用于立体光刻机的盒的制作方法

本发明涉及一种用于立体光刻机的盒。

背景技术：

众所周知，立体光刻技术设想通过叠加多层液体或糊状可光聚合材料来制造三维物体，所述多层液体或糊状可光聚合材料通过暴露于通常是光的预定辐射来固化。

一种已知类型的立体光刻机包括用于包含材料的容器和沿竖向方向机动的建模平台。

立体光刻机还包括用于放射上述预定辐射的放射装置，该放射装置能够选择性地对邻近于建模平台的一层材料进行固化。

可以用于制造物体的一些可光聚合的立体光刻材料是已知的，可光聚合的立体光刻材料在颜色、色调、机械特性和其他物理参数方面互不相同。

根据待制造的每个三维物体请求的需要，同一立体光刻机可以与上述不同的材料中的任一种材料一起使用。

在美国专利申请us2016/0288421a1中，描述了一种用于立体光刻机的盒，该盒包括：容器，该容器设置有进入开口和与进入开口相对的透明底部；槽，该槽用于包含基础液体或糊状材料，该槽与容器以不可移除的方式相关联；以及阀装置，该阀装置用于使基础材料从槽向容器通行。

在该盒中，阀装置被配置为：当存在于槽中的压力与存在于容器中的压力之间的差至少等于预定值时，阀装置打开，而当压力差小于预定值时阀装置再次自发关闭；槽包括用于连接至外部空气供应装置的密封装置。

特别地，在执行用于创建三维物体的立体光刻过程期间，已知需要对存在于容器中的可光聚合材料进行再填充，以保持可光聚合材料的物位恒定。只要立体光刻机具有给送设备，可以自动实现将可光聚合材料再填充在用以执行立体光刻的容器中。

例如，意大利专利申请no.102017000015055描述了一种用于具有倾斜槽的立体光刻机的盒，该盒包括：箱状体，在该箱状体内侧限定有容器和用于可光聚合材料的至少一个槽；容器由容纳壁限界，该容纳壁具有至少部分透明的底部和适于允许进入容器内侧的相对的进入开口。该容器具有用于引入可光聚合材料的入口嘴部和用于使可光聚合材料从容器释放的出口嘴部。

已知盒还包括：

-用于将可光聚合材料从槽传输至容器的装置，该装置以柱塞系统的方式来提供，

-以及用于使可光聚合材料从容器的出口嘴部朝向入口嘴部再循环的装置，该装置以蠕动型泵送系统的方式来提供。

尽管此盒允许自动再填充可光聚合材料及允许使可光聚合材料再循环，但该盒具有一些可完善的方面。

这些可完善方面中的第一方面在于，这种已知盒的部件和结构的相对复杂性。

例如，该盒既包括用于使可光聚合材料再循环的特定装置以及用于将可光聚合材料从槽传输至容器的特定装置两者。

由于上述两种装置都需要专用致动器以用于实现装置的操作，因此这两种不同装置的制备在部件、组装和致动器装置方面涉及一定的负担。

已知盒的另一限制与如下事实有关：如果从槽传输至容器的用于立体光刻操作的可光聚合材料未被完全使用并保留在容器中，则可光聚合材料有使重要的特性劣化或失去或多或少重要的特性的风险，其中，这些重要的特性对于可光聚合材料的最佳使用是有用的

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于立体光刻机的盒，该盒能够消除现有技术的上述缺点和限制。

