專利名稱：用于分層制造有形物體的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于分層制造有形物體 的方法。本發(fā)明還涉及一種用于分層制造有形物體的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這種方法已公知。例如，由DE10256672A1己知貯液器包括上側(cè)具有 分離層的透明底板。在底板上方的空間中，具有能夠上下運(yùn)動的承載板。 承載板在上下運(yùn)動期間能夠到達(dá)液位下方至液位上方的范圍內(nèi)的位置。 有形物體的首先形成的固體層粘附至承載板的下側(cè)。連續(xù)形成的固體層 均分別粘附至先前形成的固體層。
每次在新層凝固后，使承載板與粘附于其上的較早凝固層一起向上 運(yùn)動，使得最新形成的固體層與底板的分離層分離。每次這樣分離后， 都使已分離的固體層運(yùn)動到距底板的分離層一定距離的預(yù)定位置，用于 使液體流進(jìn)已分離的固體層與底板的分離層之間。通過使包含該流入液 體的層的預(yù)定區(qū)域凝固，而得到有形物體的連續(xù)固體層。
承載板的向上分離運(yùn)動需要在該承載板上施加外力。該外力導(dǎo)致正 制造的有形物體的內(nèi)應(yīng)力增加。尤其是在具有變化橫截面的物體中，垂 直拉伸應(yīng)力可能局部變得很高。如果這些應(yīng)力太高，則物體會變形、損 壞或斷裂。對于公知的方法，由于快速分離需要大的外力，所以有形物 體中的內(nèi)應(yīng)力在快速分離期間也會很大。因而，公知方法的缺點(diǎn)在于， 僅有限種類的物體能被快速地形成。而其它種類的物體，尤其是那些橫 截面急劇變化的物體不能通過公知的方法快速地形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是使得能夠更快地制造有形物體。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法。在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的該方法中，在至少一個(gè)所述方法循環(huán)期間，進(jìn)行所述凝固使得所述固體層的所述表面部分不能全部同時(shí)與結(jié)構(gòu)
成形器(construction shape)的液體接觸側(cè)完全接觸接合，從這種意義來說所述固體層與所述結(jié)構(gòu)成形器在形狀上不匹配。以下說明這種不匹配形狀的應(yīng)用的有益效果。
在從結(jié)構(gòu)成形器快速分離最新形成的固體層期間，存在這樣的時(shí)期，其中液體(樹脂)與固體層和結(jié)構(gòu)成形器之間的間隙中的力/壓力不平衡。于是，在所述間隙中產(chǎn)生減小的壓力(真空或氣液的壓力)，從而產(chǎn)生使液體流入展開間隙中的力。因而，在所述間隙中的(低)壓力與由施加在正制造的物體的在最新形成的固體層之前凝固的層上的(高)壓力之間存在壓差(注意，對于公知的方法，液位上方及與其鄰接的空間中的壓力為通常的環(huán)境壓力，即，大氣壓力)。所述壓差的存在造成必然會需要大量的外力作用來使固體層與結(jié)構(gòu)成形器分離，尤其是對于具有(急劇地)變化橫截面的物體而言更是如此。然而這種大量的外力作用的施加會在所述分離期間造成物體中的內(nèi)應(yīng)力增加。
通過采用這種不匹配形狀，液體會更快地填滿固體層與結(jié)構(gòu)成形器之間的展開間隙。即，所述的不可能同時(shí)完全接觸接合使得在分離步驟幵始時(shí)，該空隙已局部地填滿液體。因此，通過采用這種不匹配形狀，所述壓差減小。因此，所需外力作用中的克服所述壓差所必需的部分減小，其結(jié)果是使得所需外力作用中的該部分對于所述物體中的所述內(nèi)應(yīng)力增加的作用較小。在給定最大許可內(nèi)應(yīng)力水平的情況下，這使得所述外力的更大份額用來克服分離期間產(chǎn)生的其它類型的阻力。換言之，釆用不匹配形狀使得用于克服所述壓差而消耗的外力所占份額較小，并由此使得可用來實(shí)現(xiàn)加速分離的外力所占份額較大。因此，能夠使制造有形物體的方法中的分離步驟加速，甚至(實(shí)際上尤其是)對于橫截面變化較大的物體來說也是如此。
在分離期間，還需要克服最新形成的固體層與結(jié)構(gòu)成形器之間的粘附力。(注意，通過在結(jié)構(gòu)成形器上使用防粘層或涂層使該粘附力通常減
