本發(fā)明涉及一種立體光刻設(shè)備，其包括：用于容納能通過照射硬化的液態(tài)的材料的容器、基底盤、用于在容器與基底盤之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的促動(dòng)器裝置和用于選擇性地照射容器中的材料的照射設(shè)備。

本發(fā)明的另一方面是一種用于借助立體光刻制造三維成型體的方法，所述方法具有以下步驟：將容器固定在框架設(shè)備上，所述容器中布置有能通過照射硬化的液態(tài)的材料，通過多次地重復(fù)具有以下步驟的步驟序列逐層地制造三維成型體：借助固定在框架設(shè)備上的促動(dòng)器裝置將可拆卸地固定在框架設(shè)備上的基底盤相對(duì)于容器運(yùn)動(dòng)一段預(yù)設(shè)的層厚，通過液態(tài)的材料填充由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的間隙，并且選擇性地使布置在間隙中的材料硬化，方式為借助固定在框架設(shè)備上的照射設(shè)備選擇性地照射在待硬化的區(qū)域中的材料。

這種類型的立體光刻設(shè)備和方法用于制造三維的物體。立體光刻技術(shù)原則上使用液態(tài)介質(zhì)作為原始材料，所述液態(tài)介質(zhì)可以通過射線作用硬化，也就是進(jìn)入固態(tài)。通常在立體光刻中使用光硬化的塑料，如丙烯酸酯基或者環(huán)氧基的樹脂系。然而也可以使用其它類型的能夠通過射線硬化的材料。為了硬化使用射線，所述射線作為可見光、紫外線或者其它具有適合于使材料硬化的波長(zhǎng)的電磁射線使用。

在此，立體光刻的原理是逐層地構(gòu)造三維成型體，方式為由可硬化的材料制造依次相續(xù)的層。所述層在此這樣硬化，使得分別有一個(gè)剖切成型體的相應(yīng)橫截面受到照射并且因此選擇性地硬化。同時(shí)，通過所述硬化，選擇性硬化的層部分與在之前步驟中制造的層相連。所述原理在功能上這樣實(shí)現(xiàn)，即成型體構(gòu)造于基底盤上，所述基底盤連續(xù)地在可硬化材料的液體池中下降一個(gè)層厚的距離，其中，在基底盤的每次逐層下降之后通過相應(yīng)地選擇性照射已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到通過基底盤的逐層下降形成的空間中的液態(tài)材料選擇性地，也就是在預(yù)設(shè)的部分區(qū)域中進(jìn)行硬化。

us4,575,330在圖3中示出這種立體光刻設(shè)備，其按照基底盤連續(xù)下降到液體池中的原理工作并且由此分別在液體池表面上形成的液體層選擇性地硬化，以便由此逐層地制造成型體。在相同專利文獻(xiàn)的圖4中顯示了與之相反的原理，其中，基底盤連續(xù)地在液體池中抬升并且成型體構(gòu)造在基底盤的底側(cè)上，方式為通過容納液體的盆的可透過射線的底面照射通過基底盤的逐層連續(xù)抬升形成的新的液體層。

原則上這兩個(gè)原理適用于借助立體光刻方法制造單獨(dú)的原型。然而他們具有不利于實(shí)際操作和快速進(jìn)行立體光刻過程的不同缺點(diǎn)。因此一方面在具有平臺(tái)下降和從上方的曝光的立體光刻方法中需要液體盆中大量的液體，并且制造完成的成型體的取出以及未硬化的液體材料的排放均是耗費(fèi)和難以操作的過程。盡管在具有平臺(tái)提升和從下方的曝光的立體光刻中原則上要求較少的液體量，但液位必須總是保持這樣的水平，從而即使在制造方法中產(chǎn)生消耗并且所消耗(硬化)的液體材料由池中升起時(shí)也能確保液體的可靠塑性流動(dòng)。因此，通常在此也填充了較大量的液體。

然而在所述方法中存在的基本問題是，硬化的液體可能分別粘附在液體盆的射線可穿透的底面上。為此，由ep1439052b1已知一種用于借助薄膜避免粘附的耗費(fèi)的措施和設(shè)備。然而在使用這種薄膜時(shí)的問題是，防粘薄膜也傾向于以較小的程度粘附在制造于其上的層的硬化區(qū)域上。這種粘附不能通過用于制造下一層的較小基底盤運(yùn)動(dòng)克服，因此形不成被液體填充的縫隙。因此已知的是，將基底盤提升較大的路程，以便可靠地使最后制造的層與防粘薄膜脫離并且隨即再將基底盤下降，以便制造下一層。然而這種方式耗費(fèi)時(shí)間。

為了縮短制造時(shí)長(zhǎng)已知的是，檢測(cè)提升基底盤所需的力并且根據(jù)所述力確定最后制造的層與防粘薄膜之間的脫離并且緊接在脫離之后將基底盤降低。但這種方式要求設(shè)置力傳感器和耗費(fèi)的調(diào)節(jié)裝置并且業(yè)已證明容易出錯(cuò)。

另一在已知構(gòu)造方式的立體光刻設(shè)備和方法中出現(xiàn)的普遍問題是，需要相對(duì)于液體器皿、基底盤和射線定向的定位校準(zhǔn)基底盤。射線通常作為激光射線或者聚焦的光路或者被遮蔽的射線圖像提供，并且為了制造具有較小公差的成型體，一方面需要基底盤或者分別待硬化的層的精確相對(duì)定位，另一方面需要照射設(shè)備。在從下方照射的方法中，還附加地需要相對(duì)于容納液體的盆精確地定位。對(duì)于精確地制造成型體必須的是，基底盤相對(duì)于構(gòu)造有成型體的表面準(zhǔn)確地平行于液體表面(在從上方照射時(shí))或者準(zhǔn)確地平行于盆底部(在從下方照射時(shí))定向，以實(shí)現(xiàn)第一層的均勻的層厚并且避免之后的層的連續(xù)誤差。機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的定位或者參照或校準(zhǔn)是耗時(shí)且易出錯(cuò)的并且由此減慢了借助立體光刻的制造過程或者提高了制造尺寸不夠準(zhǔn)確的成型體的風(fēng)險(xiǎn)。已知的是，基底盤在定義的位置中耦連在促動(dòng)器上并且由此實(shí)現(xiàn)基底盤相對(duì)于盆底部的平行性(x軸和y軸)并且實(shí)現(xiàn)垂直原始位置的準(zhǔn)確移動(dòng)(z軸)。然而，耦連和定位過程耗時(shí)并且由此引起了制造過程的減緩。

另一問題在于，為了所需構(gòu)件的參照目的，必須存在用于立體光刻設(shè)備的使用者的觀察可能性，以便能夠執(zhí)行和監(jiān)測(cè)參照過程、起始點(diǎn)的移動(dòng)和方法的流程。為此目的已知的是，將透明的盆容器用于容納液體，并且將所述盆容器設(shè)計(jì)得這樣大且開放，使得使用者能夠看到并且使用者也能夠用手操作基底盤。然而對(duì)此不利的是，由于這種必要性可能污染液體池并且由于出現(xiàn)的光作用可能使在不期望的區(qū)域中可能部分硬化的液體的質(zhì)量變差。最后，已知的立體光刻設(shè)備的另一缺點(diǎn)在于，由于通常長(zhǎng)時(shí)間的校準(zhǔn)可能在液體池中出現(xiàn)分解并且尤其在多個(gè)制造過程依次在一個(gè)液體池中進(jìn)行時(shí)，這種分解可能伴隨可硬化的液體的性質(zhì)變差出現(xiàn)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種立體光刻設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間上更迅速的制造，而不會(huì)由此提高污染和不期望的光作用的風(fēng)險(xiǎn)。

該技術(shù)問題按本發(fā)明通過本文開頭所述類型的立體光刻設(shè)備解決，其中，促動(dòng)器裝置和照射設(shè)備固定在框架設(shè)備上，并且容器和基底盤組合為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，并且由容器和基底盤組成的結(jié)構(gòu)單元共同裝入框架設(shè)備中，在其中借助固定設(shè)備可拆卸地固定并且能夠共同從框架設(shè)備中移除。

按照本發(fā)明對(duì)這種立體光刻設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)，使得將液體盆設(shè)計(jì)為容器并且設(shè)計(jì)在具有基底盤的結(jié)構(gòu)單元中。因此，容器和基底盤不需要如現(xiàn)有技術(shù)中那樣作為單獨(dú)的盆一方面裝入框架設(shè)備中并且鎖定在其中并且另一方面作為基底盤裝入框架設(shè)備中并且鎖定在其中。取而代之，由基底盤和容器組成的結(jié)構(gòu)單元在預(yù)裝配的設(shè)計(jì)中共同地并且因此在一個(gè)步驟中裝入框架設(shè)備中。通過這種作為結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)，基底盤已經(jīng)相對(duì)于容器布置在定義的位置中。這由此具有的優(yōu)點(diǎn)是，用于基底盤的起始點(diǎn)相對(duì)于容器的移動(dòng)和參照過程可以完全取消，因?yàn)橐呀?jīng)存在基底盤在容器中相對(duì)于所有三個(gè)空間方向的明確位置，或者顯著地簡(jiǎn)化了參照過程，因?yàn)榛妆P相對(duì)于容器的定位已經(jīng)相對(duì)于一個(gè)或兩個(gè)空間方向被定義。

按照本發(fā)明的實(shí)施形式中還有利的是容器中的液體的污染顯著減少并且由于總體強(qiáng)度較小的需要用液體進(jìn)行的手動(dòng)操作，液體中的輕質(zhì)液態(tài)組成部分的蒸發(fā)較少。由此，液體在明顯更長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)保持可使用并且由此不需要經(jīng)常更換。這實(shí)現(xiàn)了在容器中預(yù)留較大量的液體，即在容器中提供較高的液位。由此再次實(shí)現(xiàn)的液體底部區(qū)域中的較高流體靜力學(xué)壓力對(duì)于制造過程有兩個(gè)直接的優(yōu)點(diǎn)：(i)其使液體更好地塑性流動(dòng)到縫隙中，所述縫隙在將制造完成的層從容器底部抬升之后形成。(ii)在使用防粘薄膜時(shí)其使薄膜更好地壓緊在容器的底板上。

按照本發(fā)明使用的容器優(yōu)選具有圓柱形的形狀，其具有垂直豎立的圓柱體軸線，備選地，多邊形的形狀在某些應(yīng)用中也是有利的。容器的內(nèi)部空間容積優(yōu)選大于0.25升、0.5升或者1升的下邊界和/或更優(yōu)選地不超過0.5升、1升或者2升的上邊界。容器的直徑優(yōu)選大于2.5cm、5cm或者大于10cm和/或不大于5cm、10cm或者20cm。

