DE29911122U1

DE29911122U1 - Device for producing a three-dimensional object

Info

Publication number: DE29911122U1
Application number: DE29911122U
Authority: DE
Original assignee: DELTAMED MEDIZINPRODUKTE GmbH; SITEC INDUSTRIETECHN GmbH; HAP Handhabungs Automatisierungs und Prazisionstechnik GmbH
Current assignee: DELTAMED MEDIZINPRODUKTE GmbH; SITEC INDUSTRIETECHN GmbH; Fabmatics GmbH
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2009-06-26

Description

PRÜFER & PARTNER GbR · PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYSPRÜFER & PARTNER GbR · PATENT ATTORNEYS · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

ZZ 117-13523.9 P/DH/ol/ahZZ 117-13523.9 P/DH/ol/ah

HAP Handhabungs-, Automatisierungs- und Präzisionstechnik GmbH, 01217 DresdenHAP Handling, Automation and Precision Technology GmbH, 01217 Dresden

SITEC Industrietechnologie, 09114 Chemnitz DeltaMed GmbH, 61169 FriedbergSITEC Industrial Technology, 09114 Chemnitz DeltaMed GmbH, 61169 Friedberg

Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen ObjektesDevice for producing a three-dimensional object

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a device for producing a three-dimensional object according to the preamble of claim 1.

Eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes mittels Stereolithographie ist aus der DE 41 25 534 Al bekannt. Bei der Stereolithographie wird ein dreidimensionales Objekt durch schichtweises selektives Verfestigen eines unter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung verfestigbaren flüssigen lichtaushärtbaren Polymers an jeweiligen dem Querschnitt des Objektes entsprechenden Stellen erzeugt. Die selektive Verfestigung des Polymers in jeder Schicht erfolgt durch Ablenkung eines Laserstrahles an die dem Querschnitt des Objektes in der jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen. Bei der bekannten Vorrichtung erfolgt die Bestrahlung der Schicht durch eine über einem Polymerbad angeordnete Glasplatte hindurch.A device for producing a three-dimensional object using stereolithography is known from DE 41 25 534 A1. In stereolithography, a three-dimensional object is produced by layer-by-layer selective solidification of a liquid, light-curable polymer that can be solidified under the influence of electromagnetic radiation at the respective locations corresponding to the cross-section of the object. The selective solidification of the polymer in each layer is achieved by deflecting a laser beam to the locations corresponding to the cross-section of the object in the respective layer. In the known device, the layer is irradiated through a glass plate arranged above a polymer bath.

D-81545 MÜNCHEN, HARTHAUSER STR. 25d · Telefon (089) 640640 ■ Telefax (089) 6422238 25.6.99 ZZ117/DH/ol/ahD-81545 MUNICH, HARTHAUSER STR. 25d · Telephone (089) 640640 ■ Fax (089) 6422238 25.6.99 ZZ117/DH/ol/ah

Die Strukturauflösung bei stereolithographisch hergestellten Objekten ist jedoch beschränkt. Bei dem Verfahren der Mikro-Photoverfestigung wird anstelle eines Laserstrahles eine ausgedehnte Lichtquelle verwendet und die selektive Verfestigung entsprechend dem Querschnitt der Schicht erfolgt über eine digital ansteuerbare Maske in Form einer Transmissions-Flüssigkristallplatte. Das Verfahren der Mikro-Photoverfestigung ermöglicht eine höhere Strukturauflösung durch eine verkleinernde Projektion der Belichtungsmaske auf die Polymeroberfläche. Die höhere Strukturauflösung bei dem Maskenverfahren stellt höhere Anforderungen an die Ebenheit der flüssigen zu verfestigenden Polymerschicht.However, the structural resolution of objects produced using stereolithography is limited. In the micro-photosolidification process, an extended light source is used instead of a laser beam and the selective solidification according to the cross-section of the layer is carried out using a digitally controllable mask in the form of a transmission liquid crystal plate. The micro-photosolidification process enables a higher structural resolution by reducing the projection of the exposure mask onto the polymer surface. The higher structural resolution in the mask process places higher demands on the flatness of the liquid polymer layer to be solidified.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes unter Verwendung einer Maske bereitzustellen, mit der Objekte mit höherer Strukturauflösung hergestellt werden können.It is an object of the invention to provide an improved device for producing a three-dimensional object using a mask, with which objects with higher structural resolution can be produced.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Schutzanspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a device according to claim 1. Further developments of the invention are specified in the subclaims.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren .Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of an embodiment with reference to the figures.

