WO2016116320A1 - Verfahren zur belichtung eines dreidimensionalen bereichs - Google Patents

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WO2016116320A1
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Andreas FITZINGER
Simon Gruber
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a method for exposing a three-dimensional area.
  • So-called 3D printing methods are known from the state of the art for forming a dimensionally stable object by exposure of a three-dimensional region of a non-dimensionally stable mass.
  • a powdery or liquid substance is selectively cured by the action of light or heat radiation in a three-dimensional region, thereby forming a solid body.
  • the three-dimensional area is subdivided into at least two adjoining layers, which are exposed in time sequence with a predetermined exposure intensity. The exposure hardens the substance and becomes dimensionally stable, so that one layer after the other can be exposed.
  • Exposure field is limited by the optical exposure system used and the resolution used. In order to be able to expose areas which are larger than the optical exposure field at a given resolution, it is known to coat each individual layer in at least two exposure fields with adjacent ones
  • the entire layer information is generated by temporally successive exposure of several sub-areas.
  • the object of the present invention is to provide a method in which this false exposure (over-, under- or unexposure) is avoided, and which makes it possible to easily expose three-dimensional areas which are larger than the available exposure field are to avoid the formation of seam and break points at the boundaries of the sub-areas.
  • the object according to the invention is initially achieved by overlapping adjacent exposure fields in individual subregions. This avoids gaps being created between the exposure fields in which there is no or one
  • Subregions takes place an overlap of two sections at the edges, and an overlap of four sections at the corners.
  • the shape and design of the overlapping subregions can be arbitrary according to the invention.
  • the overlapping partial regions can in particular assume rectangular, triangular or other geometric shapes.
  • the use of non-rectangular overlapping portions can be provided according to the invention, the use of non-rectangular overlapping portions.
  • the extent of the overlapping partial regions can be added
  • pixel-based exposure depending on the resolution used and may preferably be at least one to five pixels.
  • the mean exposure intensity in the overlapping partial areas is lower than in the non-overlapping partial areas.
  • the mean exposure intensity in the overlapping partial areas is lower than in the non-overlapping partial areas.
  • in each case for example, only half the exposure energy and / or half are used in the overlapping partial areas
  • Exposure time of the predetermined target value exposed In total, this results in the overlapping partial areas of the target value of the exposure intensity.
  • overlapping partial areas by means of pulse width modulation, or by using a partial gray level in the overlapping area.
  • a plurality of overlapping regions may be provided and thus several partial intensity values per individual image may be necessary.
  • the exposure intensity in these areas is reduced accordingly to the
  • corresponding fraction of the exposure intensity in the non-overlapping partial area can be reduced in order to achieve the target value of the exposure intensity in total in the overlapping partial areas.
  • the exposure intensity in the overlapping subregions of adjacent layers is different.
  • the exposure intensity in the overlapping subregions of adjacent layers is different.
  • Subareas varies from layer to layer. This has the advantage that, even if the resulting intensity and the exact shape of the overlapping area can not be adjusted accurately, no seam that passes through the entire formed object is produced, which would subsequently appear as a breakage point or a geometrical inaccuracy.
  • the exposure intensity in the overlapping partial regions varies in one or two spatial coordinates of the layer, so that the exposure intensity in these regions is location-dependent.
  • an arbitrary energy curve can be realized in the overlapping partial regions of the exposure field. This can be achieved in particular that, for example, in the interior of the object to be exposed another
  • Exposure intensity or a different course of the exposure intensity is achieved than at the edge of the object to be exposed.
  • a locally constant exposure intensity is provided in individual overlapping partial regions, and a spatially variable illumination intensity is provided in other overlapping partial regions.
  • a spatially variable illumination intensity is provided in other overlapping partial regions.
  • Exposure intensity may be provided, where x and y are the two-dimensional
  • the exposure intensity can also vary in this two-dimensional area around the respective target value of the intensity.
  • the exposure intensity in the overlapping subareas at a point of the exposure field ie a fixed x and y coordinate, varies along successive layers by a slice-dependent target value.