照射設(shè)備優(yōu)選設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)2s至30s的曝光時(shí)間和0.5至1w/mm²、尤其是0.7+/-0.1w/mm²的曝光能量。照射設(shè)備優(yōu)選設(shè)計(jì)用于發(fā)出波長(zhǎng)在300nm至900nm、尤其是315至490nm的射線和/或更優(yōu)選地在被照射平面中具有至少600×800像素、優(yōu)選1920×1080像素的分辨率。被照射平面優(yōu)選不小于25cm²，尤其不小于50cm²。

促動(dòng)器裝置優(yōu)選設(shè)計(jì)為，使得最小進(jìn)給距離并且由此使成型體的單層的最小層厚不大于0.001mm、0.01mm或者0.1mm。

結(jié)構(gòu)單元在此理解為部件的匯總，所述部件機(jī)械地直接相連并且因此彼此處于確定的位置或者定向中。因此，結(jié)構(gòu)單元可以由使用者單獨(dú)地操作，而在此不需要由使用者保持包含在結(jié)構(gòu)單元中的部件彼此的位置。容器和基底盤在此可以可拆卸地和/或通過相應(yīng)的導(dǎo)引件相互連接，因此也可以將容器和基底盤分隔開。

通過將容器和基底盤設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)單元還省去了將立體光刻設(shè)備內(nèi)部的基底盤置入液體盆或者容器中、在其中進(jìn)行調(diào)校并且移動(dòng)參考點(diǎn)的必要性。因此，不再需要通過使用者在立體光刻設(shè)備內(nèi)部對(duì)基底盤或者容器進(jìn)行手動(dòng)操作和操控，并且這允許了將容器和基底盤的尺寸設(shè)計(jì)得更緊湊并且使它們的尺寸這樣相互協(xié)調(diào)適配，使得只需要較小的容器尺寸。由此可以減少容器內(nèi)部的液態(tài)材料的量并且通過較小的容器降低了污染風(fēng)險(xiǎn)。

最后，通過將容器和基底盤設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)單元，使用者不再需要視覺檢測(cè)在容器內(nèi)部的基底盤并且監(jiān)測(cè)其定位和定向。按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備的容器由此不需要是能透光的(以便實(shí)現(xiàn)這種視覺觀察)，而是可以設(shè)計(jì)為部分不透光的，以防止射線不期望地進(jìn)入容器內(nèi)部空間。

基底盤優(yōu)選具有下部平面，其帶有設(shè)計(jì)于其上的向下突出的間隔墊片。這使得基底盤能夠在構(gòu)造第一層之前例如單純地由于重力作用下沉，并且能夠放置在容器的底板上，并且在此保持足夠用于制造第一層的間隔。所述間隔墊片可以尤其設(shè)計(jì)為外部環(huán)形突起，例如凸緣。由此在容器底板與基底盤之間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)避免了底板或者布置在該處的防粘薄膜在對(duì)于制造過程較為重要的中間區(qū)域中受損。間隔墊片可以具有層厚的高度或者更小的高度。

按照第一優(yōu)選實(shí)施形式規(guī)定，所述容器具有不能被照射設(shè)備的射線穿透的側(cè)壁。容器原則上可以設(shè)計(jì)為，使得其具有矩形的橫截面，也就是整體上設(shè)計(jì)為立方體形，并且因此具有四個(gè)側(cè)壁。在這種情況下，所述側(cè)壁之一、多個(gè)側(cè)壁或者所有側(cè)壁可以是不透射線的。同樣考慮具有圓形橫截面、也就是圓柱形側(cè)壁的容器形狀。在這種情況下，整個(gè)圓柱形側(cè)壁可以是不透射線的或者圓柱形側(cè)壁的區(qū)段設(shè)計(jì)為不透射線的。

不透射線在此理解為側(cè)壁至少對(duì)于照射設(shè)備的射線是不透的，也就是反射或者吸收了射線。這不排除側(cè)壁對(duì)于具有其它波長(zhǎng)的射線也是不透的。尤其優(yōu)選的是，側(cè)壁對(duì)于導(dǎo)致液態(tài)材料部分或者完全硬化的所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)的射線均是不透的。通過這種設(shè)計(jì)方案，液態(tài)材料可以在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔中儲(chǔ)存在容器中，而其質(zhì)量在此不會(huì)變差。由此可以排除或者明顯降低材料由于散射光線或者其它射線源的不期望的硬化。

按照另一優(yōu)選實(shí)施形式規(guī)定，所述容器具有能夠被照射設(shè)備的射線穿透的底板并且照射設(shè)備設(shè)計(jì)用于從下方將射線導(dǎo)入容器中。通過能夠被照射設(shè)備的射線穿透的底板，能夠在容器內(nèi)部構(gòu)造三維成型體，方式為借助射線作用從下方逐層地硬化。這種從下方照射和在容器內(nèi)部逐漸抬升基底盤的配置對(duì)于立體光刻設(shè)備的按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案是特別有利的，因?yàn)樵谶@種工作方式中，容器不需要實(shí)現(xiàn)射線從上方的進(jìn)入并且因此可以構(gòu)造得特別緊湊和封閉。

在此還優(yōu)選的是，在底板的指向容器內(nèi)部空間的一側(cè)設(shè)有防粘涂層。通過底板的這種設(shè)計(jì)可靠地防止了硬化的材料粘在底板上。防粘涂層在此理解為直接施加在底板上的材料層，也就是其通過直接黏性的力粘附在底板上。這種防粘涂層相對(duì)于防止粘附的薄膜是有利的，因?yàn)樗鼈円钥煽康姆绞绞沟迷诔尚腕w與底板之間形成縫隙，當(dāng)基底盤被抬升一段層厚時(shí)，液態(tài)材料塑性流動(dòng)到所述縫隙中。作為這種防粘涂層尤其適合使用氟化塑料，例如全氟烷氧基聚合物(pfa)或者氟化乙烯丙烯聚合物(fep)，它們具有非常小的黏性并且因此可靠地將硬化的層與底板分隔開。

作為對(duì)所述實(shí)施形式的備選，可以按照本發(fā)明在底板的指向容器內(nèi)部空間的一側(cè)設(shè)置防粘薄膜，例如fep或者pfa薄膜，并且所述防粘薄膜在各個(gè)方向相對(duì)于底板流體密封地繃緊并且在防粘薄膜與底板之間流體密封地形成大于零的預(yù)定義的容積。這種防粘薄膜可以與防粘涂層一樣可靠地防止成型體的最下層粘附在底板上。防粘薄膜還具有的優(yōu)點(diǎn)是，其在防粘效果降低時(shí)能夠輕易地更換，而不需要為此更換底板，對(duì)于防粘涂層通常需要更換底板。

由ep1439052b1已知一種這樣的防粘薄膜。與由現(xiàn)有技術(shù)已知的技術(shù)相反，按照本發(fā)明規(guī)定的防粘薄膜在各個(gè)方向相對(duì)于底板流體密封地繃緊并且因此在底板與防粘薄膜之間流體密封地形成預(yù)定義的容積。由此實(shí)現(xiàn)了所形成的容積的形狀改變并且因此防粘薄膜的輪廓能夠相對(duì)于底板的幾何形狀改變。輪廓改變的可能性允許當(dāng)成型體與防粘薄膜脫離時(shí)，在所有類型的成型體最下層幾何形狀中均出現(xiàn)剝離效果，由此能夠在耗費(fèi)較少的力的情況下使成型體與防粘薄膜脫離。在這種脫離過程中不會(huì)有流體，也就是沒有氣體或者液體進(jìn)入防粘薄膜和底板之間的空隙中，由此不需要受控地排走這些流體，以便使由防粘薄膜、底板和處于其間的容積組成的系統(tǒng)的光學(xué)折射或者反射特性保持恒定。

更優(yōu)選的是，底板可拆卸地并且密封地與容器側(cè)壁相連。原則上底板可以與容器側(cè)壁集成地，也就是不可拆卸地并且一體地設(shè)計(jì)，由此實(shí)現(xiàn)側(cè)壁與底板之間的可靠密封。然而有利的是，底板可拆卸地并且密封地與容器側(cè)壁相連，以便在例如底板的射線穿透性由于多次使用降低或者防粘層的性能不再令人滿意時(shí)，實(shí)現(xiàn)底板的更換。在此，可以設(shè)想將底板固定在容器側(cè)壁上的不同可能性。尤其優(yōu)選的是，底板形狀配合地固定在容器側(cè)壁上，以便由此實(shí)現(xiàn)底板相對(duì)于容器側(cè)壁的按照定義的位置。這種按照定義的位置對(duì)于之后由容器和基底盤組成的結(jié)構(gòu)單元在立體光刻設(shè)備中的參照是有利的，因?yàn)橛纱丝芍貜?fù)再現(xiàn)地實(shí)現(xiàn)了底板的上部面位置。

按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備還可以通過蓋子擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述蓋子可拆卸地與容器相連、封閉容器并且優(yōu)選不能被照射設(shè)備的射線穿透。通過這種蓋子，容器也在其上側(cè)被封閉并且由此防止了顆粒、污物或者類似物從上方進(jìn)入容器內(nèi)部空間。在此，容器的蓋子可以同樣對(duì)于照射設(shè)備的射線是不透的，以便通過蓋子在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)保持容器內(nèi)部的液體材料的質(zhì)量。蓋子優(yōu)選可拆卸地與容器相連，即尤其可拆卸地與一個(gè)或多個(gè)容器側(cè)壁相連，以便能夠取下蓋子并且將基底盤連同所制造的成型體從容器內(nèi)部空間中移除。優(yōu)選蓋子流體密封地封閉容器，也就是相同的氣體和液體密封。

