用于通过建造板脱气来减少气泡的三维打印方法和设备与流程

本申请要求于2016年7月1日提交的美国临时申请序列号62/357,646和62/357,659的优先权，其公开内容在此以引用的方式全部并入本文。

本发明涉及用于由液体材料制造固体三维物体的方法和设备。

背景技术：

在常规添加或者三维制造技术中，三维物体的构造是按照逐步或者逐层方式来执行。尤其，层形成是在可见光或者uv（紫外）光辐射的作用下通过光可固化树脂的凝固来执行。已知两种技术：一种是将新的层形成在增长物体的顶部表面处；另一种是将新的层形成在增长物体的底部表面处。

如果新的层形成在增长物体的顶部表面处，则在每一辐射步骤之后使在构造中的物体下降到树脂“池”中，新的树脂层被涂覆在顶部上，并且发生新的辐射步骤。在hull的美国专利号5,236,637中在图3给出了这种技术的早期示例。这种“自上而下”技术的缺点是需要将增长物体浸没在（可能较深的）液体树脂池中并且重新构造液体树脂的精确叠覆层。

如果新的层形成在增长物体的底部处，则在每一辐射步骤之后必须使在构造中的物体与制造井中的底板分离。在hull的美国专利号5,236,637中在图4给出了这种技术的早期示例。尽管这种“自下而上”技术有可能消除对使物体被浸没的深井的需要，而是替代地将物体提升出相对较浅的井或者池，但这种“自下而上”制造技术的问题在于，在商业上实施时，必须格外谨慎，并且当使凝固层与底板分离时由于其间的物理和化学相互作用所以要采用附加机械元件。例如，在美国专利号7,438,846中，使用弹性分离层来实现在底部构造平面处的凝固材料的“非破坏性”分离。其它方法（诸如，美国南达科他州的b9creationsofdeadwood公司销售的b9creator™三维打印机）会采用滑动建造板。例如，见m.joyce的美国专利申请2013/0292862和y.chen等人的美国专利申请2013/0295212（均为2013年11月7日）；同样见y.pan等人的j.manufacturingsci.andeng.134,051011-1（2012年10月）。这些方法引入了可能会使设备变得复杂、使方法减缓、以及/或者可能使最终产品变形的机械步骤。

在美国专利号7,892,474中针对“自上而下”技术相当详细地提出了用于生产三维物体的连续过程，但该参考文献并未解释如何能够按照不破坏所生产的制品的方式在“自下而上”系统中进行实施。相应地，需要能够消除在“自下而上”制造中对机械分离步骤的需要的替代性三维制造方法和设备。

技术实现要素：

本文所描述的是用于通过增材制造（additivemanufacturing）来生产三维物体的方法、系统和设备（包括相关联的控制方法、系统和设备）。在优选的（但并不一定具有限制性的）实施例中，该方法连续地被执行。在优选的（但并不一定具有限制性的）实施例中，三维物体由液体界面来生产。因此，为了方便起见且并非为了限制目的，本文有时将其称为“连续液体相间打印”或者“连续液体界面生产”（“clip”）（这两者可互换地进行使用）。例如，见j.tumbleston等人在science期刊347号,1349-1352页发表的“continuousliquidinterfaceproductionof3dobjects”（2015年3月16日在线公开）。本文在图1中给出了其一个示例的示意性表示。在上文和下文描述的方法和成分的一些实施例中，可聚合液体在室温下和/或在方法的操作条件下具有500或者1000厘泊（centipoise）或者更大的粘度，在室温下和/或在方法的操作条件下达到10000、20000、或者50000厘泊或者更大的粘度。

在一些实施例中，一种用于形成三维物体的方法包括：提供载架和具有建造表面的光学透明构件，所述载架和所述建造表面在其间限定建造区域；用可聚合液体来填充所述建造区域；通过所述光学透明构件用光来连续地或者间歇地辐射所述建造区域，以便由所述可聚合液体形成固体聚合物；通过所述光学透明构件将减小的压力和/或聚合物抑制剂富集的气体施加至所述可聚合液体，以便因而减少所述可聚合液体的气体含量；以及使所述载架连续地或者间歇地（例如，与所述辐射步骤相继地或者同时地）前进远离所述建造表面，以便由所述固体聚合物形成所述三维物体。

在一些实施例中，通过所述光学透明构件将减小的压力和/或聚合物抑制剂富集的气体施加至所述可聚合液体以便因而减少所述可聚合液体的气体含量包括：通过所述光学透明构件将聚合抑制剂气体供应至所述可聚合液体。

在一些实施例中，将聚合抑制剂气体供应至所述聚合液体包括：在大体上恒定的压力下供应所述聚合抑制剂气体。

在一些实施例中，将聚合抑制剂气体供应至所述聚合液体包括：在小于大气压力的压力下供应富氧气体。

在一些实施例中，所述富氧气体为约80%-100%的氧气。

在一些实施例中，所述富氧气体的压力大体上等于空气中的氧气在大气压力下的分压。

在一些实施例中，施加减小的压力和/或聚合物抑制剂富集的气体的步骤包括：间歇地施加减小的压力。

在一些实施例中，所述可聚合液体包括在所述光学透明构件上的下部区域、以及在所述下部区域上与所述光学透明构件相对的上部区域，并且通过所述光学透明构件将减小的压力和/或聚合物抑制剂富集的气体施加至所述可聚合液体的步骤包括：减小所述上部区域中的气体浓度。

在一些实施例中，所述下部区域的厚度为约1至1000微米。

在一些实施例中，通过所述光学透明构件给所述可聚合液体间歇地施加减小的压力的步骤足以减小所述上部区域中的气体浓度并且维持所述下部区域中的气体浓度。

在一些实施例中，所述光学透明构件包括建造板，所述建造板包括配置为连接至气体和/或压力控制器的通道层。

在一些实施例中，填充步骤、辐射步骤、和/或前进步骤在被执行时同时还：（i）连续地维持可聚合液体的与所述建造表面接触的死区，以及（ii）连续地维持在所述死区与所述固体聚合物之间并且与其各自接触的聚合梯度区，所述聚合梯度区包括呈部分固化形式的所述可聚合液体。

在一些实施例中，通过所述光学透明构件给所述可聚合液体间歇地施加减小的压力以便因而减少所述可聚合液体的气体含量足以通过减小所述可聚合液体中的气体浓度来维持小于1000微米的死区。

在一些实施例中，具有粘附至其的所述聚合区域的载架在静止建造板上单向地前进远离所述建造表面。

在一些实施例中，所述填充步骤进一步包括：使所述载架相对于所述建造表面竖直地往复运动，以便增强或者加速用所述可聚合液体来再填充所述建造区域。

在一些实施例中，当通过所述光学透明构件给所述可聚合液体施加减小的压力时，减小或者保持所述载架的静止前进。

在一些实施例中，一种用于由可聚合液体形成三维物体的设备包括：（a）支撑件；（b）与所述支撑件操作地相关联的载架，所述三维物体形成在所述载架上；（c）具有建造表面的气体可渗透光学透明构件，其中，所述建造表面和所述载架在其间限定建造区域；（d）液体聚合物供应器（例如，井），所述液体聚合物供应器与所述建造表面操作地相关联并且配置为将液体聚合物供应到所述建造区域中，以进行凝固或者聚合；（e）辐射源，所述辐射源配置为通过所述光学透明构件辐射所述建造区域，以便由所述可聚合液体形成固体聚合物；（f）可选地至少一个驱动器，所述至少一个驱动器与所述透明构件或者所述载架操作地相关联；（g）控制器，所述控制器与所述载架、和/或可选地所述至少一个驱动器、以及所述辐射源操作地相关联，以用于使所述载架前进远离所述建造表面，以便由所述固体聚合物形成所述三维物体，（h）与所述光学透明构件流体连通的气体/压力控制器，所述气体/压力控制器配置为控制压力和/或通过所述气体可渗透构件给所述建造表面供应气体，其中，所述气体/压力控制器配置为执行上文描述的方法。

