提供了用于从实体成像材料制备三维物体的实体成像方法和设备。带有膜底部的托盘提供用于保持被选择性地固化成正构建的三维物体的横截面的实体成像材料。涂布器刮条在膜上来回移动以移除来自前一层的任何未固化的实体成像材料并施加实体成像材料的新层。传感器提供用于测量托盘中的树脂的量以确定要从储盒为下一层添加的实体成像材料的合适量。梭子在实体成像设备的外门打开以设定构建或移除三维物体时覆盖托盘，它也可以用来移动涂布器刮条并选择性地打开储盒上的一个或多个阀门以分配所需量的实体成像材料。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供了用于从实体成像材料制备三维物体的实体成像方法和设备。带有膜底部的托盘提供用于保持被选择性地固化成正构建的三维物体的横截面的实体成像材料。涂布器刮条在膜上来回移动以移除来自前一层的任何未固化的实体成像材料并施加实体成像材料的新层。传感器提供用于测量托盘中的树脂的量以确定要从储盒为下一层添加的实体成像材料的合适量。梭子在实体成像设备的外门打开以设定构建或移除三维物体时覆盖托盘，它也可以用来移动涂布器刮条并选择性地打开储盒上的一个或多个阀门以分配所需量的实体成像材料。【专利说明】本申请是于2012年9月25日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201280058016.7，国际申请号为PCT/US2012/057012，专利技术名称“”)的分案申请。
本专利技术涉及实体成像(solid imaging)系统,并且更具体地,涉及用于提供实体成像材料的层并将其选择性地固化成三维物体的设备和方法。
技术介绍
实体成像系统通常通过将顺序的材料层形成为沿Z轴线结合以形成三维物体的横截面图案而基于计算机数据创造三维物体。实体成像系统包括通过下列技术中的一种或多种构建部件的系统:立体光刻术、激光烧结、熔融沉积成形、选择性沉积成形、膜转移成像坐寸ο 某些实体成像系统在具有对光化辐射透明的底部的槽中提供实体成像材料，光化辐射可投射穿过该底部以将三维物体的横截面图案固化到感光的实体成像材料上，从而固化材料。构建垫和/或平台能在槽上方竖直地移动，并且三维物体通常由构建垫或平台支撑，使得三维物体通常以上下颠倒方式构建。这样的实体成像技术和类似技术的示例公开于美国专利 N0.4，575，330 ;5，391，072 ;5，447，822 ;5，545，367 ;7，052，263 ;7，614，866 ； 7,706, 910 ;7，845，930 ;和 8，003，040 以及美国专利申请公开 N0.2001/0048183 中，所有这些专利的公开内容都以引用方式全部并入本文中。
技术实现思路
本专利技术的各种实施例提供了相比上述实体成像系统的显著改进。本专利技术的实施例通过使用涂布器刮条(coater bar)而在具有柔性的对辐射透明的底部膜的托盘内提供可控层厚度的未固化实体成像材料。涂布器刮条随着涂布器刮条在第一方向上移动而从前一层移除未固化的实体成像材料(以及未粘附到构建垫或三维物体的先前固化层的任何固化的实体成像材料)，然后随着涂布器刮条在与第一方向大体相反的第二方向上移动而供应未固化的实体成像材料的新层。例如，在一层实体成像材料被选择性地固化和粘附到正构建的物体的先前层之后，构建平台将物体在Z轴线方向上升高预定量，使得涂布器刮条可以在X轴线方向上移动，以推开显著量且优选地所有剩余的未固化的实体成像材料。涂布器刮条接着在相反方向上沿X轴线移动，并且施加未固化的实体成像材料的新层。在涂布器刮条的第一移动(以推开未固化的实体成像材料)之后和涂布器刮条的第二移动(以施加未固化的实体成像材料的新层)之前，涂布器刮条例如通过枢转、旋转、提升或以其它方式移动涂布器刮条而优选地从第一刮擦位置移动到第二分层位置。在施加了未固化的实体成像材料的新层之后，构建平台朝图像平面向下降低正制备的三维物体，至少直到最近固化的层与未固化的实体成像材料的新施加层接触为止，然后成像器选择性地固化新施加层，并且该过程重复直到三维物体完成。 本专利技术的某些实施例包括树脂传感器，其定位在对辐射透明的底部膜下方且通过发送反射回传感器的光信号或其它可检测信号而检测传感器上方的树脂层的存在性和厚度。基于传感器上方的树脂的测量的存在性和/或厚度，用于实体成像设备的控制器确定应该供应至托盘的新实体成像材料的量。