Von den Figuren zeigen:From the figures show:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung; Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of the device;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung;Fig. 2 is a perspective view of the device;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des das Polymerbad betreffenden Teiles der Vorrichtung;Fig. 3 is a perspective view of the part of the device relating to the polymer bath;

Fig. 4a eine Schnittansicht einer transparenten Platte über dem Polymerbad;Fig. 4a is a sectional view of a transparent plate above the polymer bath;

25.6.99 ZZ117/DH/ol/ah25.6.99 ZZ117/DH/ol/ah

Fig. 4b eine Draufsicht auf die transparente Platte vonFig. 4b a top view of the transparent plate of

Fig. 4a; und
Fig. 5 eine Detailansicht der Vorrichtung.Fig. 4a; and
Fig. 5 a detailed view of the device.

Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung einen an seiner Oberseite offenen Behälter 1 mit einem oberen Rand 2 auf. In dem Behälter ist ein Träger 3 zum Tragen eines zu bildenden Objektes 4 mit einer im wesentlichen ebenen und horizontal ausgerichteten Bauplattform 5 angeordnet, die mittels einer Höheneinstellvorrichtung 6 in dem Behälter 1 auf und ab verschoben und positioniert werden kann. Die Bauplattform 5 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Bevorzugt ist auf der Bauplattform eine Kunststoffplatte aus Kunststoffmaterial abnehmbar befestigt, die es erlaubt, daß das Objekt 4 nach seiner Fertigstellung mitsamt der Kunstoffplatte entfernt werden kann und anschließend nur noch von der Kunststoffplatte gelöst werden muß. Der gesamte Behälter 1 ist bis zu einem Niveau bzw. einer Oberfläche unterhalb des oberen Randes 2 mit einem lichtaushärtbaren flüssigen Kunststoff 6 gefüllt. Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist der Behälter 1 auf einer Platte 8 befestigt, die in einem mit einer Tür 9 verschließbaren Gehäuse 10 angeordnet ist und die bei geöffneter Tür 9 mit dem darauf befindlichen Behälter 1 zum Befüllen des Behälters bzw. zum Entnehmen des fertigen Objektes herausziehbar und wieder hineinschiebbar ist. Die Tür 9 ist aus einem Material befestigt, das für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässig ist, beispielsweise aus dunkel getöntem Glas.As can be seen from Figures 1 to 3, the device has a container 1 which is open at its top and has an upper edge 2. In the container, a carrier 3 for carrying an object 4 to be formed is arranged with a substantially flat and horizontally aligned construction platform 5 which can be moved up and down and positioned in the container 1 by means of a height adjustment device 6. The construction platform 5 has a circular cross-section. A plastic plate made of plastic material is preferably removably attached to the construction platform, which allows the object 4 to be removed together with the plastic plate after it has been completed and then only has to be detached from the plastic plate. The entire container 1 is filled with a light-curable liquid plastic 6 up to a level or surface below the upper edge 2. As can be seen in particular from Figures 2 and 3, the container 1 is fastened to a plate 8 which is arranged in a housing 10 which can be closed with a door 9 and which, when the door 9 is open with the container 1 on it, can be pulled out and pushed back in again for filling the container or for removing the finished object. The door 9 is fastened from a material which is essentially opaque to visible light, for example from dark-tinted glass.

In einem vorbestimmten Abstand unterhalb des oberen Randes 2 des Behälters 1 ist eine ebene Platte 11 aus einem für sichtbares Licht transparentem Material, beispielsweise aus weißem Glas, vorgesehen, die über eine Halterung 12 an zwei auf der Platte 8 an zwei gegenüberliegenden Seiten des Behälters vorgesehenen Rahmenteilen 13 befestigt ist. Die Rahmenteile 13 sind an ihrer der Platte 8 abgewandten Seite als Schienen 14 ausgebildet, auf denen die Halterung 12 über einen Antrieb 15 über dem Behälter 1At a predetermined distance below the upper edge 2 of the container 1, a flat plate 11 made of a material transparent to visible light, for example white glass, is provided, which is fastened via a holder 12 to two frame parts 13 provided on the plate 8 on two opposite sides of the container. The frame parts 13 are designed on their side facing away from the plate 8 as rails 14, on which the holder 12 is mounted via a drive 15 above the container 1.