在clip的一些优选实施例中，填充步骤、辐射步骤、和/或前进步骤在被执行时同时还：（i）连续地维持可聚合液体的与所述建造表面接触的死区（或者持续的液体界面），以及（ii）连续地维持在所述死区与所述固体聚合物之间并且与其各自接触的聚合梯度区（如上文所讨论的，其也可以被描述为在增长三维物体的底部上的活性表面），所述聚合梯度区包括呈部分固化形式的所述可聚合液体。换句话说，在clip的一些优选实施例中，三维物体或者其至少一些连续部分在原地被形成或者产生。如本文所使用的，“在原地”具有其在化学工程领域中的含义，并且表示“就位”。例如，三维物体的增长部分和建造表面（通常具有其居间活性表面或者聚合梯度以及死区）两者在3d物体的至少一部分的形成期间被维持就位的地点，或者充分地就位以避免在3d物体中形成断层线或者平面的地点。例如，在根据本发明的一些实施例中，3d物体的不同部分（其在最终3d物体中是彼此连续的）可以是相继地从聚合梯度或者活性表面形成或者是在其内形成。此外，3d物体的第一部分可以保持在聚合梯度中或者与活性表面接触，而第二部分（其与第一部分连续）则形成于聚合梯度中。相应地，3d物体可以远程地连续地从聚合梯度或者活性表面进行制造、增长或者生产（而不是在分立层中进行制造）。可以通过被制作的物体的形成的一部分或者全部来维持死区和聚合梯度区/活性表面，例如（并且在一些实施例中）持续至少5秒、10秒、20秒或者30秒的时间，并且在一些实施例中持续至少1分钟或者2分钟的时间。

在本文的附图中和在下文陈述的说明书中更加详细地解释了本发明的非限制性示例和特定实施例。本文所引述的所有美国专利参考文献的公开内容都将全部以引用的方式并入本文。

附图说明

图1是本发明的方法的一个实施例的示意图。

图2是本发明的设备的一个实施例的透视图。

图3是图示了用于执行本发明的控制系统和方法的第一流程图。

图4是图示了用于执行本发明的控制系统和方法的第二流程图。

图5是图示了用于执行本发明的控制系统和方法的第三流程图。

图6是根据一些实施例的具有通道层的建造板的侧视横截面视图。

图7是根据一些实施例的具有通道层的建造板的侧视横截面视图。

图8a至图8d是根据一些实施例的三维打印系统的横截面视图示意图。

图9是根据一些实施例的建造板的横截面视图。

具体实施方式

现在将在下文参照附图对本发明进行更加充分的描述，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以实施为许多不同的形式并且不应被解释为限制于本文所陈述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使得本公开将是详尽和完整的，并且将使得本发明的范围能够完全传达给本领域的技术人员。

贯穿全文，相似附图标记指相似元件。在附图中，为了清晰起见，某些线、层、部件、元件或者特征的厚度可以被夸大。在使用的情况下，虚线图示可选的特征或者操作，除非另外指明。

本文所使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的并且不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”或者“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。进一步将理解，当用在本说明书中时，术语“包括（comprises）”和/或“包括（comprising）”指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件、以及/或者其群组或组合的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件、以及/或者其群组或组合的存在或者添加。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联列出项目的任何和所有可能组合，以及当用替代性词（“或者”）进行解释时组合的缺乏。

除非另有限定，否则本文所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）都具有与本发明所属领域中的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。进一步将理解，诸如在常用词典中限定的那些术语等术语应该被解释为具有与其在说明书和权利要求的上下文中的含义相一致的含义并且不应该按照理想化或者过于正式的意义来进行解释，除非本文明确地这样限定。为了简洁和/或清晰起见，可能不会详细地描述公知的功能或者构造。

将理解，当提到一个元件“在...上”、“附接至”、“连接至”、“与...联接”、“接触”另一元件等时，其可以直接地在另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、与另一元件联接、以及/或者接触另一元件，或者也可以存在居间元件。相反，当提到一个元件例如“直接地在...上”、“直接地附接至”、“直接地连接至”、“直接地与...联接”、或者“直接地接触”另一元件时，就不存在居间元件。本领域的技术人员还将理解，提到一个结构或者特征设置为“邻近”另一特征可以是说其具有重叠在邻近特征上或者位于邻近特征下的部分。

诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上”等空间相对术语可以在本文为了易于描述而用于描述如在附图中图示的一个元件或者特征与另一（多个）元件或者（多个）特征的关系。将理解，空间相对术语旨在涵盖除了在附图中描绘的取向之外在使用或者操作中的装置的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或者特征“下面”或者“下方”的元件于是将被定向在其它元件或者特征“上面”。因此，示例性术语“下面”可以涵盖上面和下面两个取向。装置可以以其它方式进行定向（旋转90度或者处于其它取向）并且本文所使用的空间相对描述符将相应地进行解释。相似地，术语“向上地”、“向下地”、“竖直”、“水平”等在本文仅仅用于解释的目的，除非另外明确指明。

将理解，尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文用于描述多个元件、部件、区域、层、和/或部段，但这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受到这些术语的限制。相反，这些术语仅仅可以用于将一个元件、部件、区域、层和/或部段与另一元件、部件、区域、层和/或部段区分开。因此，在不背离本发明的教导的情况下，本文所讨论的第一元件、部件、区域、层或者部段也可以被称为第二元件、部件、区域、层或者部段。操作（或者步骤）的次序不限于在权利要求或者附图中呈现的顺序，除非另外明确指明。

1.可聚合液体/部分a组分

任何合适的可聚合液体均可用于使本发明成为可能。液体（有时也称为“液体树脂”、“墨水”、或者在本文简单地称为“树脂”）可以包括单体（尤其是光聚合性单体和/或自由基聚合性单体）以及合适的引发剂（诸如，自由基引发剂）以及其组合。示例包括但不限于：丙烯酸类（acrylics）、甲基丙烯酸类（methacrylics）、丙烯酰胺类（acrylamides）、苯乙烯类（styrenics）、烯烃类（olefins）、卤代烯烃类（halogenatedolefins）、环烯烃类（cyclicalkenes）、马来酸酐类（maleicanhydride）、链烯烃类（alkenes）、炔类（alkynes）、一氧化碳、官能化低聚物（functionalizedoligomers）、多官能固化部位单体（multifunctionalcuresitemonomers）、官能化peg等，包括其组合。液体树脂、单体和引发剂的示例包括但不限于在美国专利号8,232,043、8,119,214、7,935,476、7,767,728、7,649,029、wo2012129968a1、cn102715751a、jp2012210408a中陈述的那些。

