配备有树脂胶囊的立体光刻设备以及操作所述设备的方法与流程

1.本发明涉及立体光刻3d打印技术，所述立体光刻3d打印技术也被称为立体光刻增材制造。特别地，本发明涉及将特定的量的树脂提供至桶的任务。


背景技术：

2.立体光刻技术为3d打印技术或增材制造技术，其中使用光学辐射来使合适的原材料光聚合以产生所需的物体。所述原材料以树脂的形式开始工艺。使用桶来保持一定量的树脂，并且使构建平台沿竖直方向运动，以使得要产生的物体从所述构建平台的构建表面上开始逐层生长。用于光聚合的光学辐射可能来自桶上方，在这种情况下，构建平台在制造进行时向下运动穿过剩余的树脂。本说明书特别地涉及立体光刻的所谓的“自下而上”的变型，其中在制造进行时，光聚合光学辐射来自桶下方并且所述构建平台远离剩余的树脂向上运动。
3.树脂被保持于容器中，并且用户估量要从所述容器分配至所述桶的树脂的量。所述容器可以为便携式的(例如，瓶子)并且用户将树脂倾倒至所述桶。然而，难以估计被倾倒的树脂的量，并且用户容易倾倒太多的树脂并且额外的树脂被浪费。由于树脂相对昂贵，所以应当注意不要让太多的树脂进入所述桶并且将尽可能多的剩余的树脂用于实际制造作业。如果用户倾倒太少的树脂，则所需的物体将不完整或者打印工艺中断。倾倒也可能为杂乱的并且树脂甚至可能从桶中溅出。
4.树脂容器还可以为大的固定的罐，通过单独的通道将树脂从所述大的固定的罐引导至所述桶。制造不同种类的物体需要不同的树脂，并且大的树脂罐为非常规的，因为一种树脂材料很难被替换为另一种树脂材料。在开始使用新的树脂材料进行新的工艺之前，必须仔细地清洁整个树脂罐和树脂通道。如果在罐或通道内留下一些先前的树脂材料，则可能导致不期望的结果。
5.发明目的
6.本发明的目的是使得能够方便地且经济地处理用于立体光刻3d打印的树脂。


技术实现要素：

7.本发明旨在提供一种立体光刻设备以及一种操作立体光刻设备的方法，其使得能够经济地处理用于立体光刻3d打印的树脂。
8.通过为所述立体光刻设备配备树脂胶囊来实现这些和其它有利目的，所述树脂胶囊公开要使用的单次注射的树脂。
9.根据第一方面，一种立体光刻设备包括树脂输送机构，所述树脂输送机构包括用于可移除地接收至少一个树脂罐的保持件。所述树脂罐为用于保持单次注射的树脂的树脂胶囊，所述单次注射的树脂被布置成被清空，其中所述单次注射的树脂为单个打印工艺所需的量的树脂。
10.根据另一个方面，一种树脂输送机构包括用于可移除地接收至少一个树脂罐的至
少一个保持件，并且其中所述树脂罐为用于保持单次注射的树脂的至少一个树脂胶囊，所述单次注射的树脂被布置成针对单个打印工艺清空，并且其中所述至少一个树脂胶囊中的所述单次注射的树脂为所述单个打印工艺所需的量的树脂。
11.根据另一个方面，所述单次注射的树脂被布置成被从所述至少一个树脂胶囊清空至被布置成用于在立体光刻3d打印工艺期间保持树脂的桶。
12.在所述立体光刻设备的实施例中，所述设备包括用于在立体光刻3d打印期间保持树脂的桶，并且来自所述树脂胶囊的树脂被布置成被清空至所述桶。
13.在一个实施例中，所述立体光刻设备包括活塞，所述活塞被布置成将所述树脂从所述树脂胶囊清空至所述桶中。
14.在一个实施例中，所述树脂胶囊为一次性的。
15.在所述立体光刻设备的实施例中，所述树脂胶囊位于所述桶上方，由此所述树脂被直接注射至所述桶。
16.在所述立体光刻设备的实施例中，所述桶包括至少一个通道，所述至少一个通道被布置成从所述树脂胶囊接收所述树脂。
17.在所述立体光刻设备的实施例中，所述保持件包括可调节的夹，由此所述保持件能够接收和保持具有不同尺寸的树脂胶囊。
18.在所述立体光刻设备的实施例中，它包括构建平台机构，所述构建平台机构被布置成在所述立体光刻工艺期间沿竖直方向运动。
19.在所述立体光刻设备的实施例中，所述活塞连接至所述构建平台机构，由此所述活塞和所述构建平台机构一致地运动。
20.在所述立体光刻设备的实施例中，所述活塞被布置成被拉回，由此在所述树脂胶囊内部形成真空并且将树脂排回于所述树脂胶囊内部。
21.在所述立体光刻设备的实施例中，所述设备包括两个或更多个保持件(602)，所述保持件用于接收保持单次注射的树脂的树脂胶囊。
