同材料在另一個站上燒蝕，以提高圖像解析度。為了執行這樣的附加處理，可以添加附加的燒結和燒蝕系統作為附加單元。

在本發明的一些實施例中，材料燒結在印刷物體的整體功能中具有重要作用。圖9a示出了燒結單元900。在燒結處理中，雷射束會聚在印刷材料902的點上，結果，非常明顯的加熱處理非常局部地發生。印刷材料902的局部加熱可以以非常快速和有效的方式將溫度局部升高到數百度，甚至更高。當吸收此能量的粒子達到材料的相變溫度時，該粒子和附近的另一個粒子會融化在一起，從而形成線型結構的第一個構建塊。對於金屬，在成功的燒結處理之後，顆粒將在燒結方向上形成導線。在陶瓷中，將創建陶瓷線結構。如果正確執行，燒結處理可以升級印刷材料的功能性。關於3D燒結的附加信息可以在現有技術中找到，例如在美國專利第5,155,324號、第5,837,960號和第9,901,983號中。

已經使用雷射以各種方式去除或以其他方式操縱材料。雷射可以透過解離表面原子來燒蝕地去除材料。處理通常稱為「雷射燒蝕」。雷射燒蝕的實際應用通常使用脈衝雷射，並且更通常使用短雷射脈衝。最近，超短脈衝雷射已開始在工業中得到應用。圖9b示出了燒蝕單元906。在本發明的一些實施例中，材料燒蝕可以在固化圖像902之前和之後都從圖像902去除缺陷。與沒有燒蝕的情況相比，它還可以透過清潔邊緣和創建整體更平滑的表面來提高對象的解析度。燒蝕的使用還可以提高印刷速度，方法是先使用低解析度的印刷處理（與高解析度的印刷處理相比，可在更短的時間內完成），然後再進行高解析度的清潔/定影處理，其中僅燒蝕多餘的材料，即可在很短的印刷時間內獲得非常高解析度的圖像。

在本發明的一些實施例中，如圖9c所示，在將印刷材料902在固化單元上固化之前，將印刷材料902燒蝕或燒結。在本發明的一些實施例中，如圖9d所示，當將印刷材料902附接到樣品910（支撐在樣品基板912上）時，直接在印刷材料902上執行燒蝕或燒結處理。

在本發明的另一個實施例中，可以在真空室914中執行在將印刷材料902添加到樣品910之前對印刷材料902進行燒結，以首先例如在印刷材料902中形成導線，在稍後的時間將印刷材料902粘附到樣品910之前。如果要燒結的表面和樣品表面不同，則也可以在樣品910的頂部上燒結印刷材料902。以相同的方式，在固化之前進行燒蝕可以是從待印刷的中間基板904上清除小缺陷的簡單方法，但是更常見的是，它將用於在固化之後去除一些缺陷並提高解析度和印刷速度。

在本發明的一些實施例中，將材料以一層或每幾層一次地填充在固化的模具內。圖10a和10b示出了以低解析度填充材料並去除了材料的多餘部分。圖10a示出了位於中間基板1002上方的材料填充單元1000。在本發明的一些實施例中，可將UV可固化材料印刷在中間基板1002上並在UV固化單元中固化，然後可將材料1010填充在已經固化的模具1008內。使用附加的粘附層，可以將固化模具內的材料轉移到樣品上。對於樣品而言，在中間基板1002上填充材料的方法是更安全的，因為去除多餘的材料是一種可能對樣品造成很大壓力的動作。因此，圖10a示出了在中間基板1002上而不是在樣品上進行填充。

然而，從許多方面來看，直接將材料添加到樣品中通常更方便，因此圖10b示出了一種替代方法，其中透過材料填充單元1000直接將材料1006添加到樣品1004中。以此方式，將材料1006直接添加至樣品1004，並透過輥或刀去除多餘的材料。在下一步驟中，材料1006可以被加熱或乾燥以形成固體層。材料填充單元1000的使用對於金屬和陶瓷物體的形成非常重要，在金屬和陶瓷物體中可以印刷模具，並且可以將金屬或陶瓷膏填充到模具中，然後在高溫下在烤箱中脫粘和燒結。此燒結處理從材料中去除了模具和粘合劑，並生成了固態的高解析度金屬或陶瓷物體。

