通过立体光刻工艺获得的改良的三维物体及用于所述物体的电脑图形设计的方法技术

本发明专利技术为通过立体光刻工艺制造的三维物体(1)，该三维物体(1)包括多个支撑件(3)，该多个支撑件(3)通过接合元件(4)连接至物体的本体(2)，接合元件(4)中的每一个能够识别成形区域(5)，成形区域(5)相对于接合元件(4)的外表面凹入并且具有底部角部(6)，底部角部(6)划定用于拆分支撑件(3)的预先建立的断裂区域(7)。接合元件(4)中的每一个包括第一本体(8)和第二本体(9)，第一本体(8)从划定物体的本体(2)的外表面突出，第二本体(9)从支撑件(3)突出，本体(8)和(9)彼此连接以限定成形区域(5)，成形区域(5)的底部角部(6)划定预先建立的断裂区域(7)的。本体(8、9)中的每一者具有构成球体或椭圆球体的外表面的一部分的凸形弯曲外表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过立体光刻工艺获得的改良的三维物体，并且特别地，本专利技术涉及使物体的不同部件彼此连接的支撑件的接合元件。本专利技术还涉及一种用于该物体的且特别是所述接合元件的电脑图形设计的方法。
技术介绍
已知立体光刻技术为一种允许直接从通过CAD/CAM软件处理的数字数据开始制作三维物体的技术。由于立体光刻技术使得能够在短时间内获得甚至具有复杂构造的三维物体——该三维物体可以在进入工业制造阶段之前进行分析和测试，因此立体光刻技术主要用于制作原型。出于此目的，立体光刻工艺广泛地被使用来制作物体的模型，该物体的模型将通过熔模铸造连续地进行生产。立体光刻工艺基本上通过厚度在十分之一微米的数量级的多个层的叠置生产三维物体，该三维物体通过使在光存在的情况下进行聚合的液态树脂在与待生产的物体的容积对应的区域中暴露于选择性光刺激而获得。市场上存在多种类型的立体光刻机械，在这些立体光刻机械中，例如，存在基本上包括箱的立体光刻机械，该箱适用于容纳液态树脂并且通过透明的底部和模化头部来定界。模化头部定位在箱的顶部上并且设置有适用于支撑正在形成的三维物体的平表面以及使该平表面相对于箱的底部移动的动力装置。在物体形成过程的初期，平表面浸入液态树脂中，直到该平表面变得定位在距底部的距离等于要获得的第一层的厚度的位置处为止。包括在箱的底部与模化头部的平表面之间的树脂层选择性地暴露于激光束，该激光束来自设置在箱的底部之下且与笛卡尔直角坐标型机器人相关联的激光发光体。因此，树脂仅在与要被制作的物体的容积对应的区域中暴露于电磁辐射并且在固化期间树脂粘附至模化的头部平表面。一旦已经完成固化过程，则头部与粘附至头部的物体的第一层一起被升起，以允许箱内的树脂的液面恢复。一旦树脂液面已经恢复，则头部再一次被浸入树脂中并且以上描述的操作被重复进行以使得将粘附至第一层等的第二层沉淀，直到要被制作的物体已完成为止。如果该物体包括从基部突出或在基部底切且可能屈服或者弯曲的部分，则在物体形成过程期间制造专用柱——通常叫做支撑件——以支撑所述突出的或者底切的部分，其中，所述支撑件构成该物体的一体的部分并且在一旦物体已经完成时被移除。根据已知技术，支撑件——在特别复杂的物体中可能存在很多支撑件——的移除通过切割器手动地执行并且产生若干公知道的缺陷。如果该物体用作用以获得通过熔模铸造技术铸造的部件的模型，则从模型手动移除支撑件不能保证成品的恒定的高品质。实际上，如果通过在与模型的表面隔开相当远的位置处对支撑件进行切割来执行支撑件的移除，则一旦金属已经固化，必须通过机械加工移除的对应突出的残余部分将存在于通过熔模铸造连续生产的部件上。另一方面，如果通过在模型的表面的高度处对支撑件进行切割来移除支撑件，则如已知的在任何情况下，切割器叶片在模型的本体中在每个切割点处产生凹部，使得必须被适当地填充的空穴区将与固化的金属部件中的所述凹部相对应。因此可以理解的是，由于实际上操作者不可能通过相同的方式手动地进行切割，因此，存在于模型中的所有支撑件意味着成品上将存在随机分布的突出部和中空部。因此，可以注意到的是，实际上不可能使铸件具有都一样的品质。另一个缺点在于，由于支撑件的切割仅取决于操作者在操纵切割器方面的能力，因此执行时间和成本都相当高。又一个缺点通过如下的事实表示：在具有相同的抵抗截面的情况下，切割每个支撑件所须的切割应力随着制成支撑件的材料的类型变化而变化。因此，为了制作可以用具有恒定值或由操作者确定的值的力气进行切割的支撑件，需要根据使用的材料的类型将支撑件设计和制作为具有不同的截面。根据现有技术，已知一种用于通过立体光刻工艺制作的三维物体的支撑件且在专利文献US2009/0072447A1中描述的方法。在所述专利文献中给出的指示用于在三维物体形成过程期间支承三维物体的支撑件的截面的设计。更特别地，包含在专利文献中的指示限于定义为一种适用于确定支撑件的最佳几何形状以使得支撑件有充分地抵抗力以支撑正在形成的三维物体的方法。因此，以上提及的专利文献不包含对于以分析的方式设计和限定将支撑件连接至三维本体的接合元件的几何形状而言有用的指示，并且因此，包含在以上提及的专利文献中的指示不能够克服以上已经描述的已知技术的缺点。
技术实现思路
