Способ стереолитографии для изготовления трехмерного объекта, при котором опорная поверхность указанного объекта совершает перемещение, периодически приближаясь к дну контейнера



Способ стереолитографии для изготовления трехмерного объекта, при котором опорная поверхность указанного объекта совершает перемещение, периодически приближаясь к дну контейнера
Способ стереолитографии для изготовления трехмерного объекта, при котором опорная поверхность указанного объекта совершает перемещение, периодически приближаясь к дну контейнера
Способ стереолитографии для изготовления трехмерного объекта, при котором опорная поверхность указанного объекта совершает перемещение, периодически приближаясь к дну контейнера

 

B33Y30/00 -
B33Y30/00 -
B33Y10/00 -
B33Y10/00 -

Владельцы патента RU 2610505:

ДВС СРЛ (IT)

Изобретение представляет собой способ послойного изготовления трехмерного объекта посредством стереолитографии. Способ содержит следующие операции: перемещение опорной поверхности (6а, 7а) близко ко дну (2а) контейнера (2), содержащего жидкую субстанцию (3), таким образом, чтобы обеспечить ее размещение в определенном рабочем положении (17); избирательное облучение слоя (6) жидкой субстанции (3) определенным излучением (4), чтобы обеспечить его затвердевание на опорной поверхности (6а, 7а). Приближающее перемещение опорной поверхности (6а, 7а) ко дну посредством координатного перемещения (11, 11'), содержащее множество приближающих смещений (12, 12а, 12b, 12с), имеющих соответствующие определенные длины (13, 13а, 13b, 13с) и разделенных соответствующими промежуточными остановками (14, 14а, 14b) на соответствующие определенные временные интервалы (15, 15а, 15b). Промежуточные остановки (14, 14а, 14b) осуществляют, когда опорная поверхность (6а, 7а) по меньшей мере частично погружена в жидкую субстанцию (3). Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению, заключается в том, чтобы ограничить как сжимающее напряжение в формируемом трехмерном объекте, так и осевые нагрузки, воздействующие на дно контейнера или на любую стеклянную стенку. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу стереолитографии для изготовления трехмерного объекта, а также к стереолитографической машине, использующей этот способ.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что стереолитографическая машина содержит контейнер для жидкой субстанции, способной затвердевать при воздействии определенного излучения, обычно светового излучения.

Вышеуказанное излучение получают посредством излучателя, избирательно облучающего слой жидкой субстанции, имеющий определенную толщину и расположенный смежно дну контейнера, чтобы обеспечить возможность его затвердевания.

Машина также содержит моделирующую пластину, обращенную ко дну контейнера и имеющую опорную поверхность для получаемого трехмерного объекта.

Вышеупомянутую моделирующую пластину соединяют со средствами перемещения, предназначенными для ее перемещения в направлении, перпендикулярном дну контейнера.

Объекты получают путем последовательного наложения слоев определенной толщины с использованием машины вышеупомянутого типа.

Точнее, согласно способу изготовления моделирующую пластину сначала погружают в жидкую субстанцию таким образом, чтобы опорная поверхность оказалась на расстоянии от дна контейнера, равном толщине первого слоя объекта.

Таким образом, определяют границы слоя жидкой субстанции, смежного дну контейнера, и избирательно облучают излучателем на участках, соответствующих площади поверхности первого слоя объекта таким образом, чтобы сформировать соответствующий затвердевший слой, прилипший к поверхности, поддерживающей моделирующую пластину.

Затем моделирующую пластину впервые отдаляют от дна контейнера таким образом, чтобы отделить затвердевший слой от дна.

В этом случае жидкая субстанция затекает под моделирующую пластину, тем самым последовательно восстанавливают жидкий слой, необходимый для формирования следующего слоя объекта.

Затем моделирующую пластину снова перемещают ко дну контейнера таким образом, чтобы ранее отвержденный слой находился на расстоянии от дна, равном толщине следующего получаемого слоя.

Отверждение нового слоя объекта осуществляют аналогично отверждению предшествующего слоя, при этом отверждаемый слой находится в контакте с предыдущим, играющим роль опорной поверхности для нового слоя.

Раскрытый выше процесс повторяют до тех пор, пока не закончат отверждение всех слоев объекта.

Описанный выше способ обладает тем недостатком, что при перемещении моделирующей пластины и уже затвердевшей части объекта к дну контейнера они встречают определенное сопротивление, ввиду вязкости жидкой субстанции, которую необходимо вытеснять во время такого перемещения.