22.在所述立体光刻设备的实施例中，所述设备包括至少一个树脂罐，其中所述树脂罐为树脂胶囊。
23.根据第二方面，一种操作立体光刻设备的方法包括步骤：
24.‑
接收物体设计的数据，
25.‑
通过使用所接收的所述物体设计的数据限定单个打印工艺所需的量的树脂以及所述树脂胶囊的尺寸，
26.‑
将所述树脂胶囊紧固至所述保持件，
27.‑
将保持单次注射的树脂的所述树脂胶囊清空至所述桶中。
28.在一个实施例中，将两个或更多个树脂胶囊紧固至至少一个保持件，并且在单个打印工艺开始时将保持单次注射的树脂的所述树脂胶囊中的每一个清空。
29.根据另一个方面，一种操作立体光刻设备的方法包括步骤：
‑
接收打印设计的数据，
30.‑
通过使用所接收的所述打印设计的数据限定单个打印工艺所需的量的树脂，
31.‑
将至少一个树脂胶囊紧固至至少一个保持件，
32.‑
将保持所述单次注射的树脂的所述至少一个树脂胶囊清空至桶。
33.所述方法可以包括使用具有单次注射的树脂的至少两个树脂胶囊，结合制造单个打印设计清空所述至少两个树脂胶囊。
34.根据另一个方面，无论是使用一个胶囊还是多个胶囊，在实际的增材制造工艺开始之前，在打印工艺开始时将所述一个或多个胶囊作为单次注射清空。
35.在操作立体光刻设备的方法的实施例中，通过活塞的运动清空所述树脂胶囊。
36.在操作立体光刻设备的方法的实施例中，它进一步包括步骤：通过将所述活塞拉回而在所述树脂胶囊内部形成真空，并且将所述树脂排回于所述树脂胶囊内部。
附图说明
37.附图被包含以提供对本发明的进一步的理解并且构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施例，并且与说明书一起有助于解释说明本发明的原理。在图中：
38.图1以正视图示出立体光刻设备，其中它的盖关闭；
39.图2以侧视图示出立体光刻设备，其中它的盖关闭；
40.图3以正视图示出立体光刻设备，其中它的盖打开；
41.图4以侧视图示出立体光刻设备，其中它的盖打开；
42.图5示出立体光刻设备；
43.图6以正视图示出立体光刻设备；
44.图7示出树脂输送机构；
45.图8示出没有树脂胶囊的立体光刻设备；以及
46.图9以正视图示出具有树脂胶囊的立体光刻设备。
具体实施方式
47.图1至4示出立体光刻设备的示例。所述设备也可以被称为立体光刻3d打印机或立体光刻增材制造设备。所述设备的基本部件为基座部件101和盖102，其中盖102可运动地联接至基座部件101，以使得盖102可以在图1和2中所示的关闭位置与图3和4中所示的打开位置之间运动。在这里，运动方向为竖直的，但是这不是必须的；盖102的相对于基座部件101的运动可以沿其它方向进行。这种可运动的盖的重要的优点在于，通过关闭盖102，可以保护正在进行的立体光刻3d打印工艺免受任何干扰性的外部光学辐射的影响。
48.桶401设置于基座部件101中，用于保持用于在立体光刻3d打印工艺中使用的树脂。具有构建表面403的构建平台402被支撑于桶401上方，以使得构建表面403面对桶401。这种布置对于立体光刻的所谓的“自下而上”的变型为典型的，其中光聚合辐射来自桶下方。针对用于所述光聚合的辐射的种类，桶401的底部为透明的或可透过用于所述光聚合的种类的辐射或者可以选择性地被制造成为透明的或可透过用于所述光聚合的种类的辐射。
49.立体光刻设备可以被设置成配备有例如用于将桶可释放地连接至所述设备的保持件。
50.提供运动机构，并且所述运动机构被构造成使构建平台402在第一与第二极限位置之间的工作运动范围内运动。其中，第一极限位置为桶401近侧的位置，并且第二极限位置为远离桶401的位置。在第一极限位置中，构建表面403非常靠近于桶401的底部。当构建平台402处于第一极限位置中时，要制造的物体的第一层将被光聚合至构建表面403上。因
此，在所述第一极限位置中，构建表面403与桶401的底部之间的距离大约为立体光刻3d打印工艺中的一层的厚度。