6至盡可能小)。該粘附力與固體層和結(jié)構(gòu)成形器之間的接觸面積成比例。 由于通過采用這種不匹配形狀，接觸面積減小，因而粘附力也減小。這 進(jìn)一步加速了分離步驟。
另外，這種不匹配形狀的應(yīng)用具有另外的有益效果，對這些有益效 果說明如下。根據(jù)該方法，分離步驟之后是定位步驟，在定位步驟中， 使分離的固體層與結(jié)構(gòu)成形器相對于彼此運(yùn)動到相對于彼此的預(yù)定位 置。通常緊接著分離完成之后，在該相對運(yùn)動中會產(chǎn)生所謂的"過沖"。 也就是說，在定位步驟的初始階段，分離的固體層與結(jié)構(gòu)成形器運(yùn)動分 開得比期望的更遠(yuǎn)。在定位步驟的稍后階段中必須通過運(yùn)動使分離的固 體層和結(jié)構(gòu)成形器再次相互靠近來抵消該過沖。在該抵消運(yùn)動期間，已 同時(shí)進(jìn)入分離的固體層與結(jié)構(gòu)成形器之間的間隙的過剩液體必須被重新 擠出該間隙。該擠出耗費(fèi)時(shí)間，尤其是在結(jié)構(gòu)成形器具有柔性時(shí)更是如 此。
通過采用這種不匹配形狀，至少獲得了如下進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。所實(shí)現(xiàn)的 在分離步驟的初始階段期間必須克服的壓差以及粘附力的減小導(dǎo)致過沖 程度減小。小過沖的產(chǎn)生加速了定位步驟，這是由于在定位步驟中需要 補(bǔ)償?shù)倪^沖較小。
因此，在該制造有形物體的方法中，不僅能夠加速分離步驟，而且 能夠加速定位步驟。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了根據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
在所附權(quán)利要求中闡述。
參照下文所述的實(shí)施方式將清楚并闡明本發(fā)明的這些及其他方面。


以下參照附圖僅以實(shí)施例的方式來描述本發(fā)明進(jìn)一步的細(xì)節(jié)、方面 和實(shí)施方式。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式的實(shí)施例的側(cè)剖 視圖。
圖2示意性地示出了圖1的系統(tǒng)在根據(jù)本發(fā)明方法的階段期間的局部視圖。
圖3示意性地示出了可通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的物體的固體層 的實(shí)施例。
圖4A和4B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的實(shí) 施例的局部側(cè)剖視圖。
圖5A和5B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一實(shí)施方式的實(shí) 施例的局部側(cè)剖視圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照圖1和圖2，圖1和圖2示出了用于分層制造有形物體5 的系統(tǒng)1的實(shí)施例。系統(tǒng)1能夠執(zhí)行用于分層制造有形物體的方法的實(shí) 施例。示出了正在制造的有形物體5。該有形物體可例如是制成品或其它 合適類型的物體的原型或模型。
系統(tǒng)1包括貯液器2，在所示的實(shí)施例中，貯液器2填充有直至液 位4的液體3。系統(tǒng)1還包括結(jié)構(gòu)成形器6，該結(jié)構(gòu)成形器6位于貯液器 2中的液位4的下方。在所示的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)成形器6包括貯液器2的 底部平臺7以及位于平臺7頂部的防粘層8。結(jié)構(gòu)成形器6具有與貯液器 中的液體3接觸的液體接觸側(cè)11。然而，可代之以采用其它許多類型和 形狀的結(jié)構(gòu)成形器。
系統(tǒng)1還包括凝固裝置9，該凝固裝置9用于使液體3的預(yù)定部分 凝固，至少在所述部分與結(jié)構(gòu)成形器6的液體接觸側(cè)11接觸時(shí)發(fā)生該凝 固，從而得到有形物體5的固體層14，固體層14因而具有預(yù)定形狀。在 所示實(shí)施例中，液體層10的與液體接觸側(cè)11相鄰的預(yù)定區(qū)域發(fā)生凝固。
