用于基于光刻进行三维部件的生成性制造的方法技术

在用于基于光刻进行三维部件（3）的生成性制造的方法中，其中由辐照装置发射的电磁辐射相继地聚焦到材料内的焦点（5）上，由此借助多光子吸收分别固化所述材料的位于所述焦点（5）处的体积元件，其中在所述辐照装置的写区域（4）中由体积元件分别构建子结构（6），所述部件（3）的构建包括如下步骤：a）将多个子结构（6）并排地设置，然后b）将子结构（6）相叠地布置，使得上部子结构（6）桥接彼此并排布置的下部子结构（6）之间的界面（7）。（6）之间的界面（7）。（6）之间的界面（7）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于光刻进行三维部件的生成性制造的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于基于光刻进行三维部件的生成性制造的方法，其中由辐照装置发射的电磁辐射相继地聚焦到材料内的焦点上，由此借助多光子吸收分别固化材料的位于焦点处的体积元件，其中在辐照装置的写区域中由体积元件分别构建子结构，并且多个子结构并排地布置。

技术介绍

[0002]例如从DE 10111422 A1中已知一种用于构成成型体的方法，其中借助多光子吸收进行液体光敏材料的固化。为此，利用聚焦的激光束射入到光敏材料池中，其中仅仅在紧邻焦点的周围区域中满足对于触发固化的多光子吸收过程的照射条件，使得根据池体积内要生产的成型体的几何数据将射束的焦点引导至要固化的部位。在根据DE 10111422 A1的方法中，从上方照射材料池，其中辐射强度被选择为使得液体对于焦点上方所使用的辐射基本上是透明的，从而使池材料的直接聚合在池体积内以位置选择性的方式、即也远低于池表面地发生。
[0003]用于多光子吸收方法的照射装置包括用于聚焦激光束的光学装置以及用于偏转激光束的偏转装置。受制于构造，这种照射装置具有有限的写区域，偏转装置在该写区域内使激光束移动。预先给定的写区域通常小于要制造的部件所需的体积。因此，该部件必须划分成多个子结构，所述子结构分别对应于一个写区域并且相继地构建。在构建子结构之后，用于构建下一个子结构的辐照装置相对于材料位移，并且下一个子结构紧接着前一个子结构被写入。这种所谓的“缝合（stitching）”可在两个相邻子结构之间的对接区域中造成不连续性，所述不连续性形成部件的机械薄弱部位。
[0004]在应用多光子吸收方法时，另一问题在于，已经形成的固化结构随后遮挡待结构化的区域。这意味着，在特定情况下，为了固化引入材料中的辐射必须穿透已经固化的结构区域，以便到达要固化的体积元件。这种遮挡可导致结构错误。
[0005]在EP 3093123 A1中描述了一种方法，所述方法通过如下方式避免遮挡：相邻子结构之间的包络界面相对于结构入口的主方向倾斜地伸展。子结构的包络界面相对于结构入口的主方向倾斜地伸展，使得避免结构入口沿着主方向被已经存在的子结构遮盖或遮挡。因此，可以为子结构选择沿着主方向的在数值上比较大的深度。因此，为了制造整个结构需要分成比较少数量的子结构块。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提出一种改进的方法，利用该方法不仅考虑到遮挡问题，而且改进了部件的因缝合方法引起的机械易断裂性。
[0007]为了解决该任务，本专利技术在开头所述类型的方法中提出，部件的构造包括以下步骤：a）将多个子结构并排地布置，然后
b）将子结构相叠地布置，使得上部子结构桥接彼此并排布置的下部子结构之间的（一个或多个）界面。由于该部件不仅被分成彼此并排的子结构，而且还被分成相叠的子结构，所以这些子结构的厚度可以选择得更小。尤其是，子结构的厚度可以选择成如此小，使得没有遮挡。
[0008]优选地在此可以提出，所述部件包括多个叠置的层，所述多个叠置的层分别由多个并排布置的子结构形成，其中所述部件逐层地构建，其中上层的子结构桥在直接在其下方的层的相邻子结构之间的（一个或多个）界面。在此，为了构成下层，在直接在其上构建下一个上层的子结构之前，首先可以并排地构建多个子结构。由此，显著地减小遮挡或者在这些层构成得相应薄的情况下完全避免遮挡，因为阴影仅由层的高度产生。因此，本专利技术采取与EP 3093123 A1不同的方法，在EP 3093123 A1中部件仅由并排布置的子结构构建，即由唯一的层构建。
[0009]因此在根据本专利技术的方法中，与根据EP 3093123 A1的解决方案不同地，为每个子结构没有选择沿着主方向在数值上比较大的深度，而是子结构的深度限于层的厚度，该厚度又被选择得大于无阴影的穿透深度。
[0010]因此在本专利技术的范围内可以省去在两个相邻的子结构之间构成倾斜于进入方向伸展的界面，由此减少了结构化装置的控制开销。更确切地，界面优选平行于进入方向伸展。