在此特別優(yōu)選的是，所述促動(dòng)器裝置包括耦連桿，所述耦連桿與基底盤相連并且延伸穿過蓋子并且優(yōu)選在蓋子中導(dǎo)引用于沿耦連桿的縱向進(jìn)行軸向移動(dòng)。按照所述實(shí)施形式，由容器和基底盤組成的結(jié)構(gòu)單元還包括耦連桿，其與基底盤相連并且延伸穿過蓋子。所述耦連桿在蓋子上導(dǎo)引，也就是尤其導(dǎo)引穿過蓋子中的導(dǎo)引凹槽并且相對(duì)于兩個(gè)空間方向支撐在其上并且因此導(dǎo)引用于沿一個(gè)空間方向運(yùn)動(dòng)。借助耦連桿能夠以簡(jiǎn)單的方式將基底盤與促動(dòng)器裝置耦連并且將促動(dòng)器裝置的運(yùn)動(dòng)傳輸至基底盤，以便在制造過程的過程中逐漸抬升基底盤。在此，耦連桿原則上也可以相對(duì)蓋子扭轉(zhuǎn)地導(dǎo)引，例如方式為耦連桿具有非圓形的橫截面輪廓并且在相應(yīng)一致的非圓形導(dǎo)引套筒內(nèi)在蓋子中導(dǎo)引。由此，在將蓋子相應(yīng)地抗扭固定在容器上時(shí)，實(shí)現(xiàn)了容器、基底盤和耦連桿相對(duì)于框架設(shè)備的可重復(fù)再現(xiàn)的定位，因此參照過程準(zhǔn)確和簡(jiǎn)單，甚至可能使得在制造過程中斷時(shí)取出和重新設(shè)置容器不一定導(dǎo)致決定性的制造不準(zhǔn)確性。在此，所述非圓形的橫截面輪廓或者抗扭裝置優(yōu)選可以只在構(gòu)造成型體期間在相應(yīng)的抗扭導(dǎo)引件中運(yùn)行的耦連桿區(qū)段上延伸。

耦連桿優(yōu)選可以與可拆卸的鎖定設(shè)備共同作用，所述鎖定設(shè)備設(shè)計(jì)用于在位置上相對(duì)于垂直(z)軸線鎖定耦連桿，在所述位置中，基底盤從底板上抬升，優(yōu)選直至與容器的蓋子相鄰的區(qū)域，也就是約在容器的上部四分之一或者五分之一中抬升。借助耦連桿的這種鎖定和旋轉(zhuǎn)，能夠在成型體制造完成之后將其定位在液體池上方并且過多的液體可以滴下來。通過附加地圍繞z軸旋轉(zhuǎn)，耦連桿并且由此通過基底盤固定在其上的成型體還可以旋轉(zhuǎn)。由此在過多的液體材料上施加離心功能，所述液態(tài)材料由此向外甩出，由容器側(cè)壁收集并且回引到液體池中用于之后使用。為了進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)，可以在耦連桿的上端部設(shè)置相應(yīng)的手柄，或者耦連桿可以與促動(dòng)器耦連，以便耦連桿圍繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)。按照本發(fā)明的鎖定設(shè)備可以例如設(shè)計(jì)為耦連桿中的環(huán)形槽的形式，框架設(shè)備上的鎖定元件卡鎖在環(huán)形槽中，其中，鎖定元件例如可以是沿徑向受到彈簧負(fù)荷的球體。

耦連裝置例如可以處于螺栓連接中或者是夾緊裝置，其能夠通過快速扣合件、例如曲桿扣合件打開和關(guān)閉。耦連桿這樣固定在耦連裝置中，使得耦連桿能夠?qū)⑾鄬?duì)運(yùn)動(dòng)從促動(dòng)器裝置傳遞至基底盤。原則上可以理解為，可以在耦連裝置與促動(dòng)器裝置之間設(shè)置多個(gè)機(jī)械的力傳遞元件。

按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備的另一優(yōu)選實(shí)施形式具有電子控制設(shè)備，其設(shè)計(jì)用于控制成型體的逐層制造，方式為促動(dòng)器裝置和照射設(shè)備執(zhí)行具有以下步驟的步驟序列：借助固定在框架設(shè)備上的促動(dòng)器裝置將可拆卸地固定在框架設(shè)備上的基底盤相對(duì)于容器運(yùn)動(dòng)一段預(yù)設(shè)的層厚，通過液態(tài)的材料填充由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的間隙，并且選擇性地使布置在間隙中的材料硬化，方式為借助固定在框架設(shè)備上的照射設(shè)備選擇性地在待硬化的區(qū)域中照射材料，所述電子控制設(shè)備還設(shè)計(jì)用于在步驟序列開始之前控制混合過程，在所述混合過程中，促動(dòng)器裝置至少一次、優(yōu)選多次地被控制用于在多個(gè)層厚的路程上進(jìn)行反轉(zhuǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。按照這種優(yōu)選實(shí)施形式，借助電子控制設(shè)備控制制造流程，所述電子控制設(shè)備被編程用于相應(yīng)地控制促動(dòng)器裝置和照射設(shè)備。所述控制設(shè)備為此目的與促動(dòng)器裝置和照射裝置在信號(hào)技術(shù)上耦連并且將控制信號(hào)發(fā)送給這些裝置?？刂圃O(shè)備一方面控制借助促動(dòng)器裝置的基底盤逐層運(yùn)動(dòng)的步驟序列和通過照射設(shè)備對(duì)分別流入自由空間中的液體的照射(所述層的區(qū)段依次地硬化)?？刂圃O(shè)備還設(shè)計(jì)用于控制混合過程。在混合過程中，控制促動(dòng)器裝置并且基底盤一次或者多次地向上和向下運(yùn)動(dòng)，其中，基底盤走過的路程大于一個(gè)層厚并且優(yōu)選包括多個(gè)層厚。通過基底盤的這種運(yùn)動(dòng)，容器中的液體被混合，因此在較長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存之后可能出現(xiàn)的分離過程可以由此被取消。混合運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)為反轉(zhuǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就是基底盤分別進(jìn)行至少一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選進(jìn)行多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以便通過這種上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)混合。

作為對(duì)此的備選或補(bǔ)充，電子控制設(shè)備還可以設(shè)計(jì)用于在成型體的制造過程的最后進(jìn)行的步驟序列之后這樣控制促動(dòng)器裝置，使得基底盤和逐層制造的成型體運(yùn)動(dòng)到處于容器中的液態(tài)材料上方的位置中。這尤其有利于使沒有硬化的液體從成型體之上和之中滴下來。必要時(shí)也可以在這么長(zhǎng)的路程上控制促動(dòng)器裝置，使得基底盤和成型體連同容器的蓋子被抬升并且從容器中導(dǎo)出，以便向上拉出成型體并且使設(shè)備的操作者可以看到制造過程的結(jié)束并且能夠取出成型體。

按照另一優(yōu)選實(shí)施形式，立體光刻設(shè)備通過布置在容器內(nèi)部的照明裝置擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述照明裝置設(shè)計(jì)用于通過可見光照亮容器的內(nèi)部空間，所述可見光的波長(zhǎng)不適合于使液態(tài)材料硬化，或者立體光刻設(shè)備的特征在于第二容器，所述第二容器具有布置在第二容器內(nèi)部的照明裝置，所述照明裝置設(shè)計(jì)用于通過射線照亮容器的內(nèi)部空間，所述射線的波長(zhǎng)適合于使液態(tài)材料硬化，其中，框架設(shè)備具有用于選擇性地將所述容器或者第二容器固定在定義的位置中的固定單元。這種照明裝置可以用于通過可見光照亮容器的內(nèi)部空間，以使設(shè)備的使用者能夠控制制造進(jìn)程并且檢測(cè)容器內(nèi)部的其它對(duì)于制造較重要的特性。在這種設(shè)計(jì)方案中并且根據(jù)目的合理的是，將照明裝置設(shè)計(jì)在容器和具有所述容器的結(jié)構(gòu)單元中，所述容器也包含基底盤。備選地，這種照明裝置也可以用于使制造完成的成型體后硬化。在這種后硬化中，通過波長(zhǎng)適用于使液態(tài)材料硬化的射線照射整個(gè)成型體，所述照射不是選擇性地進(jìn)行，而是不集中地整體照射。在這種實(shí)施形式中，照明裝置有利地布置在第二容器中，在制造過程之后可以將制造完成的成型體裝入第二容器中。第二容器可以取代進(jìn)行了制造的容器裝入框架設(shè)備中并且鎖定在其中，或者可以是已經(jīng)安裝在框架設(shè)備中，成型體由此通過相應(yīng)的促動(dòng)器運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)從一個(gè)容器移動(dòng)到另一容器中，或者將第二容器移動(dòng)到進(jìn)行了制造的容器的位置上，兩個(gè)容器例如以轉(zhuǎn)塔運(yùn)動(dòng)的方式運(yùn)動(dòng)。

按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備還可以通過另一容器擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述另一容器具有蓋子和布置在另一容器中的基底盤，所述基底盤與導(dǎo)引穿過蓋子的耦連桿相連，其中，所述框架設(shè)備具有用于選擇性地將所述容器或者另一容器固定在定義的位置中的固定單元。所述另一容器，也就是第二或者第三容器可以用于不同目的。按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備以特別的方式適用于預(yù)存一個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè)容器并且裝入框架設(shè)備中或者以已經(jīng)裝入的儲(chǔ)備的形式保持在其中并且能夠通過相應(yīng)的滑移設(shè)備交替地這樣定位，使得容器的相應(yīng)耦連桿能夠與促動(dòng)器裝置耦連或者耦連在促動(dòng)器裝置上的耦連桿能夠與固定在其上的基底盤移動(dòng)到容器中。由此，另一容器可以用于預(yù)存清潔液體，通過所述清潔液體能夠?qū)⒍嘤嗟摹]有硬化的液態(tài)材料從制造完成的成型體上移除。另一容器可以備選地用于在其中預(yù)存其它液態(tài)的可硬化的材料，其具有基底盤和必要時(shí)具有蓋子和耦連桿，以便能夠在一個(gè)容器中的制造過程結(jié)束之后直接開始在另一容器中的制造過程。

本發(fā)明還涉及在硬化方法(在唯一的步驟中在待硬化層上形成二維圖像)中光強(qiáng)度分布不均的問題。在掃描方法中的曝光或者硬化中(例如借助選擇性偏轉(zhuǎn)的激光)，在待硬化層的每個(gè)位置上的曝光強(qiáng)度足夠均勻，但在具有成像的成像方法的硬化方法中出現(xiàn)如前所述的問題，因?yàn)榇不瘜觾?nèi)部的曝光強(qiáng)度在不同位置上是不同的。這些不同之處的原因是光源或者成像的光學(xué)裝置在其空間光線分布方面的不均勻性。由wo2012/045951a1已知，校準(zhǔn)立體光刻設(shè)備以避免這些不同的曝光強(qiáng)度并且通過相應(yīng)適配的曝光控制補(bǔ)償這些不均勻性。然而由此提高了制造時(shí)間。對(duì)此還不利的是，在很多立體光刻設(shè)備中在使用壽命期間出現(xiàn)不均勻性的改變，因此需要或者建議以規(guī)則的時(shí)間間隔或者甚至在每個(gè)制造過程之前進(jìn)行這種校準(zhǔn)，以便實(shí)現(xiàn)所制造的成型體的較高質(zhì)量。但這進(jìn)一步提高了制造時(shí)間。