固體層14具有包括該固體層14的與結(jié)構(gòu)成形器6的液體接觸側(cè)11 發(fā)生所述接觸或已發(fā)生所述接觸的所有表面部分的固體層側(cè)70 (參見圖 2)。在圖1和圖2的實(shí)施例所示的情形下，所述接觸實(shí)際上在所示固體 層側(cè)70的大部分上存在于固體層側(cè)70與液體接觸側(cè)11之間。對于固體 層側(cè)70的實(shí)際上不存在所述接觸的那些部分，所述接觸在該方法的較早 階段中存在，稍后將進(jìn)行說明。
8應(yīng)注意，在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，固體層14的與結(jié)構(gòu)成形器 6的液體接觸側(cè)11發(fā)生所述接觸或已發(fā)生所述接觸的所有表面部分一起 形成連續(xù)的固體層側(cè)70。然而，由于凝固裝置9能夠以多種方式使液體 3的不同預(yù)定部分凝固，所以可得到多種類型的固體層，例如包含間隙的 固體層。圖3示出了后一種固體層的實(shí)施例。從圖中可以看出，固體層 114的固體層側(cè)170包括固體層114的與結(jié)構(gòu)成形器的液體接觸側(cè)發(fā)生所 述接觸或已發(fā)生所述接觸的表面部分170a、170b和170c。在該實(shí)施例中， 表面部分170a、 170b和170c —起形成非連續(xù)的固體層側(cè)170。
凝固裝置9能夠利用任何合適的化學(xué)或物理處理使液體的預(yù)定部分 凝固。凝固裝置9可例如使液體中的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成固體反應(yīng) 產(chǎn)物。例如，液體3可以是能夠通過電磁輻射而固化的液態(tài)樹脂，例如 能夠通過投射合適波長的光而激發(fā)聚合的光敏聚合物。該液體能夠通過 合適類型的能量轉(zhuǎn)化為固體，凝固裝置9可以包括能有選擇地向預(yù)定區(qū) 域提供能量的能量源。該能量源可例如包括電磁輻射源。凝固裝置9可 包括能夠發(fā)出光15的光源，光15通過凝固裝置9的投射單元以與固體 層14的期望形狀和大小相對應(yīng)的圖案投射到液體層10的預(yù)定區(qū)域上。 為了使光或其它射線15能夠進(jìn)入貯液器2，結(jié)構(gòu)成形器6可包括對射線 15來說透明的窗。
系統(tǒng)1還包括分離裝置，該分離裝置用于將所述固體層14從所述結(jié) 構(gòu)成形器6分離。在所示的實(shí)施例中，該分離裝置包括位于結(jié)構(gòu)成形器6 上方的承載板20。如圖1中的雙向箭頭25所示，承載板20可通過承載 板致動器21的作用而相對于結(jié)構(gòu)成形器6上下運(yùn)動。承載板20在運(yùn)動 期間能夠到達(dá)從液位4下方至液位4上方范圍內(nèi)的位置。有形物體5的 首先形成的固體層24粘附至承載板20的下側(cè)。相繼形成的固體層34均 分別粘附至先前形成的固體層。每次在新層凝固后，使承載板與粘附于 其上的凝固層一起向上運(yùn)動，從而使得每次最新形成的固體層與結(jié)構(gòu)成 形器6分離。
每次這樣分離后，分離的固體層14進(jìn)一步運(yùn)動到距結(jié)構(gòu)成形器6 — 定距離的預(yù)定位置，用于使液體流入分離的固體層14與結(jié)構(gòu)成形器6之
9間。然后，通過使容納該流入液體的類似液體層的預(yù)定區(qū)域同樣凝固， 得到有形物體5的連續(xù)固體層。用于該定位運(yùn)動的移動裝置包括可通過
承載板致動器21而運(yùn)動的承載板20。
很顯然，用于分層制造有形物體的方法為一種循環(huán)方法，其中在該 方法的單個(gè)循環(huán)中包括所描述的按時(shí)間順序發(fā)生的凝固步驟、分離步驟 以及定位步驟。
在圖1所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)1還包括控制器60。在所示的實(shí)施例 中，控制器60經(jīng)由連接件62以通信方式與承載板致動器21連接，用于 控制承載板致動器21的操作。另外，控制器60還經(jīng)由連接件63以通信 方式與凝固裝置9連接，用于控制凝固裝置9的操作。
控制器60可以以任何合適的方式實(shí)施。借助控制器60，能夠使承 載板致動器21和凝固裝置9的操作控制相適，以控制物體的制造。
所述固體層側(cè)70的所述表面部分不能全部同時(shí)與結(jié)構(gòu)成形器6的液 體接觸側(cè)11完全接觸接合，從這種意義來說結(jié)構(gòu)成形器6和在這樣的方 法循環(huán)期間得到的固體層14在形狀上不匹配。