[0011]然而也可以考虑，在本专利技术的范围内，如在根据EP 3093123 A1的解决方案中那样，在两个相邻的子结构之间构成与进入方向倾斜伸展的界面。
[0012]此外，部件的逐层构建能够实现通过如下方式改进机械稳定性：一层的子结构桥接直接在其下的层的相邻子结构之间的（一个或多个）界面。由此，在各个层的子结构之间形成偏移，类似于砌砖复合体中的砖的偏移。由于该偏移，因一层的两个相邻子结构之间的对接部位或界面而出现的薄弱部位得到补偿，并且尤其是防止裂纹沿着部件中的界面的传播。
[0013]在本专利技术的范围内，子结构被理解为待制造的本体的如下区域，所述区域对应于辐照装置的写区域并且所述区域的沿着进入方向测量到的厚度在逐层构建的情况下对应于一层的厚度。为了构成多个子结构，优选提出，通过改变辐照装置相对于材料的相对位置使辐照装置的写区域横向于辐照装置的进入方向移动，以便在构建子结构之后构建下一个子结构。在这种情况下，辐照装置可以相对于位置固定的材料移动，或者材料或容纳该材料的容器可以相对于位置固定的辐照装置移动。
[0014]如果在本专利技术的范围内谈及并排的子结构，则这意味着：辐照装置的写区域如上所述横向于进入方向移动，以便首先产生并排的子结构中的一个子结构和随后产生另一子结构。因此，并排的子结构是横向于辐照装置的进入方向彼此紧邻的子结构。
[0015]优选地提出，叠置的层之间的界面构成为连续平坦的。构成一层的相邻接的子结构因此具有相同的厚度，使得产生厚度均匀的层。在此情况下，层横向于进入方向延伸。
[0016]然而，替选地，叠置的子结构之间的界面也可以阶梯式地构成。尤其有利的是，上部子结构在其下侧具有表面，该表面在两个下部子结构之间的界面处具有阶梯。此外，有利的是，下部子结构在其上侧具有表面，该表面在两个上部子结构之间的界面处具有阶梯。由于这种阶梯式配置，相邻子结构的厚度看起来低了台阶的高度，使得可以进一步减少遮挡
效应或可以在遮挡条件不变差的情况下将子结构的厚度提高了阶梯的高度。
[0017]在这种情况下，有利的构造方案提出，阶梯的高度被选择为子结构的厚度（在高度方向上测量）的10
‑
50％，尤其是20
‑
40％。
[0018]为了部件的令人满意的机械稳定性，叠置的子结构的偏移优选地设计成使得形成子结构的充分覆盖或重叠。优选的构造方案在此情况下提出，在界面处彼此邻接的两个下部子结构分别与桥接该界面的上部子结构重叠至少10%，优选至少30%，特别优选至少40%，尤其是50%。
[0019]为了避免已经构建的子结构遮挡同一层的邻接子结构的相邻区域，优选地提出：子结构和/或层的厚度小于100μm，优选小于50μm，优选小于30μm，尤其小于10μm。尤其是，子结构和/或层的厚度在辐照系统的数值孔径为1.4的情况下至多为10μm，在辐照系统的数值孔径为0.8的情况下至多为30μm，并且在辐照系统的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于基于光刻进行三维部件（3）的生成性制造的方法，其中由辐照装置发射的电磁辐射相继地聚焦到材料内的焦点（5）上，由此借助于多光子吸收分别固化所述材料的位于所述焦点（5）处的体积元件，其中在所述辐照装置的写区域（4）中由体积元件分别构建子结构（6），其特征在于，所述部件的构建包括如下步骤：a）将多个子结构（6）并排地布置，然后b）将子结构（6）相叠地布置，使得上部子结构（6）桥接彼此并排布置的下部子结构（6）之间的界面（7）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部件包括多个叠置的层（10），所述多个叠置的层分别由多个并排布置的子结构（6）形成，其中所述部件（6）逐层地构建，其中上层（10）的子结构桥接在直接在其下方的层（10）的彼此邻接的子结构（6）之间的界面（7）。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，叠置的层（10）之间的界面（11）构成为连续平坦的。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，叠置的子结构（6）之间的界面（11）阶梯式地构成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过改变所述辐照装置相对于材料的相对位置使所述辐照装置的写区域（4）横向于所述辐照装置的进入方向（2）移动，以便在构建子结构（6）之后构建下一个位于其旁边的子结构（6）。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在界...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：阿普纳米有限责任公司，
类型：发明
国别省市：