25.6.99 ZZH7/DH/ol/ah25.6.99 ZZH7/DH/ol/ah

verschiebbar und an einer gewünschten Position über der Bauplattform 5 positionierbar ist. Die transparente Platte 11 ist in dem in den Figuren 2 bis 4b gezeigten Ausführungsbeispiel rechteckig ausgebildet, wobei die lange Seite des Rechteckes im wesentlichen dem Durchmesser der Bauplattform entspricht und die kurze Seite kleiner als der Durchmesser der Bauplattform 5 ist. Wie aus Fig. 4a ersichtlich ist, weist die Halterung 12 ein erstes Element 12a auf, in dem die transparente Platte 11 gehalten ist, und ein zweites Element 12b, das auf den Schienen 14 ruht. Das erste Element 12a ist über Positionierstifte 16 in das zweite Element 12b einsetzbar und über eine Justiereinrichtung in Form von Justierschrauben 17 in seiner Höhe und Neigung relativ zu dem ersten Element 12a justierbar. Die Justiereinrichtung erlaubt die präzise Ausrichtung der transparenten Platte senkrecht zur optischen Achse einer weiter unten beschriebenen Belichtungseinrichtung. Ferner ist über die Justiereinrichtung auch die Ausrichtung der transparenten Platte 11 relativ zu der Oberseite der Bauplattform 5 in dem Behälter derart einstellbar, daß die transparente Platte 11 parallel zu der Oberseite der Bauplattform 5 ausgerichtet werden kann. Die Dimensionen der Halterung 12 sind so gewählt, daß die Platte in das flüssige Kunststoff material 7 eintaucht, wenn der Behälter bis nahe seinem oberen Rand 2 mit dem flüssigen Kunststoffmaterial 7 gefüllt ist. An ihrer der Oberseite der Bauplattform 5 zugewandten Unterseite ist die transparente Platte 11 mit einem Material beschichtet, an dem das Kunststoffmaterial 7, wenn es durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung verfestigt ist, nicht anhaftet. displaceable and positionable at a desired position above the construction platform 5. The transparent plate 11 is rectangular in the embodiment shown in Figures 2 to 4b, the long side of the rectangle corresponding essentially to the diameter of the construction platform and the short side being smaller than the diameter of the construction platform 5. As can be seen from Fig. 4a, the holder 12 has a first element 12a in which the transparent plate 11 is held, and a second element 12b which rests on the rails 14. The first element 12a can be inserted into the second element 12b via positioning pins 16 and its height and inclination relative to the first element 12a can be adjusted via an adjusting device in the form of adjusting screws 17. The adjusting device allows the precise alignment of the transparent plate perpendicular to the optical axis of an exposure device described further below. Furthermore, the alignment of the transparent plate 11 relative to the top of the construction platform 5 in the container can also be adjusted via the adjustment device in such a way that the transparent plate 11 can be aligned parallel to the top of the construction platform 5. The dimensions of the holder 12 are selected so that the plate is immersed in the liquid plastic material 7 when the container is filled with the liquid plastic material 7 up to near its upper edge 2. On its underside facing the top of the construction platform 5, the transparent plate 11 is coated with a material to which the plastic material 7 does not adhere when it is solidified by the action of electromagnetic radiation.

Oberhalb des Behälters 1 ist eine Belichtungsexnrichtung 20 in Form eines an sich bekannten LCD-Projektors (Flüssigkristall-Display-Projektors) vorgesehen. Die Belichtungsexnrichtung 20 weist eine Lichtquelle 21 zur Erzeugung von sichbarem Licht, beispielsweise in Form einer Halogenlampe, auf sowie eine zwischen der Lichtquelle 21 und dem Behälter 1 angeordnete Maskenerzeugungseinrichtung 22 in Form eines Flüssigkristalle LC)-Above the container 1, an exposure device 20 in the form of a known LCD projector (liquid crystal display projector) is provided. The exposure device 20 has a light source 21 for generating visible light, for example in the form of a halogen lamp, and a mask generating device 22 in the form of a liquid crystal display (LCD) arranged between the light source 21 and the container 1.

