结构体的制造方法和制造装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种结构体的制造方法和该结构体的制造装置。
【背景技术】
[0002]迄今为止，诸如立体光刻等的层叠式三维对象物形成方法(下文中称为“层叠形成方法”)已经被积极地应用于许多领域。上面描述的方法均是通过顺序地层叠三维对象物的截面图案以形成任意的三维对象物的方法。在这些方法中，可以在不使用模具等的情况下，从三维(设计)数据直接形成三维对象物。因此，这些方法已经被频繁地用于例如原型制作，其中在原型制作中，高度需求在短时间内制备少量三维对象物。
[0003]作为层叠成型方法的限制特征，例如，支撑是绝对必要的。在层叠成型方法中，由于互相层叠层状图案，例如，具有分离部分的对象物，诸如悬挂的树枝的前端，原则上在制造的过程中不能制造。为了由层叠成型方法形成上面描述的部分，在分离部分的下方形成在最终状态不必要的支撑并在对象物形成之后通过一些方法移除该支撑是十分必要的。
[0004]基本上由人的手动作业进行支撑的移除。在层叠成型方法中，通常，不是形成大量的相同对象物，在许多情况下根据使用者的需求制造不同形状的对象物。因此，从上面描述的不同形状的对象物自动去除支撑是非常难的。
[0005]为了减少支撑移除的负担，已知如下方法:形成支撑的材料与形成对象物的模型成型材料不同。根据这种方法，当使用可以融化支撑材料但不能融化模型成型材料的融化剂时，可以容易地移除支撑。此外，即使当使用不能融化但可以容易地移除的材料时，也可以大幅度减小支撑移除的负担。
[0006]在层叠成型方法中，为了以非常高的精度形成对象物，也需要待层叠的各个层的厚度具有足够的精度。为了支撑的容易移除的更好实现，当形成支撑的材料与模型成型材料不同时，高精度地互相对齐两种材料形成的图案是必要的。当没有很好地互相对齐图案时，在图案之间形成间隙，并且可能没有支撑悬伸部分。此外，当模型成型材料与支撑材料彼此重叠时，可能会形成突起，或者可能会降低模型成型材料的表面的粘附力，使得在某些情况下会降低三维对象物的强度。此外，当由不同的材料形成具有均匀厚度的层时，鉴于由环境影响导致的体积变化和供应材料所必需的精度，需要非常严密的控制。
[0007]美国专利申请2001/0042598已经公开了一种方法:在形成具有最终三维对象物的一部分的形状的层之后，提供用作支撑的材料以使该支撑的材料环绕该层，切削支撑的上表面以具有设计的厚度。根据上面描述的方法，接下来，在支撑和形成形成中的三维对象物的层上进一步层叠形成三维对象物的材料。
[0008]然而，根据上面描述的方法，如果切削下的移除材料再次粘附至对象物，在某些情况下，可能不能充分满足制造的三维对象物的品质。此外，在某些情况下，由于在切削期间产生的热和/或机械应力，可能发生如下情况:微细的模型成型部分不能形成为具有理想的形状。此外，为了进行高精度的切削，需要非常长的处理时间。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:美国专利申请2001/0042598
【发明内容】
[0012]考虑到上面的问题，本发明提出一种能够制造具有非常好的形状精度的结构体的方法和装置。
_3] 发明要解决的问题
[0014]根据本发明的一个方面，提供一种结构体的制造方法，其中，在由模型成型台上的支撑构件支撑形成中的结构体的情况下，层叠形成所述结构体的模型成型层，上述方法包括以下步骤:将形成所述模型成型层的液态的模型成型材料供给到所述模型成型层、所述支撑构件和所述模型成型台中的至少一者形成的已有表面上，以由所述模型成型材料形成模型成型层；在限制构件的限制所述模型成型层的与所述已有表面相反的上表面的限制表面与所述模型成型层的所述上表面接触的情况下，供给形成所述支撑构件的支撑材料以填充所述已有表面和所述限制表面之间的所述模型成型层周围的空间，并且通过使所述支撑材料固化而形成支撑构件，以形成由所述支撑构件和所述模型成型层构成的层；以及从由所述支撑构件和所述模型成型层构成的所述层移除所述限制构件。
[0015]参考附图，从示例性实施方式的以下描述中，本发明的进一步的特征将得以显现。
【附图说明】
[0016]图1是示出根据本发明的实施方式的层叠成型装置的一个实施例的示意图。
[0017]图2A是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0018]图2B是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0019]图2C是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0020]图2D是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0021]图2E是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0022]图3A是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0023]图3B是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0024]图3C是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0025]图3D是示出根据本发明的实施方式的制造结构体的方法的一个实施例的步骤的示意性截面图。
[0026]图4是示出根据本发明的实施方式的层叠成型装置的功能的概念图。
[0027]图5(al)至图5 (hi)和图5(a2)至图5(h2)是图示出实施方式和对比实施方式的比较的截面图。
【具体实施方式】
[0028]下文中，将参考附图对本发明的实施方式进行描述。
[0029]图1是示出根据本发明的第一实施方式的层叠成型装置的一个实施例的示意图，该层叠成型装置为执行对象物、即三维结构体的制造方法的制造装置。层叠成型装置1的引导轴1000设置有:液体喷出头3，液体喷出头3连接到升降机构2000 ;限制构件600，在限制构件600中容纳紫外线(UV)灯13，并且限制构件600与升降机构3000连接。液体喷出头3的高度和限制构件600的高度可以通过各自的升降机构控制。液体喷出头3可以喷出液体材料，该液体材料在模型成型容器7中形成结构体。通过层叠在模型成型台8上形成作为形成中结构体的模型成型层500，并且通过具有支撑该结构体的功能的支撑构件6来支撑该模型成型层500。模型成型台8形成为使得模型成型台8的外周被模型成型容器7环绕，并且由升降机构9控制模型成型台8的高度。支撑构件6通过被设置在模型成型容器7侧面上部的支撑填充机构10将支撑材料注射至模型成型容器7中来形成。此外，支撑接收器11与模型成型容器7连接以接收流出的过量的支撑材料。此外，在完成均具有模型成型图案的多个层的层叠之后，可以通过使用支撑移除机构(未示出)将支撑构件6移除。
[0030]接下来，将参考图2A至图3D对模型成型步骤进行描述。图2A至图3D均是示意性地示出根据本发明的实施方式的结构体的制造过程的步骤的截面图。
[0031]首先，如图2A所示，通过升降机构2000使液体喷出头3沿着引导轴1000移动，使得该液体喷出头3面