在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，以下列方式實(shí)現(xiàn)所述不匹配形狀。 結(jié)構(gòu)形成器6包括由其液體接觸側(cè)70的形狀形成的多個(gè)凹部71 (參見圖 2)。這種凹部可例如為直的或彎曲的槽。而且，可僅施加一個(gè)凹部，例 如呈槽形式的凹部，從結(jié)構(gòu)成形器6上方觀察時(shí)，該凹部為螺旋形狀。 在方法循環(huán)的凝固步驟期間，液體3的容納在凹部71中的部分無法凝固。 因此，在該情況下，固體層側(cè)70不具有配合在凹部71中的突出部。因 此，固體層側(cè)70不能與結(jié)構(gòu)成形器6的液體接觸側(cè)11完全接觸接合。 這意味著從以上意義來說得到的固體層14與結(jié)構(gòu)成形器6在形狀上不匹 配。
因此，在分離步驟開始時(shí)，凹部71填充有液體3。由于這些被填充 的凹部，在分離期間液體會快速地填滿固體層14與結(jié)構(gòu)成形器6之間的 展開間隙。這在凹部71與貯液器2中的大量液體3流體連通時(shí)更甚，此 后會經(jīng)由凹部71向展開間隙快速地供應(yīng)液體。
根據(jù)上述說明的此類凹部的這一應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)在于對于多種類型的結(jié)構(gòu)成形器來說其都可容易地實(shí)現(xiàn)。
在所示的實(shí)施例中，在至少一個(gè)所述方法循環(huán)的凝固步驟期間，通
過向液體3的預(yù)定部分上發(fā)出射線15來實(shí)現(xiàn)凝固。結(jié)構(gòu)成形器包括用于
部分地阻擋所發(fā)出的射線的射線阻擋裝置。射線阻擋裝置布置成用來防
止射線15到達(dá)凹部71中容納的液體部分以防止這些部分被凝固。在該 實(shí)施例中，射線阻擋裝置包括施加在凹部71邊界中的射線掩模72，從而 屏蔽凹部71的液體成分免受輻射。然而，可采用其它射線阻擋方式，例 如通過凝固裝置的投射單元等阻擋輻射源的更上游的射線。這種射線阻 擋方案對于多種類型的結(jié)構(gòu)成形器來說都可容易地實(shí)現(xiàn)。
在執(zhí)行該方法的任何時(shí)刻，可在結(jié)構(gòu)成形器6與正構(gòu)造的物體5之 間進(jìn)行相對運(yùn)動，該相對運(yùn)動沿至少具有與結(jié)構(gòu)成形器6的液體接觸側(cè) 11的區(qū)域相切的分量的方向。
例如，在至少一個(gè)所述方法循環(huán)的凝固步驟期間，結(jié)構(gòu)成形器6可 相對于正構(gòu)造的物體5沿至少具有與液體接觸側(cè)11的接觸區(qū)域相切的分 量的方向運(yùn)動，所述接觸區(qū)域與液體3的正凝固的預(yù)定部分接觸。在圖1 和圖2的實(shí)施例中，這可通過使結(jié)構(gòu)成形器相對于物體5沿圖1的雙向 箭頭73所示水平地運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。這樣的相對運(yùn)動可例如通過在承載板致 動器21的作用下使承載板20運(yùn)動來進(jìn)行。然而，這樣的相對運(yùn)動還可 更常見地通過在合適的結(jié)構(gòu)成形器致動器的作用下使結(jié)構(gòu)成形器6運(yùn)動 來進(jìn)行。
按照這種方式，液體層10的否則由于掩模72的存在而使射線15不 能到達(dá)的那些部分能夠得到輻射。該相對運(yùn)動可例如為擺動運(yùn)動。然而， 也能夠施加其它類型的這種相對運(yùn)動。例如，可以將結(jié)構(gòu)成形器6設(shè)置 成具有如先前所述的螺旋形凹部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺。
所述方法的凝固步驟還可以包括一個(gè)或多個(gè)后繼凝固階段，其中液 體層的在以上凝固階段中未凝固的那些部分(由于射線因掩模而未能到 達(dá))在該凝固階段的后繼凝固階段中凝固。于是能夠例如在不同的凝固 階段之間進(jìn)行沿具有所述切向分量的方向的所述相對運(yùn)動。任選地，不 同凝固階段之間的所述相對運(yùn)動可包括沿橫交于結(jié)構(gòu)成形器6的液體接觸側(cè)11的區(qū)域的方向的臨時(shí)(分離)運(yùn)動。