酸催化的可聚合液体。尽管如在上文所指出的在一些实施例中可聚合液体包括自由基可聚合液体（在这种情况下，抑制剂可以是氧气，如下文所描述的），但在其它实施例中，可聚合液体则包括酸催化的或者阳离子聚合的可聚合液体。在这些实施例中，可聚合液体包括含有适合于酸催化的基团（诸如，环氧基团、乙烯醚基团等）的单体。因此，合适的单体包括：烯烃，诸如，甲氧基乙烯（methoxyethene）、4-甲氧基苯乙烯（4-methoxystyrene）、苯乙烯（styrene）、2-甲基丙-1-烯（2-methylprop-1-ene）、1,3-丁二烯（1,3-butadiene）等；杂环单体（包括内酯（lactone）、内酰胺（lactam）、以及环胺（cyclicamine）），诸如，环氧乙烷（oxirane）、硫杂环丁烷（thietane）、四氢呋喃（tetrahydrofuran）、恶唑啉（oxazoline）、1,3,二氧杂环庚烷（1,3,dioxepane）、氧杂环丁烷-2-酮（oxetan-2-one）等，以及其组合。合适的（通常是离子的或者非离子的）光产酸剂（pag）被包括在酸催化的可聚合液体中，其示例包括但不限于：鎓盐（oniumsalt）、锍盐（sulfoniumsalt）和碘鎓盐（iodoniumsalt）等，诸如，二氟碘化物六氟磷酸盐（diphenyliodidehexafluorophosphate）、二苯基碘化物六氟砷酸盐（diphenyliodidehexafluoroarsenate）、二苯基碘化物六氟锑酸盐（diphenyliodidehexafluoroantimonate）、二苯基对甲氧基苯基三氟甲磺酸酯（diphenylp-methoxyphenyltriflate）、二苯基对甲苯基三氟甲磺酸酯（diphenylp-toluenyltriflate）、二苯基对-异丁基苯基三氟甲磺酸酯（diphenylp-isobutylphenyltriflate）、二苯基对叔丁基苯基三氟甲磺酸酯（diphenylp-tert-butylphenyltriflate）、三苯基锍六氟磷酸酯（triphenylsulfoniumhexafluororphosphate）、三苯基锍六氟砷酸酯（triphenylsulfoniumhexafluoroarsenate）、三苯基锍六氟锑酸酯（triphenylsulfoniumhexafluoroantimonate）、三苯基锍三氟甲磺酸酯（triphenylsulfoniumtriflate）、二丁基萘基锍三氟甲磺酸酯（dibutylnaphthylsulfoniumtriflate）等，包括其混合物。例如，见美国专利号7,824,839、7,550,246、7,534,844、6,692,891、5,374,500、以及5,017,461；同样见用于电子行业和能源固化涂层的光产酸剂选择指南（“photoacidgeneratorselectionguidefortheelectronicsindustryandenergycurablecoatings”，basf2010）。

水凝胶。在一些实施例中，合适的树脂包括光可固化水凝胶，比如，聚乙二醇（peg，poly(ethyleneglycols)）和明胶。peg水凝胶已经用于输送各种生物制剂，包括生长因子；然而，通过链增长聚合交联的peg水凝胶面临的巨大挑战在于不可逆蛋白质损坏的可能性。用于使生物制剂从光聚合的peg二丙烯酸酯水凝胶中的释放最大化的条件可以在光聚合作用之前通过在单体树脂溶液中包括亲和结合肽序列来得以增强，从而允许持久输送。明胶是常常用在食物、化妆品、药物和摄影行业中的生物聚合物。其通过胶原质热变性或者化学和物理降解来获取。存在三种明胶，包括在动物、鱼类和人类身上发现的那些明胶。来自冷水性鱼的皮肤的明胶被认为能够安全地用在制药应用中。uv光或者可见光可以用于交联恰当改性的明胶。用于交联明胶的方法包括来自染料的固化衍生物，诸如，玫瑰红（rosebengal）。

光可固化硅酮树脂。合适的树脂包括光可固化硅酮。uv固化硅酮橡胶（诸如，silopren™uv固化硅酮橡胶）可以如loctite™固化硅酮粘合剂密封剂所能使用的那样使用。应用包括：光学仪器、医疗和外科手术设备、外部照明设备和封装件、电气连接器/传感器、光纤和垫圈。

生物可降解树脂。生物可降解树脂对于用于输送药物的植入装置或者临时性能应用（比如，生物可降解螺钉和血管内支撑件）（美国专利7,919,162、6,932,930）而言尤其重要。乳酸和乙醇酸（plga）的生物可降解共聚物可以溶解于peg二甲基丙烯酸中以便产生适合于使用的透明树脂。聚己酸内酯和plga低聚物可以用丙烯酸或甲基丙烯酸基团官能化以便允许其成为供使用的有效树脂。

光可固化聚氨酯。尤其有用的树脂是光可固化聚氨酯。可以制作出一种包括如下内容的光聚合性聚氨酯成分：（1）基于脂肪族二异氰酸酯（aliphaticdiisocyanate）的聚氨酯、聚（间苯二甲酸六亚甲基酯二醇）（poly(hexamethyleneisophthalateglycol)）、以及可选地1,4-丁二醇；（2）多官能丙烯酸酯；（3）光引发剂；以及（4）抗氧化剂，以便使得其提供一种较硬的耐磨的和耐污的材料（美国专利4,337,130）。光可固化热塑性聚氨酯弹性体包含作为扩链剂的光反应性丁二炔二醇（photoreactivediacetylenediol）。

高性能树脂。在一些实施例中，使用了高性能树脂。这种高性能树脂有时可能需要使用加热来熔化和/或减小其粘度，如上文所指出的和下文进一步讨论的。这种树脂的示例包括但不限于：用于有时被称为酯、酯-酰亚胺、以及酯-酰胺低聚物的液晶聚合物的那些材料的树脂，如在美国专利号7,507,784、6,939,940中描述的。由于这些树脂有时被用作高温热固性树脂，所以在本发明中，其进一步包括合适的光引发剂，诸如，二苯甲酮（benzophenone）引发剂、蒽醌（anthraquinone）引发剂、以及芴酮（fluoroenone）引发剂（包括其衍生物），以便在辐射时引发交联，如下文进一步讨论的。

附加示例性树脂。对于牙科应用尤其有用的树脂包括：envisiontec的clearguide、envisiontec的e-denstone材料。对于助听器行业尤其有用的树脂包括：envisiontec的e-shell300系列树脂。尤其有用的树脂包括：用于在模制/铸造应用中直接与硫化橡胶一起使用的envisiontec的htm140iv高温模制材料。对于制作牢固且坚硬零件尤其有用的材料包括：envisiontec的rc31树脂。对于熔模铸造应用尤其有用的树脂包括：envisiontec的easycastec500。

附加树脂成分。液体树脂或者可聚合材料可以具有悬浮或者分散在其中的固体颗粒。取决于被制造的最终产品，可以使用任何合适的固体颗粒。颗粒可以是金属的、有机的/聚合的、无机的、或者其复合物或混合物。颗粒可以是非导电的、半导电的、或者导电的（包括金属导体和非金属导体或者聚合物导体）；并且颗粒可以是磁性的、铁磁的、顺磁性的、或者无磁性的。颗粒可以是任何合适的形状，包括球形、椭圆形、圆柱形等。颗粒可以包括如下文所描述的活性剂或者可检测化合物，尽管这些物质也可以被提供为溶解在同样如下文所讨论的液体树脂中。例如，可以采用磁性颗粒或者顺磁性颗粒或者纳米颗粒。树脂或者可聚合材料可以包含分散剂，诸如，离子表面活性剂、非离子表面活性剂、嵌段共聚物等。

液体树脂可以具有溶解在其中的附加成分，包括颜料、染料、活性化合物或者药物化合物、可检测化合物（例如，荧光的、磷光的、放射性的）等，再次是取决于被制造的产品的特定目的。这种附加成分的示例包括但不限于：蛋白质、多肽、诸如sirna的核酸（dna、rna）、糖类、小的有机化合物（药物和类药物化合物）等，包括其组合。

聚合抑制剂。用在本发明中的抑制剂或者聚合抑制剂可以呈液体或者气体的形式。在一些实施例中，气体抑制剂是优选的。特定抑制剂将取决于被聚合的单体和聚合反应。对于自由基聚合单体，抑制剂方便地可以是氧气，其可以以气体（诸如，空气）、富含氧气的气体（可选地但在一些实施例中优选地含有附加惰性气体以便减小其可燃性）、或者在一些实施例中为纯氧气气体的形式被提供。在替代实施例中，诸如，在通过光产酸剂引发剂来聚合单体的情况下，抑制剂可以是碱，诸如，氨、痕量胺（例如，甲胺、乙胺、二烷基胺和三烷基胺，诸如，二甲胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺等）、或者二氧化碳，包括其混合物或者组合。

