用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元和测试设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元和测试设备。一种可用于确定可光聚合材料的光敏性的测试单元，包括：支撑板，其具有顶表面部分、底表面部分和在顶表面部分和底表面部分之间延伸的开口；透光基部构件，其可移除地或永久地连接到所述底表面部分，以与所述开口一起形成孔，可光聚合材料能够沉积到该孔中；以及传感器，其包括与所述透光基部构件可操作地相关联的热传感器、应变传感器或其组合。

【技术实现步骤摘要】
用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元和测试设备相关申请本申请要求在2019年一月18日提交的美国临时申请号62/794,012的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。
本专利技术涉及用于测量立体光刻树脂的光敏性的设备和方法。
技术介绍
有时被称为“立体光刻”的一组增材制造技术通过可光聚合树脂的顺序聚合来产生三维物体。这种技术可以是“自下而上”技术，其中光通过透光窗口投射到生长物体的底部上的树脂中，或者是“自上而下”技术，其中光投射到生长物体顶部上的树脂上，然后其向下浸入到树脂池中。最近引入有时被称为连续液体界面生产（CLIP）的更快速的立体光刻技术已将立体光刻的有用性从原型化（prototyping）扩展到制造。参见J.Tumbleston等人的Continuousliquidinterfaceproductionof3Dobjects，SCIENCE347，1349-1352（在线公布2015年3月15日）；DeSimone等人的美国专利号9,211,678；9,205,601；和9,216,546；和R.Janusziewicz等人的Layerlessfabricationwithcontinuousliquidinterfaceproduction，PNAS113,11703-11708（2016年10月18日）。在引入CLIP之后不久引入了用于增材制造的双固化树脂，其进一步扩展了立体光刻用于制造各种各样的物体的有用性。参见Rolland等人的美国专利号9,676,963、9,453,142和9,598,606；J.Poelma和J.Rolland的RetinkingDigitalManufacturingwithPolymers，SCIENCE358，1384-1352（2017年12月15日）。通过引入CLIP和双固化树脂带来的立体光刻的极大扩展的有用性进而使得树脂光敏性的精确确定——通常在树脂逐批基础上——极其重要。用于确定树脂光敏性的现有技术，诸如由3D系统开发的WINDOWPANE™测试方法（参见，例如，Jacobs的RapidProtomography&Manufacturing：FundamentalsofStereoLithography，第33页，270-274页（第1版，1992））需要印刷多个测试物体并用千分尺测量多个聚合区域的固化深度以确定“工作曲线”。由于树脂如何分配到测试环境中、如何清洁物体以应用千分尺、用户应用千分尺所使用的力以及其他人为因素的差异，这种技术往往是容易受到用户与用户可变性的影响的繁琐的多步骤技术。因此，需要用于确定树脂光敏性的新技术。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例涉及可用于确定可光聚合材料的光敏性的测试单元，其包括：（a）支撑板，其具有顶表面部分、底表面部分和在所述顶表面部分和所述底表面部分之间延伸的开口；（b）透光基部构件，其可移除地或永久地连接到所述底表面部分以与所述开口一起形成孔，可光聚合材料能够沉积到所述孔中；以及（c）传感器，包括与透光基部构件可操作地相关联的热传感器、应变传感器或其组合。测试单元可与光源组合，以实施如本文所述的方法。在一些实施例中，所述透光基部构件包括石英、或玻璃、或蓝宝石、或有机聚合物。在一些实施例中，所述传感器包括与所述透光基部构件可操作地相关联的非接触式红外传感器。在一些实施例中，所述传感器包括连接到所述基部构件的热电偶。在一些实施例中，所述传感器包括连接到所述基部构件的电阻式温度传感器。在一些实施例中，所述传感器包括连接到所述基部构件的薄膜传感器。在一些实施例中，所述薄膜传感器包括：（i）电阻元件；（ii）一对输入臂，其电连接到所述电阻元件；以及（iii）任选地，一个或两个感测臂，其电连接到所述电阻元件。在一些实施例中，所述电阻元件、所述输入臂以及任选地所述感测臂（当存在时）包括铂、钛或氧化铟锡（ITO）。在一些实施例中，所述输入臂以及任选地所述感测臂（当存在时）还包括导电上涂层。在一些实施例中，测试单元还包括形成在所述传感器上的透光保护性顶部涂层。在一些实施例中，所述传感器包括多个传感器。在一些实施例中，所述测试单元还包括多个系留紧固件，所述系留紧固件连接到所述支撑板并且从所述底表面部分向下延伸。在一些实施例中，测试单元还包括连接到所述支撑板底表面部分或形成在所述支撑板底表面部分上的对准组件。在一些实施例中，所述测试单元还包括形成于所述支撑板中的副孔，所述副孔具有任选地可移除的透光底板。在一些实施例中，所述可光聚合材料包括立体光刻树脂、光刻抗蚀剂或可光固化印刷墨。本专利技术的一些实施例涉及确定可光聚合材料的光敏性的方法，该方法可通过以下步骤实施：（a）将可光聚合材料的样品沉积到如本文所述的测试设备的孔中；（b）将可光聚合材料暴露于穿过基部构件的预定剂量的光；以及（c）用传感器感测树脂响应于暴露而产生的热和/或应变，作为可光聚合材料的光敏性的量度。在一些实施例中，所述感测步骤通过在所述暴露步骤期间进行多个热和/或应变测量来实施。在一些实施例中，所述感测步骤包括确定所述可光聚合材料响应于所述光剂量的诱导时间，其中较短的诱导时间指示较大的光敏性。本专利技术的一些实施例涉及一种可用于测量可光聚合材料的光敏性的测试设备，包括：（a）测试单元，其包括：支撑板，其具有顶表面部分、底表面部分和在所述顶表面部分和所述底表面部分之间延伸的开口；透光基部构件，其可移除地或永久地连接到所述底表面部分以与所述开口一起形成孔，可光聚合材料能够沉积到所述孔中；以及传感器，所述传感器包括与所述透光基部构件可操作地相关联的热传感器、应变传感器或其组合；以及（b）光源，其与所述测试单元可操作地相关联并且被配置成引导光通过所述基部构件。在一些实施例中，该测试设备还包括（c）外壳；（d）测试室，所述测试单元定位在所述测试室中；以及（e）门，其连接到所述外壳，并且通过所述门进入所述测试室。所述光源可包含在所述外壳内（但是任选地在所述测试室外部）。在一些实施例中，该测试设备还包括与所述测试室可操作地相关联的温度传感器。在一些实施例中，该测试设备还包括与所述测试室可操作地相关联的湿度传感器。在一些实施例中，该测试设备还包括与所述测试室可操作地相关联的压力传感器。在一些实施例中，该测试设备还包括与所述测试室可操作地相关联的空气入口管道和空气出口管道，并且被配置成与空气温度和湿度控制单元可操作地相关联。在一些实施例中，所述光源还包括被配置成用于控制被引导通过所述基部的光的遮光器。在一些实施例中，该测试设备还包括在所述测试室内的升高的基座，所述测试单元安装在所述基座上。在一些实施例中，该测试设备还包括溢出防护窗，其定位在所述测试单元和所述光源之间（并且当存在遮光器时，定位在所述测试单元和所述遮光器之间）。本专利技术的一些实施例涉及确定可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，包括：/n（a）支撑板，其具有顶表面部分、底表面部分和在所述顶表面部分和所述底表面部分之间延伸的开口；/n（b）透光基部构件，其可移除地或永久地连接到所述底表面部分以与所述开口一起形成孔，可光聚合材料能够沉积到所述孔中；以及/n（c）传感器，所述传感器包括与所述透光基部构件可操作地相关联的热传感器、应变传感器或其组合。/n