  • the variation around the slice-dependent target value amounts to at least 5%, preferably at least 10%, of the target value.
  • the exposure fields are exposed simultaneously. According to the invention can also be provided that the exposure fields are exposed simultaneously. According to the invention can also be provided that the exposure fields are exposed simultaneously. According to the invention can also be provided that the
  • Exposure fields are exposed in chronological order.
  • a plurality of exposures of the same or different intensity are performed in chronological order.
  • the exposure takes place continuously, by passing an exposure field in constant or variable speed over the area to be exposed, wherein the projected exposure pattern is changed continuously.
  • the exposure pattern may be played in the form of a continuous projection or a video, and that
  • Exposure field to be moved in a coordinated speed Exposure field to be moved in a coordinated speed.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the area to be exposed and a section of a layer to be exposed
  • Fig. 2 shows a schematic representation of four overlapping exposure fields and a single exposure field with a plurality of partial regions
  • FIG. 3 shows a two-dimensional representation of an exposure field and courses of the exposure intensity along given interfaces
  • FIGS. 5a-5c show further schematic representations of a device according to the invention
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the three-dimensional region 1 to be exposed. This is subdivided along the z-axis into successive layers 2, which are designated by way of example as a, b, c. During exposure, the layers are processed in sequence and the object to be exposed 5 is generated layer by layer.
  • a layer 2 to be exposed is shown schematically.
  • the layer 2 comprises four rectangular exposure fields 3 arranged in a rectangle lying adjacent to one another, which are indicated by broken lines.
  • the object 5 to be developed is located inside the layer 2.
  • geometrically exactly matched exposure fields form the schematically represented seams 6, the avoidance of which represents one of the objects of the present invention.
  • Fig. 2 shows a representation of the four exposure fields 3, which overlap in their edge regions.
  • One of the exposure fields is highlighted by way of example and shown in the right part of FIG. 2.
  • the exposure field 3 comprises first, second and third subregions 4, 4 ', 4 ", wherein the first subregion 4 does not overlap with other exposure fields, the second subregion 4' overlaps with another exposure field, and the third subregion 4" with three other exposure fields overlaps. Accordingly, the exposure intensity in the first, second and third subregions 4, 4 ', 4 "is different in each case.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an exposure field 3 and the course of the exposure intensity I along the x-coordinate in the layers a, b and c at the y-coordinates y1 and y2. Also indicated is the profile of the object 5 to be exposed, the exposure intensity outside of this object 5 generally falling to zero.
  • the course of the exposure intensity I in layer a is shown.
  • the exposure intensity is initially 0.25 along the y-coordinate y1, since four exposure fields overlap in the sub-area 4 ", the intensity increases to 0.5 since the x-coordinate xa, since two exposure fields overlap in the sub-area 4 '.
  • Coordinate y2 the exposure intensity is initially 0.5, since two exposure fields overlap in the subarea 4 'From the x coordinate xa, the intensity increases to 1, since no exposure fields overlap in the subarea 4.
  • the intensity in the x direction can increase linearly, nonlinearly or in a composite manner up to the coordinate xa with a different gradient, as shown for layer b.
  • the intensity may also initially be high, and then linearly, nonlinearly or exponentially decay in the x direction, as exemplified for layer c.
  • a linear or non-linear course of the intensity in the y-direction can also be provided according to the invention.
  • the respectively selected courses of the intensity depend on the respective task.
  • Exposure field 3 The exposure intensity 11, 12 is selected such that it varies by the respectively required target value at this point, so that even with incorrectly set overlap of the partial areas 4 ', 4 "the formation of seam lines is avoided, and on average along the layers the exposure intensity is correct at this point.
  • Fig. 5a shows a schematic representation of an inventive
  • Part 4 The local course of the exposure intensity in the layers a, b, c and d is denoted by la, Ib, Ic and Id and follows in each case essentially a bell-shaped or Gaussian profile, wherein according to the invention also any other courses can be provided.
  • the Gaussian shape in each layer is shifted with respect to the adjacent layers.