携带活细胞的可聚合液体。在一些实施例中，可聚合液体可以在其中携带作为“颗粒”的活细胞。这种可聚合液体通常是含水的，并且可以是充氧的，并且可以被看作是“乳剂”，其中，活细胞是离散相。合适的活细胞可以是植物细胞（例如，单子叶植物、双子叶植物）、动物细胞（例如，哺乳动物细胞、鸟类细胞、两栖动物细胞、爬行动物细胞）、微生物细胞（例如，原核生物、真核生物、原生动物等）等。细胞可以是来自任何类型的组织或者与任何类型的组织（例如，血液、软骨、骨骼、肌肉、内分泌腺、外分泌腺、上皮、内皮等）相对应的分化细胞，或者可以是未分化细胞，诸如，干细胞或者祖细胞。在这些实施例中，可聚合液体可以是形成水凝胶的可聚合液体，包括但不限于在美国专利号7,651,683、7,651,682、7,556,490、6,602,975、5,836,313等中描述的那些。

2.设备

在图2中示出了本发明的设备的非限制性示例。该设备包括用于提供电磁辐射12的辐射源11（诸如，数字光处理器（dlp）），电磁辐射12通过反射镜13照射由壁14和刚性建造板15限定的建造腔室，刚性建造板15形成建造腔室的底部，该建造腔室填充有液体树脂16。腔室15的底部由包括半可渗透构件的建造板构造而成，如下文进一步讨论的。在构造中的物体17的顶部附接至载架18。载架由线性级19在竖直方向上驱动，尽管也可以使用替代结构，如下文讨论的。

可以包括液体树脂储器、管子、泵、液位传感器以及/或者阀来补充建造腔室中的液体树脂池（为了清晰起见并未示出），尽管在一些实施例中也可以采用简单的重力馈送。根据已知技术，可以包括用于载架或者线性级的驱动器/致动器以及相关联的线（再次为了清晰起见并未示出）。再次根据已知技术，驱动器/致动器、辐射源、以及在一些实施例中的泵和液位传感器可以全都操作地与合适的控制器相关联。

用于执行本发明的建造板15通常包括或者由如下组成：单独的或者与一个或更多个附加支撑基底（例如，用于强化否则柔性的半可渗透材料的夹持件和张紧构件）进行组合的（通常刚性的或者固体的、静止的、和/或固定的）半可渗透（或者气体可渗透）构件。半可渗透构件可以由在相关波长下光学透明的（或者否则对辐射源透明的，无论其在由人眼看时是否是视觉透明的——即，光学透明窗口在一些实施例中可以在视觉上不透明）任何合适的材料制成，包括但不限于多孔或者微孔玻璃、以及用于制造刚性气体可渗透隐形眼镜的刚性气体可渗透聚合物。例如，见normang.gaylord的美国专利号re31,406；同样见美国专利号7,862,176、7,344,731、7,097,302、5,349,394、5,310,571、5,162,469、5,141,665、5,070,170、4,923,906、以及4,845,089。在一些实施例中，这种材料被表征为玻璃状聚合物和/或无定形聚合物并且/或者大体上交联以便使得其基本上不可膨胀。优选地，半可渗透构件由在与待被聚合的液体树脂或者材料接触时不会膨胀的材料（即，是“不可膨胀的”）形成。用于半可渗透构件的合适材料包括无定形含氟聚合物，诸如，在美国专利号5,308,685和5,051,115中描述的那些。例如，这种含氟聚合物比起在与待被聚合的有机液体树脂墨水一起使用时可能会膨胀的硅酮而言尤其有用。对于一些液体树脂墨水（诸如，更基于水的单体系统和/或具有低膨胀倾向的一些聚合树脂墨水系统），硅酮基窗口材料可能是合适的。有机液体树脂墨水的可溶性或者渗透性可以通过多个已知的参数显著地减小，包括增加窗口材料的交联密度或者增加液体树脂墨水的分子量。在一些实施例中，建造板可以由材料薄膜或者片材形成，该材料薄膜或者片材在与本发明的设备分离时是柔性的，但其在被安装在设备中时是被夹持的和张紧的（例如，用张紧环）以便使得其在设备中是固定的或者刚性的。特定材料包括可从dupont商业获得的teflonaf®含氟聚合物。附加材料包括全氟聚醚聚合物，诸如，在美国专利号8,268,446、8,263,129、8,158,728、以及7,435,495中描述的。

将理解，基本上所有固体材料以及上文描述的大多数材料都具有某些固有的“挠曲”，即使其可能被认为是“刚性的”，这取决于诸如其形状和厚度的因素以及诸如其所经受的压力和温度的环境因素。此外，术语“静止的”或者“固定的”关于建造板旨在表示没有发生过程的机械中断，或者没有提供用于过程的机械中断的机构或者结构（如在逐层方法或者设备中一样），即使提供了用于建造板的增量调节（例如，不会导致或者引起聚合梯度区的崩塌的调节）的机构，或者即使建造表面有助于往复运动以便帮助可聚合液体的馈送，如下文进一步描述的。

半可渗透构件通常包括顶部表面部分、底部表面部分、以及边缘表面部分。建造表面处于顶部表面部分上；并且馈送表面可以处于顶部表面部分、底部表面部分、以及/或者边缘表面部分中的一个、两个、或者全部三个上。在图2中图示的实施例中，馈送表面处于底部表面部分上，但可以用常规技能来实施将馈送表面设置在边缘上、和/或在顶部表面部分上（接近建造表面但与其分离开或者间隔开）的替代配置。

在一些实施例中，半可渗透构件具有从0.01、0.1或者1毫米至10或者100毫米的厚度，或者更大的厚度（取决于被制造的物品的大小），无论其是否被层压至附加支撑板（诸如，玻璃等）或者与其接触，如下文进一步讨论的。

半可渗透构件对聚合抑制剂的渗透性将取决于诸如大气和/或抑制剂的压力、抑制剂的选择、制造速率或者速度等条件。通常，当抑制剂是氧气时，半可渗透构件对氧气的渗透性可以为从10或者20巴勒（barrer）至1000或者2000巴勒或者更大。例如，与纯氧、或者高浓缩氧气、在150psi的压力下的大气一起使用的具有10巴勒的渗透性的半可渗透构件可以大体上与当在大气条件下从环境大气供应氧气时具有500巴勒的渗透性的半可渗透构件具有相同性能。

因此，半可渗透构件可以包括柔性聚合物膜（具有任何合适的厚度，例如，从0.001、0.01、0.05、0.1或者1毫米至1、5、10或者100毫米，或者更大），并且建造板可以进一步包括张紧构件（例如，外围夹持件和操作地相关联的应变构件或者拉伸构件，如在“鼓面（drumhead）”中；多个外围夹持件等，包括其组合），其连接至聚合物膜并且用于固定和强化该膜（例如，至少充分地固定和强化以便使得膜不会在物体前进时粘住该物体并且弹力地或者弹性地从其上弹回）。膜具有顶部表面和底部表面，其中，建造表面处于顶部表面上并且馈送表面优选地处于底部表面上。在其它实施例中，半可渗透构件包括：（i）聚合物膜层（具有任何合适的厚度，例如，从0.001、0.01、0.1或者1毫米至5、10或者100毫米，或者更大），其具有定位为与所述可聚合液体接触的顶部表面以及底部表面，以及（ii）刚性气体可渗透光学透明支撑构件（具有任何合适的厚度，例如，从0.01、0.1或者1毫米至10、100或者200毫米，或者更大），其与所述膜层底部表面接触。支撑构件具有与膜层底部表面接触的顶部表面，并且支撑构件具有可以用作用于聚合抑制剂的馈送表面的底部表面。可以使用半可渗透的（即是说，对于聚合抑制剂是可渗透的）任何合适材料。例如，聚合物膜或者聚合物膜层可以是例如含氟聚合物膜（诸如，无定形热塑性含氟聚合物，比如teflonaf1600™或者teflonaf2400™含氟聚合物膜），或者全氟聚醚（pfpe），尤其是交联pfpe膜、或者交联硅酮聚合物膜。支撑构件包括硅酮或者交联硅酮聚合物构件，诸如，聚二甲基硅氧烷构件、刚性气体可渗透聚合物构件、或者多孔或微孔玻璃构件。膜可以在没有粘合剂的情况下直接被层压至或者夹持至刚性支撑构件（例如，使用pfpe和pdms材料），或者与pdms层的上表面起反应的硅烷偶联剂可以用于粘附至第一聚合物膜层。uv可固化丙烯酸酯功能性硅酮也可以用作uv可固化pfpe与刚性pdms支撑层之间的结合层。

