[发明专利]用于制作三维物体的方法和自由制造系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使可固化材料固化来制作至少一个三维物体的方法和装置。该方法和装置特别适用于通过改进的边界控制来制作和提供三维物体。

背景技术

已知的通过使可固化材料固化来制作至少一个三维物体的方法和装置有时被称为快速成型(prototyping)和制造技术，有时，它们被更具体地称为立体光刻(stereolithography)、激光烧结、熔融沉积成型、选择性光调制等，但并不限于这些。以下，将该领域的方法、装置和系统共同称为“自由制造”。

例如，EP1849587A1公开了一种用于制作三维物体的方法和装置，该方法和装置采用能够选择性地调整和/或控制经由灰度级和/或颜色级输入到体素(voxel)矩阵中的能量的计算机单元、IC和/或软件实现。

特别是在提供通过自由制造形成的特定属性例如较高的强度的三维物体的情形下，将被固化的材料可包括填料和粘合剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种特别是当将被固化的材料包括填料和粘合剂时能够制作更高尺寸精度的三维物体的方法和装置，并且该方法和装置的可靠性得到进一步改进。

根据一方面，本发明提供一种用于制作至少一个三维物体的方法，该方法包括：提供将被固化的材料；按图案或图像将电磁辐射和/或增效(synergistic)激励传递到构建区域以用于对所述材料进行固化；其中，对所述将被固化的材料的限定面积或体积选择性地执行所述电磁辐射和/或增效激励的传递；以及其中，在所述图案或图像的边界区域中对电磁辐射和/或增效激励的能量密度进行控制和/或调整、以及/或者在所述材料的不同构建区域的图案或图像的边界区域中改变电磁辐射和/或增效激励的能量密度以使具有不同于除所述边界区域之外的构建区域的能量密度，其中，控制和/或调整单独或者组合地依赖于：

(a)传递给所述将被固化的材料的限定面积或体积的电磁辐射和/或增效激励的强度；

(b)所述将被固化的材料的限定面积或体积的总形状或轮廓形状；

(c)所述将被固化的材料的限定面积或体积的尺寸；和

(d)将被固化的材料。

同样，本发明还提供一种自由制造系统，该自由制造系统包括：将被固化的材料；能够按图案或图像将电磁辐射和/或增效激励传递到构建区域以用于对所述材料进行固化的电磁辐射和/或增效激励传递装置；其中，所述电磁辐射和/或增效激励传递装置被设计为选择性地将电磁辐射和/或增效激励传递到所述将被固化的材料的限定面积或体积；以及其中，所述自由制造系统还包括控制单元，该控制单元适于分别单独或者组合地根据以下项对从所述图案或图像的边界区域或者所述材料的不同构建区域的图案或图像的边界区域传递的电磁辐射和/或增效激励进行控制以采用不同于除所述边界区域之外的区域的能量密度：

(a)传递到所述将被固化的材料的限定面积或体积的电磁辐射和/或增效激励的强度；

(b)所述将被固化的材料的限定面积或体积的总形状或轮廓形状；

(c)所述将被固化的材料的限定面积或体积的尺寸；和

(d)将被固化的材料。

根据另一方面，本发明提供一种用于制作至少一个三维物体或者为其制作做准备的方法，所述制作方法的特征包括以下步骤：提供将被固化的材料；按图案或图像将电磁辐射和/或增效激励传递到构建区域以用于对所述材料进行固化；其中，对所述将被固化的材料的限定面积或体积选择性地执行所述电磁辐射和/或增效激励的传递；其中，所述制作或所述准备方法包括以下步骤：执行虚拟或实际的固化步骤，在固化步骤中，观察或者确定分别跨将被构造的三维物体的一个边界区域或多个边界区域使电磁辐射和/或增效激励向着外部区域向外发光或者使电磁辐射和/或增效激励向内发光到内部区域中的程度；响应于观察或确定的跨边界区域向外发光或者向内发光的程度来改变所述边界区域中的电磁辐射和/或增效激励的能量密度。

可通过计算机、IC或者通过软件算法虚拟地执行固化步骤，或者可通过在测试机上执行的测试实际执行固化步骤。