特别地，本发明的目的是提供一种与已知盒相比更容易制造和组装的紧凑型盒。

本发明的另一个目的是提供一种允许更好地保存未使用的可光聚合材料的盒。

通过根据权利要求1的用于具有倾斜槽的立体光刻机的盒来实现上述任务和上述目的，在从属权利要求中描述了根据权利要求1的盒的其他特性。

附图说明

上述任务和目的以及将在下文中提及的优点在下文中通过对本发明的实施方式的描述来指出，该描述是通过参考附图的非限制性示例给出的，其中：

-图1是根据本发明的盒的立体剖视图。

-图2是根据本发明的处于第一使用配置的盒的示意性平面图；

-图3是根据本发明的处于第二使用配置的盒的示意性平面图；

-图4是根据本发明的处于第三使用配置的盒的示意性平面图；

-图5是根据本发明的处于第四使用配置的盒的示意性平面图。

具体实施方式

参照上述附图，根据本发明的用于立体光刻机的盒用标号10全面地指示。

该盒10包括：

-箱状体11，该箱状体11又包括：

-容器12，该容器12由容纳壁13限界，该容器12具有底部14、相对的进入开口15、入口嘴部16以及出口嘴部17，其中，底部14的至少一部分是透明的，该进入开口15适于允许进入容器12的内侧，该入口嘴部16用于引入可光聚合材料，该出口嘴部17用于使可光聚合材料从容器12排出；

-用于可光聚合材料的槽18(tank)，该槽18包括用于可光聚合材料的运送开口19和与环境连通的空气通路开口20。

该盒10还包括循环装置21，该循环装置21用于使可光聚合材料在容器12的出口嘴部17与入口嘴部16之间循环。

根据本发明的盒10的特征在于如下事实：在循环装置21与入口嘴部16和出口嘴部17之间，以及在循环装置21与运送开口19和空气通路开口20之间设置有下文更好地描述的阀装置22和23，该阀装置22和23被配置为替代性地允许该盒10的以下使用配置：

-图2中所示的第一配置，该第一配置用于防止可光聚合材料在容器12与槽18之间的通行；

-图3中所示的第二配置，该第二配置用于允许可光聚合材料在槽18与容器12之间的通行；

-图4中所示的第三配置，该第三配置用于使可光聚合材料循环，从而允许可光聚合材料在容器12的出口嘴部17与该容器12的入口嘴部16之间的通行。

特别地，在根据本发明、但不对本发明本身进行限制的盒10的本文所述的实施方式中，阀装置22和23被配置为允许：

-第二配置，该第二配置允许可光聚合材料从槽18向容器12的通行；

-第三配置，该第三配置允许可光聚合材料从容器12的出口嘴部17向该容器12的入口嘴部16的通行。

更特别地，在示例性但不限制本发明的本实施方式中，阀装置22和23被配置为允许盒10的第四使用配置，从而允许可光聚合材料从容器12向槽18的通行。

在本文描述的本发明的实施方式中，容器12的周缘容纳壁13包括：第一壁24，入口嘴部16被限定在第一壁24上；相对的第二壁25，出口嘴部17被限定在相对的第二壁25上；以及两个侧壁26和27。

当盒10在具有倾斜槽的立体光刻机上定位在使用位置中时，第一壁24被放置成相对于水平基准平面在比第二壁25更高的高度处。

而且，槽18又包括：第一壁32，空气通路开口20被限定在第一壁32上；相对的第二壁33，运送开口19被限定在相对的第二壁33上；以及两个侧壁34和27。

因此，容器12和槽18被壁隔开，在本实施方式中，该壁为由容器12和槽18两者共用的壁27。

循环装置21包括成形管28。

成形管28的部分29构造成至少部分地围绕压缩转子30，该压缩转子30与部分29一起限定蠕动式泵送系统31。

压缩转子30和蠕动式泵送系统31意指本身已知的类型。

该部分29是弹性可变形的。

成形管28具有第一端部35和相反的第二端部36。

阀装置22和23包括第一阀22，该第一阀22配置为替代性地确定以下配置：

-第一阀22的第一配置，第一阀22的第一配置用于同时关闭槽18的运送开口19和容器12的出口嘴部17，以用于盒10的第一使用配置；

-第一阀22的第二配置，第一阀22的第二配置使循环装置21的成形管28的第一端部35与槽18的运送开口19连接，同时关闭容器12的出口嘴部17，以用于盒10的第二使用配置；

-第一阀22的第三配置，第一阀22的第三配置使循环装置21的成形管28的第一端部35与容器12的出口嘴部17连接，同时关闭槽18的运送开口19，以用于盒10的第三使用配置。