本专利技术旨在克服以上描述的所有缺点。特别地，本专利技术的第一目的是提供一种改良的三维物体，该三维物体通过立体光刻工艺获得并且设置有用于突出的部件的支撑件，该支撑件可以在不需要在支撑件与它们所属的物体的本体进行连接的区域附近使用工具来切割支撑件的情况下以容易和快速的方式被移除。本专利技术的又一个目的是确保在每个支撑件与物体的本体之间的连接区域中存在适于促进支撑件的拆分的预先建立的断裂区域。本专利技术的另一个目的是确保在拆分后，在每个支撑件与物体的本体之间的连接区域中，具有准确地限定的长度的突出的本体保持粘附至该物体。本专利技术的另一个目的是确保预先建立的断裂区域的位置、尺寸和形状，以及本体从所述物体突出的长度可以在物体自身的电脑图形设计期间提前确定。本专利技术的又一个目的是，与已知技术相比，减小移除支撑件需要的时间和成本。本专利技术的又一个目的是，与已知技术相比，提高三维物体在支撑件移除后的品质。本专利技术的另一个目的是，与已知技术相比，减小三维物体的设计成本。本专利技术的又一个但并非最无足轻重的目的是，提供一种用于作为本发明的主题的三维物体的电脑图形设计的方法。根据本专利技术的以下描述的实施方式，每个支撑件通过设置有适用于确保支撑件的拆分的预先建立的断裂区域的接合元件来连接至三维物体的本体。本专利技术还限定了一种使用具有凸形弯曲表面的立体元件的电脑图形设计的方法，该凸形弯曲表面的立体元件贯穿(compenetrate)三维物体、支撑件并且因此彼此贯穿。该设计方法使得能够对每个接合元件的几何形状和品质以及抵抗特性进行编程，如以下将更详细地说明的。特别地，每个接合元件的尺寸和形状可以与支撑件的尺寸以及接合元件所连接至的三维物体的表面的形状和位置相独立地进行设计。有利地，根据本专利技术，设计者可以根据他/或她的自身需要且根据材料的特性来设计支撑件自身以及支撑件中的每一者的接合元件的形状和尺寸，使得支撑件可以以和已知技术相比更为简单、快速且便宜的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过立体光刻工艺生产的三维物体(1)，所述三维物体(1)包括多个支撑件(3)，所述多个支撑件(3)通过接合元件(4)连接至所述物体的本体(2)，在所述接合元件(4)的每个接合元件中能够识别成形区域(5)，所述成形区域(5)相对于所述接合元件(4)的外表面凹入并且具有底部角部(6)，所述底部角部(6)划定用于拆分所述支撑件(3)的预先建立的断裂区域(7)，其特征在于，所述接合元件(4)中的每个接合元件包括第一本体(8)和第二本体(9)，所述第一本体(8)从划定所述物体的所述本体(2)的外表面突出，所述第二本体(9)从所述支撑件(3)突出，所述第一本体(8)和所述第二本体(9)具有为弯曲的且凸形的外表面并且所述第一本体(8)和所述第二本体(9)以限定所述成形区域(5)的方式彼此连接，所述成形区域(5)的底部角部(6)划定所述预先建立的断裂区域(7)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.23 IT VI2011A0003021.一种通过立体光刻工艺生产的三维物体(1)，所述三维物体(1)
包括多个支撑件(3)，所述多个支撑件(3)通过接合元件(4)连接至所
述物体的本体(2)，在所述接合元件(4)的每个接合元件中能够识别成形
区域(5)，所述成形区域(5)相对于所述接合元件(4)的外表面凹入并
且具有底部角部(6)，所述底部角部(6)划定用于拆分所述支撑件(3)
的预先建立的断裂区域(7)，其特征在于，所述接合元件(4)中的每个接
合元件包括第一本体(8)和第二本体(9)，所述第一本体(8)从划定所
述物体的所述本体(2)的外表面突出，所述第二本体(9)从所述支撑件
(3)突出，所述第一本体(8)和所述第二本体(9)具有为弯曲的且凸形
的外表面并且所述第一本体(8)和所述第二本体(9)以限定所述成形区
域(5)的方式彼此连接，所述成形区域(5)的底部角部(6)划定所述预
先建立的断裂区域(7)。
2.根据权利要求1所述的三维物体(1)，其特征在于，所述凸形弯曲
表面属于球体的外表面。
3.根据权利要求1所述的三维物体(1)，其特征在于，所述凸形弯曲
表面属于椭圆球体的外表面。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的三维物体(1)，其特征在于，
所述第一本体(8)/所述第二本体(9)的所述凸形弯曲外表面属于球体的
外表面，并且所述第二本体(9)/所述第一本体(8)的所述凸形弯曲表面
属于椭圆球体的外表面。
5.一种用于根据前述权利要求中的任一项所述的通过立体光刻工艺
所生产的三维物体(1)的所述本体(2)的所述支撑件(3)的所述接合元
件(4)的电脑图形设计的方法，其特征在于，所述方法包括下述操作：
-设计所述三维物体(1)的所述本体(2)和多个支撑件(3)；
-设计多个第一元件(80)，所述多个第一元件(80)各自由至少一个
中央部(80c)和一个凸形弯曲外表面(80s)限定；
-使所述第一元件(80)与所述三维物体(1)的所述本体(2)以如

\t下方式相交：使得为所述第一元件(80)中的每一个限定从所述三维物体

【专利技术属性】
技术研发人员：塞尔焦·泽内雷，
申请(专利权)人：DWS有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT