用于增材制造的多材料分离层制造技术

根据一些方面，提供了用于增材制造装置中的层合的多材料分离层，其中通过使液体感光聚合物固化而使固体材料的层形成为与分离层接触。在一些实施方案中，层合的多材料层除了在上表面上的阻挡层之外还可以包括弹性第一层，所述弹性第一层有助于经固化的感光聚合物从容器分离，所述阻挡层保护第一层不暴露于液体感光聚合物中的可能与第一层的材料不相容的物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造的多材料分离层
本专利技术一般性涉及用于在增材制造(例如，三维打印)期间使部件从表面分离的系统和方法。
技术介绍
增材制造(例如，三维(3D)打印)通常通过使部分构建材料在特定位置处凝固来提供用于制造物体(object)的技术。增材制造技术可以包括立体光刻、选择性或熔融沉积成形、直接复合制造、层合的物体制造、选择性相区沉积、多相喷射凝固、弹道颗粒制造、颗粒沉积、激光烧结或其组合。许多增材制造技术通过形成通常作为期望物体的截面的连续的层来构建部件。通常，各层形成为使其粘附至先前形成的层或在其上构建物体的基底。在一种被称为立体光刻的增材制造方法中，通过通常首先在基底上然后一层在另一层的之上地相继地形成可固化聚合物树脂的薄层来创建固体物体。暴露于光化辐射使液体树脂的薄层固化，这使其硬化并粘附至先前固化的层或构建平台的底表面。
技术实现思路
根据一些方面，提供了增材制造装置，所述增材制造装置被配置成通过使液体感光聚合物固化以形成经固化的感光聚合物的层来制造部件，所述增材制造装置包括：顶部敞开式贮器(vessel)，所述顶部敞开式贮器被配置成容纳液体感光聚合物并且包括层合的多材料层(multi-materiallayer)，所述层合的多材料层被配置成促使经固化的感光聚合物从层合的多材料层的暴露表面分离，所述层合的多材料层包括第一材料层和阻挡层，所述阻挡层结合至第一材料层的至少一部分，所述阻挡层具有至少10Barrer的氧渗透率并且形成容器(container)的暴露表面；以及至少一个能量源，所述至少一个能量源被配置成引导光化辐射穿过层合的多材料层并且被配置成使由贮器所容纳的液体感光聚合物固化。前述实施方案可以用以上描述的或下面进一步详细描述的方面、特征和作用的任何合适的组合来实施。从以下结合附图的描述中可以更全面地理解本教导的这些和其他方面、实施方案以及特征。附图说明附图不旨在按比例绘制。为了清楚的目的，可能未在每幅图中标出每个组件。在图中：图1A至1C示出了根据一些实施方案的形成部件的复数个层的立体光刻打印机的示意图；图1D描绘了根据一些实施方案的应用于图1A至1C中示出的容器的内部底表面的说明性分离层；图2A至2B描绘了根据一些实施方案的说明性增材制造装置；图3A至3C示出了根据一些实施方案的在用作悬置的薄膜的分离层上形成部件的复数个层的立体光刻打印机的示意图；图4A至4B和图5A至5C描绘了根据一些实施方案的层合的多材料分离层的多种说明性配置。具体实施方式提供了用于在增材制造期间使部件从表面分离的系统和方法。如上所述，在增材制造中，可以在构建平台上形成复数个材料层。在一些情况下，一个或更多个层可以形成为与除另一层或构建平台之外的表面接触。例如，立体光刻技术可以使树脂的层形成为与另外的表面例如液体树脂所处的容器接触。为了举例说明其中部件形成为与除另一层或构建平台之外的表面接触的一种示例性增材制造技术，图1A至1C中描绘了反向立体光刻打印机。示例性立体光刻打印机100在构建平台上形成面向下方向的部件，使得部件的层形成为与除先前固化的层或构建平台之外还与容器的表面接触。在图1A至1C的实例中，立体光刻打印机100包括构建平台104、容器106、轴108和液体树脂110。面向下的构建平台104与装有液体感光聚合物110的容器106的底面相对。图1A表示在构建平台104上形成部件的任何层之前的立体光刻打印机100的配置。如图1B所示，部件112可以逐层形成，其中初始层附接至构建平台104。容器的底面对光化辐射可以是透明的，光化辐射可以以置于容器的底面上的液体可光固化树脂的薄层的部分为目标。暴露于光化辐射使液体树脂的薄层固化，这使其硬化。当层114形成时，其至少部分地与先前形成的层和容器106的表面二者接触。除容器的透明底面之外，经固化的树脂层的顶侧通常结合至构建平台4的底表面或者与先前固化的树脂层结合。为了在形成层114之后形成部件的另外的层，必须破坏容器的透明底面与层之间发生的任何结合。例如，层114的表面的一个或更多个部分(或整个表面)可能粘附至容器，使得必须在形成后续层之前去除该粘附。如本文所使用的，部件从表面的“分离”是指去除将部件连接至表面的粘合力。因此，可以理解，如本文所使用的，部件和表面可以经由本文所述的技术分离，虽然在紧接着分离之后可能仍然彼此接触(例如，在边缘和/或角部处)，但是只要他们不再彼此粘附即可。用于降低部件与表面之间的结合强度的技术可以包括抑制固化过程或者在容器的内部提供高度光滑的表面。