[发明专利]使用线性固化来成型三维物体的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月14日提交的美国临时专利申请号为61/598,666以及于2011年6月28日提交的美国临时专利申请号为61/502,020的权益，每个所述申请的全部内容在这里通过参考而被全文引入。

技术领域

本公开涉及用于制造三维物体的装置和方法，并且更特别是使用线性固化来成型这样的物体的装置和方法。

背景技术

三维快速原型和制造允许以高精度来快速地并准确地制造部件。可以使用这样的技术减少或消除加工步骤，并且取决于制造所使用的材料，特定的部件可以在功能上等价于它们常规生产的相应物。

所制造的部件在尺寸上可以是小到大的部件。部件的制造可以基于多种不同的技术，包括使用光或激光固化方法的光聚含物硬化。其次，固化可以通过暴露至例如紫外线(UV)而发生。用于将计算机辅助设计(CAD)数据转化为适用于快速制造的数据模型的过程可被用于产生适用于构造部件的数据。然后，图形发生器可被用于构造该部件。图形发生器的例子可以包括使用Texas的DLP(数字光处理技术)、SXRD^TM(硅晶反射型显示器)、LCD(液晶显示器)、LCOS(液晶覆硅)、DMD(数码微镜器件)、JVC的J-ILA、SLM(空间光调制器)、或者任意类型的选择性光调制系统。

前述的多种装置是复杂的，并且涉及大量的、非常小的、移动的部件。例如，DMD装置涉及数千个可单独控制的微镜。基于激光的SLA系统需要利用可精细控制操作的激光来追踪可能呈线性、非线性或不规则形状的物体截面。多种已知三维物体制造系统的这些特征抬高了这种系统的成本，使得它们不会为大部分消费者所用。由此，提出了对于解决前述问题的使用线性固化方法来制造三维物体的装置和方法的需要。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本公开，其中：

图1是由可固化材料制造三维物体的系统在闭合壳体构型中的透视图；

图2是用于制造图1的三维物体的系统在开放壳体构型中的透视图；

图3描述了在制造三维物体的系统内使用的固化基底组件和线性固化装置的实施方式，其中线性固化装置处于沿着固化基底组件长度的第一位置；

图4描述了图3的固化基底组件和线性固化装置，其中线性固化装置处于沿着固化基底组件长度的第二位置；

图5A是包含固化能量源和旋转能量偏转器的线性固化装置的后侧的透视图；

图5B是图5A的线性固化装置的前侧的透视图；

图5C是图5A的线性固化装置的第一替换形式的示意图，其中，壳体被移除并包括固化能量同步传感器；

图5D是图5A的线性固化装置的第二替换形式的示意图，其中，壳体被移除并包括双固化能量源和固化能量传感器；

图6是由可固化材料制造三维物体的系统的侧立面视图，其包含图3和4的固化基底组件和线性固化装置；

图7是由可固化材料制造三维物体的系统中所使用的固化基底组件和线性固化装置的替换实施方式；

图8是图7实施方式的分解图；

图9A是在图7的固化基底组件中所使用的膜组件的分解透视图；

图9B是图9A的膜组件的侧立面视图；

图9C是图9A的膜组件的组装形式的透视图；

图10是图7的膜组件沿着图7的线10-10的闭合截面视图，其中固化基底支架被移除；

图11是在图7的固化基底组件中所使用的可移除基底组件的透视图；

图12是在图7的固化基底组件中所使用的剥离元件组件的透视图；

图13是图7的固化基底组件沿着图7的线13-13的闭合侧截面视图；

图14是用于在描述使用线性固化装置制造三维物体的方法中所使用的三维物体数据的图形化描述；

图15是表示图14的三维物体的切片数据的图形化表示；

图16(a)是相应于在图15中所示出的一片三维物体的物体截面条带数据的图形化表示；

图16(b)是包含构造外壳和横向偏移区域的可固化材料源的顶部视图；

图16(c)是图16(b)的可固化材料源的顶部视图，其中图16(c)的物体截面条带数据映射到构造外壳上；

图16(d)是描述相应于图16(c)的物体截面条带数据的示例性串数据集的表；