Ввиду такого сопротивления на формируемый трехмерный объект действует сжимающая сила, а на дно контейнера - осевая нагрузка, величина этих воздействий, главным образом, зависит от скорости перемещения моделирующей пластины, от площади поверхности пластины и уже затвердевшего объекта, а также от физических свойств жидкой субстанции.

Если превысить предельную величину, указанная сжимающая сила может привести к поломке формируемого трехмерного объекта и необходимости повторения процедуры сначала.

Чтобы избежать подобной ситуации, необходимо ограничить скорость, с которой моделирующая пластина достигает дна контейнера.

Очевидно, указанное ограничение скорости не позволяет уменьшить время для каждого слоя в отдельности больше, чем данное значение, что негативно сказывается на общем времени изготовления объекта.

Кроме того, даже если сжимающую силу ограничивают значением меньше предельной величины разрушения, то сжимающая сила подвергает формируемый объект определенной упругой деформации из-за относительно небольших поперечных сечений, типичных для объектов, получаемых с использованием стереолитографического способа.

Понятно, что сжимающая сила и, следовательно, упругая деформация не исчезает сразу после остановки пластины, для ее исчезновения необходимо определенное количество времени, необходимое для завершения оттока жидкой субстанции и последующего упругого восстановления объекта.

Очевидно, что отверждение последующего слоя не может начаться до тех пор, пока указанная упругая деформация не уменьшится до остаточного значения, не вызывающего какой-либо деформации формируемого трехмерного объекта.

Если, как это часто бывает, жидкая субстанция очень вязкая, это истечение требует относительно продолжительного периода времени, что увеличивает продолжительность процесса изготовления объекта.

Другим недостатком описанной выше машины является то, что чем больше моделирующая пластина, тем больше сжимающая сила, действующая на жидкую субстанцию, и тем самым выше риск разбрызгивания субстанции за пределы контейнера во время погружения пластины.

Поэтому скорость приближения к дну контейнера необходимо уменьшать пропорционально увеличению размера пластины, что также увеличивает продолжительность процесса изготовления.

Другим недостатком является то, что упомянутые выше осевые нагрузки генерируют усталостное напряжение дна контейнера, что ухудшает состояние контейнера и спустя время приводит к его поломке.

Это приводит к необходимости периодически заменять контейнер и сопряжено с неудобством необходимости остановки производства, а также несения затрат за его замену.

В известном варианте осуществления вышеупомянутой машины предусмотрена стеклянная стенка для поддержки контейнера.

Стеклянная стенка исключает деформацию контейнера и, кроме того, предотвращает любую несвоевременную поломку последнего, вызываемую вытеканием жидкой субстанции, содержащейся в машине, и повреждением излучателя, располагаемого обычно под контейнером.

Очевидно, что в этом варианте сжимающее напряжение и любое раскрытое выше повреждение в любом случае передается стеклянной стенке, которая, как и контейнер, подвергается постепенному износу.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение ставит своей целью преодоление всех указанных выше недостатков предшествующего уровня техники.

В частности, первой целью настоящего изобретения является обеспечение способа послойного изготовления трехмерного объекта с использованием стереолитографической машины, который позволяет ограничить как сжимающее напряжение в формируемом трехмерном объекте, так и осевые нагрузки, воздействующие на дно контейнера или на любую опорную стеклянную стенку во время продвижения моделирующей пластины к дну.

Другой целью настоящего изобретения является разработка упомянутого выше способа, который легко может быть применен к стереолитографическим машинам известного типа.

Вышеупомянутые цели достигают посредством способа изготовления трехмерного объекта, осуществляемого согласно основному пункту формулы изобретения.

Другие признаки и подробности способа, являющиеся предметом настоящего изобретения, раскрыты в соответствующих зависимых пунктах формулы.

Упомянутых выше целей также достигают посредством стереолитографической машины.

Преимущественно уменьшение напряжений делает возможным сокращение времени, необходимого для достижения формируемым трехмерным объектом дна контейнера, тем самым сокращая время обработки каждого слоя объекта и, следовательно, общую продолжительность производственного цикла.

Также преимущественно, уменьшение напряжения делает возможным ограничение упругой деформации формируемого объекта, тем самым уменьшая время его упругого восстановления.