【技术特征摘要】
20190118 US 62/7940121.一种用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，包括：
（a）支撑板，其具有顶表面部分、底表面部分和在所述顶表面部分和所述底表面部分之间延伸的开口；
（b）透光基部构件，其可移除地或永久地连接到所述底表面部分以与所述开口一起形成孔，可光聚合材料能够沉积到所述孔中；以及
（c）传感器，所述传感器包括与所述透光基部构件可操作地相关联的热传感器、应变传感器或其组合。


2.根据权利要求1所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述透光基部构件包括石英、或玻璃、或蓝宝石、或有机聚合物。


3.根据前述权利要求中任一项所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述传感器包括与所述透光基部构件可操作地相关联的非接触式红外传感器。


4.根据权利要求1或2所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述传感器包括连接到所述基部构件的热电偶。


5.根据权利要求1或2所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述传感器包括连接到所述基部构件的电阻式温度传感器。


6.根据权利要求1所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述传感器包括连接到所述基部构件的薄膜传感器。


7.根据权利要求6所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述薄膜传感器包括：
（i）电阻元件；和
（ii）一对输入臂，其电连接到所述电阻元件。


8.根据权利要求7所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述薄膜传感器还包括：
一个或两个感测臂，其电连接到所述电阻元件。


9.根据权利要求7或8所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述电阻元件和所述输入臂包括铂、钛或氧化铟锡（ITO）。


10.根据权利要求8所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述感测臂包括铂、钛或氧化铟锡（ITO）。


11.根据权利要求7或8所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述输入臂还包括导电上涂层。


12.根据权利要求8所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述感测臂还包括导电上涂层。


13.根据权利要求6或7所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，还包括形成在所述传感器上的透光保护性顶部涂层。


14.根据权利要求1所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，其特征在于，所述传感器包括多个传感器。


15.根据权利要求1所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，还包括多个系留紧固件，所述系留紧固件连接到所述支撑板并且从所述底表面部分向下延伸。


16.根据权利要求1所述的用于测量可光聚合材料的光敏性的测试单元，还包括连接到所述支撑板底表面部分或形成在所述支撑板...

【专利技术属性】
技术研发人员：JR坦布尔斯顿，AM赫曼，M潘策尔，T巴兰蒂，
申请(专利权)人：卡本有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US