25.6.99 ZZ117/DH/ol/ah25.6.99 ZZ117/DH/ol/ah

Displays bzw. einer Flüssigkristallplatte. Zwischen der Lichtquelle und des LC-Displays ist eine nicht dargestellte Projektionsoptik vorgesehen, um eine homogene Ausleuchtung des LC-Displays zu erhalten. Das LC-Display ist als Transmissions-LC-Display mit hoher Auflösung, beispielsweise 800x600 Pixel, ausgebildet, welches in Abhängigkeit von Daten, die den Querschnitt des zu bildenden Objektes in der jeweiligen Schicht definieren, derart ansteuerbar ist, daß es das von der Lichtquelle 21 ausgesandte Licht an den dem Querschnitt des zu bildenden Objektes in einer jeweiligen Schicht entsprechenden Stellen hindurchläßt und an den übrigen Stellen lichtundurchlässig ist. Das LC-Display bildet somit eine Maske für die Belichtung in der jeweiligen Schicht. Die Belichtungseinrichtung weist ferner eine zwischen dem LC-Display 22 und dem Behälter 1 angeordnete Optik 23 zum verkleinerten bzw. vergrößerten Abbilden der durch das LC-Display erzeugten Maske auf die transparente Platte 11 auf. Bevorzugt ist die Optik 23 als Verkleinerungsoptik mit einstellbarer Verkleinerung ausgebildet, die es ermöglicht, durch verkleinerte Abbildung der Maske eine hohe Strukturauflösung zu erhalten. Die gesamte Belichtungseinrichtung 20 ist in einem auf dem Gehäuse 10 angeordneten Rahmen 24 vorgesehen und das GehäuseDisplays or a liquid crystal panel. Between the light source and the LC display, a projection optics (not shown) is provided in order to obtain a homogeneous illumination of the LC display. The LC display is designed as a transmission LC display with high resolution, for example 800x600 pixels, which can be controlled as a function of data that define the cross-section of the object to be formed in the respective layer, in such a way that it lets the light emitted by the light source 21 through at the points corresponding to the cross-section of the object to be formed in a respective layer and is opaque at the other points. The LC display thus forms a mask for the exposure in the respective layer. The exposure device also has an optics 23 arranged between the LC display 22 and the container 1 for the reduced or enlarged image of the mask produced by the LC display on the transparent plate 11. Preferably, the optics 23 are designed as reduction optics with adjustable reduction, which makes it possible to obtain a high structural resolution by reducing the image of the mask. The entire exposure device 20 is provided in a frame 24 arranged on the housing 10 and the housing

10 weist an seiner der Belichtungseinrichtung zugewandten Seite eine Öffnung zum Hindurchlassen des von der Belichtungseinrichtung kommenden Lichtes in den Raum, in dem sich der Behälter befindet, auf. Die Anordnung der Belichtungseinrichtung 20 und der transparenten Platte 11 relativ zueinander ist so, daß die Brennebene der Optik 23 mit der Unterseite der transparenten Platte10 has an opening on its side facing the exposure device for letting the light coming from the exposure device through into the space in which the container is located. The arrangement of the exposure device 20 and the transparent plate 11 relative to each other is such that the focal plane of the optics 23 is aligned with the underside of the transparent plate

11 zusammenfällt, so daß dort eine scharfe Abbildung erzeugt wird.11, so that a sharp image is produced there.

Wie aus den Figuren 1 und 5 ersichtlich ist, ist in dem Strahlengang zwischen der Belichtungseinrichtung 20 und dem Behälter 1 eine Abschattungseinrichtung in Form einer Blende 25 zum Abblenden des Lichtes vorgesehen. Die Blende 25 ist über einen auf einer Welle drehbar gelagerten Arm 26 in den Strahlengang hinein und wieder herausschwenkbar.As can be seen from Figures 1 and 5, a shading device in the form of a diaphragm 25 for dimming the light is provided in the beam path between the exposure device 20 and the container 1. The diaphragm 25 can be pivoted into and out of the beam path via an arm 26 rotatably mounted on a shaft.