在本發明的一些實施方式中，可以在樣品積聚期間使用電子設備或印刷電路板（PCB）。在這種情況下，可以將拾取和放置單元1100添加到系統，並且可以實現完整的組裝。圖11a和圖11b示出了拾取和放置單元1100的添加，拾取和放置單元1100透過在電子設備1102的底面或頂面上施加粘合劑層（例如UV或熱固化）將電子設備1102（例如PCB）固定在中間基板1104上。拾取和放置單元1100可以是樣品構建單元的一部分，並且電子設備1102可以直接添加到支撐在樣品基板1106上的樣品1104，如圖11b所示。

因此，已經描述了用於印刷粘性材料例如聚合物材料和其他糊劑的系統和方法。在各種實施例中，這些系統和方法採用多步驟程序，其中將粘性材料分配到施體基板上，然後在最終轉移到固化/樣品構建單元之前，將其印刷到中間基板上。在整個印刷處理的各個步驟中，材料可以經歷一個或多個印刷、乾燥、成像或任何其他系統的步驟。為了在印刷中實現非常高的解析度和高速度，使用了中間基板，從而可以同時創建許多樣品。這也使印刷具有更高的再現性，可在一處印刷並轉移到另一處的樣品，因為對於雷射噴射而言，在塗層的施體基板和中間基板之間進行非常明確的距離控制很重要。為此，可以使用多種機械解決方案中的任何一種。例如，可以透過使兩者位於相同的機械部件上來確定性地限定塗覆的施體基板（可以是膜或箔）和中間膜之間的距離。或者，可以透過使用機械的、界限分明的箔或彼此相鄰的兩個輥來控制該距離。更進一步，可以透過在支撐單元的拐角處使用一組三個致動器來控制該距離，該致動器允許每個基板的平移和旋轉。

儘管未詳細示出，但是應當理解，本文描述的印刷系統的各個組件在一個或多個控制器的控制下操作，控制器優選地是基於處理器的控制器，其在存儲在有形機器可讀取媒體上的機器可執行指令的指示下進行操作。這樣的控制器可以包括微處理器和記憶體，微處理器和記憶體透過匯流排或其他通信機制彼此通信地耦合以用於傳達信息。記憶體可以包括程序存儲記憶體，例如唯讀記憶體（ROM）或其他靜態存儲設備，以及動態記憶體，例如隨機存取記憶體（RAM）或其他動態存儲設備，並且每一個可以耦接至匯流排，以提供和存儲將由微處理器執行的信息和指令。動態記憶體還可以用於在微處理器執行指令期間存儲臨時變量或其他中間信息。替代地或另外地，可以提供諸如固態記憶體、磁碟或光碟之類的存儲設備，並將其耦合到匯流排以存儲信息和指令。控制器還可以包括用於向用戶顯示信息的顯示器，以及各種輸入設備，包括字母數字鍵盤和游標控制設備，例如滑鼠和/或觸控板，作為用於印刷系統的用戶介面的一部分。此外，可以包括一個或多個通信介面以提供往返於印刷系統的雙向數據通信。例如，包括有線和/或無線數據機的網路介面可以用於提供這種通信。

圖12示出了可以與上述所有單元組合的完整系統1200的示意圖。在本發明的一些實施例中，僅一個帶有多個塗覆單元的印刷單元可以用於在中間基板上印刷材料。然後將中間基板翻轉並移至真空單元（未顯示），在其中可以在真空條件下將其固化，並在從中間基板中取出的處理中將其添加到樣品中。然後將中間基板向後翻轉並返回到印刷單元。