由ep0775570a2已知一種立體光刻的方法和設(shè)備，它們使用激光器或者uv燈作為照射設(shè)備。為了補(bǔ)償這種射線源的光強(qiáng)度的不均勻性，在這種技術(shù)中建議在光路中使用均勻化裝置。這種均勻化裝置盡管業(yè)已證明適合用于降低射線源的由于制造或者系統(tǒng)造成的不均勻性并且甚至消除不均勻性，但不能補(bǔ)償可能由于老化影響、污染和類似情況出現(xiàn)的改變。因此，在此也不能在追求較高的制造質(zhì)量時(shí)取消規(guī)定的校準(zhǔn)，所以又需要不利地影響制造時(shí)長(zhǎng)的過程步驟。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題同樣在于，提供一種立體光刻設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間上較迅速的成型體制造。

所述技術(shù)問題按照本發(fā)明通過一種立體光刻設(shè)備解決，其包括：用于容納能通過照射硬化的液態(tài)的材料的容器、基底盤、用于在容器與基底盤之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的促動(dòng)器裝置、用于選擇性地照射容器中的材料的照射設(shè)備，所述照射設(shè)備包括射線源和成像的掩蔽裝置以及用于控制照射設(shè)備的控制裝置，所述立體光刻設(shè)備的特征在于設(shè)有射線均勻化裝置，所述射線均勻化裝置布置在射線源與成像的掩蔽裝置之間的光路中。

按照本發(fā)明的這方面通過射線源解決了不均勻曝光的問題，方式為在射線源與成像的掩膜裝置之間使用射線均勻化裝置。這種射線均勻化裝置是通過射線反射和/或射線折射效應(yīng)作用的射線傳導(dǎo)元件，其對(duì)于光學(xué)射線例如作為光線均勻化裝置或者光線混合桿已知。這種射線均勻化裝置可以有利地構(gòu)造為，使得其具有射線入射面，射線從射線入射面出發(fā)通過射線導(dǎo)引體積導(dǎo)引至射線出射面并且在此沒有直接從射線入射面延伸至射線出射面的射線在側(cè)面上通過全反射或者光譜反射進(jìn)行反射并且回到射線導(dǎo)引體積中。射線均勻化裝置尤其可以設(shè)計(jì)為射線傳導(dǎo)桿或者光線傳導(dǎo)桿。在此，它尤其可以設(shè)計(jì)為橫截面呈四邊形或者多邊形并且優(yōu)選在橫截面中具有六個(gè)或者多個(gè)角。

特別優(yōu)選的射線均勻化裝置的尺寸是：

-長(zhǎng)度不小于20mm，尤其不小于25mm或者50mm，

-長(zhǎng)度不大于25mm，尤其不大于50mm或者100mm，

-最大橫截面對(duì)角線不小于2mm、4mm或者尤其是8mm，和/或

-最大橫截面對(duì)角線不大于4mm、8mm或者尤其是20mm。

射線均勻化裝置通過在射線橫截面上進(jìn)行射線混合實(shí)現(xiàn)對(duì)不均勻性的補(bǔ)償并且由此產(chǎn)生在整個(gè)射線橫截面上更均勻的射線。在此，均勻化效果通常取決于射線均勻化裝置的尺寸，例如取決于其沿射線方向的長(zhǎng)度。射線均勻化裝置優(yōu)選設(shè)計(jì)為，使得其達(dá)到使強(qiáng)度差小于20％、小于10％并且尤其是小于5％或者小于3％的均勻化效果。強(qiáng)度差在此理解為在整個(gè)被照射橫截面的局部測(cè)量區(qū)中的射線強(qiáng)度相對(duì)于整個(gè)被照射橫截面與在整個(gè)被照射橫截面的平均射線強(qiáng)度的差。

在此，曝光區(qū)域上的射線強(qiáng)度的均勻性可以如下地確定：將被照射的橫截面，也就是通常在基底盤表面上的最大曝光區(qū)域在矩形的曝光區(qū)域中劃分為10×10的相同大小的測(cè)量區(qū)，方式為將兩個(gè)棱邊長(zhǎng)度分為10個(gè)相同大小的部分長(zhǎng)度并且定義具有十個(gè)區(qū)的棋盤狀圖案。對(duì)于被照射的非矩形的橫截面，圍繞橫截面的外輪廓設(shè)置矩形并且將所述矩形相應(yīng)地分為10×10的相同大小的測(cè)量區(qū)。接著借助測(cè)量傳感器確定射線強(qiáng)度，所述測(cè)量傳感器的測(cè)量面的直徑為7.5mm至12.5mm。對(duì)于這100個(gè)測(cè)量區(qū)中的每一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，其中，當(dāng)測(cè)量傳感器居中地設(shè)置在測(cè)量區(qū)中時(shí)，傳感器直徑的整個(gè)測(cè)量面完全處于被照射的橫截面中，其中，不考慮測(cè)量頭的測(cè)量傳感器在居中位置時(shí)伸出被照射的橫截面的那些測(cè)量區(qū)。測(cè)量區(qū)在此也可以小于傳感器直徑。為了測(cè)量強(qiáng)度，可以使用opsytecdr.公司的輻射計(jì)rm-12，其中使用針對(duì)相應(yīng)的波長(zhǎng)存在最大光譜敏感度的傳感器。

按照優(yōu)選的實(shí)施形式規(guī)定，所述照射設(shè)備包括聚焦裝置，例如光學(xué)透鏡或者具有多個(gè)光學(xué)透鏡的物鏡裝置，所述聚焦裝置布置在射線源與射線均勻化裝置之間的光路中。借助這種聚焦裝置能夠以有利的方式將射線源的光強(qiáng)度會(huì)聚到射線均勻化裝置上并且由此提高射線產(chǎn)出。

按照另一優(yōu)選實(shí)施形式規(guī)定，所述射線均勻化裝置是射線傳導(dǎo)元件，所述射線傳導(dǎo)元件沿縱向從射線入射面延伸至射線出射面并且具有反射射線的側(cè)壁，并且射線強(qiáng)度傳感器耦連在側(cè)壁上，并且在射線強(qiáng)度傳感器的耦連區(qū)域中側(cè)壁能夠至少部分或者完全地傳導(dǎo)射線。按照這種實(shí)施形式，射線均勻化裝置可以優(yōu)選設(shè)計(jì)為射線傳導(dǎo)桿，其橫截面設(shè)計(jì)為具有規(guī)則或者不規(guī)則的棱邊長(zhǎng)度的多邊形橫截面或者設(shè)計(jì)為其它幾何形狀的橫截面。

此外優(yōu)選的是，所述射線均勻化裝置是沿著縱軸線延伸的實(shí)心體，所述實(shí)心體具有多邊形的橫截面。這種方式設(shè)計(jì)的射線均勻化裝置尤其適用于包括可見光的射線范圍。

在此還優(yōu)選的是，所述射線均勻化裝置由透明的材料、尤其由玻璃如硼硅酸鹽-冕牌玻璃構(gòu)成或者包括所述材料并且通過在射線均勻化裝置的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁上的全反射對(duì)通過射線均勻化裝置的端面入射到射線均勻化裝置中的射線有射線導(dǎo)引的作用。通過這種射線均勻化裝置，使用具有較低的射線損耗功率的成本低廉的構(gòu)件，以產(chǎn)生均勻的射線。

立體光刻設(shè)備可以通過一種射線強(qiáng)度傳感器擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述射線強(qiáng)度傳感器耦合到處于成像的遮蔽裝置之前的區(qū)域中的照射設(shè)備的光路之中或者之上，以檢測(cè)射線源的照射強(qiáng)度，并且所述射線強(qiáng)度傳感器與控制裝置在信號(hào)技術(shù)上相連。按照這種擴(kuò)展設(shè)計(jì)提供了射線強(qiáng)度傳感器。所述射線強(qiáng)度傳感器布置并且用于檢測(cè)射線源的射線強(qiáng)度。因此其不同于以下傳感器元件，所述傳感器元件用于對(duì)照射區(qū)或者照射平面進(jìn)行校準(zhǔn)并且為此目的在局部達(dá)到的射線強(qiáng)度方面以較高的分辨率檢測(cè)被照射表面。按照本發(fā)明避免了這種耗費(fèi)的傳感器技術(shù)，因?yàn)槠湓跇?gòu)造按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備之后不需要檢測(cè)具有位置分辨率的照射強(qiáng)度。

取而代之，射線由射線源首先經(jīng)過射線均勻化裝置并且在所述射線均勻化裝置中轉(zhuǎn)化為均勻的射線，其在位置分辨的觀察中具有均勻的射線區(qū)。由此完全地補(bǔ)償了來自射線源的制造產(chǎn)生的射線強(qiáng)度的位置分辨率中的不均勻性。

按照本發(fā)明還規(guī)定了一種射線強(qiáng)度傳感器，其檢測(cè)處于成像的掩膜裝置之前的射線源的射線強(qiáng)度。因此，所述射線強(qiáng)度傳感器提供了信號(hào)，所述信號(hào)通過唯一的強(qiáng)度值表征射線源的射線強(qiáng)度并且不提供射線輕度的位置分辨率。由此確定了簡(jiǎn)單的特征值，其表征射線源中例如可能由于老化或者因?yàn)槲廴净蛘哂捎谏渚€源變化的能量供應(yīng)出現(xiàn)的射線強(qiáng)度變化。通過射線強(qiáng)度傳感器確定的射線強(qiáng)度被傳輸至控制裝置，所述控制裝置控制照射設(shè)備。因此，按照本發(fā)明給控制裝置提供了簡(jiǎn)單但有說服力的信號(hào)，其可以用于以這種方式控制照射設(shè)備，從而能夠補(bǔ)償射線源的射線強(qiáng)度變化。

因此，本發(fā)明避免了重復(fù)校準(zhǔn)的必要性，因?yàn)楸景l(fā)明通過將射線均勻化裝置和簡(jiǎn)單測(cè)量的射線強(qiáng)度傳感器相結(jié)合能夠完全補(bǔ)償導(dǎo)致可能在按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備的照射設(shè)備中出現(xiàn)不均勻或者不充分的照射的原因。由此縮短了制造過程并且簡(jiǎn)化了立體光刻設(shè)備的結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)上的設(shè)計(jì)。