第一阀22配置成使得第一阀的第三配置在盒10的第四使用配置中协同作用，其中，该第一阀的第三配置使循环装置21的成形管28的第一端部35与容器12的出口嘴部17连接，同时关闭槽18的运送开口19。

该第一阀22由具有三个位置的三通阀限定。

通过本发明本身的非限制性示例的方式在本文描述的本发明的实施方式中，该第一阀22包括滑动型阀。特别地，第一阀22包括管状通道37，成形滑动杆38在管状通道37中滑动。

管状通道37沿着直线延伸。

该管状通道37被限定为邻近于容器12的第二壁25并邻近于槽18的第二壁33。

容器12的出口嘴部17和槽18的运送开口19在该管状通道37上是开口的。

在本实施方式中，管状通道37在该箱状体11内被限定为邻近于第二壁25和33。

管状通道37定位在这些第二壁25和33与箱状体11的对应的相对的周缘壁40之间。

管状通道37通过限定在周缘壁40上的侧通孔39而连接至成形管28的第一端部35。

第一阀22的成形滑动杆38包括两个阻挡部分41和42以及置于阻挡部分41和42之间的运送部分43。

成形滑动杆38具有主延伸轴线x1。

相对于该延伸轴线x1，侧通孔39位于周缘壁40上、在运送开口19与出口嘴部17之间。运送部分43包括相对于轴线x1的具有横向尺寸的截面，该截面的横向尺寸小于阻挡部分41和42的对应横向尺寸，使得在该运送部分43和由该运送部分43所占据的管状通道37的部分之间限定有环形导管74。

该运送部分43在轴线x1的方向上延伸一定长度，使得当成形滑动杆38处于第二使用配置时使侧通孔39与槽18的运送开口19连通，以及使得在成形滑动杆38处于第三使用配置时使侧通孔39与容器12的出口嘴部17连通。

该运送部分43在轴线x1的方向上延伸一定长度，该长度短于出口嘴部17与运送开口19之间的最小距离的长度，使得出口嘴部17与运送开口19永不经由运送部分43连通。该运送部分43在轴线x1的方向上通过两个相对的密封环71和72限界。

第一阻挡部分41包括在两个密封环70和71之间。

当第一阀22处于其第一使用配置、同时关闭槽18的运送开口19时，以及当第一阀22处于其第二使用配置、成形管28的第一端部35通过运送部分43与槽18的运送开口19连接时，该第一阻挡部分41沿着轴线x1延伸出完全阻碍出口嘴部17的长度。

在两个密封环72和73之间包括有第二阻挡部分42。

当第一阀22处于其第一使用配置、同时关闭容器12的出口嘴部17时，以及当第二阀22处于其第三使用配置、成形管28的第一端部35通过运送部分43与容器12的出口嘴部17连接时，该第二阻挡部分42沿着轴线x1延伸出完全阻碍出口嘴部17的长度。

成形滑块杆38分别具有两个相反的端部部分85和86。

这些端部部分85和86分别与第一阻挡部分41和第二阻挡部分42邻接，并且明显地在第一阻挡部分41和第二阻挡部分42的外侧。

这些端部部分85和86可用于与致动器连接，以用于使该成形滑动杆38平移，并且因此用于第一阀22的操作。

在根据本发明的盒10的本文所述的特定实施方式中，槽18包括辅助开口44，该辅助开口44用于在盒10的第四使用配置期间使可光聚合材料通过，从而允许可光聚合材料从容器12向槽18的通行。

阀装置22和23包括第二阀23，该第二阀23配置为替代性地确定以下配置：

-第二阀23的第一配置，第二阀23的第一配置用于同时关闭槽18的空气通路开口20和辅助开口44，以用于盒10的第一使用配置；

-第二阀23的第二配置，第二阀23的第二配置使循环装置21的成形管28的第二端部36与容器12的入口嘴部16之间连接，同时打开槽18的空气通路开口20，以用于盒10的第二使用配置和第三使用配置。