Также преимущественно, уменьшенное напряжение, которое возникает в слоях объекта, делает возможным получение объектов с большим поперечным сечением, чем у объектов, получаемых с помощью известных способов, в то же время физические характеристики жидкой субстанции остаются такими же.

Также преимущественно, уменьшенное напряжение, действующее на контейнер или опорную стеклянную стенку, позволяет увеличить срок службы последней, тем самым, уменьшая необходимость в ее замене.

Также преимущественно, меньшие сжимающие силы, оказываемые моделирующей пластиной на жидкую субстанцию во время погружения, сокращают риск разбрызгивания самой субстанции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные объекты и преимущества, вкупе с другими, отмеченными ниже, проиллюстрированы в раскрытии двух предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенных посредством неограничивающих примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- на фиг. 1 показана стереолитографическая машина согласно изобретению;

- на фиг. 2 показана стереолитографическая машина, показанная на фиг. 1 в различных рабочих конфигурациях;

- на фиг. 3 схематично показано перемещение поверхности, поддерживающей затвердевший слой объекта во время реализации способа, являющегося предметом настоящего изобретения;

- на фиг. 4 схематично показано перемещение поверхности, поддерживающей затвердевший слой объекта во время реализации варианта способа, являющегося предметом настоящего изобретения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ изготовления трехмерного объекта, являющийся предметом настоящего изобретения, раскрыт со ссылкой на стереолитографическую машину, целиком обозначенную позицией 1 на фиг. 1.

Вышеупомянутая стереолитографическая машина 1 содержит контейнер 2 для жидкой субстанции 3, способной затвердевать под воздействием определенного излучения 4.

Машина 1 также содержит излучатель 5, способный испускать указанное определенное излучение 4 для избирательного облучения слоя 6 жидкой субстанции 3, имеющего определенную толщину и расположенного смежно дну 2а контейнера 2.

Облучение жидкого слоя 6 приводит к формированию соответствующего затвердевшего слоя 6' объекта, что схематично показано на фиг. 2.

Предпочтительно, но не обязательно, указанное определенное излучение 4 является лазерным лучом, избирательно направляемым упомянутым выше излучателем 5 к областям, соответствующим объему получаемого объекта.

С другой стороны, очевидно, что варианты осуществления настоящего изобретения, не проиллюстрированные в настоящем разделе, могут содержать излучатели любого известного типа.

Машина 1 также содержит привод 8 для перемещения затвердевшего слоя 6' относительно дна 2а контейнера 2 в направлении перемещения Z, перпендикулярном дну 2а.

Предпочтительно указанный привод 8 содержит моделирующую пластину 7, имеющую поверхность 7а, обращенную ко дну 2а контейнера 2, для поддержки указанного затвердевшего слоя 6'.

Стереолитографическая машина 1 также содержит логический блок 9 управления, функционально соединенный с излучателем 5 и приводом 8 и сконфигурированный таким образом, чтобы реализовывать способ согласно изобретению, что раскрыто ниже.

Предпочтительно, указанный логический блок 9 управления является программируемым устройством, а упомянутую выше конфигурацию получают путем загрузки на указанное устройство программы, при исполнении которой реализуется способ настоящего изобретения.

Согласно способу настоящего изобретения, поверхность 7а моделирующей пластины 7 сперва размещают около дна 2а контейнера 2 посредством первого совместного координатного перемещения 11, имеющего заранее определенную протяженность и показанного на диаграмме на фиг. 3, отображающей положение поверхности 7а относительно направления перемещения Z как функцию времени Т.

Понятно, что, когда поверхность 7а моделирующей пластины 7 достигает дна 2а, воздушная прослойка между этими двумя элементами, позволяющая жидкой субстанции 3 вытекать к граням пластины 7, становится тоньше, тем самым все больше осложняя истечение.

Следовательно, ранее раскрытая реактивная осевая нагрузка жидкой субстанции 3 на поверхность 7а и дно 2а постепенно увеличивается во время указанного приближающего перемещения.

В этом случае, когда дно 2а покоится на опорной стенке, например, выполненной из стекла, осевая нагрузка, действующая на дно 2а, очевидно, передается указанной стенке.

Когда поверхность 7а достигает определенного рабочего положения 17, показанного на фиг. 1 и соответствующего расстоянию от дна 2а, равному определенной толщине слоя 6 жидкой субстанции 3, последний облучают определенным излучением 4 для получения соответствующего затвердевшего слоя 6'.