按照具有射線強(qiáng)度傳感器的立體光刻設(shè)備的一種優(yōu)選實(shí)施形式規(guī)定，所述射線強(qiáng)度傳感器耦合到射線均勻化裝置之上并且檢測(cè)一部分引入射線均勻化裝置中的射線。射線強(qiáng)度傳感器在射線均勻化裝置上的耦合按照本發(fā)明理解為這種形式的耦合，使得射線從射線均勻化裝置入射到射線強(qiáng)度傳感器中。這種耦合可以通過將射線強(qiáng)度傳感器與射線均勻化裝置的發(fā)出射線的表面相間隔地布置實(shí)現(xiàn)。耦合能夠以更直接和更有效的方式實(shí)現(xiàn)，方式為將射線強(qiáng)度傳感器以光傳導(dǎo)表面直接設(shè)置在射線均勻化裝置的光傳導(dǎo)或者光反射的表面上并且由此部分或者完全地抑制表面的反射，因此射線均勻化裝置的表面在設(shè)有射線強(qiáng)度傳感器的射線傳導(dǎo)面的區(qū)域內(nèi)是能透過射線的。這種耦合允許實(shí)現(xiàn)用于直接來自射線均勻化裝置的射線源的射線強(qiáng)度的牢固和可靠的測(cè)量裝置，而在此不會(huì)影響用于制造過程中的之后照射的射線質(zhì)量。

尤其優(yōu)選的是，將射線強(qiáng)度傳感器耦連在射線均勻化裝置的側(cè)壁上，并且在射線強(qiáng)度傳感器的耦連區(qū)域中側(cè)壁能夠至少部分或者完全地傳導(dǎo)射線。所述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了緊湊和相對(duì)污染不敏感并且可靠地提供測(cè)量結(jié)果的測(cè)量裝置。在此以有利的方式確定代表由射線源發(fā)出的總射線功率的射線強(qiáng)度值。

更優(yōu)選的是，控制裝置設(shè)計(jì)用于由射線強(qiáng)度傳感器的傳感器數(shù)據(jù)確定射線源的功率因數(shù)并且根據(jù)所述功率因數(shù)控制照射時(shí)長(zhǎng)和/或向射線源的能量輸入。按照這種實(shí)施形式，確定功率因數(shù)，所述功率因數(shù)尤其可以這樣確定，從而與當(dāng)前通過射線強(qiáng)度傳感器確定的射線功率相關(guān)地設(shè)置參考功率或者在較早的時(shí)間點(diǎn)、例如在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的原始時(shí)間點(diǎn)由射線源發(fā)出的功率。因此，功率因數(shù)呈現(xiàn)了關(guān)于射線源的射線功率降低的相對(duì)說明并且同樣可以表征射線功率的提高。隨即根據(jù)這種功率因數(shù)可以通過控制裝置進(jìn)行控制或者調(diào)節(jié)。由此可以例如提高或者降低向射線源的能量輸入，以便補(bǔ)償射線強(qiáng)度的降低或者提高。作為備選或者補(bǔ)充，同樣可以提高或者降低用于使立體光刻設(shè)備的制造過程中的層硬化的照射時(shí)長(zhǎng)，以便補(bǔ)償射線源的射線強(qiáng)度的降低或者提高。不言而喻的是，控制或者調(diào)節(jié)的方式可以設(shè)計(jì)為，使得以規(guī)則的時(shí)間間隔檢驗(yàn)射線源的射線功率，并且確定功率因數(shù)，以便隨即對(duì)上述參數(shù)之一進(jìn)行一般的校正。這種規(guī)則的時(shí)間間隔可以例如是一個(gè)運(yùn)行小時(shí)或者多個(gè)運(yùn)行小時(shí)。同樣可以在每個(gè)制造過程中進(jìn)行一次這種補(bǔ)償或者在制造過程內(nèi)針對(duì)每層或者多層、例如每五層進(jìn)行補(bǔ)償，以便實(shí)現(xiàn)制造精度的提高。

具有射線強(qiáng)度傳感器的立體光刻設(shè)備可以通過溫度傳感器擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述溫度傳感器檢測(cè)射線強(qiáng)度傳感器區(qū)域內(nèi)的溫度并且與控制裝置耦連，以傳輸表征所述溫度的溫度傳感器信號(hào)。在這種設(shè)計(jì)方案中，控制裝置優(yōu)選設(shè)計(jì)用于根據(jù)溫度傳感器信號(hào)使射線強(qiáng)度傳感器的測(cè)量特征曲線適配或者用于根據(jù)溫度傳感器信號(hào)改變射線強(qiáng)度傳感器信號(hào)。通過這種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，解決了射線測(cè)量值與測(cè)量溫度相關(guān)的問題和在按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備中在射線強(qiáng)度傳感器區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的溫度波動(dòng)，方式為為此檢測(cè)溫度并且對(duì)測(cè)量值進(jìn)行溫度校正。

按照另一優(yōu)選實(shí)施形式規(guī)定，所述控制裝置設(shè)計(jì)用于由射線強(qiáng)度傳感器的傳感器數(shù)據(jù)通過在時(shí)間上對(duì)照射強(qiáng)度進(jìn)行積分確定照射量并且根據(jù)所述照射量控制照射時(shí)長(zhǎng)和/或向射線源的能量輸入。根據(jù)這種實(shí)施形式，借助射線強(qiáng)度傳感器確定在制造過程中照射待硬化層期間由射線源發(fā)出的實(shí)際照射量。照射量由射線強(qiáng)度計(jì)算，其在照射時(shí)長(zhǎng)上積分地由射線強(qiáng)度傳感器檢測(cè)。由此確定的照射量又可以用于直接調(diào)節(jié)照射時(shí)長(zhǎng)或者向射線源的能量輸入或者對(duì)兩者進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便由此調(diào)節(jié)形成力求的照射量。這相當(dāng)于用于調(diào)節(jié)形成期望照射量的閉環(huán)調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)耗費(fèi)較少的方法中，所確定的照射量可以用于進(jìn)行一般的校正并且以規(guī)則的時(shí)間間隔、例如在制造過程的每五層中、每一層中或者在預(yù)設(shè)數(shù)量的運(yùn)行小時(shí)之后再確定照射量并且必要時(shí)進(jìn)行校正。尤其可以這樣進(jìn)行所述調(diào)節(jié)，從而在每層中確定照射量并且調(diào)節(jié)為額定預(yù)設(shè)值。

原則上可以想到的是，射線均勻化裝置可以設(shè)置在本文開頭所述的具有由容器和基底盤組成的結(jié)構(gòu)單元的立體光刻設(shè)備發(fā)明的所有實(shí)施形式和擴(kuò)展設(shè)計(jì)以及擴(kuò)展形式中。

本發(fā)明還涉及一種立體光刻設(shè)備，其包括：用于容納能通過照射硬化的液態(tài)的材料的容器、基底盤、用于在容器與基底盤之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的促動(dòng)器裝置、用于選擇性地照射容器中的材料的照射設(shè)備，所述照射設(shè)備包括射線源和成像的掩蔽裝置以及用于控制照射設(shè)備的控制裝置，其中，所述控制裝置設(shè)計(jì)用于在照射層之前將基底盤移動(dòng)到提供間隙的位置中，所述間隙在最后制造的層與防粘薄膜之間具有預(yù)設(shè)的層間距，布置在間隙中的液體之后在確定的區(qū)域中被選擇性地照射并且由此選擇性地硬化，在照射布置在間隙中的液體之后，使基底盤移動(dòng)一段脫離路程，所述脫離路程足夠用于使選擇性硬化的區(qū)域與防粘薄膜分隔開，其中，控制裝置還設(shè)計(jì)用于由之前硬化的層的選擇性硬化的區(qū)域的尺寸、尤其由所述層的被照射的像素?cái)?shù)量確定脫離路程。

通過這樣設(shè)計(jì)的立體光刻設(shè)備，解決了較長(zhǎng)的制造時(shí)長(zhǎng)問題的另一方面，其與所制造的層和防粘薄膜的脫離問題相關(guān)。原則上對(duì)于脫離過程和避免出現(xiàn)較高的力有利的是，這種防粘薄膜在一定程度上是彈性的并且松弛地處于底部上，以便由此能夠通過剝離效應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫離。然而這種方式要求將層從防粘薄膜上抬升一段距離，所述距離大于下一個(gè)待制造的層的層厚。所述距離還不能明確地預(yù)設(shè)，也就是防粘薄膜與所制造的層有的情況下在較短距離之后就脫離了，在其它情況下在較長(zhǎng)距離之后才脫離。所述問題按照本發(fā)明在避免耗費(fèi)的設(shè)備技術(shù)和避免耗時(shí)的較大移動(dòng)路程的情況下解決，方式為根據(jù)硬化的表面尺寸確定基底盤為了使防粘薄膜與最后制造的層脫離而抬升的距離。因此按照本發(fā)明使用能夠簡(jiǎn)單確定的特征值來單獨(dú)地在每個(gè)涂層過程之后確定距離。這對(duì)于只有非常小部分被硬化的層來說，基底盤可以只抬升非常小的距離，因?yàn)樵谶@種情況下在非常短的抬升距離之后就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了防粘薄膜的脫離。與之相對(duì)，在較大區(qū)域被硬化的層中，需要克服防粘薄膜與硬化的層區(qū)域之間的明顯更強(qiáng)的粘附力，這只通過基底盤的較大移動(dòng)距離就能實(shí)現(xiàn)。

在一種簡(jiǎn)單的近似中，可以設(shè)置相應(yīng)層的硬化區(qū)域的尺寸與基底盤的移動(dòng)路程的距離之間的比例關(guān)系。然而原則上也可以將表面尺寸與距離之間的其它關(guān)聯(lián)使用在按照本發(fā)明規(guī)定的控制方式中。特別優(yōu)選的是，由被照射像素的數(shù)量確定脫離路程。在此將可以特別簡(jiǎn)單地確定的、能夠由制造數(shù)據(jù)直接推導(dǎo)的特征值用于確定基底盤抬升的距離。

原則上可以理解的是，針對(duì)與被照射表面相關(guān)的脫離路程擴(kuò)展設(shè)計(jì)的控制裝置可以設(shè)置在本文開頭所述的具有由容器和基底盤組成的結(jié)構(gòu)單元的立體光刻設(shè)備發(fā)明或者之前所述的具有射線均勻化裝置的立體光刻設(shè)備發(fā)明的所有實(shí)施形式和擴(kuò)展設(shè)計(jì)和擴(kuò)展形式中。

