模具的增材制造以及由此制作模具和装置的方法制造方法及图纸

本披露涉及用于光学装置以及要求精密表面和/或复杂几何形状的其他物体的生产的装置和方法。提供了使用增材制造工艺制备的带有光学精密表面和/或具有错综复杂的几何形状的表面特征的模具区段。还提供了通过应用模具嵌入物以增材制造工艺制备模具区段的方法。带有光学精密表面和/或具有错综复杂的几何形状的表面特征的模具嵌入物可以通过使用增材制造工艺来制造，而不需要任何进一步的工具加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景
本披露总体上涉及制造用于模制装置的生产的模具区段的改进模具和方法。相关技术的讨论定制化精密固态物体的制造一般来说是昂贵且费时的。与定制物体的制造相关联的成本高度依赖于库存量单位(“SKU”)的数量或有待生产的特殊设计，此外还有各物体所要求的构型或表面特性。例如，传统的机加工方法，如车床加工或铣削可以用于生产各自的制造物体；然而，对于具有复杂或不规则表面几何形状和/或高精度或公差要求的物体而言，如果要求大量的设计变体和单独的SKU，则使用精密车床和铣床的生产成本可能极高。因此，注射模制与铸造模制制造方法经常被用于降低成本以及提高生产率。然而，即使是这些更经济的制造方法在大量的特殊设计的情况中也可能是不具成本效益的，在所述情况中每个设计具有低生产次数，如为不同患者的眼睛定制的治疗用光学装置的生产。近来，增材制造工艺(也称作快速原型件成形、快速制造、无模制造、或固体无模制造)，包括公众熟知的3D打印技术，已经变得越来越精细，并且允许从期望的物体的软件生成的数字模型或计算机辅助设计(“CAD”)数据产生出复杂构型。然而，多种不同增材制造和3D打印技术就可以使用的材料成分、物体可以被赋予的精度、以及完成高精度增材制造的物体的生产所需要的时间而言具有实用性限制。虽然通过3D打印技术创造的物体通常由与挤出打印工艺相兼容的聚合“墨水”构成，但是可以使用其他材料类别，这取决于所采用的具体打印或增材制造方法。此外，打印精度或表面光滑度可能受限制，这是由于以较低的分辨率沉积材料导致阶梯状的外观，典型地具有约50微米的分辨率。因此，使用3D打印生产的物体通常要求进行后处理以实现光滑的表面轮廓或期望的表面光洁度。然而，复杂几何表面的后处理通常是不可行的。虽然适合于光学严格表面精度的能够提高分辨率的打印机和其他增材制造装备正逐渐变得可获得，但是这伴随着相关联的完成生产所需的费用和时间的增加。当采用非常高分辨率的3D打印机或其他材料沉积技术时，如果通过增材制造来制造的物体的块头很大，则成本和时间消耗迅速增大。在主要物体区块的生产不要求高精度增材制造能力的情况下，使用高精度打印机来产生物体是昂贵且效率低的。因此，本领域存在对于用于生产具有特殊个体规格但是具有低生产次数的大量制造物品的系统和方法，其中，每种制造物品都可以使用组合制造方法以高精度具有成本效益地生产。概述本披露提供了用于制造要求几何学上复杂和/或精密表面的装置的装置和方法，如具有光学精密表面和/或几何学上复杂的表面特征或构型的光学装置。在多种不同实施例中，提供了包括模具嵌入物的光学装置模具区段，所述模具嵌入物具有通过增材制造工艺添加至模具区段支撑件上的光学精密表面和/或几何形状错综复杂的表面特征。模具区段的模具区段支撑件部件不需要使用高精度增材制造方法来制造，而是可以使用精度较低且成本较低的方法来生产，如注射模制或传统的机加工方法。在多种不同实施例中，提供了使用增材制造工艺来制备包括光学精密表面的模具区段的工艺以及使用根据本披露制备的模具区段来模制光学装置的工艺。附图说明附图旨在用于提供对本披露的进一步理解，并被结合在说明书中且构成此说明书一部分，这些附图示出了本披露的多个实施例，并且与说明书一起用于解释本披露的原理。图1展示了根据本披露的光学装置模具的截面；图2展示了根据本披露的光学装置模具的截面；图3展示了使用根据本披露的模具生产的接触透镜的视图；图4展示了制备根据本披露的光学装置模具区段的方法；图5展示了根据本披露铸造模制光学装置的方法。详细说明本披露涉及使用增材制造工艺制备的模具区段、制备用于多种不同装置的生产的模具区段的方法、模制多种不同装置(例如光学装置)的方法。本领域技术人员将容易理解的是，本披露的这些不同方面可以通过任意数量的被配置成用于执行预期功能的装置和方法来实现。换句话说，其他装置和方法可以被结合在此用于执行预期功能。还应注意的是，在此参考的附图并不是所有都按比例绘制的，而是可以被夸大用于展示本披露的多个不同方面，并且就此而言，附图不应被理解为是限制性的。同样地，贯穿这些附图可以使用不同的表面阴影来指示不同的部分，但不一定用于指示相同或不同的材料。最后，虽然本披露可以与多种不同原理和观念相联系地加以说明，但是本披露不应被理论所约束。如在此使用的，术语“近似于”被用于描述物体的几何形状或轮廓与另一物体的几何形状或轮廓相似。“近似于”可以用于描述第一物体或规格的几何形状相对于第二物体或规格的相应的几何形状或相应几何形状的互补几何形状(negative)是精密的或不精密的。如在本文中所使用的，术语“中间表面”用于描述物体面向模具的内部的表面。如在本文中所使用的，“中间表面”不需要与使用包括中间表面的模具或模具区段模制成型的成分或物体直接接触。