  • Fig. 5b shows the same layer arrangement, wherein in each layer with a point the maximum of the intensity is indicated. Since the maxima in adjacent layers always come to rest at different x-positions, the formation of a straight seam is avoided, so that the joining together of the adjoining partial regions 4 and the superimposed layers a, b, c, d
  • Fig. 5c shows a further schematic representation of an inventive
  • Exposure intensity results. According to the invention, any other courses of the exposure intensity can also be provided.
  • the invention is not limited to the present embodiments but includes all methods within the scope of the following claims.
  • the invention also extends to the three-dimensional objects generated by using the method.

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Abstract

Verfahren zur Belichtung eines dreidimensionalen Bereichs (1), wobei der dreidimensionale Bereich in zumindest zwei aufeinanderfolgende Schichten (2) unterteilt wird, die in zeitlicher Abfolge belichtet werden, wobei jede Schicht (2) in zumindest zwei Belichtungsfelder (3) mit zumindest einem ersten Teilbereich (4), einem zweiten Teilbereich (4'), gegebenenfalls einem dritten Teilbereich (4'') sowie gegebenenfalls weiteren Teilbereichen unterteilt wird, wobei benachbarte Belichtungsfelder (3) in einzelnen Teilbereichen (4', 4'') zur Vermeidung fehlbelichteter Gebiete überlappen.

Description

Verfahren zur Belichtung eines dreidimensionalen Bereichs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belichtung eines dreidimensionalen Bereichs.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte 3D-Druckverfahren Verfahren zur Bildung eines formstabilen Objektes durch Belichtung eines dreidimensionalen Bereichs einer nicht formstabilen Masse bekannt. Bei diesen Verfahren wird eine pulverförmige oder flüssige Substanz durch Einwirkung von Licht- oder Wärmestrahlung in einem dreidimensionalen Bereich selektiv ausgehärtet, um dadurch einen festen Körper zu bilden. Der dreidimensionale Bereich wird zu diesem Zweck in zumindest zwei aneinander angrenzende Schichten unterteilt, die in zeitlicher Abfolge mit einer vorbestimmten Belichtungsintensität belichtet werden. Durch die Belichtung härtet die Substanz aus und wird formstabil, sodass eine Schicht nach der anderen belichtet werden kann.
Ein Problem derartiger Verfahren besteht darin, dass das verfügbare optische
Belichtungsfeld durch das eingesetzte optische Belichtungssystem und die verwendete Auflösung begrenzt ist. Um auch Bereiche belichten zu können, die größer als das optische Belichtungsfeld bei gegebener Auflösung sind, ist es bekannt, jede einzelne Schicht in zumindest zwei Belichtungsfelder mit aneinander angrenzenden
Teilbereichen zu unterteilen. Die gesamte Schichtinformation wird dabei durch zeitlich aufeinander abfolgende Belichtung mehrerer Teilbereiche erzeugt.
Ein Problem bei diesen bekannten Verfahren zur Belichtung großer Bereiche besteht darin, dass in den Randbereichen, in denen benachbarte Teilbereiche
aneinanderstoßen, durch nicht korrekte Ausrichtung entweder ein Überlapp oder eine Lücke der Belichtungsintensität entstehen kann. Dies äußert sich in diesen Bereichen in einer zu starken Belichtung, was zu Überhärtung führt, oder einer zu schwachen oder fehlenden Belichtung, was zu einer fehlenden Aushärtung führt. Da außerdem die fehlerhafte Ausrichtung in der Regel von Schicht zu Schicht gleich bleibt, äußert sich dieser Fehler in einer deutlich sichtbaren Nahtstelle bei dem zu erzeugenden Objekt, die insbesondere auch als unerwünschte geometrische Ungenauigkeit, Nahtstelle oder Bruchstelle in Erscheinung tritt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, bei dem diese Fehlbelichtung (Über-, Unter- oder Nichtbelichtung) vermieden wird, und das es ermöglicht, auf einfache Weise dreidimensionale Bereiche zu belichten, die größer als das zur Verfügung stehende Belichtungsfeld sind, wobei die Bildung von Naht- und Bruchstellen an den Grenzen der Teilbereiche vermieden werden soll.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird zunächst dadurch gelöst, dass benachbarte Belichtungsfelder in einzelnen Teilbereichen überlappen. Dadurch wird vermieden, dass zwischen den Belichtungsfeldern Lücken entstehen, in denen keine oder eine
verminderte Aushärtung erfolgt. Bei beispielsweise rechteckiger Anordnung der
Teilbereiche erfolgt ein Überlapp zweier Teilbereiche an den Rändern, und ein Überlapp von vier Teilbereichen an den Ecken.