当配置用于放置在设备中时，载架在建造表面上限定“建造区域”，处于建造表面的总面积内。由于在本发明中不需要侧向“投掷”（例如，在x和/或y方向上）来打破各个连续层之间的粘合，如在先前指出的joyce和chen的装置中一样，所以建造表面内的建造区域的面积可以被最大化（或者相反，建造表面的未用于建造区域的面积可以被最小化）。因此，在一些实施例中，建造区域的总表面面积可以占据建造表面的总表面面积的至少50%、60%、70%、80%、或者90%。

如在图2中示出的，各个部件被安装在支撑件或者框架组件20上。尽管支撑件或者框架组件的特定设计并不是关键的并且可以采取多种配置，但在所图示的实施例中，其是由基部21、竖直构件22、以及水平工作台23组成，辐射源11牢固地或者刚性地附接至基部21，线性级操作地与竖直构件22相关联，壁14可移除地或者牢固地附接至水平工作台23（或者壁置于水平工作台23上），并且在使建造板刚性地固定（永久地或者可移除地）的情况下来形成如上文所描述的建造腔室。

如上文所指出的，建造板可以由刚性半可渗透构件的单个整体和集成件组成，或者可以包括附加材料。例如，多孔或者微孔玻璃可以被层压至或者固定至刚性半可渗透材料。或者，作为上部部分的半可渗透构件可以被固定至透明下部构件，透明下部构件具有形成于其中的净化通道以用于将携带聚合抑制剂的气体馈送至半可渗透构件（其通过半可渗透构件传递至建造表面以便促进未聚合液体材料释放层的形成，如上文和下文指出的）。这种净化通道可以完全地或者部分地延伸通过基部板：例如，净化通道可以部分地延伸到基部板中，但然后止于直接处于建造表面下面的区域中以便避免引入变形。特定几何结构将取决于用于进入半可渗透构件中的抑制剂的馈送表面是与建造表面位于相同侧还是相对侧、是否处于其边缘部分上、或者其多种组合。

取决于所采用的特定树脂，可以使用任何合适的辐射源（或者多个源的组合），包括电子束辐射源和电离辐射源。在优选实施例中，辐射源是光化辐射源，诸如，一个或更多个光源，并且尤其是一个或更多个紫外线光源。可以使用任何合适的光源，诸如，白炽灯、荧光灯、磷光或者冷光灯、激光、发光二极管等，包括其阵列。光源优选地包括操作地与控制器相关联的图案形成元件，如上文所指出的。在一些实施例中，光源或者图案形成元件包括具有数字光处理（dlp）的数字（或者可变形）微镜装置（dmd）、空间调制器（slm）、或者微机电系统（mems）镜阵列、掩模（也就是光罩）、剪影、或者其组合。见美国专利号7,902,526。优选地，光源包括空间光调制阵列，诸如，液晶光阀阵列或者微镜阵列或者dmd（例如，具有操作地相关联的数字光处理器，通常继而处于合适控制器的控制下），其配置为在没有掩模的情况下（例如，通过无掩模光刻）执行可聚合液体的暴露或者辐射。例如，见美国专利号6,312,134、6,248,509、6,238,852、以及5,691,541。

在一些实施例中，如下文进一步讨论的，可能存在与在z方向上的移动同时发生的在x和/或y方向上的移动，因此在x和/或y方向上的移动发生在可聚合液体的聚合期间（这与前文y.chen等人或者m.joyce描述的移动形成对照，该移动是出于补充可聚合液体的目的而在聚合步骤之前和之后之间的移动）。在本发明中，可以出于如下目的来执行该移动：诸如，减少建造表面的特定区中的“烙印”或者污染。

由于本发明的一些实施例的优点在于由于不存在对广泛侧向“投掷”的需要（如在上文指出的joyce或者chen的装置中一样）所以可以减小半可渗透构件（即，建造板或者窗口）上的建造表面的大小，在本发明的方法、系统和设备中，载架和物体的侧向移动（包括在x和/或y方向上的移动或者其组合）（如果存在这种侧向移动的话）优选地不大于或者小于建造区域的宽度（在该侧向移动的方向上）的80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、或者甚至10%。

尽管在一些实施例中载架被安装在升降机上以便向上前进并且远离静止的建造板，但在其它实施例中，可以使用逆向布置：即是说，载架可以是固定的并且建造板降下以便因而使载架远离其前进。对于本领域的技术人员而言，多种不同的机械配置将显然能用于实现相同的结果。

取决于对制造载架的材料的选择、以及对制作制品的聚合物或者树脂的选择，制品与载架的粘合有时可能不足以在完成完工制品或者“建造”的整个过程中将制品保持在载架上。例如，铝载架可以具有比聚氯乙烯（或者“pvc”）载架更低的附着力。因此，一种解决方案是在聚合被制造的制品的表面上采用包括pvc的载架。如果这促使附着力太大而不能方便地将完工部件从载架上分离开，则可以使用多种技术中的任一种来进一步将制品固定至较少粘合剂的载架，包括但不限于在制造期间应用粘合带（诸如，“用于基础绘画的环保胶带#2025高附着力”（"greenermaskingtapeforbasicpainting#2025highadhesion"））来进一步将制品固定至载架。

3.控制器和过程控制

本发明的方法和设备可以包括用于实施过程控制（包括反馈和前馈控制）以例如提高方法的速度和/或可靠性的过程步骤和设备特征。

用于执行本发明的控制器可以作为硬件电路、软件、或者其组合来进行实施。在一个实施例中，控制器是运行软件的通用计算机，其通过合适的接口硬件和/或软件操作地与监测器、驱动器、泵、以及其它部件相关联。用于控制如本文所描述的三维打印或者制造方法和设备的合适软件包括但不限于：replicatorg开源3d打印程序、来自3d系统的3dprint™控制器软件、slic3r、skeinforge、kisslicer、repetier-host、printrun,、cura等，包括其组合。

在过程期间（例如，在所述填充、辐射和前进步骤中的一个、一些或者全部期间）直接地或者间接地、连续地或者间歇地监测的过程参数包括但不限于：辐射强度、载架的温度、建造区中的可聚合液体、增长产品的温度、建造板的温度、压力、前进速度、压力、力（例如，通过载架和被制造的产品而施加在建造板上）、应变（例如，通过被制造的增长产品施加在载架上）、释放层的厚度等。

可以用在反馈和/或前馈控制系统中的已知参数包括但不限于：可聚合液体的预期消耗（例如，来自被制造的制品的已知几何结构或者体积）、由可聚合液体形成的聚合物的降解温度等。

响应于经监测的参数和/或已知参数（例如，在上文指出的任何或者全部过程步骤期间）直接地或者间接地、连续地或者逐步地进行控制的过程条件包括但不限于：可聚合液体的供应速率、温度、压力、载架的前进速率或者速度、辐射强度、辐射持续时间（例如，对于每一“切片”）等。

