[发明专利]具有改进的光学单元的立体成型机

说明书

技术领域

本发明涉及适于借助多个叠加层制造三维物体的类型的立体成型机，其中，每个层通过对与待制造的物体的体积相对应的区域中的流体物质进行选择性固化而获得。

背景技术

已知类型的立体成型机包括含有流体物质的容器，该流体物质通常为液态或糊状的感光树脂。

立体成型机还包括通常为发光型的源，该源发射适于将流体物质固化的辐射。

光学单元设置用于将所述辐射朝向布置在容器内部的参考表面传送，参考表面对应于物体的待固化的层的位置。

正在形成的三维物体通过模型板来支撑，可以相对于容器竖直地移动模型板，以使得可以将物体的最后固化的层布置在与所述参考表面相邻的位置中。

这样，一旦每个层被固化，就移动模型板以使得再次将固化的层布置成与参考表面相邻的固化层，在此过程后，可以针对连续的层重复此过程。

该类型的立体成型机被分成例如在针对工业发明的意大利专利申请No.VI2010A000004中所描述的两个主要实施方式，该申请以本发明的同一申请人的名义进行申请。

发明内容

根据所述实施方式中的第一实施方式，参考表面被布置成与容器的底部相邻，所述容器的底部对辐射来说是可透过的。

在该情况下，从下方辐照流体物质，并且在模型板下方形成三维物体。

根据第二实施方式，将参考表面布置在流体物质的自由表面的水平处。

在该第二情况下，从上方照射流体物质，并且在模型板上方形成三维物体。

在这两个实施方式中，可以使用不同已知类型的光学单元将所述辐射传送至参考表面的不同点。

第一类型的光学单元包括镜矩阵，可以单独地控制所述镜以使得将物体的层的图像投射到预定表面上。

特别地，每个镜可以呈现两个不同的位置：主动位置和被动位置，所述辐射从主动位置朝向参考表面的相应点反射，所述辐射从被动位置朝向分散区域反射。

所述镜矩阵能够同时照明整个参考表面，从而可以借助于单个暴露来获得每个层，并且因此以特别快的方式来获得每个层。

然而，所述镜矩阵具有限制性的限定，其具有获得有不规则边缘的物体的不便。

上面提到的系统的另外的缺点在于系统生成的图像在其整个表面上具有均匀的发光强度。

因此，这导致了该系统的不允许在参考表面的不同区域中调制光功率的不便。

在第二类型的光学单元中，辐射被传送至参考表面的单个点，并且移动该点以使得逐渐地照明与物体的体积相对应的参考表面的整个部分。

与以上所描述类型的光学单元相比，该光学单元提供了可以将光束朝向参考表面上的任意点引导的优点，从而使光束覆盖连续的轨迹，并且因此获得没有由先前所描述类型的光学单元引起的不规则性的物体。

此外，这类型的光学单元有利地使得可以修改参考表面的不同区域中的发光强度。

根据上述第二类型的光学单元的已知实施方式，设置了借助于机械装置在两个正交轴上移动的激光光源。

该实施方式造成如下缺点：光束的移动相当慢，并且此外，用于移动光束的机械装置有着损坏的风险并且因此需要一定量的维修。

根据光学单元的不同实施方式，使用一个接另一个串联布置的一对电流计式镜和固定的源来导引光束。

将每个镜机动化，以使得镜能够环绕与另一镜的轴正交的相应旋转轴而旋转，从而使这两个镜的旋转的组合使得可以将光束朝向参考表面的任意点引导。

与先前描述的已知系统相比，上面刚说明的系统提供了以下优势：该系统使得能够非常快地移动光束，这是由于电流计式镜的惯性较小；并且该系统确保更可靠，这是由于所使用的机械部件的数量较少。

尽管以上阐述的优势，但是刚描述的光学单元需要在立体成型机的装配期间使两个镜对准成以便获得对光束的恰当反射。事实上，为了使光束方向对应于镜的位置，必须在相应的旋转轴的水平处将光束入射到两个镜上。

上面提到的对准操作造成了以下缺点：该操作特别复杂并且使立体成型机的成本增加。

所述缺点还会发生在以下情况中：在使用期间，一个或两个镜发生损坏，后果是必须将其都替换并且使其恰当地对准。

另外的缺点是电流计式镜相对较昂贵，这大大地影响了立体成型机的成本。

基于电流计式镜的光学单元造成的另外的缺点是体积相对较大。

高成本和大尺寸使立体成型机不适合用于可能被小型行业的业务所需要的小型系列应用。