本發(fā)明還涉及一種立體光刻設(shè)備，其包括：用于容納能通過照射硬化的液態(tài)的材料的容器、基底盤、用于在容器與基底盤之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的促動(dòng)器裝置、用于選擇性地照射容器中的材料的照射設(shè)備，所述照射設(shè)備包括射線源和成像的掩蔽裝置以及用于控制照射設(shè)備的控制裝置，其中，所述基底盤可旋轉(zhuǎn)地支承并且基底盤的可旋轉(zhuǎn)支承優(yōu)選能夠可拆卸地旋轉(zhuǎn)固定。借助這種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，一方面能夠?qū)⒒妆P旋轉(zhuǎn)固定地保持在立體光刻設(shè)備中，以便用較高的幾何精度進(jìn)行制造過程。但也可以松脫旋轉(zhuǎn)固定并且使基底盤旋轉(zhuǎn)，尤其圍繞垂直于基底盤表面的軸線旋轉(zhuǎn)。通過旋轉(zhuǎn)可以甩出粘附在成型體上的多余液態(tài)材料。所述過程尤其可以在成型體制造完成之后進(jìn)行，但只要可拆卸的旋轉(zhuǎn)固定在這種旋轉(zhuǎn)之后還能可重復(fù)再現(xiàn)地形成基底盤的準(zhǔn)確定義的角位置，所述過程原則上也可以在制造過程中進(jìn)行。

本發(fā)明還涉及一種立體光刻設(shè)備，其包括：用于容納能通過照射硬化的液態(tài)的材料的容器、基底盤、用于在容器與基底盤之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的促動(dòng)器裝置、用于選擇性地照射容器中的材料的照射設(shè)備，所述照射設(shè)備包括射線源和成像的掩蔽裝置以及用于控制照射設(shè)備的控制裝置，其中，設(shè)有頂出設(shè)備，所述頂出設(shè)備具有頂桿，所述頂桿能夠從其沒有伸出基底盤的制造位置運(yùn)動(dòng)到其伸出基底盤的頂出位置。前述的立體光刻設(shè)備也可以通過這種頂出設(shè)備擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所述頂出設(shè)備具有頂桿，所述頂桿能夠從其沒有伸出基底盤的制造位置運(yùn)動(dòng)到其伸出基底盤的頂出位置。

這種頂出設(shè)備用于使制造完成的成型體方便地與基底盤脫離并且在此避免或者降低成型體損壞的風(fēng)險(xiǎn)。頂出設(shè)備可以例如包括頂出桿，其延伸通過耦連桿內(nèi)部的空腔并且在下端部與頂桿相連。頂桿可以集成地設(shè)計(jì)為這種頂出桿的端部區(qū)段或者可以設(shè)計(jì)為具有相對(duì)于頂出桿增大的橫截面的頂桿或者可以設(shè)計(jì)具有多個(gè)彼此間隔的頂桿表面。為此目的，耦連桿可以設(shè)計(jì)為空心桿并且頂出桿導(dǎo)引穿過耦連桿。

具有頂出設(shè)備的立體光刻設(shè)備可以通過以下方式進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即，頂出桿形狀配合地與耦連桿相連，以便傳遞圍繞頂出桿縱軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述形狀配合式連接可以優(yōu)選設(shè)計(jì)在布置于頂出桿上的頂桿與布置于耦連桿上的基底盤之間。由此可以避免頂出桿與耦連桿或者基底盤之間的旋轉(zhuǎn)并且由此通過頂出桿或者固定在其上的手柄實(shí)現(xiàn)基底盤的旋轉(zhuǎn)。

更優(yōu)選的是，頂桿通過彈性元件如彈簧預(yù)緊在抬升的位置中并且通過彈性元件運(yùn)動(dòng)到頂出位置中。由此可以通過彈性元件產(chǎn)生定義的頂出力，所述彈性元件使制造完成的成型體無破壞地脫離。

最后優(yōu)選的是，控制裝置設(shè)計(jì)用于這樣控制照射設(shè)備，使得在最接近基底盤的成型體材料層中，相鄰于頂出設(shè)備的頂桿布置的材料區(qū)域不同于材料層的其它區(qū)域地被照射。所述不同的照射可以例如這樣進(jìn)行，使得

-相鄰于頂出設(shè)備的頂桿布置的材料區(qū)域不被照射并且因此不硬化，

-相鄰于頂出設(shè)備的頂桿布置的材料區(qū)域以較低的射線強(qiáng)度被照射并且因此以較小的程度硬化，或者

-相鄰于頂出設(shè)備的頂桿布置的材料區(qū)域以選擇性的照射幾何形狀被照射，例如根據(jù)蜂窩結(jié)構(gòu)類型、根據(jù)點(diǎn)狀圖案類型或者類似圖案的照射幾何形狀被照射并且因此只在預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)硬化。

這種擴(kuò)展設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了成型體在頂桿上的較弱的粘附并且由此簡(jiǎn)化了頂出過程之后成型體與頂桿的脫離。

原則上可以理解的是，這樣設(shè)置的頂出設(shè)備可以設(shè)置在本文開頭所述的具有由容器和基底盤組成的結(jié)構(gòu)單元的立體光刻設(shè)備發(fā)明的、在其之后所述的具有射線均勻化裝置的立體光刻設(shè)備發(fā)明的或者之前所述的具有控制裝置的立體光刻設(shè)備發(fā)明的所有實(shí)施形式和擴(kuò)展設(shè)計(jì)和擴(kuò)展形式中，所述控制裝置設(shè)計(jì)用于根據(jù)被照射表面的尺寸確定脫離路程。

按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過本文開頭所述類型的方法解決，其中，將容器和基底盤作為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元共同裝入框架設(shè)備中。所述方法實(shí)現(xiàn)了在設(shè)備中提供的理念，即，將容器和基底盤作為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元裝入框架設(shè)備中并且由此作為這種結(jié)構(gòu)單元預(yù)存。相應(yīng)于之前的描述，容器和基底盤為此尤其這樣彼此定位在預(yù)裝配的狀態(tài)中，使得基底盤處于容器的底部上。

按照本發(fā)明的方法可以通過以下方式擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即通過能夠被照射設(shè)備的射線透過的底板進(jìn)行選擇性地進(jìn)行照射。

所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即容器具有內(nèi)部空間，基底盤布置在內(nèi)部空間中并且所述內(nèi)部空間通過在整個(gè)周向上側(cè)面限定的容器側(cè)壁相對(duì)于照射設(shè)備的照射波長(zhǎng)中的射線被屏蔽。

所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即容器蓋子可拆卸地與容器相連并且封閉容器，優(yōu)選流體密封地封閉，并且內(nèi)部空間通過蓋子相對(duì)于照射設(shè)備的照射波長(zhǎng)中的射線被屏蔽。

所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即與基底盤相連的耦連桿延伸穿過蓋子并且在蓋子中，基底盤相對(duì)于容器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)作為軸向運(yùn)動(dòng)沿耦連桿的縱向?qū)б?/p>

所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即在將容器裝入框架設(shè)備中時(shí)借助耦連裝置將耦連桿與機(jī)械促動(dòng)器可拆卸地耦連，容器與基底盤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過耦連裝置和耦連桿傳遞，并且在制造三維成型體之后再借助耦連裝置將耦連桿從機(jī)械促動(dòng)器上拆下，并且將容器與耦連桿和基底盤共同地作為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元從框架設(shè)備中取出。

所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即借助電子控制設(shè)備控制成型體的逐層制造，方式為控制促動(dòng)器裝置和照射設(shè)備用于執(zhí)行步驟序列，并且電子控制設(shè)備在步驟序列開始之前控制混合過程，在所述混合過程中促動(dòng)器裝置至少一次、優(yōu)選多次地被控制，以便共同地相對(duì)運(yùn)動(dòng)一段包含多個(gè)層厚的路程。

所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即借助電子控制設(shè)備控制成型體的逐層制造，方式為控制促動(dòng)器裝置和照射設(shè)備用于執(zhí)行步驟序列，并且在最后執(zhí)行的步驟序列之后，電子控制設(shè)備控制促動(dòng)器裝置用于將基底盤和逐層制造的成型體運(yùn)動(dòng)到處于容器中的液態(tài)材料上方的位置中。

本發(fā)明的另一方面是一種用于借助立體光刻制造三維成型體的方法，具有以下步驟：將容器固定在框架設(shè)備上，所述容器中布置有能通過照射硬化的液態(tài)的材料，通過多次地重復(fù)具有以下步驟的步驟序列逐層地制造三維成型體：借助固定在框架設(shè)備上的促動(dòng)器裝置將可拆卸地固定在框架設(shè)備上的基底盤相對(duì)于容器運(yùn)動(dòng)一段預(yù)設(shè)的層厚，通過液態(tài)的材料填充由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的間隙，并且選擇性地使布置在間隙中的材料硬化，方式為借助固定在框架設(shè)備上的照射設(shè)備選擇性地在待硬化的區(qū)域中照射材料，其中，射線源產(chǎn)生射線，所述射線在射線均勻化裝置中被均勻化并且在經(jīng)過射線均勻化裝置之后這樣選擇性地被導(dǎo)引或者選擇性地被屏蔽，使得布置在間隙中的材料的待硬化區(qū)域被照射并且不是待硬化的區(qū)域不被照射。

所述方法可以通過以下方式擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即借助射線強(qiáng)度傳感器檢測(cè)射線的強(qiáng)度，將射線強(qiáng)度傳感器的傳感器信號(hào)傳輸至控制裝置并且控制裝置根據(jù)傳感器信號(hào)控制照射。

所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即根據(jù)傳感器信號(hào)確定射線源的射線功率相對(duì)于射線源的原始射線功率的減小程度，并且根據(jù)所述減小程度提高照射時(shí)長(zhǎng)和/或向射線源的能量輸入，或者方式為根據(jù)傳感器信號(hào)、優(yōu)選由在時(shí)間上積分的射線強(qiáng)度確定射線量，并且根據(jù)射線量控制照射時(shí)長(zhǎng)，尤其在達(dá)到預(yù)設(shè)的射線量之后停止照射。

所述方法可以在以下情況下進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即在照射層之前將基底盤移動(dòng)到提供間隙的位置中，所述間隙在最后制造的層與防粘薄膜之間具有預(yù)設(shè)的層間距，布置在間隙中的液體之后在確定的區(qū)域中被選擇性地照射并且由此選擇性地硬化，在照射布置在間隙中的液體之后，使基底盤移動(dòng)一段脫離路程，所述脫離路程足夠用于使選擇性硬化的區(qū)域與防粘薄膜分隔開，方式為由選擇性硬化的區(qū)域的尺寸、尤其由被照射的像素?cái)?shù)量確定脫離路程。

所述方法還可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即選擇性硬化的區(qū)域越大或者被照射的像素的數(shù)量越高，脫離路程就越長(zhǎng)。

所述方法還可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即借助頂桿將制造完成的成型體從基底盤上移除，所述頂桿與基底盤對(duì)齊并且與頂出桿相連。

最后，所述方法可以通過以下方式進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)，即在制造完成成型體之后，通過旋轉(zhuǎn)基底盤將未硬化的液體從成型體上移除。