例如，可以用恰当的热电偶、非接触式温度传感器（例如，红外温度传感器）、或者其它合适的温度传感器来直接地或者间接地监测建造区中的可聚合液体的温度、或者建造板的温度，以便确定温度是否超过聚合产品的降解温度。如果是，则可以通过控制器来调节过程参数以减小建造区中和/或建造板的温度。用于这种调节的合适过程参数可以包括：用冷却器来降低温度、减小载架的前进速率、减小辐射强度、减小辐射暴露持续时间等。

此外，可以用光电探测器来监测辐射源（例如，紫外光源，诸如，水银灯）的强度以便检测来自辐射源的强度的减小（例如，通过其在使用期间的常规劣化）。如果进行了检测，则可以通过控制器来调节过程参数以便适应强度的损失。用于这种调节的合适过程参数可以包括：用加热器来升高温度、减小载架的前进速率、增加光源的功率等。

作为另一示例，为了提高制造时间而对温度和/或压力进行的控制可以使用如下元件来实现：加热器和冷却器（单独地，或者彼此进行组合并且分别对控制器作出响应）、以及/或者压力供应器（例如，泵、压力容器、阀以及其组合）以及/或者压力释放机构，诸如，可控阀（单独地，或者彼此进行组合并且分别对控制器作出响应）。

在一些实施例中，控制器配置为贯穿最终产品的一些或者全部制造过程维持本文所描述的聚合梯度区（例如，见图1）。特定配置（例如，时间、前进速率或者速度、辐射强度、温度等）将取决于诸如特定可聚合液体和被产生的产品的性质的因素。用于维持聚合梯度区的配置可以是按经验、通过输入先前确定出的一组过程参数或者指令来执行、或者通过一系列测试运行或“反复尝试”来确定；该配置可以通过预定指令来提供；该配置可以通过合适的监测和反馈（如上文所讨论的）、其组合、或者按照任何其它合适的方式来实现。

在一些实施例中，控制器配置为控制被供应至本文所描述的导管的气体的压力和/或成分以便增加或者减小流向腔室和/或通向建造板中的通道的气体导管的流体流。

在一些实施例中，如上文所描述的方法和设备可以由在通用计算机上运行的软件程序控制，在该计算机与上文所描述的设备之间具有合适的接口硬件。商业可获得多种替代物。在图3至图5中示出了一种部件组合的非限制性示例，其中，“微控制器”是parallaxpropeller，步进马达驱动器是sparkfuneasydriver，led驱动器是luxeonsingleleddriver，串口usb是串口转换器的parallaxusb，并且dlp系统是texasinstrumentslightcrafter系统。

4、一般方法

如上文所指出的，本发明提供一种用于形成三维物体的方法，该方法包括如下步骤：（a）提供载架和建造板，所述建造板包括半可渗透构件，所述半可渗透构件包括建造表面和与所述建造表面分离开的馈送表面，所述建造表面和所述载架在其间限定建造区域，并且所述馈送表面与聚合抑制剂流体接触；然后（同时地和/或相继地）（b）用可聚合液体来填充所述建造区域，所述可聚合液体与所述建造节段接触，（c）通过所述建造板辐射所述建造区域以便在所述建造区域中产生固体聚合区域，由所述可聚合液体组成的液体膜释放层形成于所述固体聚合区域与所述建造表面之间，该液体膜的聚合受到所述聚合抑制剂的抑制；以及（d）使具有粘附至其的所述聚合区域的所述载架前进远离所述静止建造板上的所述建造表面以便在所述聚合区域与所述顶部区之间产生随后的建造区域。通常，该方法包括：（e）继续和/或重复步骤（b）至（d）以便产生粘附至先前聚合区域的随后聚合区域直到粘附至彼此的聚合区域的连续或者重复沉积形成所述三维物体。

由于不需要释放层的机械释放，或者不需要建造表面的机械移动以补充氧气，所以该方法可以以连续方式来执行，尽管将理解，上文指出的单个步骤可以相继地、同时地、或者以其组合来执行。实际上，取决于诸如在制造中的区域的密度和/或复杂性的因素，步骤的速率可以随着时间的推移发生变化。

同样，由于从窗口或者从释放层的机械释放通常需要载架从建造板处前进比期望更大的距离以用于下一辐射步骤，这使得窗口能够被再涂覆，并且然后使载架返回至更接近建造板（例如，“两步前进一步后退”操作），所以本发明在一些实施例中容许消除该“后退”步骤并且允许载架单向地或者在单个方向上前进，而没有用于进行再涂覆的窗口的居间移动、或者预形成弹性释放层的“扣合”。然而，在本发明的其它实施例中，往复运动不是用于获得释放的目的，而是用于更快速地将可聚合液体填充或者泵送到建造区域中的目的。

在一些实施例中，针对每个步骤或者增量按照均匀增量（例如，从0.1或者1微米至10或者100微米，或者更大）来相继地执行前进步骤。在一些实施例中，针对每个步骤或者增量按照可变增量（例如，每个增量的范围为0.1或者1微米至10或者100微米，或者更大）来相继地执行前进步骤。增量的大小以及前进速率将部分地取决于诸如温度、压力、被生产的制品的结构（例如，大小、密度、复杂性、配置等）的因素。

在本发明的其它实施例中，前进步骤以均匀或者可变速率连续地来执行。

在一些实施例中，前进速率（无论是相继地还是连续地执行）为从约0.1、1或者10微米每秒至约100、1000或者10000微米每秒，再次取决于诸如温度、压力、被生产的制品的结构、辐射强度等因素。

如下文进一步描述的，在一些实施例中，填充步骤通过在压力下将所述可聚合液体迫使到所述建造区域中来执行。在这种情况下，前进步骤或者多个步骤可以以至少0.1、1、10、50、100、500或者1000微米每秒或者更大的速率或者累积或平均速率来执行。通常，与在没有所述压力的情况下的所述前进步骤的最大重复速率相比，压力可以是足以使所述（多个）前进步骤的速率增加至少2、4、6、8或者10倍的压力。在通过将诸如上文所描述的设备封闭在压力容器中并且在加压大气（例如，空气、富氧空气、气体的混合物、纯氧等）中执行过程来提供压力的情况下，可以使用10、20、30或者40磅每平方英寸（psi）至200、300、400或者500psi或者更大的压力。对于较大不规则物体的制造，由于较大的高压容器的成本，所以与较慢的制造时间相比，较高的压力可能是不太优选的。在这种实施例中，馈送表面和可聚合液体两者都可以与相同的压缩气体（例如，按体积包括20%至95%的氧气的压缩气体，氧气用作聚合抑制剂）流体接触。

另一方面，当制造较小物品或者制造杆或者纤维（其可以在被生产时通过其中的端口或者孔口从压力容器中被移除或者离开）时，则压力容器的大小可以相对于被制造的产品的大小保持较小，并且可以更容易使用较高压力（如果期望的话）。

如上文所指出的，在一些实施例中，辐射步骤用图案化辐射执行。图案化辐射可以是固定图案或者可以是通过如上文所讨论的图案发生器（例如，dlp）产生的可变图案，这取决于被制造的特定物品。

当图案化辐射是可变图案而不是随着时间的推移保持恒定的图案时，则每个辐射步骤可以是任何合适时间或者持续时间，这取决于诸如辐射强度、可聚合材料中的染料的存在或者不存在、增长速率等因素。因此，在一些实施例中，每个辐射步骤的持续时间可以为0.001、0.01、0.1、1或者10微秒至1、10、或者100分钟或者更长。在一些实施例中，每个辐射步骤之间的间隔时间优选地尽可能短，例如，从0.001、0.01、0.1或者1微秒至0.1、1或者10秒。