25.6.99 ZZU7/DH/ol/ah25.6.99 ZZU7/DH/ol/ah

Es ist ferner eine Steuerung 30 mit einem Computer vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß sie die Maskenerzeugungseinrichtung 22 in der Belichtungseinrichtung 20, die Höheneinstellvorrichtung 6 und die Blende 25 zentral und in Abhängigkeit von einem von den Objektdaten abhängigen Bauprogramm steuert. Die Steuerung 30 ist derart ausgebildet, daß sie in Abhängigkeit von den Daten, die jeweils den Querschnitt des zu bildenden Objektes in einer Schicht kennzeichnen, die Maskenerzeugungseinrichtung 22 ansteuert. Ferner ist die Steuerung 30 so ausgebildet, daß die Bauplattform 5 schrittweise um das einer Schichtdicke entsprechende Maß relativ zu der Unterseite der transparenten Platte absenkbar ist. Ferner ist die Steuerung so ausgebildet, daß die Blende 25 in den Strahlengang eingeschwenkt wird, wenn keine Belichtung der Oberfläche des Kunststoffes stattfinden soll bzw. daß die Blende 25 aus dem Strahlengang herausgeschwenkt wird, bevor die Belichtung einer Schicht beginnt.A control 30 with a computer is also provided, which is designed to control the mask-producing device 22 in the exposure device 20, the height adjustment device 6 and the diaphragm 25 centrally and in accordance with a construction program dependent on the object data. The control 30 is designed to control the mask-producing device 22 in accordance with the data which characterize the cross-section of the object to be formed in a layer. The control 30 is also designed so that the construction platform 5 can be lowered step by step relative to the underside of the transparent plate by an amount corresponding to a layer thickness. The control is also designed so that the diaphragm 25 is pivoted into the beam path when no exposure of the surface of the plastic is to take place or that the diaphragm 25 is pivoted out of the beam path before the exposure of a layer begins.

Im Betrieb wird in einem ersten Schritt der Behälter 1 mit dem flüssigen Kunststoff 7 gefüllt. Als Kunststoff wird ein Polymer verwendet, welches unter Einwirkung von sichtbarem Licht aushärtet. Die transparente Platte 11 wird so justiert, daß sie horizontal an einer vorgegebenen Stelle über der Bauplattform 5 und parallel zu dieser angeordnet ist. In einem zweiten Schritt wird über die Höheneinstellvorrichtung 6 der Träger derart verschoben, daß sich die Oberfläche der Bauplattform 5 um das der gewünschten Schichtdicke entsprechende Maß unterhalb der Unterseite der transparenten Platte 11 befindet. Damit befindet sich zwischen der Oberseite der Bauplattform 5 und der Unterseite der transparenten Platte 11 eine Schicht des flüssigen lichtaushärtbaren Kunststoffes. Anschließend wird die Belichtungseinrichtung 20 betätigt. Das LC-Display 22 wird über die Steuerung 30 entsprechend den der ersten zu verfestigenden Schicht des Objektes entsprechenden Daten angesteuert, so daß das LC-Display eine Maske bildet, die das von der Lichtquelle 2 ausgesandte Licht an den Stellen hindurchläßt, die dem Querschnitt des Objektes inIn operation, in a first step, the container 1 is filled with the liquid plastic 7. A polymer is used as the plastic which hardens under the influence of visible light. The transparent plate 11 is adjusted so that it is arranged horizontally at a predetermined point above the construction platform 5 and parallel to it. In a second step, the carrier is moved via the height adjustment device 6 so that the surface of the construction platform 5 is below the underside of the transparent plate 11 by the amount corresponding to the desired layer thickness. This means that a layer of the liquid light-curable plastic is located between the top of the construction platform 5 and the underside of the transparent plate 11. The exposure device 20 is then actuated. The LC display 22 is controlled via the control 30 in accordance with the data corresponding to the first layer of the object to be solidified, so that the LC display forms a mask which lets the light emitted by the light source 2 through at the points which correspond to the cross-section of the object in