如在本文中更详细描述的，中间表面可以部分地或完全地被模具嵌入物覆盖。如在本文中使用的，术语“模具嵌入物”用于描述使用增材制造工艺施加至模具、模具区段、模制工具或其他模制装置上的模具部件或模具元件。根据多种不同实施例，“模具嵌入物”被施加至模具区段的中间表面上。如在本文中更详细描述的，“模具嵌入物”可以包括在下文中定义的光学精密表面。如在本文中所使用的，术语“光学精密表面”用于描述与被模制的成分或物体发生直接接触的、并且适合于对模制物体提供光学质量或接近光学质量的表面(即，提供期望的光学几何形状的表面和/或不产生不希望的光学像差的光学表面)的表面。然而如在本文中所使用的，术语“光学精密表面”不应被解释为一定限于模制光学装置所使用的表面。根据多种不同实施例，具有光学精密表面的模具可以用于生产除光学装置以外同样要求由所述模具赋予高精度表面质量的物品或物体。如在本文中所使用的，术语“增材制造”涵盖任何以其通过使基质或材料添加至物体上来生产三维物体的方法或工艺，例如通过将相继的材料层添加至物体上以生产在增材制造工艺完成后具有添加的质量或体积的制成品。对比之下，借助机加工或工具加工的传统制造通常依赖于材料移除或减除工艺，如切削加工、车削加工、钻削加工、磨削加工、或诸如此类，以生产出相对于初始工件具有减小的质量或体积的最终制成品。如在本文中所使用的，术语“增材制造”不应被解释为涵盖制作或联接先前形成的物体。如在本文中所使用的，术语“错综复杂的几何形状”以及其变体(即，“错综复杂的表面特征几何形状”)可以用于描述具有高度复杂的几何形状的物体或物体的或制造品的特征(即，就其复杂性而言类似于迷宫的几何形状)。如在本文中所使用的，“错综复杂的几何形状”表示结构或表面所具有的几何形状或构型其复杂度或复杂性对于使用传统的、非增材制造技术(如铣削、机加工、铸造、模塑、以及诸如此类)的单一部件制造式物项而言是难以或不可能获得的。例如，“错综复杂的几何形状”可以用于描述包括在构成物品或物体的材料之内部分地或完全地封闭的孔隙空间的物品或物体。然而，所述术语不应被解释为一定限于封闭的孔隙空间或隧道。而是，包括相对于邻近表面凸起或浮雕式的特征的表面特征构型同样可以包括“错综复杂的几何形状”。术语“错综复杂的几何形状”可以用于参引规则或不规则的、和/或相对于任意平面或对称轴线对称或不对称的结构或表面。此外，在用于描述表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置模具，包括：模具区段，所述模具区段包括模具区段支撑件，其中，所述模具区段支撑件包括中间表面，所述中间表面具有表面几何形状，所述表面几何形状被配置成近似于设计的光学装置的表面几何形状；增材模具嵌入物，包括附接至所述中间表面上的光学精密表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 US 61/973,0121.一种光学装置模具，包括：模具区段，所述模具区段包括模具区段支撑件，其中，所述模具区段支撑件包括中间表面，所述中间表面具有表面几何形状，所述表面几何形状被配置成近似于设计的光学装置的表面几何形状；增材模具嵌入物，包括附接至所述中间表面上的光学精密表面。2.如权利要求1所述的模具，其中，所述模具嵌入物进一步包括具有错综复杂的几何形状的表面特征。3.如权利要求1所述的模具，其中，所述模具嵌入物通过增材制造工艺附接至所述模具区段支撑件的中间表面。4.如权利要求1所述的模具，其中，所述模具嵌入物被配置成用于向由所述模具模制而成的光学装置提供光学精密表面几何形状。5.如权利要求1所述的模具，其中，所述模具包括两个或更多个模具区段，并且其中，每个模具区段进一步包括模具嵌入物。6.一种制备光学装置模具区段的方法，包括:选择具有第一中间表面的第一模具区段支撑件，所述第一中间表面带有第一中间表面几何形状，所述第一中间表面几何形状被配置成近似于设计的光学装置表面几何形状；将模具嵌入物施加至所述第一中间表面，其中，所述模具嵌入物通过增材制造工艺来施加，并且其中，所述模具嵌入物包括光学精密表面。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述光学精密表面被配置成用于向由所述光学装置模具区段模制而成的光学装置提供所述设计的光学装置表面几何形状。8.如权利要求6所述的方法，其中，所述光学精密表面在尺寸上过大以补偿在抛光工艺中的磨蚀。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括，将所述光学精密表面抛光至期望的表面光滑度以生成被抛光的光学精密表面，其中，所述被抛光的光学精密表面被配置成用于向由所述光学装置模具区段模制而成的光学装置提供所述设计的光学装置表面几何形状。10.如权利要求6所述的方法，其中，所述增材制造工艺包括对所述第一中间表面添加两个或更多个相继层的模具嵌入物材料。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·E·梅耶斯，
申请(专利权)人：CRT技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US