然而，在许多使用情况下，必须施加至少一些力以从容器移出经固化的树脂层。图1C描绘了一种示例性方法，其中可以通过使容器旋转而向部件施加力以使容器从部件机械地分离。在图1C中，立体光刻打印机100通过使容器绕容器一侧上的固定轴108旋转而使部件112从容器106分离，从而使容器的远离固定轴的端部移动距离118(其可以为任何合适的距离)。该步骤涉及使容器106远离部件112旋转以使最近产生的层从容器分离，其后可以使容器朝向部件转回。在一些实施方式中，构建平台104可以远离容器移动从而为在部件与容器之间形成新的液体树脂层创建空间。构建平台可以在上述容器106的旋转移动之前、期间和/或之后以这种方式移动。无论构建平台何时移动，在构建平台移动之后，都可获得新的液体树脂层以用于暴露并添加至正在形成的部件。可以继续上述固化过程和分离过程的各个步骤，直到完全创建该部件。例如在上述步骤中，通过使部件和容器基底逐渐地分离，可以使部件和容器分离所需的峰值力和/或总力最小化。然而，由于在上述过程期间施加力，因此可能出现许多问题。在一些使用情况下，分离过程可能向部件本身施加力和/或通过部件本身施加力。在一些使用情况下，施加至部件的力可能使部件从构建平台而不是容器分离，这可能中断制造过程。在一些使用情况下，施加至部件的力可能引起部件本身的变形或机械故障。在一些情况下，在分离过程期间施加至部件的力可以通过使部件形成为与具有有助于使部件从材料物理分离的特性的材料的上表面接触来减小。这种类型的材料的层有时被称为“分离层”。分离层可以用于各种增材制造装置中，包括但不限于图1A至1C中描绘的反向立体光刻打印机。用于形成分离层的合适材料通常表现出弹性特性，这可以在分离期间通过其与容器的接触而减小施加至部件的力。以这种方式在本领域中通常使用的一种说明性材料为聚二甲基硅氧烷，也称为PDMS。几种类型的PDMS(例如，作为Sylgard184市售的PDMS配制物)已经被使用以在更加刚性的基底的顶部上提供光化透明的离型层，例如美国专利申请第14/734,141号中所述的。已知PDMS提供显著程度的氧透过率以及显著程度的光化透明度。PDMS还提供被认为有利于分离层的显著的弹性和机械特性。然而，PDMS的一个缺点在于其在暴露于某些物质时倾向于进行不期望的反应或改变。以这种方式，据说PDMS与这些物质不相容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造装置，所述增材制造装置被配置成通过使液体感光聚合物固化以形成经固化的感光聚合物的层来制造部件，所述增材制造装置包括：/n顶部敞开式贮器，所述顶部敞开式贮器被配置成容纳所述液体感光聚合物并且包括层合的多材料层，所述层合的多材料层被配置成促使经固化的感光聚合物从所述层合的多材料层的暴露表面分离，所述层合的多材料层包括：/n第一材料层，和/n阻挡层，所述阻挡层结合至所述第一材料层的至少一部分，所述阻挡层具有至少10Barrer的氧渗透率并且形成容器的所述暴露表面；以及/n至少一个能量源，所述至少一个能量源被配置成引导光化辐射穿过所述层合的多材料层并且被配置成使由所述贮器所容纳的所述液体感光聚合物固化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180507 US 62/668,1121.一种增材制造装置，所述增材制造装置被配置成通过使液体感光聚合物固化以形成经固化的感光聚合物的层来制造部件，所述增材制造装置包括：
顶部敞开式贮器，所述顶部敞开式贮器被配置成容纳所述液体感光聚合物并且包括层合的多材料层，所述层合的多材料层被配置成促使经固化的感光聚合物从所述层合的多材料层的暴露表面分离，所述层合的多材料层包括：
第一材料层，和
阻挡层，所述阻挡层结合至所述第一材料层的至少一部分，所述阻挡层具有至少10Barrer的氧渗透率并且形成容器的所述暴露表面；以及
至少一个能量源，所述至少一个能量源被配置成引导光化辐射穿过所述层合的多材料层并且被配置成使由所述贮器所容纳的所述液体感光聚合物固化。


2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其中所述层合的多材料层结合至所述贮器的内部底表面。


3.根据权利要求1所述的增材制造装置，其中所述层合的多材料层悬置在至少两个支承体之间。


4.根据权利要求3所述的增材制造装置，还包括至少一个辊，所述至少一个辊被配置成接触所述层合的多材料层的一部分。


5.根据权利要求1所述的增材制造装置，其中所述阻挡层包含聚甲基戊烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔钦·斯拉茨卡，本杰明·弗朗茨达莱，伊安·弗格森，
申请(专利权)人：福姆实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US