本专利技术的一些实施例将储盒定位在托盘上方并且包括可选择性地打开的阀门，该阀门打开一定时间量以将所需量的实体成像材料分配到托盘中。一旦已将所需量的实体成像材料供应至托盘，涂布器刮条就接着在膜上移动(以刮擦/推动前一层未固化的实体成像材料并且推动新分配的实体成像材料中的至少一些)并返回(以施加实体成像材料的新层)。 本专利技术的一些实施例具有梭子(shuttle)，其沿X轴线移动以选择性地覆盖托盘。在构建过程完成且使用者准备打开实体成像设备以移除三维物体之后，梭子可覆盖托盘。通过关闭托盘上方的梭子，托盘中的实体成像材料不暴露于来自实体成像设备外部的光化辐射，从而防止可因此在后续构建过程中使用的实体成像材料的任何不期望的固化。附加实施例将涂布器刮条连接到梭子的一端，使得梭子可以在固化步骤之间关闭和打开，以沿X轴线来回移动涂布器刮条。梭子在一些实施例中具有弹簧装置，其将涂布器刮条连接到梭子，使得涂布器刮条由预定的力压靠到膜，以确保未固化的实体成像材料的正确移除和/或在施加实体成像材料的新层时提供材料的所需层厚度。本专利技术的某些实施例的涂布器刮条可枢转地连接到梭子，使得涂布器刮条在涂布器刮条的第一移动(以推开未固化的实体成像材料)之后和涂布器刮条的第二移动(以施加未固化的实体成像材料的新层)之前从第一刮擦位置枢转到第二分层位置，并且在将未固化的实体成像材料从先前施加的未固化的实体成像材料的新层推开之前枢转回到第一刮擦位置。未固化的实体成像材料的新层的层厚度可由施加到涂布器刮条的向下力的量和/或由涂布器刮条在第二移动期间移动的速度来控制。本专利技术的另一些实施例通过提供涂布器刮条的某些几何形状和/或涂布器刮条的前角来控制层厚度。 本专利技术的另外的实施例将实体成像材料从可移除的储盒提供至托盘，该储盒包括至少一个可选择性地打开的阀门。在一些实施例中，梭子包括阀门打开装置，其可压靠到可选择性地打开的阀门，以使实体成像材料从储盒分配到托盘中。梭子可包括靠近阀门打开装置的开口，其允许实体成像材料下落穿过梭子并进入托盘中。在一些实施例中，实体成像材料沉积于连接到梭子的涂布器刮条上或附近，使得在实体成像材料被分配到托盘上之后，当梭子在X轴线方向上移动以在第一移动中移动涂布器刮条而推开未固化的实体成像材料时，涂布器刮条也将新沉积的实体成像材料从实体成像材料沉积的地方大体上推到托盘的另一侧。结合或混合在一起的新的和刮擦的实体成像材料的这种供应源在涂布器刮条下方和/或上方流动，然后由涂布器刮条在第二移动中移动以供应实体成像材料的新层。在新层由成像器的(多个)投射图像(或来自成像器的其它光化辐射)选择性地固化之后，重复以下过程，直到完成三维物体为止:测量保留在托盘中的实体成像材料的量并将新的实体成像材料沉积到托盘上，刮擦未固化的实体成像材料，以及施加一层新的实体成像材料。 本专利技术的另一些实施例包括附加特征，例如用于移除和安装储盒、托盘和/或涂布器刮条的技术。储盒可包括在储盒内部的一个或多个混合球，在操作者将储盒安装在实体成像设备中之前，当储盒被操作者摇动时，这些混合球使实体成像材料被混合。储盒被插入狭槽中，该狭槽对准储盒，使得(多个)可选择性地打开的阀门靠近梭子的阀门打开装置定位，并且使得储盒上的RFID标签或其它识别装置能够与实体成像设备通信，以确认储盒中的实体成像材料是正确的材料、未过期、并且不存在就制备三维物体而言的其它问题。在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从实体成像材料制备三维物体的实体成像设备，所述实体成像设备包括：储盒，其包括实体成像材料的供应源；托盘，其保持从所述储盒分配的实体成像材料；移动部分；以及成像器，其将光化辐射投射到所述托盘中的实体成像材料的层上，以选择性地固化实体成像材料的所述层，其中，所述储盒包括至少一个可选择性地打开的阀门，其适于在大体上侧向的力由所述移动部分施加到所述可选择性地打开的阀门时让实体成像材料流出所述可选择性地打开的阀门。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CR斯佩里，DF麦克纳马拉，MA约翰逊，RO格雷戈里二世，CJ维林，
申请(专利权)人：三D系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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