在所述方法和方法的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中定義的方法特征方面參照與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備特征，按照所述設(shè)備特征可以優(yōu)選地設(shè)計(jì)所述設(shè)備，以便在按照本發(fā)明的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)這些方法步驟。為此給出的闡述、備選方案和優(yōu)點(diǎn)能夠類似地用于按照本發(fā)明方法的相應(yīng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)。

根據(jù)附圖闡述優(yōu)選的實(shí)施形式。在附圖中：

圖1示出從側(cè)面斜上方觀察的本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施形式的立體圖；

圖2示出按照?qǐng)D1的視圖移除了容器的情形；

圖3示出按照?qǐng)D1的實(shí)施形式的縱剖的正視圖；

圖4示出按照?qǐng)D1的實(shí)施形式的縱剖的側(cè)視圖；并且

圖4a示出圖4中的區(qū)域x的細(xì)節(jié)視圖；

圖5示出從斜下方觀察按照?qǐng)D1的實(shí)施形式的縱剖立體圖；并且

圖5a示出圖5中的區(qū)域y的細(xì)節(jié)視圖；并且

圖6示出按照?qǐng)D1的實(shí)施形式的照射設(shè)備的縱剖的后視圖。

參照附圖，按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備具有框架設(shè)備，所述框架設(shè)備原則上由框架基板10、設(shè)置于其上的框架柱11和固定在框架基板10下側(cè)上的框架支架12組成。在框架支架12上固定有照射設(shè)備20，其原則上布置在基板10下方。照射設(shè)備設(shè)計(jì)為投影儀并且包括具有物鏡的數(shù)字投影單元21，所述數(shù)字投影單元可以例如按照lcd-、dlp-、led-、lcos-投影技術(shù)設(shè)計(jì)。借助投影儀可以投射整個(gè)圖像并且由此實(shí)現(xiàn)在層平面內(nèi)部對(duì)確定區(qū)段的選擇性照射。

投影單元21布置在基板下方并且具有豎直向上指向的光路。投影單元21與控制裝置30耦連，所述控制裝置具有外部的信號(hào)入口，通過其可以控制用于三維成型體的逐層構(gòu)造的各個(gè)連續(xù)制造步驟的投影單元21的圖像序列。

原則上可以理解的是，取代具有物鏡的投影單元也可以設(shè)置其它照射設(shè)備，例如也可以借助激光進(jìn)行照射，所述激光可以通過適當(dāng)?shù)溺R面或者其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這樣轉(zhuǎn)向，從而借助激光進(jìn)行選擇性照射。

照射設(shè)備20從下方指向窗口16，所述窗口裝入框架基板10中。在窗口16側(cè)面，耦連裝置13a、13b固定在框架基板10上。所述耦連裝置13a、13b用于將容器承載板14鎖定在相對(duì)于框架基板10定義的位置中并且為此目的具有相應(yīng)的曲桿元件。

在容器承載板14中設(shè)計(jì)有開口，所述開口由環(huán)形的定位輔助件15包圍。所述定位輔助件15設(shè)計(jì)為定心環(huán)并且用于將容器40定位在容器承載板14上的定義位置中并且由此定位在相對(duì)于框架基板10的定義位置中。

容器40設(shè)計(jì)為圓柱形容器，其具有橫截面呈圓形的側(cè)壁41。所述側(cè)壁41由不能被照射設(shè)備20的射線穿透的材料制成，尤其是不能透過可見光和紫外線的材料。圓柱形容器40的縱軸線豎直地延伸并且用附圖標(biāo)記100表示。

耦連桿50沿著縱軸線100從上方延伸到容器40的容器內(nèi)部空間中。耦連桿50在其下端部承載基底盤60，所述基底盤設(shè)計(jì)為橫截面呈圓形并且因此呈盤狀的基底盤。所述基底盤60與耦連桿50固定相連。

基底盤在其外邊緣處具有在按照?qǐng)D4a的細(xì)節(jié)視圖中可以看出的環(huán)繞的凸緣61，其向下延伸了0.05mm的較小高度。凸緣用于在基底盤60與布置在容器40的底板44上方的防粘薄膜44a之間提供適合用于制造第一層的距離。凸緣61還用于使得防粘薄膜44a在基底盤和防粘薄膜之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)在中間的重要曝光區(qū)域中受到磨損，而是只在凸緣的外部區(qū)域中受到磨損。

耦連桿借助耦連桿夾緊單元51固定在框架柱11上。耦連桿夾緊單元51又包括曲桿夾緊裝置并且設(shè)計(jì)用于摩擦配合地夾緊耦連桿。必要時(shí)可以在耦連桿與耦連桿夾緊單元之間設(shè)置形狀配合連接，其在耦連桿夾緊單元51與耦連桿50之間沿軸線100的縱向建立耦連桿的定義位置，以便實(shí)現(xiàn)耦連桿相對(duì)于框架設(shè)備10、11的位置的準(zhǔn)確參考過程。

耦連桿具有環(huán)形槽50a，其在其外周面中加工出一個(gè)高度，使得嚙合到環(huán)形槽中的固定銷43軸向地支撐耦連桿50。在所述支撐位置中，基底盤60抬升到最上部位置并且制造完成的成型體通常處于液體池外部。這種方式軸向固定的位置允許了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其通過基底盤施加在成型體上并且可以用于將多余的液體從成型體上甩出。所述多余的液體隨即甩到側(cè)壁41上并且可以流入或者滴入液體池中并且由此回收利用。

耦連桿夾緊單元51可移動(dòng)地在框架柱11上導(dǎo)引，以便沿圓柱體縱軸線100的方向運(yùn)動(dòng)。在框架柱11內(nèi)部布置有促動(dòng)器單元，所述促動(dòng)器單元用于使耦連桿夾緊單元并且因此使固定在其上的耦連桿50沿豎直方向運(yùn)動(dòng)并且由此提供用于在基底盤上逐層地制造成型體所需的連續(xù)豎直運(yùn)動(dòng)?？蚣苤?1內(nèi)部的促動(dòng)器單元優(yōu)選設(shè)計(jì)為通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸桿傳動(dòng)器。

在耦連桿夾緊單元51與基底盤60之間，耦連桿50在蓋子42中導(dǎo)引，以便沿著其縱向進(jìn)行軸向移動(dòng)。蓋子42同樣由不能被照射設(shè)備20的射線穿透的材料制成，尤其由不能被可見光和紫外線穿透的材料制成。蓋子42借助具有o形密封件的凸肩流體密封地裝入形成于容器側(cè)壁41的上側(cè)上的開口中。蓋子中的中央鉆孔用于耦連桿50的軸向?qū)б?。耦連桿50可以借助徑向嚙合到蓋子中的鉆孔內(nèi)的螺栓43在蓋子中借助環(huán)形槽50a軸向固定，以便固定基底盤60在容器40內(nèi)部的確定的豎直位置。

圖5和圖5a示出用于使制造完成的成型體與基底盤脫離的頂出機(jī)構(gòu)。所述頂出機(jī)構(gòu)包括頂出桿70，其在設(shè)計(jì)為空心桿的耦連桿50的內(nèi)部導(dǎo)引并且與耦連桿50同中心地延伸。在頂出桿70的上端部處布置有手柄71，其用于將縱向力傳遞至頂出桿并且將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至頂出桿。

頂出桿70完全延伸穿過耦連桿50并且在下端部在基底盤60的區(qū)域內(nèi)與頂出盤72相連。所述頂出盤72具有星形的幾何形狀并且接合到基底盤60中的相應(yīng)的星形凹處62中。由此形成了反作用于頂出盤和基底盤或者耦連桿之間的旋轉(zhuǎn)的形狀配合連接。頂出桿在其上端部處具有與手柄71中的內(nèi)螺紋共同作用的外螺紋。手柄71支撐在耦連桿50的上端側(cè)的端部上，因此通過手柄71圍繞縱軸線100的旋轉(zhuǎn)，操作桿可以相對(duì)于耦連桿運(yùn)動(dòng)并且尤其被拉到抬升位置中。當(dāng)頂出桿70向上處于其最大端部位置中時(shí)，星形的頂出盤72處于基底盤60的相應(yīng)星形的凹處62中并且頂出盤72和基底盤60的下表面對(duì)齊。頂出盤72借助設(shè)計(jì)為壓力彈簧的螺旋彈簧73預(yù)緊在上部位置中。如果旋轉(zhuǎn)手柄71并且由此使頂出桿從最上部位置中下降，則螺旋彈簧在頂出盤上施加頂出力，其做夠用于使制造完成的成型體與基底盤脫離并且對(duì)于固定粘附在基底盤上的成型體必要時(shí)可以通過在手柄71上施加壓力進(jìn)行增強(qiáng)。

通過彈簧力和必要時(shí)附加施加的壓力，頂出盤以其下表面從基底盤60的下表面中移出或者向構(gòu)造在基底盤和頂出盤上的成型體施加壓力。成型體由此與基底盤的表面脫離。

成型體可能還粘附在頂出盤72的表面上。原則上可以在制造直接構(gòu)造于基底盤60上的第一層時(shí)這樣進(jìn)行過程控制，使得不在頂出盤72的星形區(qū)域中進(jìn)行曝光，從而在此形成空腔并且不會(huì)粘附在頂出盤上。由此可以借助頂出盤72實(shí)現(xiàn)成型體與基底盤的完全脫離。

通過頂出盤72和凹處62的星形輪廓，在頂出盤72與基底盤60之間實(shí)現(xiàn)了形狀配合連接。所述形狀配合連接可以將通過手柄71導(dǎo)入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從頂出桿70傳遞至基底盤60。由此可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加在基底盤和成型于其上的成型體上。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)尤其在以下情況下是有幫助的，即耦連桿借助環(huán)形槽50a鎖定在抬升位置中并且制造完成的成型體由此保持在液體池上方，以便能夠通過由此產(chǎn)生的離心力將未硬化的液體從成型體上甩出并且滴到液體池中。

圖5a還示出了由處于最上部并且指向容器40的內(nèi)部空間的fep薄膜或者防粘薄膜44a和直接布置在其下方的容器40的底板44組成的結(jié)構(gòu)，所述底板通常由玻璃制成。在邊緣區(qū)域中，底板和fep薄膜通過環(huán)繞的o形環(huán)48相對(duì)于側(cè)壁41并且彼此間密封。玻璃板在此借助處于下方的具有法蘭螺栓49a的法蘭49固定并且由此擠壓o形環(huán)密封件并且因此實(shí)現(xiàn)密封效果。

容器在其下側(cè)具有射線可穿透的底板44。所述底板形狀配合地并且密封地裝入容器側(cè)壁41中并且能夠使射線從照射設(shè)備20進(jìn)入容器內(nèi)部空間并且尤其到達(dá)基底盤60的下側(cè)。