Поверхность 7а поддерживают в указанном рабочем положении 17 на протяжении всей стадии затвердения, проиллюстрированной на фиг. 2 и обозначенной номером 18 на фиг. 3.

Затем привод 8 отделяет затвердевший слой 6' от дна 2а контейнера 2 посредством совместного отдаляющего перемещения 19.

Для формирования следующего слоя объекта указанный затвердевший слой 6' снова приближают к дну 2а контейнера 2 посредством второго аналогичного координатного перемещения 11, однако не обязательно идентичного раскрытому выше.

Очевидно, последовательно затвердевший слой будет опираться на поверхность 6а уже отвержденного слоя 6', обращенного ко дну 2а.

Очевидно, во время второго координатного перемещения 11, дно 2а контейнера 2 подвергают осевой нагрузке, аналогичному раскрытому на примере первого координатного перемещения 11.

Указанные осевые нагрузки действуют также на затвердевший слой 6', подвергаемый напряжению, как раскрыто выше, что вызывает его упругую деформацию.

Очевидно, указанное осевое воздействие возникает в каждом из последующих слоев трехмерного объекта.

В частности, с увеличением количества затвердевших слоев и, таким образом, высоты формируемого объекта соответственным образом увеличивается упругая деформация, возникающая в последнем при приближении ко дну 2а, ввиду противодействия жидкой субстанции 3.

Согласно способу изобретения одно или несколько из упомянутых ранее координатных перемещений 11 содержат множество приближающих смещений 12, 12а, 12b, 12с, имеющих соответствующие определенные длины 13, 13а, 13b, 13с.

Указанные приближающие смещения 12, 12а, 12b, 12с разделены промежуточными остановками 14, 14а, 14b, длящимися в течение соответствующих заранее определенных временных интервалов 15, 15а, 15b, осуществляемых, когда поверхность 6а или 7а, опорная для последующего затвердевшего слоя 6', по меньшей мере частично погружена в жидкую субстанцию 3.

Как объяснено ранее, если вначале имеет место координатное перемещение 11, а именно, если предшествует затвердеванию первого слоя объекта, указанная опорная поверхность является поверхностью 7а пластины 7, в то время как если координатное перемещение следует за затвердеванием первого слоя объекта, указанная опорная поверхность является поверхностью 6а последнего затвердевшего слоя 6'.

Преимущественно каждая промежуточная остановка позволяет жидкой субстанции 3 вытекать по бокам опорной поверхности 6а или 7а, уменьшая давление, оказываемое на нее и на дно 2а контейнера 2.

Поэтому указанные промежуточные остановки 14, 14а, 14b имеют эффект ограничения сжимающего напряжения, действующего на формируемый объект, и осевых нагрузок, действующих на дно 2а контейнера 2, до более низких значений по сравнению с теми, что могли возникнуть, если бы координатное перемещение 11 было бы непрерывным перемещением, что имеет место в случае машины известного типа, тем самым, достигается одна из целей настоящего изобретения.

Преимущественно ограничение напряжения в формируемом объекте позволяет также ограничить упругую деформацию последнего, тем самым сокращая время, необходимое для последующего упругого восстановления.

Кроме того, преимущественно, уменьшение сжимающей силы, действующей на жидкую субстанцию 3 моделирующей пластиной 7, означает снижение риска ее расплескивания за пределы контейнера 2.

Также преимущественно, интервалы остановки 15, 15а, 15b позволяют внутреннему напряжению перераспределиться в трехмерном объекте и по дну 2а контейнера 2, что также ограничивает пагубные последствия указанного напряжения.

Следовательно, преимуществом является то, что способ изобретения позволяет сократить количество производственного брака по сравнению с известными способами.

Кроме того, преимуществом является то, что достигаемое с помощью способа настоящего изобретения уменьшение напряжения делает возможным получение объектов, имеющих большее поперечное сечение, чем те, что получают с помощью известных стереолитографических способов, при этом время изготовления и тип смолы остаются теми же.

Аналогично, раскрытый выше способ позволяет сократить растягивающее напряжение на дно 2а контейнера 2, а также на опорную стенку контейнера 2, что преимущественно увеличивает срок службы этих компонентов.

Следует заметить, что вышеупомянутых преимуществ достигают, благодаря промежуточным остановкам 14, 14а, 14b, тем самым, нет необходимости менять скорость привода 8.