另外，應(yīng)注意，液體層的在方法循環(huán)的凝固步驟期間未凝固的那些 部分(由于射線因掩模而未能到達(dá))也可以在后繼方法循環(huán)的凝固步驟 中凝固，即，與后繼液體層的凝固一起凝固。這也能夠增強(qiáng)有形物體的 層之間的機(jī)械互連。
在該方法的分離步驟期間也可應(yīng)用類似的相對運(yùn)動。即，在至少一
個(gè)所述方法循環(huán)的分離步驟期間，使結(jié)構(gòu)成形器6相對于正構(gòu)造的物體5 沿至少具有與結(jié)構(gòu)成形器6的液體接觸側(cè)11與固體層14的固體層側(cè)70 之間的接觸區(qū)域相切的分量的方向運(yùn)動。這將促使液體在分離期間快速 地填滿固體層14與結(jié)構(gòu)成形器6之間的展開間隙c這對于執(zhí)行分離步驟 的速度具有有利的影響。應(yīng)注意，在該方法的分離步驟期間結(jié)構(gòu)成形器 的后一種相對運(yùn)動不僅在與所述的"不匹配形狀"特征結(jié)合實(shí)施時(shí)是有 利的，而且在不具有這種"不匹配形狀"特征而實(shí)施時(shí)也是有利的。
另外，至少在方法循環(huán)的分離步驟的某一階段和/或定位步驟的某一 階段期間，有利的是在結(jié)構(gòu)成形器6的液體接觸側(cè)11與固體層14的固 體層側(cè)70之間注入液體3之類的流體。如果用液體3進(jìn)行注入，則固體 層14與結(jié)構(gòu)成形器6之間的展開間隙會例如被更加快速地填滿。優(yōu)選的 是，將液體3注入到凹部71中，因?yàn)檫@會致使非常有效地向展開間隙供 應(yīng)液體。
現(xiàn)在參照圖4A和4B。這些圖示出了用于分層制造有形物體205的 系統(tǒng)201的一部分。與圖1和圖2的實(shí)施例相似，系統(tǒng)201包括結(jié)構(gòu) 成形器206，其具有用于與系統(tǒng)201的貯液器中的液體203接觸的液體接 觸側(cè)211;以及用于發(fā)出射線215的凝固裝置209。與圖1和圖2的實(shí)施 例相似，附圖標(biāo)記214表示物體205的最新形成的固體層，其中固體層 側(cè)270包括固體層214的與結(jié)構(gòu)成形器206的液體接觸側(cè)211發(fā)生接觸 或己經(jīng)發(fā)生接觸的所有表面部分。所述固體層側(cè)270的所述表面部分不 能全部同時(shí)與結(jié)構(gòu)成形器206的液體接觸側(cè)211完全接觸接合，從這種 意義來說結(jié)構(gòu)成形器206和固體層214在形狀上不匹配。在圖4A和圖4B 所示的實(shí)施方式中，所述不匹配形狀通過使固體層側(cè)214具有非平坦形狀而實(shí)現(xiàn)。
固體層214已經(jīng)經(jīng)受的凝固通過以雙向箭頭275所示的某種轉(zhuǎn)動方 式使物體205相對于結(jié)構(gòu)成形器206運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。為了對此進(jìn)行進(jìn)一步 說明，圖4B示出了所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動期間的情形，在該情形下物體205具有 相對于結(jié)構(gòu)成形器206的取向，該取向不同于圖4A中的取向。在該轉(zhuǎn)動 期間的時(shí)期中，液體203的位于固體層側(cè)270與接觸側(cè)211之間的不同 部分通過被暴露于射線215而進(jìn)行凝固。在該時(shí)期中以這種方式形成固 體層214。
同樣，對于該實(shí)施方式來說采用所述不匹配形狀也會促進(jìn)分離，這 是由于液體203會更快地填滿固體層214與結(jié)構(gòu)成形器206之間的展開 間隙。實(shí)際上，這是使貯液器中的大部分液體203更靠近展開間隙的另 一實(shí)施例。