在底板的上側(cè)，也就是指向容器內(nèi)部空間的一側(cè)，如圖5a的細(xì)節(jié)視圖可以看出，布置有fep薄膜44a，其在其整個(gè)周向上流體密封地在容器的底板和側(cè)壁之間張緊。在底板與fep薄膜之間形成了非常小的氣體體積，其沿豎直方向具有優(yōu)選不大于0.1mm的厚度。薄膜的拉緊結(jié)合流體密封地形成的體積，能夠借助剝離效應(yīng)通過豎直地抬升成型體不費(fèi)力地使成型體與薄膜脫離，所述剝離效應(yīng)通過流體密封地包封的體積的幾何形狀改變實(shí)現(xiàn)。

容器42通過鎖銷式連接形式的側(cè)面銷釘45鎖定在容器40的側(cè)壁41中。容器40和基底盤60作為一個(gè)結(jié)構(gòu)單元預(yù)裝配，所述結(jié)構(gòu)單元還包括蓋子42。所述由容器40和基底盤60組成的預(yù)裝配的結(jié)構(gòu)單元隨即可以裝入框架設(shè)備中，方式為將容器以其下側(cè)裝入定心環(huán)15中。接著可以借助耦連桿夾緊單元51將耦連桿50固定在框架柱11上并且由此形成用于基底盤60的豎直移動(dòng)的耦連。

在松脫耦連桿夾緊單元51之后，容器40可以與耦連桿50和布置在其中的基底盤60共同在框架基板10上移動(dòng)，方式為松脫耦連設(shè)備13a、b并且借助固定在其上的拉手16向前拉容器承載板14。這能夠?qū)⒂扇萜鞒休d板14、容器40、基底盤60和耦連桿50組成的整個(gè)結(jié)構(gòu)單元從設(shè)備中取出或者移動(dòng)，或者將這些部件共同裝入立體光刻設(shè)備中。由此能夠快速地更換容器和處于其中的液體，因此在三維成型體在基底盤60下側(cè)上的容器內(nèi)部的制造過程結(jié)束之后可以通過相應(yīng)的更換直接在第二容器中進(jìn)行制造。通過按照本發(fā)明的立體光刻設(shè)備實(shí)現(xiàn)的制造周期時(shí)間由此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)明顯減少，同時(shí)由于其相對(duì)于污染及光在容器40內(nèi)部光作用的封裝改善了可硬化的液體在制造所用的容器內(nèi)部的長(zhǎng)期質(zhì)量。

圖6以剖視圖示出照射設(shè)備20。所述照射設(shè)備20包括功率較強(qiáng)的led22，其沿水平方向發(fā)出具有部分視覺可見光線的射線。光線在實(shí)際中完全入射到光線均勻化裝置23中。所述光線均勻化裝置是橫截面呈六邊形的桿，其沿水平的縱向延伸并且由硼硅酸鹽-冕牌玻璃制成。光線均勻化裝置用于使在其入射端23a入射的led22的不均勻的光線通過在光線均勻化裝置的側(cè)壁上的多次反射被均勻化并且作為均勻的光場(chǎng)在端側(cè)的出射面23b射出。

從出射面23b出發(fā)，光線進(jìn)入圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備24的開口中。所述圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備24可以設(shè)計(jì)為dlp元件或者以lcd技術(shù)設(shè)計(jì)。圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備24由控制單元控制并且由均勻入射的光束產(chǎn)生遮掩的圖像，其呈現(xiàn)了待制造的成型體的橫截面的圖像，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)待制造的層。在此，成型體的所有實(shí)心的并且因此應(yīng)經(jīng)過液體硬化的區(qū)域未被遮掩并且通過均勻光線曝光，而所有其它區(qū)域被遮掩并且因此不被曝光。

在圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備24內(nèi)部，均勻的并且被遮掩的光線被鏡像反射90°并且豎直向上地從照射設(shè)備20中射出。

在光線均勻化裝置23側(cè)面布置有光線強(qiáng)度傳感器25。所述光線強(qiáng)度傳感器裝入與光線均勻化裝置23相鄰布置的蓋板中并且檢測(cè)光線均勻化裝置23的側(cè)壁的光強(qiáng)度。所述光強(qiáng)度與由led22發(fā)射的光強(qiáng)度相關(guān)并且運(yùn)行經(jīng)過光線均勻化裝置23。光線強(qiáng)度傳感器25與控制單元30相連以傳輸信號(hào)并且向控制單元30傳輸與led的光線強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，這在控制單元內(nèi)部用于制造過程的流程控制。

光線強(qiáng)度傳感器可以設(shè)計(jì)為光電二極管并且同時(shí)由于大約隨著溫度線性變化的pn半導(dǎo)體通路的正向電壓能夠作為溫度傳感器運(yùn)行。組合式的光線強(qiáng)度/溫度傳感器可以交替地測(cè)量光強(qiáng)度和溫度并且因此實(shí)現(xiàn)了溫度校正的光強(qiáng)度檢測(cè)。光線強(qiáng)度傳感器的通過溫度變化產(chǎn)生的由于遷移造成的測(cè)量值不準(zhǔn)確性能夠以此方式進(jìn)行補(bǔ)償。作為對(duì)此的備選，可以相鄰于光線強(qiáng)度傳感器布置單獨(dú)的溫度傳感器并且通過所述溫度傳感器檢測(cè)光線強(qiáng)度傳感器的溫度。

在此，制造方法的按照本發(fā)明的流程如下進(jìn)行：

用可硬化的液體填充的容器40與固定在耦連桿50上的基底盤60和沿軸向?qū)б妆P的容器蓋子42預(yù)裝配。所述預(yù)裝配的由容器和基底盤以及耦連桿組成的結(jié)構(gòu)單元設(shè)置在容器承載板14上并且將容器承載板14移入在附圖中顯示的制造位置中并且借助耦連設(shè)備13a、13b鎖定在所述位置中。

在此，基底盤60在容器40的底板44上方的防粘薄膜44a上處于通過凸緣61定義的參考位置中。在所述位置中，基底盤60被保留并且耦連桿50借助耦連桿夾緊單元51與促動(dòng)器單元耦連以使基底盤進(jìn)行豎直運(yùn)動(dòng)。

這已經(jīng)是用于進(jìn)行立體光刻制造方法的所有準(zhǔn)備操作步驟。在之后或者在將結(jié)構(gòu)單元裝入立體光刻設(shè)備之前，用于對(duì)各層進(jìn)行選擇性照射所需的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸至控制單元30。然而，所述傳輸也可以在制造過程期間實(shí)時(shí)地通過來自外部控制裝置的相應(yīng)接口進(jìn)行。

容器在其下側(cè)具有可透過射線的底板44。所述底板形狀配合地并且密封地裝入容器側(cè)壁41中并且能夠使射線從照射設(shè)備20進(jìn)入容器內(nèi)部空間并且尤其到達(dá)基底盤60的下側(cè)。

在將耦連桿夾緊單元51固定在耦連桿50上之后，通過促動(dòng)器單元首先將基底盤提高多個(gè)層厚，例如2cm的路程并且再下降到處于底板上的原始位置中，以便實(shí)現(xiàn)液體在容器中的混合。所述過程在必要時(shí)可以多次進(jìn)行。

隨即通過控制設(shè)備30或者必要時(shí)通過外部控制裝置控制制造流程。第一層可以直接通過曝光制造，因?yàn)榛妆P通過凸緣61已經(jīng)以為此合適的距離處于防粘薄膜44a上。此后制造第二層。為此，在第一步驟中借助促動(dòng)器單元通過耦連桿夾緊單元51和耦連桿50將基底盤60抬升多個(gè)層厚。由此將防粘薄膜與第一個(gè)制造的層脫離。所述脫離過程通過剝離效應(yīng)支持，所述剝離效應(yīng)通過形成于防粘薄膜44a與底板44之間的負(fù)壓和基底盤的豎直向上指向的脫離力產(chǎn)生?；妆P抬升以實(shí)現(xiàn)脫離的路程可以借助力傳感器控制，所述力傳感器測(cè)量抬升力并且將脫離記錄為突然的力下降。

備選地，基底盤從防粘薄膜上抬升以實(shí)現(xiàn)防粘薄膜脫離的路程可以在控制單元中由之前被照射的層的表面尺寸確定。在此適用這樣的關(guān)聯(lián)，即之前產(chǎn)生的層的被照射面越大，也就是之前被照射的像素的數(shù)量越高，路程就必須越大。

在將基底盤抬升所述路程并且防粘薄膜與最后產(chǎn)生的層脫落之后，再將基底盤下降。下降的路程減去了下一個(gè)待制造的層的層厚。由此在這次下降之后在最后產(chǎn)生的層與防粘薄膜之間形成縫隙，所述縫隙相當(dāng)于下一個(gè)待制造的層的層厚。

通過可硬化的液態(tài)材料在區(qū)域40中的液位，在基底盤向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料被吸入或者流入由此在底板與基底盤之間產(chǎn)生的間隙中。因此，所述縫隙在基底盤下降之后由液體可靠地填充。

接著通過來自投影單元21的相應(yīng)圖像對(duì)由此形成的層進(jìn)行曝光，其導(dǎo)致所述層的確定區(qū)域的選擇性硬化。通過容器40的底板的涂層，硬化的區(qū)域不粘附在底板上，只粘附在基底盤上。

接著再次控制促動(dòng)器單元，以便將基底盤60抬升另一層厚。由此又在之前硬化的層與容器底板之間形成層厚尺寸的縫隙。所述縫隙又通過可硬化的液態(tài)材料填充并且又通過圖像(其相應(yīng)于所述層中的待形成的成型體的橫截面幾何形狀)相應(yīng)地曝光并且由此硬化。硬化的層區(qū)域在此與之前硬化的層相連，然而不與容器40的底板相連。

所述過程連續(xù)地重復(fù)多次，直至以此方式逐層地構(gòu)造整個(gè)成型體。接著通過促動(dòng)器單元將基底盤60抬升到處于液體池上方的抬升位置中，因此(液體)可以從成型體上滴下來。在確定的時(shí)間間隔之后，可以通過松脫由耦連桿夾緊單元51形成的夾緊并且將容器承載板14向前拉而方便地從立體光刻設(shè)備中取出由容器、基底盤和當(dāng)前形成于其上的成型體和耦連桿組成的結(jié)構(gòu)單元，以便之后慎重地將制造完成的成型體與基底盤脫離。在取出所述結(jié)構(gòu)單元之后，可以直接將由容器、基底盤和蓋子以及耦連桿組成的第二結(jié)構(gòu)單元放置在容器承載板14上并且直接開始第二制造過程。