HK1001701B - Method and apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography - Google Patents

Claims (40)

1. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts (30) durch selektives Verfestigen einer Oberflächenschicht eines flüssigen Mediums (22), das durch ein Verfestigungsmedium zu verfestigen ist, um das Objekt (30) aus überlagerten verfestigten Schichten (30a, 30b, 30c) aufzubauen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

   - Bereitstellen eines Körpers des flüssigen Mediums (22),

   - selektives Anwenden eines Verfestigungsmediums (26) an einer bestimmten Oberfläche (23) des flüssigen Mediums (22), um eine verfestigte Schicht auf zuvor verfestigten Schichten zu formen, die das aufzubauende Objekt (30) bilden,

   - und Bewegen des aufzubauenden Objekts (30) in aufeinanderfolgenden Schritten weg von der bestimmten Oberfläche (23), um den Zufluß von frischem flüssigem Medium zwecks selektiver Verfestigung nach jeder schrittweisen Bewegung zu erlauben,

   - dadurch gekennzeichnet, daß in jeder schrittweisen Bewegung des aufzubauenden Objekts (30) auf das Niveau, das für die selektive Verfestigung der Oberflächenschicht aus zugeflossenem frischem flüssigem Medium erforderlich ist, ein anfänglicher Zuwachs der Bewegung der zuletzt geformten Schicht enthalten ist, der von der bestimmten Oberfläche (23) wegführt zu einem Niveau jenseits des erforderlichen Niveaus.
2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die selektive Anwendung des Verfestigungsmediums einen Vorgang umfaßt, bei dem ein Strahl des Verfestigungsmediums auf die bestimmte Oberfläche (23) gerichtet wird, entsprechend einem ausgewählten grafischen Muster.
3. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die selektive Anwendung des Verfestigungsmediums einen Vorgang umfaßt, bei dem das Verfestigungsmedium auf die bestimmte Oberfläche (23) gerichtet ist und die bestimmte Oberfläche (23) mit einer Maske maskiert wird, die ein ausgewähltes grafisches Muster festlegt, um das Auftreffen des Verfestigungsmediums auf die bestimmte Oberfläche (23) selektiv zu steuern.
4. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Strahl ein Lichtstrahl ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, in dem das Licht ultraviolettes Licht ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Strahl ein hochenergetischer Teilchenstrahl ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Strahl ein Elektronenstrahl ist.
8. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Strahl ein Röntgenstrahl ist.
9. Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Strahl ein Materiestrom ist, der chemisch mit dem verfestigbaren flüssigen Medium reagiert.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, in dem das Verfestigungsmedium Licht ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, in dem das Licht ultraviolettes Licht ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, in dem das Verfestigungsmedium hochenergetische Teilchen umfaßt, die auf das flüssige Medium auftreffen.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, in dem das Verfestigungsmedium Röntgenstrahlen umfaßt.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, in dem das Verfestigungsmedium ein Material umfaßt, das chemisch mit dem verfestigbaren flüssigen Medium reagiert.
15. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die selektive Anwendung des Verfestigungsmediums einen Vorgang einschließt, bei dem ein ausgewähltes grafisches Muster auf einer Kathodenstrahlröhre dargestellt wird, um auf die bestimmte Oberfläche (23) überführt zu werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zusätzlich ein Entfernen eines Volumens des flüssigen Mediums einschließt, um die bestimmte Oberfläche (23) auf einem vorbestimmten Niveau zu halten.
17. Verfahren nach Anspruch 16, das ein Erfassen des Oberflächenniveaus des flüssigen Mediums umfaßt, um das Entfernen des Volumens zu steuern.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, in dem die bestimmte Oberfläche (23) eine untere Fläche des verfestigbaren Mediums ist und die aufeinanderfolgenden Schritte in Aufwärtsrichtung erfolgen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, in dem der Behälter eine Flüssigkeit enthält, die mit dem flüssigen Medium nicht reagiert, die mit dem flüssigen Medium nicht vermischbar ist und auf der das flüssige Medium schwimmt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, in dem die Flüssigkeit, die mit dem flüssigen Medium nicht vermischbar ist, schweres Wasser oder Ethylenglykol ist.
21. Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (30) durch selektives Verfestigen einer Oberflächenschicht eines flüssigen Mediums (22), das durch ein Verfestigungsmedium verfestigbar ist, um das Objekt (30) aus überlagerten verfestigten Schichten (30a, 30b, 30c) aufzubauen, wobei die Vorrichtung enthält:

    - einen Behälter (21) für das flüssige Medium (22),

    - eine Einrichtung zum selektiven Anwenden eines Verfestigungsmediums auf eine bestimmte Oberfläche (23) des flüssigen Mediums, um eine verfestigte Schicht zu formen,

    - einen Träger (29), der für eine Bewegung relativ zu der bestimmten Oberfläche gebaut ist, um ein aufzubauendes Objekt (30) zu stützen,

    - und eine Steuerung (28), um den Träger in aufeinanderfolgenden Schritten von der Oberfläche wegzubewegen, um den Zufluß frischen flüssigen Mediums zwecks selektiver Verfestigung nach jeder schrittweisen Bewegung zu erlauben,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (28) so programmiert ist, daß sie bei jeder schrittweisen Bewegung des Trägers (28) - auf das für selektive Verfestigung des zugeflossenen frischen flüssigen Mediums notwendige Niveau - einen anfänglichen Zuwachs der Bewegung einschließt, der von der bestimmten Oberfläche wegführt auf ein Niveau jenseits des erforderlichen Niveaus.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, in der die Einrichtung zum selektiven Anwenden eines Verflüssigungsmediums eine Einrichtung umfaßt, die einen Strahl des Verflüssigungsmediums auf die bestimmte Oberfläche richtet entsprechend einem ausgewählten grafischen Muster.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, in dem die Einrichtung zum selektiven Anwenden eines Verfestigungsmediums eine Einrichtung umfaßt, die das Verfestigungsmedium auf die bestimmte Oberfläche richtet, und eine Maske umfaßt, die ein ausgewähltes grafisches Muster umfaßt, um das Auftreffen des Verfestigungsmediums auf die bestimmte Oberfläche selektiv zu steuern.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22, in welcher die strahlrichtende Einrichtung einen Lichtstrahl erzeugt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, in der das Licht ultraviolettes Licht ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 22, in der die strahlrichtende Einrichtung einen hochenergetischen Teilchenstrahl erzeugt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 22, in der die strahlrichtende Einrichtung einen Elektronenstrahl erzeugt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 22, in der die strahlrichtende Einrichtung einen Röntgenstrahl erzeugt.
29. Vorrichtung nach Anspruch 22, in der die strahlerzeugende Einrichtung einen Materialstrom liefert, der chemisch mit dem verfestigbaren flüssigen Medium reagiert.
30. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 23, in der das Verfestigungsmedium Licht ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, in der das Licht ultraviolettes Licht ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 23, in der das Verfestigungsmedium hochenergetische Teilchen umfaßt, die auf das flüssige Medium auftreffen.
33. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 23, in der das Verfestigungsmedium Röntgenstrahlen umfaßt.
34. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 23, in der das Verfestigungsmedium ein Material umfaßt, das chemisch mit dem verfestigbaren flüssigen Medium reagiert.
35. Vorrichtung nach Anspruch 21, in der die Einrichtung zum selektiven Anwenden des Verfestigungsmediums eine Kathodenstrahlröhre einschließt, auf der ein ausgewähltes grafisches Muster dargestellt wird, um auf die bestimmte Oberfläche überführt zu werden.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 35, die außerdem eine Einrichtung umfaßt, die zum Entfernen eines Volumens des flüssigen Mediums betätigbar ist, um die bestimmte Oberfläche auf einem vorbestimmten Niveau zu halten.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, die ferner eine Einrichtung umfaßt, die das Niveau der Oberfläche des flüssigen Mediums feststellt und betätigbar ist, um die Volumenentfernungseinrichtung zu steuern.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 34, in welcher der Behälter das verfestigbare flüssige Medium enthält und gleichfalls eine Flüssigkeit enthält, die mit dem Verfestigungsmedium nicht reagiert, die mit dem flüssigen Medium nicht vermischbar ist und auf der das flüssige Medium schwimmt, wobei die bestimmte Oberfläche die untere Fläche des verfestigbaren flüssigen Mediums ist und die aufeinanderfolgenden Schritte in Aufwärtsrichtung erfolgen.
39. Vorrichtung nach Anspruch 38, in der die Flüssigkeit, die mit dem flüssigen Medium nicht vermischbar ist, schweres Wasser oder Ethylenglykol ist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 39, in welcher der Träger eine Einrichtung einschließt, die einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Bewegung des Trägers bereitstellt, um eine Änderung der Orientierung relativ zu der bestimmten Oberfläche des aufzubauenden Objekts zu erlauben.