作为第二阀23的第一配置和第二配置的替代，这种第二阀23被配置成确定第三配置，该第三配置使循环装置21的成形管28的第二端部36与槽18的辅助开口44连接，同时打开空气通路开口20及同时关闭容器12的入口嘴部16，第二阀23的第三配置在盒10的第四使用配置中协同作用。

该第二阀23由具有三个位置的五通阀限定。

在通过本发明本身的非限制性示例的本文所述的本发明的实施方式中，该第二阀23包括滑动型阀。

特别地，第二阀23包括管状通道47，成形滑动杆48在管状通道47中滑动。

管状通道47沿着直线延伸。

该管状通道47被限定为邻近于容器12的第一壁24和槽18的第一壁32。

容器12的入口嘴部16、槽18的空气通路开口20和辅助开口44直接在该管状通道47上是开口的。

在本实施方式中，管状通道47在该箱状体11内被限定成邻近于第一壁24和32。

管状通道47定位在这些第一壁24和32与箱状体11的对应的相对的周缘壁50之间。

管状通道47通过限定在周缘壁50上的侧通孔49连接至成形管28的第二端部36。

第二阀23的成形滑动杆48包括四个阻挡部分51、52、53和54以及三个运送部分55、56和57，每个运送部分被置于两个阻挡部分51、52、53和54之间。

成形滑动杆48具有主延伸轴线x2。

在盒10的优选实施方式中，该轴线x2平行于第一阀22的轴线x1。

相对于该延伸轴线x2，侧通孔49位于周缘壁50上、在入口嘴部16与辅助开口44之间。

第一运送部分55包括相对于该轴线x2的具有横向尺寸的截面，该截面的横向尺寸小于阻挡部分51、52、53、54的对应横向尺寸，使得在该第一运送部分55与该第一运送部分55所占据的管状通道47的部分之间限定有环形导管75。

该第一运送部分55沿轴线x2的方向延伸一定长度，以当成形滑动杆48处于第二阀23的第二使用配置时，使侧通孔49与容器12的入口嘴部16连通。

该第一运送部分55被置于第一阻挡部分51与第二阻挡部分52之间，该第一阻挡部分51在最外侧且包括成形滑动杆48的第一端部。

该第一运送部分55在轴线x2的方向上由两个相对的密封环77和78限界。

第二运送部分56包括相对于轴线x2的具有横向尺寸的截面，该截面的横向尺寸小于阻挡部分51、52、53、54的对应的横向尺寸，使得在该第二运送部分56与由该第二运送部分56所占据的管状通道47的部分之间限定有环形导管76。

该第二运送部分56沿轴线x2的方向延伸一定长度，以当成形滑动杆48处于第二阀23的第三使用配置时，使侧通孔49与槽18的辅助开口44连通。

该第二运送部分56被置于第二阻挡部分52与第三阻挡部分53之间。

该第二运送部分56在轴线x2的方向上通过两个相对的密封环79和80限界。

第三运送部分57包括相对于轴线x2的具有横向尺寸的截面，该截面的横向尺寸小于阻挡部分51、52、53、54的对应的横向尺寸，使得在该第三运送部分57与该第三运送部分57所占据的管状通道47的部分之间限定有环形导管81。

该第三运送部分57沿着轴线x2的方向延伸一定长度，以使得当成形滑动杆48处于第二阀23的第二使用配置和第三使用配置中时，槽18的空气通路开口20与限定在周缘壁50的向外侧敞开的外部空气通路孔82连通。

该第三运送部分57被置于第三阻挡部分53与第四阻挡部分54之间，该第四阻挡部分54在最外侧且包括成形滑动杆48的与第一端部相反的第二端部。

该第三运送部分57在轴线x2的方向上通过两个相对的密封环83和84限界。

因此，第二阻挡部分52包括在两个密封环78和79之间。

第二阻挡部分52沿着轴线x2延伸一定长度，以使得当第二阀23处于其第一使用配置、通过第三阻挡部分53同时关闭空气通路开口20时，第二阻挡部分52阻碍辅助开口44。

