三维对象构造制造技术

根据本公开各方面的用于构造三维对象的示例性方法包括：通过投影单元将三维对象的截面的图像投影在构建平面上；通过利用与所述三维对象的截面的图像对应的光横向照射所述构建平面上的光聚合材料的界面，来形成固化的截面；横向移动所述支撑平面，以将所述固化的截面与所述构建平面分离，从而产生所述固化的截面与所述构建平面之间的间隙；以及利用光聚合材料填充所述固化的截面与所述构建平面之间的所述间隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
诸如分层制造以及其他类似技术之类的快速成型(RP)技术使得能够制造复杂的三维(3D)部件。具体地，快速成型技术一般通过一次构建一层来构造各部件，以供在例如玩具、汽车、飞机及医疗产业中使用。快速成型技术做出的原型有助于研究和开发，并提供对传统成型的较低成本替代物。RP技术的一个方法使用化学被称为光聚合工艺。光聚合主要用于RP技术，以从液体产生固体部件。使用光聚合构建3D对象时，将一大桶液体光聚合物放置于数字光处理(DLP)投影仪或激光扫描仪下面。曝光的液体聚合物变硬。然后，以较小的增量上下移动构建板，并且将液体聚合物再次暴露于光。重复该过程直至已构建了模型。立体光刻是最广泛使用的RP技术中之一，用于产生模型、原型、图案以及产品部件。立体光刻是一种3D印刷技术，使用一大桶液体光聚合物树脂和紫外激光来一次构建一个部件层。对于每一层，激光束在液体树脂表面上形成部件图案的横截面的轨迹。暴露于紫外激光会硬化并固化在树脂上形成轨迹的图案，并将其接合到下面的层。在传统的立体光刻系统中，在充满光聚合或光硬化材料的容器内设置支撑板，其中，例如通过扫描激光束的方式选择性地照射材料表面上的层，直至定义的层厚变硬。在硬化一层之后，以下面的层厚降低支撑板，且应用新的非硬化材料。立体光刻机的分辨率和立体光刻制造高度复杂3D对象的能力使得立体光刻对于构建功能和非功能原型是理想的。附图说明在下面的详细描述中并参照图描述示例性实施方式，图中：图1图示出根据实施方式的示例性立体光刻系统的透视图；图2图示出根据示例方式的示例性立体光刻系统的示例性组件；以及图3图示出根据实施方式的示例性过程流程图。具体实施方式本文描述的各种实施方式致力于产生三维对象。更具体且在下面更详细描述地，本公开的各方面致力于通过使用具有修改的投影几何的立体光刻系统产生三维对象的方式。本文描述的本公开的各方面侧向移动载体平台，从而产生与构建速度同步的材料填充流。此外，与逐层立体光刻过程不同地，此方法可提供连续的材料回流，从而实现不间断的立体光刻过程。根据本公开的各方面，本文描述的方法减少了对构建的部件的固体支撑结构的需要，并能实现连续的层无关的构建过程。这可通过最小化材料分层开销以减少部件构建时间，来简化三维对象产生的实施方式。因此，这能实现更高的构建速度。此外，本文描述的本公开的各方面提供窗口，曝光图像被投影到该窗口中。该窗口与光聚合物的表面分开。此外，此方法消除了材料表面上的不规则(例如材料的凸起或凹下)对构建平面的影响。因此，可省略通过擦拭器(wiper)稳定树脂表面，从而减少树脂分层时间并提高系统吞吐量。在根据本公开的一个示例中，提供了一种用于构造三维对象的方法。该方法包括：通过投影单元将三维对象的截面的图像投影在构建平面上；通过利用与三维对象的截面的图像对应的光横向照射构建平面上的光聚合材料的界面，来形成固化的截面，该固化的截面在构建平面与支撑平面之间；横向移动支撑平面以将固化的截面与构建平面分离，从而产生固化的截面与构建平面之间的间隙；以及利用光聚合材料填充固化的截面与构建平面之间的间隙。在根据本公开的另一个示例中，提供了一种用于构造三维对象的立体光刻系统。该系统包括：投影单元，用于将三维对象的截面的图像投影在构建平面上；横向可移动支撑平面；构建平面，用于通过利用与三维对象的截面的图像对应的光横向照射构建平面上的光聚合材料的界面，来形成固化的截面，固化的截面在构建平面与横向可移动支撑平面之间；电动机，用于横向移动支撑平面以将固化的截面与构建平面分离，从而产生固化的截面与构建平面之间的间隙；以及控制器，用于基于三维对象控制电动机。在根据本公开的又一个示例中，提供了一种非暂时性计算机可读介质。该非暂时性计算机可读介质包括指令，该指令在执行时使设备：(i)通过光学元件将三维对象的截面的图像投影在构建平面上；(ii)通过利用与三维对象的截面的图像对应的光横向照射构建平面上的光聚合材料的界面，来形成固化的截面，固化的截面在构建平面与支撑平面之间；(iii)横向移动支撑平面以将固化的截面与构建平面分离，从而产生固化的截面与构建平面之间的间隙；以及(iv)利用光聚合材料填充固化的截面与构建平面之间的间隙。图1图示出根据实施方式的示例性立体光刻系统100。系统100包括一种布置，其中投影横向发生，而不是从上面或下面照射，且支撑板侧向移动。系统100包括图像提供器110、投影单元120、构建平面130、树脂保持容器150、横向可移动平台160、具有编码器175的电动机170、控制器180以及材料分配器190，下面更详细地描述这些中的每个。应容易看出，图1中描绘的系统100表示广义图示，且可增加其他组件，或者可移除、修改或重置已有的组件，而不脱离本公开的范围。例如，虽然图1中图示的系统100仅包括一个材料分配器，该系统实际上可包括多个材料分配器，且为了简化，仅示出并描述一个。图像提供器110可为包括可用于构建部件140的曝光图像的数据库的计算机。在一个实施方式中，期望的结构形状的精确数学和几何描述被输入到许多计算机辅助设计(CAD)程序中的一个中。此文件可导入到立体光刻机专用程序(快速成型程序)中。期望部件的构建参数被转换成机器语言。最后，机器语言可用于构建部件140。作为非限制性的示例，计算机可配置为任意类型的个人计算机、便携式计算机、工作站、个人数字助理、视频游戏机、通信设备(包括无线电话以及通讯设备)、包括录音机和播放器(包括电视、电缆箱、音乐播放器和视频播放器)的媒体设备、或能够接收来自用户的输入并处理信息的其他设备。在一些实施方式中，用户可通过控制键盘与系统100交互，键盘可为计算机的输入设备。此外，用户界面可指计算机程序可向用户呈现的图形、文本和听觉信息，以及用户可用于控制程序(例如，CAD程序)的控制序列(例如，利用计算机键盘的键击)。用户界面可通过邀请并响应于用户输入，以及将任务和结果转换成用户能够理解的语言或图像，来促进用户和系统100之间的交互。应注意，计算机旨在表示宽泛类别的数据处理器。计算机可包括处理器和存储器，且有助于转换由键盘接收到的输入。在一个实施方式中，计算机可包括任意类型的处理器、存储器或显示器。此外，计算机的各元件可通过总线、网络、或其他有线或无线互联进行通信。处理器可获取并执行存储在计算机可读介质中的指令。处理器可为例如中央处理单元(CPU)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于构造三维对象的方法，包括：通过投影单元将三维对象的截面的图像投影在构建平面上；通过利用与所述三维对象的图像对应的光横向照射所述构建平面上的光聚合材料的界面，来形成固化的截面，所述固化的截面在所述构建平面与支撑平面之间；横向移动所述支撑平面，以将所述固化的截面与所述构建平面分离，从而产生所述固化的截面与所述构建平面之间的间隙；以及利用光聚合材料填充所述固化的截面与所述构建平面之间的所述间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于构造三维对象的方法，包括：
通过投影单元将三维对象的截面的图像投影在构建平面上；
通过利用与所述三维对象的图像对应的光横向照射所述构建平面上的光聚合材料
的界面，来形成固化的截面，所述固化的截面在所述构建平面与支撑平面之间；
横向移动所述支撑平面，以将所述固化的截面与所述构建平面分离，从而产生所
述固化的截面与所述构建平面之间的间隙；以及
利用光聚合材料填充所述固化的截面与所述构建平面之间的所述间隙。
2.根据权利要求1所述的方法，其中横向移动所述支撑平面进一步包括连续移动
所述支撑平面。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：从图像提供器接收所述三维对象的
截面的图像。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将光聚合材料存储在所述支撑板与
所述构建平面之间的区域中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述光学元件将所述三维对象的截面的
图像投影在所述构建平面上进一步包括：横向投影所述图像。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述光聚合材料的表面与所述构建平面不同。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：省略通过擦拭器稳定所述光聚合材
料的表面。
8.根据权利要求1所述的方法，其中利用光聚合材料填充所述固化的截面与所述
构建平面之间的所述间隙进一步包括：填充所述间隙达到超过所述投影单元的投影区
域的水平面。
9.根据权利要求1所述的方法，其中利用光聚合材料填充所述固化的截面与所述
构建平面之间的所述间隙进一步包括：填充所述间隙达到超过所述三维对象的z维度
的水平面。
10.根据权利要求1所述的方法，其中填充所述间隙的速度与形成固化的截面的
速度同步。
11.一种用于构造三维对象的立体光刻系统，包括：
投影单元，用于将三维对象的截面的图像投影在构建平面上；
横向可移动支撑平面；
构建平面，用于通过利用与所述三维对象的截面的图像对应的光横向照射所述构

\t建平面上的光聚合材料的界面，来形成固化的截面，所述固化的截面在所述构建平面
与所述横向可移动支撑平面之间；
电动机，用于横向移动所述支撑平面，以将所述固化的截面与所述构建平面分离，
从而产生所...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历杭德罗·曼纽尔·德·佩尼亚·亨佩尔，R·韦加·艾因萨，沙维尔·布鲁克·普拉，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US