然而，這僅是本發明的一個具體實施例，並且可以使用更複雜的方法來形成其他樣品。圖12示出了樣品生產的完整方案，其包含可用於處理單層樣品的所有組件，隨著該樣品穿過系統1200。例如，該層可以由紫外線固化、熱固化或不可固化的幾種不同的材料製成。一層的材料可以透過印刷單元1202a、1202b、1202c、1202d中的一個或多個以串列方式添加到中間基板上，並且每種材料可以已經在中間基板上經過附加的適當處理。如果它是可UV固化的材料，則可以在附加的UV固化單元1204中對其進行固化。如果它是可熱固化的或溶劑基材料，則可以在加熱單元1206中對其進行加熱以使其反應或乾燥。如果它是基於顆粒的材料，則可以將其乾燥，然後在燒結單元1208中進行燒結。如果是以低解析度印刷的材料，則可以將其固定在燒蝕單元1210中。另外，如果它是粘合劑或結構材料，也可以將其添加到材料填充單元1212中。可以在同一層印刷的處理期間直接在中間基板上執行所有先前的處理（例如，使用模組1214）。處理還可以重複執行，在將中間層添加到樣品之前（例如，使用模組1216）在中間基板上累積幾層。在所有這些處理中以及在它們完成之後，可以將中間基板移動到檢查單元1218和清潔單元1220以進行檢查和固定（如果需要）。在完成該層之後，可以翻轉中間基板（透過樣品翻轉單元1222），使得如果樣品被上下顛倒，則該層將被構建在樣品的頂部上或者保持在同一平面上。接下來，將中間基板和樣品以非常精密的方式保持在真空室內（圖12中未顯示）。真空室在形成完全接觸而不在中間基板和樣品之間形成空隙方面具有重要作用，但是該處理也可以在不使用真空室的情況下進行。在將新層添加到樣品中之後，透過使用化學和機械助劑來分離中間基板。可以進一步處理樣品以獲得更好的樣品產量。例如，如果將可熱固化的材料添加到樣品中，則可以在真空單元內或在附加加熱單元1206中加熱樣品以進行反應或乾燥。如果樣品是基於顆粒的材料，則可以在添加到燒結單元1208中的真空室的雷射下燒結樣品。如果應當提高樣品的解析度，則可以在真空單元或附加的燒蝕單元1210中燒蝕樣品。如果需要將一些材料填充到樣品上，則可以在樣品構建單元1224和/或材料填充單元1212中完成。如果需要在樣品的頂部印刷一些材料，則可以將附加的印刷單元添加到樣品構建單元1224。可以在真空室內或檢查單元1218中進行固化之前或之後檢查樣品。當所有處理完成後，樣品就準備好進行下一層的印刷和粘貼了。同時，可以將中間基板移動到清潔站1226以從其表面去除未反應的材料。指示未反應材料的位置和數量的數據也可以用於改善下一層的印刷和固化。如果需要，可以透過樣品翻轉單元1228向後翻轉中間基板，並且該處理可以從頭開始。由於可以添加任何數量的單元，因此處理速度可能大大超過當今使用的任何3D印刷生產機器的速度。

然後，在各種實施例中，本發明提供：

1. 能夠以高解析度和高速度印刷粘性材料的系統和方法，其包括至少一個印刷單元和中間基板，中間基板在印刷單元和樣品構建單元之間傳遞粘性材料。

2. 一種系統或方法，包括：第一印刷單元，第一印刷單元任選地結合有塗覆單元並且在中間基板上印刷材料；以及樣品構建單元，樣品構建單元接收中間基板，並將材料層從中間基板印刷到樣品上。

3. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元包括可選的塗覆系統，此塗覆系統被配置為在施體基板上形成材料的均勻層。

4. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中施體基板是撓性膜基板或固體基板。

5. 如具體實施例3所述之系統，其中塗覆系統包括材料的注射器以及將材料從注射器驅動到施體基板上的空氣泵或機械泵，隨後施體基板被運輸朝向輥或刀之間的一明確界定的間隙，以在施體基板上形成均勻的材料層，均勻的材料層具有由明確界定的間隙限定的厚度。

6. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中塗覆系統包括絲網印刷模組，其中使用刀片或刮板將材料塗覆在具有明確限定的孔的絲網或模板上，並且將材料在軟或硬接合中從絲網或模板轉移到施體基板上。

7. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中塗覆系統包括分配器或噴墨頭，以將材料印刷到施體基板上。

8. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中塗覆系統是用高度均勻的材料層塗覆施體基板的凹版印刷或微凹版印刷系統。

9. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中塗覆系統是狹縫模頭系統，其以高度均勻的材料層塗覆施體基板。

10. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中塗覆系統是輥塗系統，其以高度均勻的材料層塗覆施體基板。

11. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中塗層系統被包括在具有受控環境的封閉室內部，以延長材料的適用期。

12. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中塗覆系統包含一種以上的材料，並且被配置為以受控的順序將多種材料印刷到中間基板上。

13. 如具體實施例3所述的系統或方法，其中透過打開塗覆輥之間的間隙，以受控的方式使施體基板雙向平移透過塗覆單元，從而允許用材料重新塗覆施體基板的相同區域而不會污染塗覆輥。

14. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料是用於印刷電子設備的焊膏或其他金屬膏。

15. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料是金屬膏或陶瓷膏。

16. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料是高粘性材料。

17. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料是蠟材料。

18. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料是聚合物材料或聚合物和單體材料的混合物。

19. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料是敏感的低粘度材料。

20. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料可透過紫外光或透過加熱來固化。

21. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中材料是可以透過加熱乾燥或反應的材料，或者是熱固化材料。

22. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中印刷單元是基於雷射的系統，其包含高頻雷射，以使得能夠將材料從施體基板噴射到中間基板。

23. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元是雷射輔助沉積/雷射分配系統，雷射輔助沉積/雷射分配系統從其位於其中的重力場的主軸旋轉了0-90度或90-180度。

24. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元是構造成將材料直接噴射到中間基板的噴墨頭系統。

25. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元是分配器頭系統，其將材料直接印刷到中間基板上。

26. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元是膠版印刷機模組、凹版印刷模組、或將材料直接印刷到中間基板上的另一印刷模組。

27. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元包括絲網印刷模組，其中將材料塗覆在具有明確限定的孔的絲網或模板上，並且隨後將材料從絲網或模板轉移到施體基板上。

28. 如具體實施例27所述的系統或方法，其中使用刀片或刮板以軟或硬接合將材料轉移到中間基板上，從而直接在中間基板上產生圖像。

29. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元包括間隙控制單元，間隙控制單元被配置為維持施體基板和中間基板之間的良好限定的間隙。

30. 如具體實施例29所述的系統或方法，其中間隙控制單元包括三個致動器的平面，其允許平移和旋轉。

31. 如具體實施例29所述的系統或方法，其中間隙控制單元包括在施體基板和中間基板的拐角處的三個致動器的平面，並且平面允許施體基板和中間基板兩者的平移和旋轉。

32. 如具體實施例31所述的系統或方法，其中施體基板和中間基板的平面彼此獨立或騎在彼此上。

33. 如具體實施例29所述的系統或方法，其中間隙控制單元包括在中間基板下方的固定支座。

34. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中間隙控制單元包括透明的固體基板作為中間基板。

35. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中連續透明膜基板被用作中間基板。

36. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中未塗覆或塗覆有金屬層或金屬和介電層的透明膜基板被用作中間基板。

37. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中將塗覆或未塗覆的透明固體基板用作中間基板。

38. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中中間基板可在一個以上的印刷單元之間移動，並且在印刷之後透過馬達朝向其他單元移動。

39. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中中間基板是連續膜基板，其透過滾動將在第一印刷單元上印刷的材料輸送到其他單元。

40. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中中間基板是透明的固體基板，其透過機械臂或導軌將在第一印刷單元上印刷的材料輸送到其他單元，並且方向可選地變化。

41. 如具體實施例2所述的系統或方法，進一步包括單元，單元構造成在從第一印刷單元移動中間基板的處理中透過加熱來固化材料或乾燥材料。

42. 如具體實施例2所述的系統或方法，進一步包括成像系統，成像系統被配置為在中間基板從第一印刷單元到任何其他單元的移動期間使材料成像。

43. 如具體實施例42所述的系統或方法，其中成像系統是顯微鏡或CCD，其被配置為對中間基板上的材料的印刷圖像進行拍照。

44. 如具體實施例43所述的系統或方法，其中成像系統被配置為將由成像系統收集的數據傳輸至系統的另一單元，以將材料的印刷圖像準確地沉積到樣品上或用於清潔中間基板。

45. 如具體實施例42所述的系統或方法，其中成像系統是3D顯微鏡，3D顯微鏡被配置為對中間基板上的材料的印刷圖像進行拍照並在3維上對其進行測量。

46. 如具體實施例45所述的系統或方法，其中成像系統被配置為將由成像系統收集的數據傳輸至系統的另一單元，以將材料的印刷圖像準確地沉積到樣品上或用於清潔中間基板。

47. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中系統包含一個或多個附加印刷單元，並且被配置為在第一印刷單元和額外印刷單元的每一個中將一種或多種材料印刷到中間基板。

48. 如具體實施例47所述的系統或方法，還包括雷射燒結系統和雷射燒蝕系統中的一個或多個，每個都在專用單元中，並且被配置為在中間基板從一個或多個第一或附加印刷單元到樣品構建單元的運動期間，適當地透過雷射燒結系統或透過雷射燒蝕來處理材料。

49. 如具體實施例42所述的系統或方法，其中任何其他單元包括沿著材料在中間基板上的行進路徑位於樣品構建單元之前、之中和/或之後的部件。

50. 如具體實施例42所述的系統或方法，其中成像系統被配置為對中間基板、樣品或兩者進行成像。

51. 如具體實施例42所述的系統或方法，其中位於樣品構建單元處的成像系統的至少一部分包括反射鏡，反射鏡佈置成允許對中間基板的表面成像，或者透過使用燒結或燒蝕單元的主雷射通道來同時成像在樣品的目標區域上和中間基板上的材料的圖像。

52. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中樣品構建單元包含基於雷射的系統，基於雷射的系統包含高頻雷射，高頻雷射被配置為從中間基板向樣品噴射或分離材料的圖像。

53. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中樣品構建單元包含基於雷射的系統，基於雷射的系統包含配置用於燒蝕或燒結樣品上的材料的圖像的高頻雷射。

54. 如具體實施例2所述的系統或方法，還包括設置在中間基板的行進路徑中的填充材料和平坦化單元和/或拾取和放置單元。

55. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中樣品構建單元包括填充材料和平坦化單元或拾取和放置單元。

56. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中樣品構建單元包括第二印刷單元，第二印刷單元包括沉積位置，在沉積位置處，中間基板與最終基板直接接合。

57. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中樣品構建單元包括紫外線或加熱單元，並且被配置為在樣品構建單元的第二印刷單元中，適當地透過紫外線固化或透過加熱器乾燥最終基板。

58. 如具體實施例2所述的系統或方法，其中第一印刷單元包括UV光或加熱單元，並且被配置為適當地透過UV光固化或透過加熱器乾燥印刷在中間基板上的材料，並返回中間基板到第一印刷單元或另一印刷單元，以印刷第二或附加的材料層。

102:窄縫隙或接觸間隙印刷系統 104:移動單元 106:固化單元 200:系統 202:印刷系統 204:塗層系統 205:相機 206:施體基板 207:待印刷材料 208:中間基板 210:塗層和/或雷射印刷單元 211:封閉的單元 212:固化單元 214:系統 216:樣品 218:系統 220:樣品構建單元 222:最終基板 224:材料回收系統 302:雷射印刷單元 304:施體基板 306:中間基板 308:待印刷材料 310:樣品 310' :樣品 312:真空室 314:基板 316:UV固化系統 320:UV可固化材料 322:材料 324:樣品 324' :樣品 326:UV光照射系統 327:熱固化材料 328:熱固化材料 330:加熱系統 400:系統 401:塗覆系統 402:塗覆器 404:待印刷材料 406:施體基板 407:明確限定的間隙 408:儲存器 410:輥 412:雷射印刷單元 416:中間基板 418:圖像 420:雷射束 422:相機 424:固化單元 426:最終基板 428:UV光 430:機械臂 432:樣品 434:真空室 500:系統 501a:塗覆系統 501b:塗覆系統 502a:塗覆器 502b:塗覆器 504a:待印刷材料 504b:待印刷材料 506a:施體基板 506b:施體基板 507a:清楚限定的間隙 507b:塗覆間隙 508a:材料儲存器 508b:材料儲存器 512a:印刷單元 512b:印刷單元 516:中間基板 518a:材料圖像 518b:圖像 520a:雷射 520b:雷射 522:相機 523:固化單元 524:UV固化系統 526:樣品架 530:機械臂 532:樣品 534:真空室 602:透明惰性（中間）基板 604:不粘塗層 606:基板 608:中間基板 610:功能保持器 702:檢查單元 704:中間基板 706:印刷圖像 708:基板清潔單元 710:犧牲基板 712:UV固化單元 801a: 801b: 802:UV固化系統 803:熱固化系統 804:中間基板 806:進氣口 808:透明蓋 810:UV光源 812:氣壓均質器 814:擴散器 816:工件 900:燒結單元 902:印刷材料 904:中間基板 906:燒蝕單元 910:樣品 912:樣品基板 914:真空室 1000:材料填充單元 1002:中間基板 1004:樣品 1006:材料 1008:模具 1010:材料 1100:拾取和放置單元 1102:電子設備 1104:中間基板 1106:樣品基板 1200:完整系統 1202a-1202d:印刷單元 1204:UV固化單元 1206:加熱單元 1208:燒結單元 1210:燒蝕單元 1212:材料填充單元 1214:模組 1216:模組 1218:檢查單元 1220:清潔單元 1222:樣品翻轉單元 1224:樣品構建單元 1226:清潔站 1228:樣品翻轉單元