25.6.99 ZZin/DH/ol/ah25.6.99 ZZin/DH/ol/ah

dieser Schicht entsprechen und an den übrigen Stellen undurchlässig
ist. Durch das mittels der Optik 23 auf die transparente Platte 11 projizierte Bild der Maske erfolgt eine Bestrahlung
der unterhalb der transparenten Platte 11 befindlichen Schicht
des flüssigen Kunststoffmaterials lediglich an den Stellen, die dem Bild entsprechen. Nach der Belichtung einer Schicht wird die Blende 25 in den Strahlengang geschwenkt, um zu verhindern, daß während der Einstellung der nächsten Schicht Licht auf das
Kunststoffmaterial in dem Behälter fällt und dieses an nicht gewünschten Stellen verfestigt wird. Anschließend wird die Bauplattform
5 um das einer Schichtdicke entsprechende Maß abgesenkt,
was leicht möglich ist, da aufgrund der Beschichtung der transparenten Platte der verfestigte Kunststoff nicht an der
transparenten Platte anhaftet. Beim Absenken der Bauplattform 5 entsteht zwischen der fest angeordneten transparenten Platte 11 und der letzten belichteten und damit ausgehärteten Schicht ein Unterdruck, der dafür sorgt, das Kunststoffmaterial in den so
erzeugten Zwischenraum zwischen der transparenten Platte 11 und der zuletzt verfestigten Schicht nachfließt. Durch die Parallelität zwischen der transparenten Platte 11 und der Oberseite der Bauplattform 5 läßt sich eine Schicht mit über den zu verfestigenden Bereich äußerst präziser und gleichmäßiger Dicke erzeugen,
die den Anforderungen an die Strukturauflösung für das Objekt gerecht wird. Nach Einstellung der neuen Schicht wird wiederum die Maske für die Belichtung dieser Schicht in dem LC-Display
erzeugt und die Blende 25 aus dem Strahlengang herausgeschwenkt. Es erfolgt eine neue Belichtung und die oben beschriebenen Schritte des Absenkens und Belichtens werden anschließend so oft wiederholt, bis das Objekt fertiggestellt ist.correspond to this layer and are impermeable in the remaining places
The image of the mask projected onto the transparent plate 11 by means of the optics 23 results in irradiation
the layer located below the transparent plate 11
of the liquid plastic material only at the places that correspond to the image. After exposing a layer, the diaphragm 25 is swiveled into the beam path to prevent light from falling on the
Plastic material falls into the container and solidifies in unwanted places. The construction platform is then
5 lowered by a value corresponding to one layer thickness,
which is easily possible, since due to the coating of the transparent plate the solidified plastic does not stick to the
transparent plate. When the construction platform 5 is lowered, a negative pressure is created between the fixed transparent plate 11 and the last exposed and thus hardened layer, which ensures that the plastic material is
created gap between the transparent plate 11 and the last solidified layer. Due to the parallelism between the transparent plate 11 and the top of the construction platform 5, a layer with an extremely precise and uniform thickness can be created over the area to be solidified,
which meets the requirements for the structure resolution of the object. After setting the new layer, the mask for the exposure of this layer is again displayed in the LC display
is generated and the aperture 25 is swung out of the beam path. A new exposure is made and the steps of lowering and exposing described above are then repeated until the object is finished.

Durch die Verkleinerungsoptik 23 und die präzise Einstellung der Schichtdicke aufgrund der Belichtung durch die transparente
Platte 11 hindurch ist es möglich, höchste Strukturauflösungen
zu erhalten. Damit lassen sich insbesondere Objekte mit Abmessungen
im Millimeterbereich oder darunter präzise herstellen.Through the reduction optics 23 and the precise adjustment of the layer thickness due to the exposure through the transparent
Plate 11 makes it possible to achieve the highest structural resolutions
This allows you to obtain objects with dimensions
produce precisely in the millimeter range or less.