Поэтому способ изобретения может быть использован в стереолитографической машине известного типа путем простой модификации программного обеспечения логического блока 9 управления, без необходимости осуществления механических модификаций или добавления сложных систем для регулирования скорости привода 8, тем самым достигают следующей цели - создание простого способа при применении машины известного типа.

Количество приближающих смещений 12, 12а, 12b, 12с и промежуточных остановок 14, 14а, 14b, а также соответствующих определенных длин 13, 13а, 13b, 13с и временных интервалов 15, 15а, 15b могут быть определены для любого случая.

Кроме того, первое из указанных приближающих смещений 12 предпочтительно используют для перемещения опорной поверхности 6а или 7а из исходного положения, в котором она находится вне жидкой субстанции 3, в конечное положение, в котором она по меньшей мере частично погружена в жидкую субстанцию 3.

С другой стороны, в вариантах осуществления настоящего изобретения указанное первое приближающее смещение 12 может начинаться с того, что опорная поверхность 6а или 7а уже погружена в жидкую субстанцию 3.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения в приближающем перемещении 11', показанном на диаграмме фиг. 4, последнее приближающее смещение 12с такое, что опорная поверхность 6а, 7а становится за пределы рабочего положения 17.

Координатное перемещение 11' заканчивают отдаляющим смещением 12d, смещающим опорную поверхность 6а, 7а от дна 2а контейнера 2 на расстояние 13d.

Указанное отдаляющее смещение 12d предпочтительно пространственно отделено от последнего приближающего смещения 12с промежуточной остановкой 14с продолжительностью 15с.

Преимущественно координатное перемещение 11', раскрытое выше, позволяет уменьшить время упругого восстановления формируемого объекта.

Фактически последнее приближающее смещение 12с размещает опорную поверхность 6а, 7а на расстоянии от дна 2а, меньшем, чем толщина подлежащего затвердеванию слоя 6 жидкой субстанции 3, что ускоряет отток жидкой субстанции 3 с краев опорной поверхности 6а, 7а.

Последующее отдаляющее смещение 12d, вкупе с расположением опорной поверхности 6а, 7а в рабочем положении 17, также имеет эффект уменьшения нагрузки, оказываемой на формируемый объект и на дно 2а.

Предпочтительно протяженность последнего приближающего смещения 12с и отдаляющего смещения 12d, а также продолжительность промежуточной остановки 14с определяют таким образом, что остаточная упругая деформация формируемого объекта после отдаляющего смещения 12d позволяет облучать слой 6 сразу после завершения отдаляющего смещения 12d без деформирования формируемого трехмерного объекта.

Предпочтительно, независимо от принятого координатного перемещения 11, 11', значения одного или нескольких параметров, выбранных из числа длин приближающих смещений 12, 12а, 12b, 12с и отдаляющего смещения 12d, количества промежуточных остановок 14, 14а, 14b, 14с и соответствующих временных интервалов 15, 15а, 15b, 15с определяют перед началом координатного перемещения.

В этом случае указанные выбранные параметры не зависят от какой-либо обратной реакции привода 8, что исключает возможные задержки в промежуточных остановках и преимущественно обеспечивает точность и надежность способа.

Предпочтительно, но не обязательно, значения указанных выбранных параметров рассчитывают, как функцию площади опорной поверхности 6а или 7а.

Преимущественно указанные расчеты позволяют оптимизировать каждое координатное перемещение 11, 11' таким образом, чтобы уменьшить до минимума протяженность координатного перемещения и, следовательно, его продолжительность.

В частности, согласно способу кривую предпочтительно определяют для выражения каждого из указанных выбранных параметров, как функцию площади опорной поверхности 6а или 7а.

Указанная заранее определенная кривая может быть сохранена в логическом блоке 9 управления стереолитографической машины 1, чтобы упростить эти расчеты.

Предпочтительно, значения выбранных параметров рассчитывают, как функцию отношения площади поверхности к ее периметру, что отображает форму слоя.

В этом случае, преимущественно, возможно учесть тот факт, что время оттока жидкой субстанции 3 зависит не только от площади опорной поверхности 6а или 7а, но также от ее периметра.

Точнее, среди всех возможных форм, имеющих одинаковую площадь поверхности, округлая форма опорной поверхности имеет один из наименьших периметров, что дает меньше шансов жидкой субстанции 3 просочиться, тем самым увеличивая время оттока.

Наоборот, опорная поверхность, характеризующаяся большим периметром по сравнению с круглым слоем, имеющим ту же площадь поверхности, дает жидкой субстанции 3 больше шансов просочиться, тем самым, время истечении меньше, чем в предыдущем случае.