在附圖的各圖中，以舉例而非限制的方式示出了本發明，其中：

圖1以概念性方式示出了根據本發明的實施例配置的系統，系統採用窄縫隙或接觸間隙印刷系統、後印刷處理和/或檢查、以及在與樣品接觸期間的非數位固化，以提供粘性材料的高解析度和高速印刷。

圖2示意性地示出了根據圖1中所示的概念概述配置的系統的各態樣。

圖3a-3e示出了根據圖2所示的示意圖配置的系統的替代佈置，其中：圖3a示出了基於雷射輔助沉積在印刷單元和UV模組中的這種系統的示例；圖3b示出了UV固化材料的印刷與樣品建構處理；圖3c展示了與圖3b相同的處理，其中在中間基板的相對側進行印刷以避免基板翻轉；圖3d展示了基於雷射輔助沉積和加熱模組的此種系統的範例；且圖3e顯示了完全固化的層，此層由雷射從中間基板釋放。

圖4示出了根據本發明一些實施例的均勻膜的印刷，透過用注射器將材料放置在膜基板上並使材料穿過明確限定的間隙以產生均勻層、翻轉基板並固化層。

圖5示出了根據本發明一些實施例的將多種材料印刷到同一層上的示例。

圖6a和6b示出了根據本發明一些實施例的中間基板的示例，包括化學惰性基板或塗覆有氟或矽酮聚合物的基板。

圖6c示出了本發明的另一實施例，其中中間基板由功能保持器保持以增強其性能。

圖7a和7b示出了可以在印刷期間使用的中間站的示例。圖7a示出了檢查單元，而圖7b示出了基板清潔單元。

圖8a-8c示出了使用不同的中間站的態樣：附加的固化系統（圖8a）、附加的熱固化單元（圖8b）、以及使用惰性氣體的固化站的示例（圖8c）。

圖9a-9d說明了使用不同的中間站的態樣：額外的燒結單元（圖9a）或燒蝕單元（圖9b），並使用這些單元在中間基板上（圖9c）（或者直接在樣品上（圖9d））燒結或燒蝕材料。

圖10a和10b說明了使用不同的中間站的態樣：在中間基板上（圖10a）或直接在樣品上（圖10b）的附加材料填充單元。

圖11a和11b說明了使用不同中間站的態樣：在中間基板（圖11a）上或直接在樣品（圖11b）上的附加拾取和放置單元。

圖12說明了在檢查和清潔樣品、翻轉樣品以及固化和分離樣品之前，使用幾個印刷單元和幾個附加單元進行印刷的完整工作流程。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

102:窄縫隙或接觸間隙印刷系統

104:移動單元

106:固化單元

Claims (15)