第三阻挡部分53包括在两个密封环80和83之间。

该第三阻挡部53沿轴线x2延伸一定长度，以使得当第二阀23处于其第一使用配置时阻碍空气通路开口20和空气通路孔82，并且当第二阀23处于其第二使用配置及当第二阀23处于其第三使用配置时，至少部分地打开空气通路开口20和空气通路孔82两者。

定位在成形滑动杆48的相反两端处的第一阻挡部分51和第四阻挡部分54可以连接至致动器，以用于使该成形滑动杆48平移并因此用于第二阀23的操作。

在根据本发明的盒10的本实施方式中，用于引入可光聚合材料的入口嘴部16由多个入口通孔构成，多个入口通孔中的三个孔16a、16b、16c在图中通过示例来指示，多个入口通孔沿着容器12的第一壁24限定成一行，以使在第一壁24的整个长度上基本占据该第一壁24。

这些入口孔16a、16b、16c的直径从具有最小直径的第一孔16a开始朝向最后一个相反的具有最大直径的入口孔16z增加，其中，该第一孔最靠近与循环装置21的成形管28连接的侧通孔49。

由于该入口嘴部16，获得进入容器12的可光聚合材料的更好分布，这是因为当可光聚合材料进入成形管28时，渐增的直径的入口孔允许一点一点地逐渐填充管状导管75；随着管状导管75填满，这种逐渐填充允许可光聚合材料通过越来越多的入口孔，因此，与已知类型的具有单孔的入口嘴部所实现相比，可光聚合材料在容器12中通过而具有更好和更广泛的分布。

容器12的第二壁25成形为使得将遇到第二壁25的可光聚合材料朝向出口嘴部17引导。

特别地，在明显地被理解为本发明的非限制性示例的本实施方式中，出口嘴部17限定成在容器12的侧壁27附近，并且第二壁25倾斜成从相对的侧壁26开始朝向出口嘴部17下降。

下面描述根据本发明的盒10的操作。

优选地，该盒10被设计成安装在为了简化未图示的立体光刻机上，使得第一壁24和32高于第二壁25和33。

特别地，根据本发明的这种盒10适于以相对于物位基准平面大于或等于20°且小于90°或接近垂直度的倾斜度定位在立体光刻机上。

图2示出盒10的第一使用配置。

在此第一使用配置中，为防止可光聚合材料在容器12与槽18之间的通行：

-第一阀22处于其第一配置，同时关闭槽18的运送开口19和容器12的出口嘴部17，以用于盒10的第一使用配置；

-第二阀23处于其第一配置，同时关闭槽18的空气通路开口20和辅助开口44。

在盒10的该第一使用配置中，可光聚合材料封闭于槽18内侧，并且可能存在于容器12中的可光聚合材料保持在该容器12中。

在盒10的该第一使用配置中，因为槽18的所有开口19、20和44被完全阻挡，所以可光聚合材料基本密封地封闭在槽18中；因此，该第一使用配置适于盒10的输送和运输阶段。

图3示出盒10的第二使用配置。

在这种第二使用配置中，为了允许可光聚合材料在容器18与槽12之间的通行：

-第一阀22处于其第二配置，使循环装置21的成形管28的第一端部35与槽18的运送开口19连接，同时关闭容器12的出口嘴部17；

-第二阀23处于其第二配置，使循环装置21的成形管28的第二端部36与容器12的入口嘴部16连接，同时打开槽18的空气通路开口20，且阻止可光聚合材料从第二端部36向辅助开口44的通行。

在盒10的该第二使用配置中，容器12中的可光聚合材料被允许通过入口嘴部16的一行入口孔16a、16b、16c、16z扩散分布。

打开空气通路开口20以及明显地打开外部空气通路孔82允许排空槽18，从而避免了“气穴(airpocket)”效应。

图4示出盒10的第三使用配置。

在用于使可光聚合材料循环的这种第三使用配置中：

-第一阀22处于其第三配置，使循环装置21的成形管28的第一端部35与容器12的出口嘴部17连接，同时关闭水槽18的运送开口19，以用于盒10的第三使用配置；

-第二阀23处于其如上所述的第二配置。

在盒10的该第三使用配置中，允许可光聚合材料从出口嘴部17直接再循环至入口嘴部16。

盒10或安装有盒的立体光刻机包括物位传感器装置，该物位传感器装置用于监测可光聚合材料的再循环，以便检测可光聚合材料的物位可能低于阈值以需要对容器12中的可光聚合材料进行重新填充的情况。