Поэтому количество промежуточных остановок 14, 14а, 14b и/или соответствующих временных интервалов 15, 15а, 15b может быть уменьшено по мере все большего отличия формы опорной поверхности 6а, 7а от округлой формы, в то время как ситуация диаметрально противоположна для длин приближающих смещений 12, 12а, 12b, 12с.

Возможная формула для определения вышеупомянутого отношения формы является следующей:

где R - отношение, описывающее форму, А - площадь опорной поверхности, Р - периметр.

Очевидно, что вышеупомянутое отношение для формы имеет максимальное значение, равное 1, когда опорная поверхность имеет круглую форму, и постепенно уменьшается до 0 (ноля), когда опорная поверхность становится более плоской.

Согласно варианту осуществления способа настоящего изобретения расчет вышеупомянутых выбранных параметров может быть выполнен с учетом другого параметра формы, имеющего более простую по сравнению с предыдущей формулу.

Предпочтительно расчет вышеупомянутого параметра формы требует, чтобы площадь опорной поверхности 6а или 7а была разделена на множество ячеек, имеющих заранее определенные размеры, каждой из которых присвоен вес, пропорциональный количеству смежных с ней ячеек.

Веса этих ячеек суммируют для получения вышеупомянутого параметра формы, используемого для расчета значений выбранных параметров вместо указанного отношения для формы.

Очевидно, расчет выбранных параметров может быть осуществлен путем комбинации вышеупомянутых способов, а именно с использованием площади поверхности, отношения формы и/или параметра формы в комбинации друг с другом.

Очевидно, что этот упрощенный способ особенно подходит, когда опорная поверхность имеет сложную геометрическую форму.

Предпочтительно, если опорная поверхность состоит из нескольких областей, отделенных друг от друга, в расчете выбранных параметров принимают во внимание только площадь поверхности, отношения для формы и/или параметры формы, соответствующие участкам, поверхность которых превышает заранее установленное значение, или только участка с наибольшей площадью поверхности.

Преимущественно это позволяет минимизировать время приближения и/или протяженность соответствующего перемещения без увеличения риска поломки формируемого объекта.

Фактически следует учитывать, что каждый из указанных участков подвергают осевой нагрузке, по существу, независимо от других участков, поэтому можно определять выбранные параметры только относительно участков с большей осевой нагрузкой, что подразумевает участки или участок с большей площадью поверхности.

Также очевидно, что в других вариантах способа изобретения длины приближающих и удаляющего смещений 12, 12а, 12b, 12с и 12d, количество промежуточных остановок 14, 14а, 14b и 14с и/или соответствующие временные интервалы 15, 15а, 15b и 15с могут быть определены один раз для всех до начала создания модели и поддерживаться неизменным для всех слоев.

В любом случае предпочтительно, но не обязательно, длины приближающих смещений 12а, 12b, 12с после первой промежуточной остановки 14 определяют таким образом, чтобы они были одинаковыми для упрощения расчета.

Кроме того, значения вышеупомянутых параметров могут быть определены по другим параметрам, дополнительно к раскрытым выше, например вязкость и плотность жидкой субстанции 3, скорость перемещения привода 8, максимальная глубина жидкой субстанции 3, находящейся в контейнере 2, механическое сопротивление дна 2а или соответствующей опорной стенки и механическое сопротивление затвердевших слоев 6'.

В качестве примера, для стереолитографической машины 1 известного типа количество промежуточных остановок, находящееся в интервале от одного до двадцати, длина каждого приближающего смещения 12а, 12b, 12с, находящаяся в интервале 5-200 микрометров, и продолжительность временных интервалов 15, 15а, 15b, находящаяся в интервале 0,01-1 секунд, подойдут для большинства случаев.

Согласно раскрытому выше примеру осуществления способа, количественное представление каждого слоя изготавливаемого объекта обрабатывают и передают в логический блок 9 управления.

В соответствии с предоставленными данными логический блок 9 определяет количество промежуточных остановок 14, 14а, 14b, 14с, их продолжительность 15, 15а, 15b, 15с, а также величину приближающих смещений 13, 13а, 13b, 13с, 13d для расположения опорной поверхности 7а моделирующей пластины 7 в рабочем положении 17, в результате работы привода 8.

Затем логический блок 9 активирует излучатель 5, чтобы сформировать первый затвердевший слой 6'.