51.图3和4中所示的位置可以为第二极限位置，或者至少比第一极限位置更靠近于第二极限位置。立体光刻设备的工作区域可以被说成存在于桶401与构建平台402的第二极限位置之间，因为要制造的物体将在该区域内出现。在物体的制造期间，构建平台402不需要向上运动至第二极限位置或甚至靠近于第二极限位置；第二极限位置对于使所制造的物体在物体完成之后从构建平台402的拆卸更容易是最有用的。
52.在图1至4的实施例中，用于使构建平台402运动的运动机构处于基座部件101内部，并且仅仅由在基座部件101的竖直表面中所看到的两个狭缝301以及构建平台402的水平支撑件404表示。还存在用于使盖102相对于基座部件101运动的类似地隐藏的运动机构。该第二运动机构可以包括基座部件101内部的部件和/或盖102内部的部件。将基本上所有的运动机构封闭于基座部件101和/或盖102的壳体内具有增加安全性的优点，因为这使用户不可能被这样的机构的任何运动部件伤害。
53.在图中仅仅示意性地示出构建平台402的水平支撑件404。在实际实施方式中，构建平台402的支撑件可以包括各种先进的技术特征，例如用于确保构建表面403的取向合适的接头和/或微调机构。然而，这样的特征超出本说明的范围并且因此在这里被省略。
54.图1至4的示例性立体光刻设备的另一个特征为用户界面，所述用户界面包括盖102中的触敏显示器103。用户界面可以包括用于实现设备与它的用户之间的交互的各种功能，包含但不限于用于控制盖102和构建平台402的运动的按钮。触敏显示器为用户界面的有利特征，特别是如果立体光刻设备要被用于定期需要彻底的清洁和消毒的环境中，例如内科诊室和/或牙科诊室中。将触敏显示器103和/或用户界面的其它部件放置于盖102的前部部分中是有利的，因为这使得用户可容易地接近用户界面的这些部件。这样，可以在基座部件101中实施用户界面的至少一些部件。触敏显示器103可以被用于接收物体设计和树脂的信息。它也可以被用于输入打印工艺所需的参数(例如，树脂的特性)。
55.可以在树脂罐中将要在立体光刻3d打印工艺中使用的树脂带入立体光刻设备中。在本文中使用名称“树脂罐”作为可以保持树脂以使树脂准备被用于立体光刻3d打印工艺中的任何种类的容器的一般描述。图5示出具有处于打开位置中的盖102的立体光刻设备的示例。树脂罐被以树脂胶囊501的形式提供，所述树脂胶囊501包含单个立体光刻3d打印工艺所需的单次注射的树脂。树脂的所需的量取决于要打印的物体，并且因此，树脂胶囊501的尺寸可以变化。可以由用户计算树脂的所需的量，或者立体光刻设备可以具有用来基于物体设计计算树脂的量的装置。在计算出树脂的所需的量之后，立体光刻设备可以建议要使用的树脂胶囊。树脂胶囊501位于桶401上方，以使得树脂可以被从树脂胶囊501直接清空至桶401中，这防止不必要的溢出。
56.根据一个实施例，桶401包括通道，所述通道被布置成接收来自树脂胶囊的树脂。在图5中，通道502在桶401的拐角中位于树脂胶囊501下方。通道可以是将树脂进一步引导至桶401中的槽或管。桶401可以包括多个通道，以使得一个通道位于每个树脂胶囊下方。
57.立体光刻设备可以包括用于将树脂胶囊可移除地接收至立体光刻设备中的操作位置的保持件。在图6和8中用附图标记602示出这样的保持件的示例。提供用于可移除地接收树脂胶囊的保持件包含的优点为，用户可以容易地更换树脂胶囊以确保对于每个立体光
刻3d打印作业使用最佳的树脂。
58.可以被可移除地接收于保持件602中的树脂胶囊可以具有如图所示的细长胶囊的形式，所述细长胶囊优选地具有覆盖一个端中的开口的罩或插塞，并且具有在另一个端中出现的出口704。除非明确地期望，否则出口704可以配备有阀、密封件、插塞或防止树脂漏出树脂胶囊的其它一些装置。这样的细长树脂胶囊可以被可移除地接收于保持件602中，以使得具有开口的端向上，并且出口704处于桶401中或靠近于桶401。