現(xiàn)在參照圖5A和圖5B。這些圖示出了用于分層制造有形物體305 的系統(tǒng)301的一部分。與前述實(shí)施例相似，系統(tǒng)301包括結(jié)構(gòu)成形器 306，其具有用于與系統(tǒng)301的貯液器中的液體303接觸的液體接觸側(cè) 311;以及用于發(fā)出射線315的凝固裝置309。與前述實(shí)施例相似，附圖 標(biāo)記314表示物體305的最新形成的固體層，其中固體層側(cè)370包括固 體層314的與結(jié)構(gòu)成形器306的液體接觸側(cè)311發(fā)生接觸或已經(jīng)發(fā)生接 觸的所有表面部分。所述固體層側(cè)370的所述表面部分不能全部同時(shí)與 結(jié)構(gòu)成形器306的液體接觸側(cè)311完全接觸接合，從這種意義來說結(jié)構(gòu) 成形器306和固體層314在形狀上不匹配。在圖5A和圖5B所示的實(shí)施 方式中，所述不匹配形狀通過使液體接觸側(cè)311在除形成所設(shè)置的結(jié)構(gòu) 成形器306的一個(gè)或多個(gè)凹部的任何可能區(qū)域之外的區(qū)域中具有非平坦 形狀而實(shí)現(xiàn)。(注意，諸如圖1和圖2的實(shí)施例中所采用的凹部可任選地 結(jié)合在該實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)成形器306和圖4A和圖4B的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu) 成形器206中)。
固體層314已經(jīng)經(jīng)受的凝固通過以雙向箭頭375所示的某種轉(zhuǎn)動方 式使結(jié)構(gòu)成形器306相對于物體305運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。為了對此進(jìn)行進(jìn)一步 說明，圖5B示出了所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動期間的情形，在該情形下物體305具有相對于結(jié)構(gòu)成形器306的取向，該取向不同于圖5A中的取向。在該轉(zhuǎn)動 期間的時(shí)期中，液體303的位于固體層側(cè)370與接觸側(cè)311之間的不同 部分通過被暴露于射線315而進(jìn)行凝固。在該時(shí)期中以這種方式形成固 體層314。
同樣，對于該實(shí)施方式來說采用所述不匹配形狀也會促進(jìn)分離，這 是由于液體303會更快地填滿固體層314與結(jié)構(gòu)成形器306之間的展開 間隙。實(shí)際上，這是使貯液器中的大部分液體303更靠近展開間隙的另 一實(shí)施例。
在前述的說明中，已參照本發(fā)明的實(shí)施方式的具體實(shí)施例描述了本 發(fā)明。然而，很顯然，在不脫離所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的較寬精神 和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化。例如，貯液器可 以比圖1所示的貯液器高或低。另外，所述物體可以具有任何合適的大 小和形狀。
而且，該方法和系統(tǒng)可布置成在各方法循環(huán)期間使正制造的物體的 上層而不是下層凝固。于是，承載板可以位于正制造的物體下方而不是 位于其上方，同時(shí)凝固裝置的例如光源可以位于正制造的物體上方而不 是位于其下方。實(shí)際上，本發(fā)明可應(yīng)用于相對于重力以任何取向操作的 分層制造方法或系統(tǒng)。
而且，本發(fā)明不限于在非可編程硬件中實(shí)施的物理裝置或單元，而 是可以應(yīng)用在能夠通過按照合適的程序代碼操作而執(zhí)行期望的裝置功能 的可編程裝置或單元。另外，該裝置在物理上可被分布在多個(gè)設(shè)備上， 而在功能上可作為單一裝置進(jìn)行操作。例如，控制器60可包括控制承載 板致動器21的操作的單獨(dú)設(shè)備、以及控制凝固裝置9的操作的另一設(shè)備。
而且，在功能上形成為分立裝置的多個(gè)裝置可以集成在單個(gè)物理裝 置中。例如，控制器60可以實(shí)施成單個(gè)集成電路。
然而，其它修改、變型和替換也是可能的。因而，說明書和附圖應(yīng) 當(dāng)視為說明性的而不是限制性的。
在權(quán)利要求中，置于括號中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)理解為對權(quán)利要 求的限制。詞語"包括"并不排除存在除了權(quán)利要求中列出的部件或步驟之外的部件或步驟。而且，詞語"一個(gè)"不應(yīng)理解為"只有一個(gè)"，而 是用于指"至少一個(gè)"，且并不排除有多個(gè)。僅憑特定手段記載在互不相 同的權(quán)利要求中這一點(diǎn)不表示不能利用這些手段的組合。
權(quán)利要求