Моделирующую пластину 7 затем отдаляют от дна 2а, чтобы отделить от него затвердевший слой 6'.

Перед затвердением последующего слоя второе координатное перемещение 11 размещает предварительно затвердевший слой 6' с поверхностью 6а в рабочем положении 17.

Вышесказанное показывает, что раскрытые выше способ получения трехмерного объекта и стереолитографическая машина позволяют достигнуть всех поставленных целей.

В частности, прерывистое координатное перемещение позволяет уменьшить нагрузку на затвердевший слой и на дно контейнера, когда эти элементы сближают друг с другом.

Поэтому можно уменьшить продолжительность приближающего перемещения по сравнению со временем, которое необходимо затратить при использовании машины известного типа для объекта с той же геометрической формой.

Кроме того, способ изобретения имеет в своей основе прерывистое перемещение, что легко реализовать с использованием стереолитографических машин известного типа путем простых модификаций настроек машины.

При реализации способ и машина, являющиеся объектами настоящего изобретения, могут быть подвергнуты дальнейшим изменениям, хотя и не описанным в данном документе и не проиллюстрированным в графических материалах, что должно входить в объем правовой охраны настоящего патента, если такие изменения входят в объем настоящей формулы изобретения.

Там, где технические признаки, упомянутые в любом пункте формулы изобретения, сопровождаются обозначениями, следует понимать, что эти обозначения были введены с единственной целью - повысить ясность формулы изобретения и, соответственно, такие обозначения не привносят какого-либо ограничительного смысла в объем правовой защиты каждого элемента, обозначенного посредством примера на основе таких обозначений.

1. Способ послойного изготовления трехмерного объекта посредством стереолитографической машины (1), относящейся к типу, содержащему:

контейнер (2) для содержания в нем жидкой субстанции (3), способной затвердевать под воздействием определенного излучения (4);

излучатель (5) для испускания указанного определенного излучения (4), способного избирательно облучать слой (6) указанной жидкой субстанции (3), имеющий определенную толщину и расположенный смежно дну (2а) указанного контейнера (2), для его затвердевания;

опорную поверхность (6а, 7а) для указанного затвердевшего слоя (6'), обращенную ко дну (2а) указанного контейнера (2);

привод (8), предназначенный для перемещения указанной опорной поверхности (6а, 7а) относительно указанного дна (2а), по меньшей мере, в направлении (Z), перпендикулярном указанному дну (2а);

причем указанный способ содержит следующие операции:

перемещение указанной опорной поверхности (6а, 7а) близко к указанному дну (2а) посредством совместного координатного перемещения (11; 11') таким образом, чтобы обеспечить ее контакт с указанным слоем (6) жидкой субстанции в определенном рабочем положении (17);

при нахождении указанной опорной поверхности (6а, 7а) в указанном рабочем положении (17) избирательное облучение указанного слоя (6) для его затвердения,

отличающийся тем, что указанное координатное перемещение (11; 11') содержит множество приближающих смещений (12, 12а, 12b, 12с), имеющих соответствующие определенные длины (13, 13а, 13b, 13с) и разделенных соответствующими определенными промежуточными остановками (14, 14а, 14b) на соответствующие определенные временные интервалы (15, 15а, 15b), при этом указанные промежуточные остановки (14, 14а, 14b) осуществляют, когда указанная опорная поверхность (6а, 7а), по меньшей мере, частично погружена в указанную жидкую субстанцию (3).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значение, по меньшей мере, одного параметра, выбранного из: длин (13, 13а, 13b, 13с) указанных приближающих смещений (12, 12а, 12b, 12с), количества указанных промежуточных остановок (14, 14а, 14b) и соответствующих временных интервалов (15, 15а, 15b), определяют до начала указанного координатного перемещения (11; 11').

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что значения указанных выбранных параметров (13, 13а, 13b, 13с, 14, 14а, 14b, 15, 15а, 15b) рассчитывают как функцию площади указанной опорной поверхности (6а, 7а).

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что значения указанных выбранных параметров (13, 13а, 13b, 13с, 14, 14а, 14b, 15, 15а, 15b) рассчитывают как функцию отношения указанной площади поверхности и периметра указанной опорной поверхности (6а, 7а).

