[发明专利]具有平滑造型表面的三维物体

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括多个堆叠的固化树脂层的三维物体，该固化树脂层具有通过用光化辐射射线照射可光化辐射固化的树脂组合物的造型表面而形成的预设形状的图案；还涉及用于制造该三维物体的可光化辐射固化的树脂组合物；以及该三维物体的制造方法。更具体地，本发明涉及一种具有粗糙度降低和平滑的造型表面以提高该造型表面的平滑度和透明度的光学三维物体；用于制造该三维物体的可光化辐射固化的树脂组合物；以及该三维物体的制造方法。

发明背景

近来，一种用于通过依照三维CAD中的数据输入固化可光固化的树脂组合物制备三维物体的立体光蚀刻成型法(stereolithography)和装置已经投入实际应用。立体光蚀刻成型方法具有容易模铸复杂的三维物体的优点，例如在设计阶段用于检验外部设计的模型、用于检查组件功能性的模型、用于制造模子的树脂图案和用于制造模子的基本模型。

为了使用立体光蚀刻成型方法制造三维物体，用计算机控制的光对可光固化的树脂组合物的造型表面选择性照射，将该表面光固化预设厚度，并形成具有预设形状的图案的固化树脂层。然后，在该光固化树脂组合物上另外涂覆一层可光固化的树脂组合物，形成造型表面，并用计算机控制的光对该造型表面选择性照射，将该表面光固化预设厚度，并形成具有预设形状的图案的固化树脂层。这种成型制作重复几次，直至形成具有预设尺寸和形状的三维物体(参见专利文件1～4)。

通过前述立体光蚀刻成型方法形成的三维物体具有如图4所示的多个固化树脂层L1、L2、L3、L4、L5、…堆叠的结构。

在具有多个堆叠的固化树脂层的三维物体中，各自的固化树脂层(例如L1、L2、L3、L4和L5)的造型端面部分，即与未经光照射的可光固化的树脂组合物的造型表面的部分(其中该树脂组合物未固化的部分)相接触的造型端面部分(例如层L1的L1e、层L2的L2e、层L3的L3e、层L4的L4e和层L5的L5e)，具有与固化树脂层的内部部分不同的厚度，或者难于按照设计精确形成，如图4所示。因此，由多个造型端面部分构成的该三维物体的造型端面(在图4中在Z方向上的表面Sz)容易具有多个微小的不平坦部分，并容易较不平滑。

如图5中的(a)和(b)所示，例如，当该三维物体的形状(特别是，该造型表面的形状)具有锥形或曲线形时，即使造型端面部分(例如图5中的层L1的L1e、层L2的L2e、层L3的L3e、层L4的L4e和层L5的L5e)的厚度与各自的固化树脂层的内部部分相等且该造型端面为垂直形状，各自的固化树脂层的造型端面部分中仍会产生梯级，并且由多个造型端面部分构成的该三维物体的造型端面(在图5中在Z方向上的表面Sz)容易具有多个微小的不平坦部分，并容易较不平滑。

此外，由于立体光蚀刻成型方法可以用于制造复杂的三维物体，例如，如图6中所示，该三维物体通常包括其中的中空部分(在图6中的(a)为上述所示的三维物体的平面图，(b)为三维物体的纵向剖面图)。在这种情况下，不仅该三维物体的外表面(外壁)是各自的固化树脂层的造型端面部分(例如层L1的L1e、层L2的L2e、层L3的L3e、层L4的L4e和层L5的L5e)，而且中空部分的内壁(内圆周)也是其造型端面部分(层L1的L1e’、层L2的L2e’、层L3的L3e’、层L4的L4e’和层L5的L5e’)。在构成三维物体的外圆周(外壁)的造型端面部分(例如L1e、L2e、L3e、L4e和L5e)和构成该中空部分的内壁(内圆周)的造型端面部分(例如L1e’、L2e’、L3e’、L4e’和L5e’)中都会发生厚度不均和成型误差，由多个造型端面部分构成的三维物体的造型端面(图6中垂直方向上的外圆周Sz和内圆周Sz’)容易具有多个微小的不平坦部分，并容易较不平滑。

当该三维物体的造型表面具有多个微小的不平坦部分以及较不平滑时，会降低外观和触感。此外，当该三维物体由透明的可光学固化的树脂制成时，该微小的不平坦部分会产生漫反射，并且如果从该三维物体造型端面的横向(垂直于图4、5和6中的表面Sz的方向)观看，该三维物体是不透明或半透明的，但不是透明的。当该具有多个微小的不平坦部分的造型端面存在于该三维物体的外圆周(外壁)(在图4、5和6中表面Sz的情况下)时，可以对该外圆周中的造型端面进行抛光使其平滑，而这要耗费大量工作。