1. 一種用于分層制造有形物體(5；205；305)的方法，該方法包括設(shè)置容納液體(3；203；303)的貯液器(2)；設(shè)置結(jié)構(gòu)成形器(6；206；306)，該結(jié)構(gòu)成形器具有用于與所述貯液器中的液體接觸的液體接觸側(cè)(11；211；311)；以及重復(fù)執(zhí)行多個(gè)方法循環(huán)，每個(gè)方法循環(huán)均包括以下相繼步驟-使所述液體的預(yù)定部分凝固，至少在所述部分與所述結(jié)構(gòu)成形器的所述液體接觸側(cè)接觸時(shí)發(fā)生所述凝固，從而得到所述有形物體的固體層(14；114；214；314)，所述固體層從而具有預(yù)定形狀，并且所述固體層具有固體層側(cè)(70；170；270；370)，所述固體層側(cè)(70；170；270；370)包括所述固體層的與所述結(jié)構(gòu)成形器的所述液體接觸側(cè)(11)發(fā)生所述接觸或已發(fā)生所述接觸的所有表面部分(170a，170b，170c)；-使所述固體層與所述結(jié)構(gòu)成形器分離；以及-使分離的固體層和所述結(jié)構(gòu)成形器相對于彼此運(yùn)動到相對于彼此的預(yù)定位置，從而通過使所述液體的預(yù)定部分同樣凝固而同樣得到粘附至所述固體層并與所述固體層的所述固體層側(cè)相鄰的這種后繼固體層；其特征在于在至少一個(gè)所述方法循環(huán)期間進(jìn)行所述凝固，使得所述固體層側(cè)(70；170；270；370)的所述表面部分不能全部同時(shí)與所述結(jié)構(gòu)成形器(6；206；306)的液體接觸側(cè)(11；211；311)完全接觸接合，從這種意義來說，所述固體層(14；114；214；314)與所述結(jié)構(gòu)成形器(6；206；306)在形狀上不匹配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不匹配形狀通過使所設(shè) 置的結(jié)構(gòu)成形器(6)包括由其液體接觸側(cè)(11)的形狀形成的至少一個(gè) 凹部(71)而實(shí)現(xiàn)，并且在至少一個(gè)所述方法循環(huán)的凝固步驟期間，防止所述液體的容納在所述至少一個(gè)凹部中的部分凝固。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在至少一個(gè)所述方法循環(huán)的所述凝固步驟期間，通過向所述液體(3)的所述預(yù)定部分上發(fā)出射線(15)來實(shí)現(xiàn)所述凝固，并且防止所述射線到達(dá)所述液體容納在所述至少一個(gè)凹部(71)中的所述部分。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在至少一個(gè)所述 方法循環(huán)的所述凝固步驟期間，使所述結(jié)構(gòu)成形器(6)相對于正構(gòu)造的 物體沿至少具有與所述液體接觸側(cè)(11)的接觸區(qū)域相切的分量(73) 的方向運(yùn)動，所述接觸區(qū)域與液體(3)的所述預(yù)定部分中的正凝固的部 分接觸。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在至少一個(gè)所述 方法循環(huán)的所述分離步驟期間，使所述結(jié)構(gòu)成形器相對于正構(gòu)造的物體 沿至少具有與所述結(jié)構(gòu)成形器的所述液體接觸側(cè)(11)與所述固體層(14) 的所述固體層側(cè)(70)之間的接觸區(qū)域相切的分量(73)的方向運(yùn)動。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，至少在至少一個(gè) 所述方法循環(huán)的分離步驟的某一階段和/或定位步驟的某一階段期間，將 所述液體之類的流體注入所述結(jié)構(gòu)成形器的液體接觸側(cè)與所述固體層的 所述固體層側(cè)之間。