25.6.99 ZZlI7/DH/ol/ah25.6.99 ZZlI7/DH/ol/ah

In einer alternativen Ausführungsform weist der Behälter einen Zulauf und einen Ablauf auf und kann als Durchflußbehälter betrieben werden, d.h. es ist möglich, während des Bauprozesses den flüssigen Kunststoff zu wechseln. In einer alternativen Ausführungsform wird als Maskenerzeugungseinrichtung nicht ein LC-Display verwendet, sondern ein digital angesteuertes Spiegelsystem (Digital Mirror Display). Weitere Ausführungsformen sind ebenfalls möglich. So kann die Bauplattform einen beliebigen Querschnitt haben und der Querschnitt der transparenten Platte 11 kann dem Querschnitt der Bauplattform entsprechen. Die Abschattungseinrichtung 25 muß nicht als kreisförmige Blende ausgebildet sein, sondern kann auch beispielsweise als Irisblende ausgebildet sein.In an alternative embodiment, the container has an inlet and an outlet and can be operated as a flow container, i.e. it is possible to change the liquid plastic during the construction process. In an alternative embodiment, the mask generation device is not an LC display, but a digitally controlled mirror system (digital mirror display). Other embodiments are also possible. The construction platform can have any cross-section and the cross-section of the transparent plate 11 can correspond to the cross-section of the construction platform. The shading device 25 does not have to be designed as a circular diaphragm, but can also be designed as an iris diaphragm, for example.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Belichtungseinrichtung insgesamt oder die Lichtquelle über eine Höheneinstellvorrichtung in vertikaler Richtung zum Erzeugen einer gewünschten verkleinerten oder vergrößerten Abbildung der Maske verschiebbar. Die Vorrichtung kann ferner auch so betrieben werden, daß der zu verfestigenden Querschitt des Objektes in einer Schicht in Teilbereiche unterteilt wird und jeweils eine Maske für die Belichtung der Teilbereiche erzeugt wird und der Gesamtquerschnitt durch aufeinanderfolgende Belichtung der Teilbereiche verfestigt wird. Damit lassen sich höchste Auflösungen für Strukturen der Teilbereiche und damit auch für den gesamten Querschnitt des Objektes in einer Schicht erzeugen.In a further alternative embodiment, the exposure device as a whole or the light source can be moved vertically via a height adjustment device to produce a desired reduced or enlarged image of the mask. The device can also be operated in such a way that the cross-section of the object to be solidified is divided into sub-areas in a layer and a mask is produced for the exposure of each sub-area and the overall cross-section is solidified by successive exposure of the sub-areas. This makes it possible to produce the highest resolutions for structures of the sub-areas and thus also for the entire cross-section of the object in a layer.

25.6.99 ZZ117/DH/ol/ah25.6.99 ZZ117/DH/ol/ah

Claims

1. Device for producing a three-dimensional object by solidifying a material which can be solidified under the influence of electromagnetic radiation layer by layer at locations in each layer corresponding to the cross-section of the object,
with a container ( 1 ) for receiving the material ( 7 ),
a carrier ( 3 , 5 ) arranged in the container for carrying the object to be formed ( 6 ),
a device ( 21 ) for generating the electromagnetic radiation, and
a device ( 22 ) for producing a mask for allowing the electromagnetic radiation to pass through the layer to be irradiated at the locations corresponding to the cross-section of the object in the layer, which can be selectively controlled depending on data determining the cross-section of the object in the respective layer,
marked by
a plate ( 11 ) transparent to electromagnetic radiation arranged in the container above the carrier.

2. Device according to claim 1, characterized in that the underside of the plate facing the carrier has a coating to which the solidified material does not adhere.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the plate is arranged in the container at a predetermined distance below the upper edge of the container so that when the container is filled with the material it is immersed in the material.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cross-sectional area of the plate is smaller than the cross-sectional area of the carrier.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the height and inclination of the plate ( 11 ) is adjustable.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a device ( 6 ) is provided for moving the carrier ( 3 , 5 ) up and down in the container relative to the underside of the plate ( 11 ) and that a control is provided for the defined adjustment of the position of the carrier relative to the underside of the plate.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the plate ( 11 ) is adjustable in its horizontal position relative to the carrier ( 3 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the device for generating electromagnetic radiation is designed as a lamp which generates visible light.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device for producing a mask is designed as a liquid crystal display which can be controlled as a function of data corresponding to the cross-section of the object.

10. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device for generating a mask is designed as a digital mirror system.