Die Form und Ausbildung der überlappenden Teilbereiche kann erfindungsgemäß beliebig sein. Die überlappenden Teilbereiche können insbesondere rechteckige, dreieckige, oder andere geometrische Formen annehmen. Insbesondere bei der Belichtung unregelmäßiger Strukturen kann erfindungsgemäß die Verwendung nichtrechteckiger überlappender Teilbereiche vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß kann es auch vorgesehen sein, einen Überlapp einer beliebigen Anzahl von Teilbereichen zuzulassen, um eine möglichst schnelle Belichtung des gesamten Bereichs zu erzielen, wobei die Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen entsprechend angepasst wird, um in den überlappenden Teilbereichen einen Zielwert der Belichtungsintensität zu erzielen.
Erfindungsgemäß kann die Ausdehnung der überlappenden Teilbereiche bei
pixelbasierter Belichtung von der verwendeten Auflösung abhängig sein und kann vorzugsweise zumindest ein bis fünf Pixel betragen.
Zur Vermeidung einer Überbelichtung in den Überlappungsbereichen kann
erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die mittlere Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen niedriger ist als in den nicht überlappenden Teilbereichen. Dabei wird im einfachsten Fall in den überlappenden Teilbereichen jeweils beispielsweise nur mit der halben Belichtungsenergie und/oder der halben
Belichtungszeit des vorbestimmten Zielwertes belichtet. In Summe ergibt sich dadurch in den überlappenden Teilbereichen der Zielwert der Belichtungsintensität.
Dies kann erfindungsgemäß durch das direkte Ansteuern der Pixel in den
überlappenden Teilbereichen mittels Pulsweitenmodulation erfolgen, oder durch Einsatz einer partiellen Graustufe im Überlappungsbereich. Es können je nach Anzahl der Belichtungsfelder mehrere Überlappungsbereiche vorgesehen sein und somit mehrere partielle Intensitätswerte pro Einzelbild nötig sein.
Je nachdem, mit wie vielen Teilbereichen der Überlapp durchgeführt wird, wird die Belichtungsintensität in diesen Bereichen entsprechend verringert, um den
vorgesehenen Zielwert der Belichtungsintensität zu erreichen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an den Rändern eines Teilbereichs nur mit halber Intensität belichtet wird, und an den Ecken nur mit einem Viertel der Intensität des nicht überlappenden Bereichs. Bei der Überlappung einer beliebigen Anzahl von
Teilbereichen kann die Belichtungsintensität in diesen Teilbereichen auf ein
entsprechendes Bruchteil der Belichtungsintensität im nicht überlappenden Teilbereich reduziert werden, um in Summe in den überlappenden Teilbereichen den Zielwert der Belichtungsintensität zu erreichen.
Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass die Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen angrenzender Schichten unterschiedlich ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Belichtungsintensität in den überlappenden
Teilbereichen von Schicht zu Schicht variiert. Dies hat den Vorteil, dass, auch wenn die resultierende Intensität und die genaue Form des Überlappungsbereichs nicht genau eingestellt werden kann, keine das gesamte gebildete Objekt durchziehende Nahtstelle entsteht, welche in Folge als Bruchstelle oder einer geometrischen Ungenauigkeit in Erscheinung treten würde.
Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass die Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen in einer oder zwei Ortskoordinaten der Schicht variiert, sodass die Belichtungsintensität in diesen Bereichen ortsabhängig ist. Dadurch lässt sich ein beliebiger Energieverlauf in den überlappenden Teilbereichen des Belichtungsfeldes realisieren. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass beispielsweise im Inneren des zu belichtenden Objekts eine andere
Belichtungsintensität oder ein anderer Verlauf der Belichtungsintensität erzielt wird, als am Rand des zu belichtenden Objekts.
Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass in einzelnen überlappenden Teilbereichen eine örtlich konstante Belichtungsintensität vorgesehen ist, und in anderen überlappenden Teilbereichen eine örtlich variable Belichtungsintensität vorgesehen ist. So kann beispielsweise in den Ecken eines Teilbereichs eine konstante Belichtungsintensität, und in den Rändern eine in x- oder y-Richtung variable
Belichtungsintensität vorgesehen sein, wobei x und y die zweidimensionalen
Ortskoordinaten einer Schicht bezeichnen. Die Belichtungsintensität kann auch in diesem zweidimensionalen Bereich um den jeweiligen Zielwert der Intensität variieren.
Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass die Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen an einem Punkt des Belichtungsfelds, also einer festen x- und y-Koordinate, entlang aufeinanderfolgender Schichten um einen schichtabhängigen Zielwert variiert. Dies hat den erfindungsgemäßen Vorteil, dass entlang
aufeinanderfolgender Schichten der Zielwert der Belichtung im Mittel erzielt wird, auch wenn die Belichtungsfelder und Überlappungsbereiche nicht völlig exakt eingestellt sind, sodass die Bildung einer Nahtstelle entlang der Schichten völlig vermieden wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Variation um den schichtabhängigen Zielwert zumindest 5%, vorzugsweise zumindest 10% des Zielwerts beträgt.
Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass die Belichtungsfelder gleichzeitig belichtet werden. Erfindungsgemäß kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die
Belichtungsfelder in zeitlicher Abfolge belichtet werden.
Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass mehrere Belichtungen gleicher oder unterschiedlicher Intensität in zeitlicher Abfolge durchgeführt werden.
Beispielsweise kann zunächst das gesamte Belichtungsfeld mit einer Grundintensität, und danach ausgewählte Teilbereiche zumindest einmal mit einer zusätzlichen
Intensität belichtet werden. Erfindungsgemäß kann weiters vorgesehen sein, dass die Belichtung kontinuierlich erfolgt, indem ein Belichtungsfeld in konstanter oder variabler Geschwindigkeit über den zu belichtenden Bereich geführt wird, wobei das projizierte Belichtungsmuster kontinuierlich geändert wird. Beispielsweise kann das Belichtungsmuster in Form einer kontinuierlichen Projektion oder eines Videos abgespielt werden, und das
Belichtungsfeld in darauf abgestimmter Geschwindigkeit bewegt werden.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Zeichnungen und der Figurenbeschreibung.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand nicht ausschließlicher Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des zu belichtenden Bereichs und einen Ausschnitt einer zu belichtenden Schicht;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von vier überlappenden Belichtungsfeldern und eines einzigen Belichtungsfeldes mit mehreren Teilbereichen;
Fig. 3 zeigt eine zweidimensionale Darstellung eines Belichtungsfeldes und Verläufe der Belichtungsintensität entlang gegebener Schnittstellen;
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufs der Belichtungsintensität in zwei Punkten des Belichtungsfeldes entlang aufeinanderfolgender Schichten;
Fig. 5a - 5c zeigen weitere schematischer Darstellungen einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des zu belichtenden dreidimensionalen Bereichs 1 . Dieser ist entlang der z-Achse in aufeinanderfolgende Schichten 2 unterteilt, die beispielhaft mit a, b, c bezeichnet sind. Bei der Belichtung werden die Schichten der Reihe nach abgearbeitet und das zu belichtende Objekt 5 Schicht für Schicht generiert.