由物位传感器装置检测的物位信号适于通过立体光刻机的电子控制及管理单元来操作第一阀22，以将盒10带动至其第二使用配置，从而确定可光聚合材料从槽18传送至容器12，直到恢复容器12中的可光聚合材料的最佳物位。

图5示出盒10的第四使用配置。

在这种第四种使用配置中，允许可光聚合材料从容器12向槽18的通行：

-第一阀22处于其如上所述的第二配置；

-第三阀23处于其第三配置，使循环装置21的成形管28的第二端部36与槽18的辅助开口44连接，同时打开空气通路开口20和相应的外部空气通路孔82，且同时关闭容器12的入口嘴部16。

在盒10的该第四使用配置中，第一阀22和第二阀23呈现各自的配置，以允许从容器12的出口嘴部17中回收可光聚合材料，以用于将可光聚合材料通过辅助开口44重新引入槽18中。

这样做时，未使用的可光聚合材料返回到槽18中的最佳存储状态。

在槽18的再填充阶段，空气通路开口20打开以防止在该槽18内侧形成超压。

一旦所有可光聚合的材料被回收，第一阀22和第二阀23被致动以使盒10返回其第一使用配置。

如上所述的盒应理解为包括在本发明中，该盒的槽18不具有用于重新引入可光聚合材料的辅助开口44。

因此，应当理解的是，在本发明中包括盒10，其中，阀装置22和23被配置成用于实现盒10的前三种使用配置，而不是用于实现该盒10的第四使用配置。

该盒10的变型应理解为包括在本发明中，为简化起见未示出盒10的变型，盒10的变型的槽18不具有用于重新引入可光聚合材料的辅助开口44，并且盒10的变型的阀装置22和23被配置为允许将可光聚合材料从容器12通过该运送开口19重新引入槽18。

因此，应当理解的是，本发明包括盒10，盒10的阀装置22和23被配置为允许通过将可光聚合材料从容器12的出口嘴部17直接向槽18的运送开口19的通行，而将可光聚合材料从容器12重新引入槽18。

因此，还应理解的是，本发明包括盒10，盒10的阀装置22和23被配置为允许通过将可光聚合材料从容器12的入口嘴部16向槽18的运送开口19的通行，从而将可光聚合材料从容器12重新引入槽18。

在实践中已经证明本发明实现了预期的任务和目的。

特别地，本发明已经开发出一种紧凑型盒，该紧凑型盒相对于已知类型的盒更易于制造和组装，这归功于阀装置，该阀装置允许使用单个泵送系统、例如蠕动式泵送系统，以产生可光聚合材料的最佳保存阶段、模制容器的再填充阶段以及该容器的可能的再填充阶段、可光聚合材料的再循环阶段以及未使用的可光聚合材料从容器到槽的再引入阶段。

此外，利用本发明开发了一种盒，该盒允许更好地保存未使用的可光聚合材料。

此外，利用本发明开发了一种盒，该盒可以使用在具有已知类型的倾斜槽的立体光刻机上。

如此构思的本发明易于进行许多修改和变型，所有这些修改和变型都属于同一发明构思内；此外，所有细节都可以由等同的技术元件代替。

在实践中，可以根据要求和现有技术使用任何部件和材料，只要部件和材料与特定用途、尺寸和可能形状兼容即可。

在任何权利要求中提到的特征和技术后面附有附图标记的情况下，这些附图标记应仅出于增加权利要求的可理解性的目的而添加，因此，这些附图标记对每个元件的解释均没有限制作用，每个元件以示例的方式由这种附图标记标识。