1. 一種系統，包含： 一印刷單元，該印刷單元被配置為在一中間基板上印刷一材料的一圖像； 一樣品構建單元，該樣品構建單元被配置為接收其上印刷有該材料的該圖像的該中間基板，並將該圖像從該中間基板轉移到一樣品；和 一紫外線（UV）光源，該UV光源配置為在該中間基板從該印刷單元移至該樣品構建單元的處理中固化印刷在該中間基板上的部分材料。
2. 如請求項1所述之系統，其中該印刷單元包括配置成在一施體基板上形成該材料的一均勻層的一塗覆系統，並且該印刷單元還配置成將該材料的該圖像從該施體基板轉移到該中間基板上。
3. 如請求項2所述之系統，其中該塗覆系統包括該材料的一注射器以及被佈置為將該材料從該注射器驅動到該施體基板上的一空氣泵或機械泵，並且該塗覆系統還被配置為將其上存在該材料的該施體基板一起運輸朝向輥或刀之間的一明確界定的間隙，以在該施體基板上形成一均勻的材料層，該均勻的材料層具有由該明確界定的間隙限定的一厚度。
4. 如請求項2所述之系統，其中該塗覆系統包括一絲網印刷模組，該絲網印刷模組被配置為用該材料塗覆具有明確限定的孔的一膜的絲網或模板，並且該塗覆系統進一步被配置為用一刀片或一刮板將該材料從該膜的絲網或模板轉移至該中間基板。
5. 如請求項2所述之系統，其中該塗覆系統包括以下中的一種：被配置為將該材料印刷到該施體基板上的一分配器或一噴墨頭；被配置為用該均勻的材料層塗覆該施體基板的一凹版印刷或微凹版印刷系統；被配置為用該材料的該均勻層塗覆該施體基板的一狹縫模頭系統；以及被配置為用該材料的該均勻層塗覆該施體基板的一輥塗系統。
6. 如請求項1所述之系統，其中該材料包括以下之一：一高粘性材料、焊膏或用於印刷電子設備的其他金屬膏、一金屬膏、一陶瓷膏、一蠟材料、一聚合物材料或一聚合物和一單體材料的一混合物、一敏感的低粘度材料、可以透過紫外線或加熱固化的材料、或可以乾燥的材料。
7. 如請求項1所述之系統，其中該印刷單元包括一基於雷射的系統，該基於雷射的系統包括一高頻雷射，該高頻雷射被配置為將該材料的該圖像從一相應的施體基板噴射到該中間基板。
8. 如請求項1所述之系統，該系統進一步包括一成像系統，該成像系統被佈置為在該中間基板從該印刷單元到該樣品構件單元的移動期間測量在該中間基板上印刷的該材料的該圖像，其中該成像系統被配置為在二維或三維中測量該圖像，以及將透過該測量收集的資料傳輸到一清潔單元，以在該材料的該圖像出現缺陷的情況下清潔該中間基板，或將資料傳輸到其他附加單元，以在傳輸該材料的該圖像到該樣品構件單元中的該樣品之前對該材料的該圖像進行進一步處理。
9. 如請求項1所述之系統，該系統進一步包括以下一項或多項： 一燒結和/或燒蝕單元，該燒結和/或燒蝕單元被配置為進一步處理印刷在該中間基板上的該材料的該圖像，或者 一材料填充單元，該材料填充單元配置為用一不可固化或緩慢固化的材料填充一模製固化層。
10. 一種方法，包含以下步驟： 透過一印刷單元將一材料的一圖像印刷到一中間基板上； 在一樣品構建單元中將印刷在該中間基板上的該材料的該圖像轉移到一樣品，該樣品構建單元被配置為接收其上印刷有該材料圖像的該中間基板；和 在將該圖像從該印刷單元轉移到該樣品構建單元的處理中，透過一紫外線（UV）光源將印刷在該中間基板上的部分材料固化。
11. 如請求項10所述之方法，其中將該材料印刷到該中間基板上之步驟包括以下步驟： 透過該印刷單元的一塗層系統在一施體基板上形成一均勻的材料層；和 將該材料的該均勻層的一部分從該施體基板轉移到該中間基板上。
12. 如請求項10所述之方法，其中將該材料印刷到該中間基板上之步驟包括以下步驟： 將該材料從該印刷單元的一塗層系統的一注射器驅動到一施體基板上； 將其上存在該材料的該施體基板一起運輸朝向輥或刀之間的一明確界定的間隙，以在該施體基板上形成一均勻的材料層，該均勻的材料層具有由該明確界定的間隙限定的一厚度；以及 將該材料的該均勻層的一部分從該施體基板轉移到該中間基板上。
13. 如請求項10所述之方法，其中將該材料印刷到該中間基板上之步驟包括以下步驟： 透過該印刷單元的一塗覆系統的一絲網印刷模組，將具有明確限定的孔的膜的一絲網或模板用該材料塗覆；和 使用刀片或刮板將該材料從膜的該絲網或模板轉移到該中間基板。
14. 如請求項10所述之方法，其中印刷在該中間基板上、該樣品上（在將該材料圖像轉移至其上之前或之後）或該中間基板及該樣品兩者上的該材料圖像被：（i）用一加熱器加熱；（ii）使用一或多個成像系統成像；（iii）使用一雷射系統進行燒結或燒蝕；（iv）填充有不可固化或固化速度慢的材料；或（v）以上所有。
15. 如請求項14所述之方法，該方法進一步包括在將該材料的該圖像印刷在該中間基板上之後，翻轉該中間基板，使得該材料的該圖像與該樣品相鄰地取向。

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