59.在图6和8的示例实施例中，活塞601与构建平台402附接至同一支撑件404。当构建平台402向下运动以呈现第一极限位置(所述第一极限位置为产生新物体的起始位置)时，活塞601与构建平台402一致地向下运动。活塞601的这种运动从被接收于保持件602中的树脂胶囊中泵送树脂，以使得树脂从出口704中流出并且流动至桶401中。在此之前，覆盖树脂胶囊的上端中的开口的罩或插塞自然必须已经被移除，并且封闭出口704的装置自然必须已经被移除，除非是设置在需要时自动地打开出口的某些机构。
60.必须注意的是，使活塞601与构建平台402一致地运动仅仅是示例性实施方式。它包含的优点为，需要仅仅一个运动机构来使两个部件运动。然而，在某些应用中，可能期望能够独立于构建平台402的运动来控制树脂至桶401的输送。对于这样的应用，可以提出这样的实施例：在该实施例中，存在用于使构建平台402运动以及用于将树脂从树脂胶囊输送至桶401中的单独的机构。这样的单独的机构可以包含例如活塞，所述活塞在其它方面与图6中的活塞601类似但是由它自己的运动机构支撑和驱动运动。
61.图仅仅包括活塞设计的示例。应当理解的是，只要活塞针对它的目的工作并且适合于从树脂胶囊501中清空树脂，活塞就可以具有不同的形状和结构。
62.在图中仅仅示出用于一个树脂胶囊的一个保持件602，但是立体光刻设备可以包括两个或更多个保持件，和/或单个保持件可以被构造成接收两个或更多个树脂胶囊。特别地，如果存在用于将树脂从不同的树脂胶囊泵送至桶401的单独的机构，则提供用于接收多个树脂胶囊的位置包含的优点为，即使在单个物体的制造期间，也可以自动地使用不同的树脂。例如，如果要制造的物体应当表现出颜色的平滑变化，则这种特征可能是有用的。立体光刻设备可以包括具有不同色素的树脂的两个树脂胶囊，并且可以将这些树脂胶囊以选定的比例输送至桶，以使得桶中的树脂的所得到的混合物将相应地改变其颜色。
63.根据一个方面，可以存在例如仅仅单个尺寸的胶囊并且可以基于结合单个打印工艺使用的单个尺寸的胶囊的数量来调节要填入的树脂的量。
64.根据一个实施例，保持件602包括可调节的扣钩702，可以调节所述扣钩702以接收具有不同的尺寸和形状的树脂胶囊。
65.图7示出树脂输送机构701，所述树脂输送机构701包括内部具有一些树脂703的树脂胶囊501。树脂胶囊由可调节的扣钩702保持，所述可调节的扣钩702从它的侧部保持树脂胶囊。树脂输送机构还包括被布置成上下运动的活塞601。向下的运动从树脂胶囊中泵送出树脂703，以使得树脂从出口704中流出并且流动至桶401。
66.根据一个实施例，树脂胶囊501为一次性的，以使得在单次使用之后，将树脂胶囊替换为新的树脂胶囊。
67.由于树脂相对昂贵，所以浪费在打印工艺之后剩下的树脂是不经济的。因此，根据一个实施例，向上的运动在树脂胶囊501内部引起真空，并且可以将树脂从桶401排回至树
脂胶囊501中并且在以后再次使用。通过紧紧抵靠树脂胶囊的内壁密封活塞空气来实现真空。当活塞被向上拉回时，在活塞601与出口704之间在树脂胶囊内部形成真空。树脂胶囊被定位成使得出口处于桶附近，并且能够到达桶上的树脂。在打印工艺之后，多余的树脂被排回于树脂胶囊内部以供稍后使用。
68.根据一个实施例，桶401可以朝向树脂胶囊倾斜。在该倾斜位置中，多余的树脂朝向树脂胶囊的出口流动并且多余的树脂可以被更有效地收集。
69.图9示意性地示出树脂胶囊501已经被接收于保持件702中的情况。树脂胶囊501可以包括标识符(例如，图形的或电子的)，所述标识符具有关于容纳于该特定的树脂胶囊501中的树脂或者树脂胶囊501本身的信息。所述信息可以包括例如以下中的一个或多个：容纳于树脂胶囊501中的树脂的标识符，容纳于树脂胶囊中的树脂的量的标示符，容纳于树脂胶囊501中的树脂的制造日期，容纳于树脂胶囊中的树脂的保质期，树脂胶囊501的唯一标识符，容纳于树脂胶囊501中的树脂的提供者的数字签名。所述信息可以被用于控制立体光刻设备。例如，标识符可以包含树脂胶囊501的尺寸的信息，并且当从树脂胶囊501中泵送树脂时或者当将剩余的树脂排回于树脂胶囊501内部时，所述信息被用来限定活塞601的运动。
70.对于本领域中的技术人员而言显而易见的是，随着技术的进步，可以以各种方式实施本发明的基本思想。因此，本发明以及它的实施例不限于上述示例，相反它们可以在权利要求的范围内变化。