Im rechten Bereich der Fig. 1 ist eine zu belichtende Schicht 2 schematisch dargestellt. Die Schicht 2 umfasst vier, in einem Rechteck angrenzend liegend angeordnete, rechteckige Belichtungsfelder 3, die durch unterbrochene Linien angedeutet sind. Das zu entwickelnde Objekt 5 befindet sich im Inneren der Schicht 2. An den Trennstellen zwischen den einzelnen Belichtungsfeldern 3 bilden sich bei geometrisch exakt aufeinander angepassten Belichtungsfeldern die schematisch dargestellten Nahtstellen 6 aus, deren Vermeidung eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung der vier Belichtungsfelder 3, die in ihren Randbereichen überlappen. Eines der Belichtungsfelder ist exemplarisch hervorgehoben und im rechten Teil der Fig. 2 dargestellt. Das Belichtungsfeld 3 umfasst erste, zweite und dritte Teilbereiche 4, 4', 4", wobei der erste Teilbereich 4 nicht mit anderen Belichtungsfeldern überlappt, der zweite Teilbereich 4' mit einem anderen Belichtungsfeld überlappt, und der dritte Teilbereich 4" mit drei anderen Belichtungsfeldern überlappt. Entsprechend ist die Belichtungsintensität in den ersten, zweiten und dritten Teilbereichen 4, 4', 4" jeweils unterschiedlich.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Belichtungsfeldes 3 und den Verlauf der Belichtungsintensität I entlang der x-Koordinate in den Schichten a, b und c an den y-Koordinaten y1 und y2. Ebenfalls angedeutet ist der Verlauf des zu belichtenden Objekts 5, wobei die Belichtungsintensität außerhalb dieses Objekts 5 in der Regel auf Null abfällt.
Als Beispiel ist der Verlauf der Belichtungsintensität I in Schicht a dargestellt. Entlang der y-Koordinate y1 ist die Belichtungsintensität zunächst 0,25, da im Teilbereich 4" vier Belichtungsfelder überlappen. Ab der x-Koordinate xa steigt die Intensität auf 0,5, da im Teilbereich 4' zwei Belichtungsfelder überlappen. Entlang der y-Koordinate y2 ist die Belichtungsintensität zunächst 0,5, da im Teilbereich 4' zwei Belichtungsfelder überlappen. Ab der x-Koordinate xa steigt die Intensität auf 1 , da im Teilbereich 4 keine Belichtungsfelder überlappen.
Für die Schichten b und c sind exemplarisch weitere Verläufe der Intensität I dargestellt. So kann die Intensität in x-Richtung linear, nichtlinear oder zusammengesetzt bis zur Koordinate xa mit unterschiedlicher Steigung ansteigen, wie für Schicht b gezeigt. Die Intensität kann auch zunächst hoch sein, und dann in x-Richtung linear, nichtlinear oder exponentiell abfallen, wie exemplarisch für Schicht c dargestellt. Auch ein linearer oder nichtlinearer Verlauf der Intensität in y-Richtung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein. Die jeweils gewählten Verläufe der Intensität sind von der jeweiligen Aufgabe abhängig.
Fig. 4 zeigt exemplarisch einen Verlauf der Belichtungsintensität in Richtung der z- Koordinate entlang der Schichten 2 an den festen Positionen x1 , y1 (im Teilbereich 4") und x1 , y2 (im Teilbereich 4') innerhalb der Überlappungsbereiche eines
Belichtungsfelds 3. Die Belichtungsintensität 11 , 12 wird derart gewählt, dass sie um den an dieser Stelle jeweils erforderlichen Zielwert variiert, sodass auch bei fehlerhaft eingestellter Überlappung der Teilbereiche 4', 4" die Bildung von Nahtlinien vermieden wird, und im Mittel entlang der Schichten die Belichtungsintensität an diesem Punkt korrekt ist.
Fig. 5a zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Intensitätsverlaufs in vier aufeinanderfolgenden Schichten a, b, c und d, die jeweils zwei erste, nicht überlappende Teilbereiche 4, sowie einen zweiten, überlappenden
Teilbereich 4' aufweisen. Der örtliche Verlauf der Belichtungsintensität in den Schichten a, b, c und d ist mit la, Ib, Ic und Id gekennzeichnet und folgt jeweils im Wesentlichen einem glocken- oder gaußförmigen Verlauf, wobei erfindungsgemäß auch beliebige andere Verläufe vorgesehen sein können. Um zu verhindern, dass sich die Maxima der Intensität in jeder Schicht an der selben x-Position befinden, ist der gaußförmige Verlauf in jeder Schicht bezüglich der benachbarten Schichten verschoben angeordnet.