由于死区和聚合梯度区在其间并没有严格的界限（在这两者相遇的那些地点），所以在一些实施例中，聚合梯度区的厚度至少与死区的厚度一样大。因此，在一些实施例中，死区具有0.01、0.1、1、2或者10微米至100、200或者400微米或者更大的厚度，并且/或者所述聚合梯度区和所述死区一起具有1或者2微米至400、600或者1000微米或者更大的厚度。因此，取决于当时的特定过程条件，聚合梯度区可以较厚或者较薄。在聚合梯度区较薄的情况下，其也可以被描述为在增长三维物体的底部上的活性表面，单体可以与该活性表面起反应并且继续与其一起形成增长聚合物链。在一些实施例中，聚合梯度区或者活性表面被维持（在聚合步骤继续的同时）长达至少5、10、15、20或者30秒至5、10、15或者20分钟或者更长的时间，或者直到三维产品的完成。

该方法可以进一步包括如下步骤：使所述聚合梯度区/活性表面中断长达一段时间，该时间足以在所述三维物体中形成分裂线（例如，在用于预期分裂的预定期望地点处、或者在所述物体中对分裂的防止或者分裂的减小并不关键的地点处），并且然后恢复所述聚合梯度区（例如，通过暂停和恢复前进步骤、增加然后减小辐射强度、以及其组合）。

在一些实施例中，建造表面是平坦的；在其它实施例中，建造表面是不规则的，诸如，凸状地或者凹状地弯曲，或者具有形成于其中的壁或者沟。在任一种情况下，建造表面都可以是平滑的或者有纹理的。

弯曲和/或不规则的建造板或者建造表面可以用在纤维或者杆形成中，以便给被制造的单个物体提供不同材料（即是说，不同的可聚合液体通过形成于建造表面中的通道或者沟流向相同的建造表面，其分别与单独的液体供应器相关联等）。

用于可聚合液体的载架馈送通道。尽管可聚合液体可以从液体导管和储器系统直接被提供至建造板，但在一些实施例中，载架包括在其中的一个或更多个馈送通道。载架馈送通道与可聚合液体供应器（例如，储器和相关的泵）流体连通。不同的载架馈送通道可以与相同的供应器流体连通并且彼此同时进行操作，或者不同的载架馈送通道可以是彼此可单独控制的（例如，通过给每个馈送通道提供泵和/或阀）。可单独控制的馈送通道可以与包含相同可聚合液体的储器流体连通，或者可以与包含不同可聚合液体的储器流体连通。通过使用阀组件，在一些实施例中，不同的可聚合液体可以通过相同的馈送通道交替地馈送（如果期望的话）。

5.可聚合液体的往复馈送

在本发明的实施例中，使载架相对于建造表面竖直地往复运动（或者振荡）（即是说，这两者相对于彼此竖直地往复运动）以便增强或者加速用可聚合液体再填充建造区域。这种往复运动或者振荡（这两个术语在本文可互换地进行使用）可以相对于彼此是任何合适配置，包括均匀的和非均匀的、以及/或者周期性的或者非周期性的，只要其配置为增强可聚合液体向建造表面的馈送。

在一些实施例中，竖直往复运动步骤（其包括上行程和下行程）在上行程的行进距离大于下行程的行进距离的情况下被执行，以便因而部分地或者全部地同时地执行前进步骤（即是说，在z方向上驱动载架远离建造板）。

在一些实施例中，上行程的速度在上行程的总时间的至少20%、30%、40%或者50%的时期期间逐渐地加速（即是说，提供上行程的逐渐启动和/或逐渐加速），直到上行程的结束或者代表下行程的开始的方向变化。换言之，上行程缓慢地或者逐渐地开始或者启动。

在一些实施例中，下行程的速度在下行程的总时间的至少20%、30%、40%或者50%的时期期间逐渐地减速（即是说，提供下行程的逐渐终止和/或逐渐减速）。换言之，下行程缓慢地或者逐渐地结束或者终止。

尽管在一些实施例中存在上行程的突然结束或者突然减速、以及下行程的突然开始或者加速（例如，从上行程至下行程的行进矢量或者方向的急剧变化），但将理解，在此也可以引入逐渐过渡（例如，通过在上行程与下行程之间的行进中引入“稳定水平”或者暂停）。还将理解，尽管每个往复运动步骤可以由单个上行程和下行程组成，但往复运动步骤也可以包括一组2个、3个、4个或者5个或者更多的联合往复运动，其在频率和/或幅度上可以相同或者不同。

在一些实施例中，竖直往复运动步骤在0.01或者0.1秒至1或者10秒的总时间期间执行（例如，上行程和下行程的每个周期）。

在一些实施例中，上行程行进距离为0.02或者0.2毫米（或者20或者200微米）至1或者10毫米（或者100至10000微米）。下行程的行进距离可以与上行程的行进距离相同或者小于上行程的行进距离，其中，下行程的更小行进距离用于实现载架在三维物体逐渐形成时远离建造表面的前进。在往复运动步骤包括多个联合往复运动时，该组中的所有上行程的行进距离总和优选地大于该组中的所有下行程的行进距离总和，以便实现载架在三维物体逐渐形成时远离建造表面的前进。

优选地，竖直往复运动步骤以及尤其是其上行程不会引起在建造区域中的气泡或者气穴的形成，但替代地，建造区域贯穿整个往复运动步骤期间保持填充有可聚合液体，并且聚合梯度区或者区域贯穿整个往复运动步骤期间保持与“死区”和被制造的增长物体接触。如将理解的，与没有往复运动步骤的情况下能够对建造区域再填充的速度相比，往复运动的目的是加速或者增强对建造区域的再填充，尤其是在待用可聚合液体再填充较大建造区域的情况下。

在一些实施例中，前进步骤以如下速率间歇地执行：1、2、5或者10次单独前进/分钟至300、600或者1000次单独前进/分钟，每次前进后面跟着暂停，在该暂停期间执行辐射步骤。将理解，在每个前进步骤内可以执行一个或更多个往复运动步骤（例如，上行程加下行程）。换言之，往复运动步骤可以被嵌套在前进步骤内。

在一些实施例中，单次前进在平均行进距离内执行，每次前进为10或者50微米至100或者200微米（可选地包括每个竖直往复运动步骤的总行进距离，例如，上行程距离减去下行程距离的总和）。

用于执行本发明的设备，其中，本文所描述的往复运动步骤大体上如上文所描述的那样进行实施，驱动器与载架相关联，并且/或者附加驱动器操作地与透明构件相关联，并且控制器操作地与其中任一个或者两者相关联并且配置为使载架和透明构件相对于彼此如上文所描述的那样往复运动。

在替代例中，可以通过如下方式来执行竖直往复运动：将建造表面（和对应的建造板）配置为使得其可以在竖直或者“z”方向上具有有限的上下移动范围，同时载架在竖直或者“z”方向上前进（例如，连续地或者逐步地）远离建造板。在一些实施例中，该有限移动范围可以被被动地给予，诸如，由建造板通过粘性可聚合液体至增长物体的部分粘合来实现向上运动，随后由建造板的重量、弹性等来实现向下运动（可选地包括弹簧、缓冲器、减震器等，其配置为影响建造板和建造表面的向上运动或者向下运动任一者）。在另一实施例中，建造表面的该运动可以通过使单独的驱动系统操作地与建造板相关联来主动地实现，该驱动系统也操作地与控制器相关联，以便单独地实现竖直往复运动。在仍另一实施例中，可以通过如下方式来执行竖直往复运动：通过将建造板和/或建造表面配置为使得其向上和向下挠曲，其中，其向上运动由建造表面通过粘性可聚合液体至增长物体的部分粘合来实现，随后由用建造表面的固有刚度使其偏置或者使得其返回至先前位置来实现向下运动。