5. Способ по любому из пп. 3 или 4, отличающийся тем, что указанный расчет указанных выбранных параметров (13, 13а, 13b, 13с, 14, 14а, 14b, 15, 15а, 15b) содержит следующие операции:

деление указанной площади указанной опорной поверхности (6а, 7а) на множество ячеек;

присвоение каждой ячейке веса пропорционально количеству ячеек, смежных с указанной ячейкой;

суммирование указанных весов для получения параметра формы;

расчет значений указанных выбранных параметров (13, 13а, 13b, 13с, 14, 14а, 14b, 15, 15а, 15b) соответственно указанному параметру формы.

6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что приближающие смещения (12а, 12b, 12с), следующие за первой из указанных промежуточных остановок (14), имеют соответствующие длины (13а, 13b, 13с), равные друг другу.

7. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанная опорная поверхность (6а) принадлежит указанному затвердевшему слою (6') указанного трехмерного объекта.

8. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанная опорная поверхность (7а) принадлежит моделирующей пластине (7), принадлежащей указанному приводу (8).

9. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что последнее из указанных приближающих смещений (12с) таково, что перемещает указанную опорную поверхность (6а, 7а) за пределы указанного рабочего положения (17), при этом указанное координатное перемещение (11') завершают отдаляющим смещением (12d) указанной опорной поверхности (6а, 7а) от указанного дна (2а).

10. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что:

количество промежуточных остановок составляет от одного до двадцати,

указанная определенная длина (13, 13а, 13b, 13с) каждого приближающего смещения (12а, 12b, 12с) составляет от 5 до 200 микрометров, и

продолжительность временных интервалов (15, 15а, 15b) составляет от 0,01 до 1 секунды.



 

Похожие патенты:

Способ относится к области порошковой металлургии, в частности к способу послойного изготовления трехмерных объектов посредством спекания, и может быть использован при изготовлении композиционных изделий.

Изобретение относится к области технологий синтеза, т.е. изготовления трехмерных физических объектов добавочным нанесением (наслоением) с использованием полимерных материалов, а точнее к технологиям струйной 3D-печати.

Изобретение представляет собой картридж (2; 2'; 2ʺ) для стереолитографической машины (1). Картридж содержит: контейнер (3), снабженный отверстием (4); резервуар (5) для содержания в нем основного материала (6), способного к отверждению под воздействием определенного излучения (7).

Изобретение относится к машине (1) для стереолитографии. Машина содержит: контейнер (2) для жидкого вещества (14), источник (3) заранее установленного излучения (3а), пригодного для отверждения жидкого вещества (14); оптический блок (4), пригодный для направления излучения (3а) к базовой поверхности (5) в жидком веществе (14); логический блок (6) управления, выполненный с возможностью управления оптическим блоком (4) и/или источником (3) для облучения заранее установленной части базовой поверхности (5).

Группа изобретений относится к способу увеличения разрешающей способности при выполнении трехмерного изделия посредством последовательного сплавления частей порошкового основания для получения трехмерного изделия.

Изобретение относится к оргтехнике и может быть использовано в производстве устройств для изготовления трехмерных моделей последовательным нанесением слоев твердеющих материалов.

Группа изобретений относится к области высокоэнергетической обработки материалов, а именно к способу и устройству для получения изделий с градиентом свойств из порошков с применением потоков излучения и частиц, и может быть использована в их селективном спекании или плавлении.

Способ послойного получения трехмерного объекта с помощью стереолитографической машины (1). Машина включает контейнер (2) для содержания жидкого вещества (3), устройство (5) для испускания определенного излучения (4) и для избирательного отверждения слоя (6) жидкого вещества (3), прилегающего к дну (2a) контейнера (2), и приводное средство (8), для перемещения отвержденного слоя (6a) относительно дна (2a).

Изобретение относится к технологии получения изделий из гранулированных полимерных материалов. В пресс-форму засыпают полимер в виде гранул с размерами более 1 мм.

Стереолитографическая машина (1), включающая: несущую раму (2); ванну (3), предназначенную для содержания жидкого вещества; опорную плиту (4), связанную с несущей рамой (2) и предназначенную для поддержания ванны (3); стопорный механизм (5), предназначенный для прочного закрепления ванны (3) на опорной плите (4) в нерабочем положении; излучающее устройство (6), предназначенное для направления заданного электромагнитного излучения (6а) в ванну (3); механизм перемещения (7) ванны (3), функционально связанный с опорной плитой (4) посредством первого приводного устройства (8), предназначенного для перемещения ванны (3) относительно опорной плиты (4) по заранее определенной траектории движения.
Наверх