Fig. 5b zeigt die selbe Schichtanordnung, wobei in jeder Schicht mit einem Punkt das Maximum der Intensität angedeutet ist. Indem die Maxima in benachbarten Schichten stets an unterschiedlichen x-Positionen zu liegen kommen, wird die Bildung einer geradlinigen Nahtstelle vermieden, sodass das Zusammenfügen der nebeneinander liegenden Teilbereiche 4 und der übereinander liegenden Schichten a, b, c, d
begünstigt wird. Fig. 5c zeigt eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Intensitätsverlaufs in drei nebeneinander angeordneten Teilbereichen n, n+1 und n+2 mit überlappenden Teilbereichen 4'. In den überlappenden Teilbereichen 4' wird die Belichtungsintensität jedes Teilbereichs 4 linear auf Null reduziert, sodass sich durch Addition der Intensität in den überlappenden Teilbereichen der Zielwert der
Belichtungsintensität ergibt. Erfindungsgemäß können auch beliebige andere Verläufe der Belichtungsintensität vorgesehen sein.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele sondern umfasst sämtliche Verfahren im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche. Darüber hinaus erstreckt sich die Erfindung auch auf die durch Anwendung des Verfahrens generierten dreidimensionalen Objekte.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Belichtung eines dreidimensionalen Bereichs (1 ), wobei der
dreidimensionale Bereich in zumindest zwei aufeinanderfolgende Schichten (2) unterteilt wird, die in zeitlicher Abfolge belichtet werden, wobei jede Schicht (2) in zumindest zwei Belichtungsfelder (3) mit zumindest einem ersten Teilbereich (4), einem zweiten Teilbereich (4'), gegebenenfalls einem dritten Teilbereich (4") sowie gegebenenfalls weiteren Teilbereichen unterteilt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass benachbarte Belichtungsfelder (3) in einzelnen
Teilbereichen (4', 4") zur Vermeidung fehlbelichteter Gebiete überlappen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung
einer Überbelichtung die mittlere Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen (4', 4") niedriger ist als in den nicht überlappenden Teilbereichen (4).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen (4', 4") angrenzender Schichten (2) unterschiedlich ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen (4', 4") in einer oder zwei Ortskoordinaten variiert, sodass die Belichtungsintensität in diesen
Bereichen ortsabhängig ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen überlappenden Teilbereichen (4') eine örtlich konstante Belichtungsintensität vorgesehen ist, und in anderen überlappenden Teilbereichen (4") eine örtlich variable Belichtungsintensität vorgesehen ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen (4', 4") an einem Punkt des Belichtungsfelds (3) entlang aufeinanderfolgender Schichten (2) um einen schichtabhängigen Zielwert variiert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation zumindest 5%, vorzugsweise zumindest 10% des Zielwerts beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation in einem zweiten Teilbereich (4') niedriger ist als in einem dritten Teilbereich (4").
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsfelder (3) gleichzeitig belichtet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsfelder in zeitlicher Abfolge belichtet werden.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (4, 4', 4") eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (4, 4', 4") eine beliebige geometrische Form aufweisen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine beliebige Anzahl, vorzugsweise zwei oder vier, Teilbereiche (4', 4") überlappen, wobei die Belichtungsintensität in den überlappenden Teilbereichen entsprechend angepasst wird, um in den überlappenden Teilbereichen einen Zielwert der Belichtungsintensität zu erzielen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen oder allen Teilbereichen (4, 4', 4") mehrere Belichtungen gleicher oder unterschiedlicher Intensität in zeitlicher Abfolge durchgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtung kontinuierlich erfolgt, indem ein Belichtungsfeld in konstanter oder variabler Geschwindigkeit über den zu belichtenden Bereich geführt wird, wobei das projizierte Belichtungsmuster kontinuierlich angepasst wird.
6. Dreidimensionales Objekt, generiert unter Anwendung eines Verfahrens zur Belichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.
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