7. 根據(jù)引用權(quán)利要求2時(shí)的權(quán)利要求6所述的方法，其中，將所述 流體注入所述至少一個(gè)凹部(71)中。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述不匹配形狀 通過使所述固體層側(cè)(270)具有非平坦形狀來實(shí)現(xiàn)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述不匹配形狀 通過使所述液體接觸側(cè)(311)在除形成所設(shè)置的結(jié)構(gòu)成形器的一個(gè)或多 個(gè)凹部的任何可能區(qū)域之外的區(qū)域中具有非平坦形狀來實(shí)現(xiàn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，在至少一個(gè)所述方法 循環(huán)的所述凝固步驟期間，使所述結(jié)構(gòu)成形器(206; 306)與正構(gòu)造的 所述物體(5; 205; 305)之間進(jìn)行相對轉(zhuǎn)動運(yùn)動。
11. 一種用于分層制造有形物體(5; 205; 305)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括貯液器(2)，該貯液器用于容納液體(3; 203; 303);結(jié)構(gòu)成形器(6; 206; 306)，該結(jié)構(gòu)成形器具有用于與所述貯液器 中的液體接觸的液體接觸側(cè)(11; 211; 311);凝固裝置(9; 209; 309)，該凝固裝置用于使所述液體的預(yù)定部分凝固，至少在所述部分與所述結(jié)構(gòu)成形器的所述液體接觸側(cè)接觸時(shí)發(fā)生所述凝固，從而得到所述有形物體的固體層(14; 214; 314)，所述固體 層從而具有預(yù)定形狀，并且所述固體層具有固體層側(cè)(70; 170; 270;370)，該固體層側(cè)(70; 170; 270; 370)包括所述固體層的與所述結(jié)構(gòu)成形器的所述液體接觸側(cè)發(fā)生所述接觸或已發(fā)生所述接觸的所有表面部分(170a， 170b， 170c);分離裝置(21)，該分離裝置用于使所述固體層與所述結(jié)構(gòu)成形器分 離；以及移動裝置(21)，該移動裝置用于使分離的固體層和所述結(jié)構(gòu)成形器 相對于彼此運(yùn)動到相對于彼此的預(yù)定位置，從而通過使所述液體的預(yù)定 部分同樣凝固而同樣得到粘附至所述固體層并與所述固體層的所述固體 層側(cè)相鄰的這種后繼固體層；其特征在于-所述固體層側(cè)(70; 170; 270; 370)的所述表面部分不能全部同時(shí)與所述結(jié)構(gòu)成形器(6; 206; 306)的液體接觸側(cè)(11; 211; 311)完全接觸接合，從這種意義上來說所述結(jié)構(gòu)成形器(6; 206; 306)與在至少一個(gè)所述方法循環(huán)期間得到的所述固體層(14; 114; 214; 314)在形狀上不匹配。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述不匹配形狀通過使所 述結(jié)構(gòu)成形(6)包括由其液體接觸側(cè)的形狀形成的至少一個(gè)凹部(71)來實(shí)現(xiàn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)成形器包括用于 阻擋射線(15)的射線阻擋裝置(72)，所述射線發(fā)射到所述液體(3) 的所述預(yù)定部分上以進(jìn)行所述凝固，所述射線阻擋裝置布置成用于防止 所述射線到達(dá)所述液體的容納在所述至少一個(gè)凹部(71)中的部分，以 防止這些部分發(fā)生凝固。
全文摘要
一種用于分層制造有形物體(5)的方法的方法循環(huán)包括下列連續(xù)步驟使液體的預(yù)定部分凝固，以得到具有預(yù)定形狀的固體層(14)；使所述固體層從結(jié)構(gòu)成形器(6)分離；以及使分離的固體層和所述結(jié)構(gòu)成形器相對于彼此運(yùn)動到相對于彼此的預(yù)定位置。進(jìn)行凝固使得固體層側(cè)(70)的與所述結(jié)構(gòu)成形器的液體接觸側(cè)(11)發(fā)生接觸或已經(jīng)發(fā)生接觸的表面部分不能全部同時(shí)與液體接觸側(cè)完全接觸接合，從這種意義來說所述固體層與所述結(jié)構(gòu)成形器在形狀上不匹配。
文檔編號B29C67/00GK101489766SQ200780027098
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者羅納杜斯·杰克布斯·約翰內(nèi)斯·布特, 赫爾曼·亨德里克斯·馬德林克 申請人:荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織