将理解，照射或者辐射步骤（当间歇时）可以按照与竖直往复运动同步的方式或者不与竖直往复运动同步的方式来执行，这取决于诸如是主动地还是被动地实现往复运动的因素。

还将理解，竖直往复运动可以同时地在载架与建造表面的所有区域之间执行（例如，在建造表面是刚性的情况下），或者可以在不同时间在载架与建造表面的不同区域之间执行（例如，在建造表面是诸如张紧聚合物膜的柔性材料的情况下）。

6.具有用于增加流体流的减小压力和/或通道的建造板

如在图6中图示的，示出了用于三维打印机的建造板700。建造板700包括光学透明第一通道层702、在第一通道层上的光学透明气体可渗透第二通道层704、以及具有上表面和下表面的柔性光学透明气体可渗透片材706。片材上表面形成用于形成三维物体的建造表面710。粘合层712和714分别处于通道层702和704之间以及通道层704和片材706之间。通道层702包括流体地连接至压力控制器750的通道702a，并且通道层704包括流体地连接至在一侧上的气体源760和在另一侧上的真空或者出口770的通道704a。如所图示的，通道层704包括平面部分704b，平面部分704b具有底部表面和顶部表面，底部表面通过粘合层714粘附至通道层702。通道层704还包括在平面部分704b的顶部表面上的通道限定部分704c。应理解，通道层702、704中的“通道”包括非对称腔体或者不规则表面或者容许流体在其中流动的其它配置。

片材706可以由任何合适的半可渗透或者可渗透材料（即是说，对聚合抑制剂而言可渗透）形成，包括如本文所描述的无定形含氟聚合物。例如，聚合物膜或者聚合物膜层可以是例如含氟聚合物膜（诸如，无定形热塑性含氟聚合物，比如teflonaf1600™或者teflonaf2400™含氟聚合物膜），或者全氟聚醚（pfpe），尤其是交联pfpe膜、或者交联硅酮聚合物膜。通道层704可以包括气体可渗透或者半可渗透材料或者由其提供，诸如，可渗透聚合物（例如，聚二甲基硅氧烷（pdms，poly(dimethylsiloxane)））。片材706的厚度可以小于约150μm。平面部分704b和通道限定部分704c可以通过化学键接而粘附在一起，包括氧化处理，包括氧等离子处理、uv臭氧处理以及/或者湿化学处理。粘合层714可以是气体可渗透粘合剂，诸如，聚二甲基硅氧烷（pdms）膜。在该配置中，气体源760可以增加/减小通过通道704a至真空/出口770的流。通道704a中的气体流可以增加或者减小通过通道层704、粘合层712和片材706的气体流，通道层704、粘合层712和片材706是气体可渗透的并且可以增加存在于建造表面710上的气体聚合抑制剂。例如，气体源760可以是氧气源或者用于在建造表面710处抑制聚合的其它气体。尽管通道702a和704a被图示为平行于彼此，但应理解，通道702a和704a可以大体上彼此正交以便提高建造板700的光学品质。

在一些实施例中，可以使用聚合抑制剂（诸如，氧气）对大气的富集。例如，压力控制器750可以向富氧腔室供应气体，例如，以便维持高氧分压（尽管在建造板表面处具有减小的总气压）以及允许不太可渗透的建造窗口，同时仍容许充足的氧气或者其它聚合抑制剂存在于建造区域中。

建造板700可以足够薄和/或柔性以便使得建造板700可以弯曲或者弯折。在一些实施例中，建造板700具有在10、20、30、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900微米与1、2、3、4、5、6、7、8、9或者10毫米之间的厚度。在一些实施例中，建造板700具有约70-80gpa的杨氏模量以及/或者约500-750kgf/mm²的维氏硬度。

例如，压力控制器750可以增加或者减小通道层702的通道702a中的压力，以便使得建造板700可以向上挠曲（增加压力）或者向下挠曲（减小压力）。压力控制器750可以通过腔室或者导管连接至通道702a，该腔室或者导管包括通道702a，如下文关于图7所讨论的。在一些实施例中，通道702a可以流体地连接至彼此（例如，通过连接通道或者多个通道），以便使得压力控制器750与任何一个通道702a之间的流体连接可以足以控制所有通道702a中的压力。相应地，通道702a中的压力可以由压力控制器750控制。如上文所讨论的，建造板700（或者其一部分或者层，诸如，顶层或者顶部部分）可以是柔性的。在建造期间，在载架/物体移动远离建造表面710时，建造板700可以在向上方向上挠曲，诸如，呈圆顶的形状。应理解，其它挠曲形状也是可能的，包括非对称形状或者从建造板的一端传播至另一端的“波形”，例如，如在国际专利公开号2016/149104中示出的，其公开内容全部以引用的方式并入本文。随着建造板700继续向上挠曲，压力控制器750可以减小通道702a中的压力以便在建造板700上施加向下力直到建造板700大体上返回至并且被拉回至大体上平面的位置。当建造板700返回至平面位置时，建造板700的移动可以帮助将附加可聚合液体（例如，树脂）拉到物体/载架下面的建造区域中。相应地，建造板700的振荡可以足以增强或者加速用可聚合液体再填充建造区域。此外，压力控制器750可以增加使建造板700从圆顶状或者挠曲位置移动至平面位置的振荡速度和/或力，这可以增加可聚合液体流向建造表面710上的建造区域中的流。

在一些实施例中，压力控制器750可以能够使通道702a中的压力增加和减小至高于和低于大气压力；然而，压力控制器750也可以由用于减小通道702a中的压力的真空泵来提供，该真空泵在建造板700的底部上施加减小的压力（例如，小于大气压力或者小于片材的相对侧上的压力）以便增加使建造板700从向上挠曲位置返回至平面位置的振荡速度和/或力。此外，压力控制器750可以控制被输送至通道702a的气体的含量，例如，以便供应期望的氧气量或者氮气量。在一些实施例中，与空气相比，氧气量增加并且氮气量减小。气体成分可以与压力一起由压力控制器750控制。

如在图7中图示的，建造板700可以被保持到位以便通过壳体800给三维打印机提供建造表面710。如所图示的，通道层702比建造板700的其它层更宽，以便使得通道层702通过壳体800中的夹持件被保持在张力下。当建造板700处于壳体800中时，壳体800形成流体地连接至压力控制器750的下部腔室802和流体地连接至气体源760和真空/出口770的上部腔室804。上部腔室804和下部腔室802由通道层702分离开。密封构件806（诸如，捻缝（caulk）或者其它密封材料）可以设置在建造板700的上表面的边缘上在与壳体800的相交点处，以便减小或者防止可聚合流体（例如，树脂）进入腔室804。基部810可以被包括在下部腔室802中以便给建造板700提供附加平面支撑。基部810可以由蓝宝石、玻璃、聚合物、以及/或者石英形成并且位于通道层702的底部表面上。

尽管关于分别连接至压力控制器750和气体源760/真空出口770的上部腔室804和下部腔室802对根据本发明的实施例进行了描述，但应理解，可以使用任何合适的导管来提供压力控制和/或至通道层702、704的气体源。

在该配置中，聚合抑制剂气体通过通道704从气体源760至真空/出口770的流可以增加并且/或者该气体的压力增加成以便使得附加聚合抑制剂达到建造表面710。此外，建造板700在建造期间的挠曲可以由压力控制器750控制，以便使得可以控制振荡或者增加其频率以便增加可聚合流体至建造表面710的流动。这些特征可以增加三维物体的建造速度，这是由于聚合抑制剂气体在建造表面处的增加的存在以及用于将更多可聚合流体抽取至建造表面710的振荡增加。

7.用于通过建造板脱气来减少气泡的方法

在一些实施例中，至建造板的压力和气体供应可以受到控制以便减少由在3d打印过程中和在图1和图2的设备中的可聚合流体（例如，树脂）中的过量气体形成的气泡或者空隙。尽管本文描述的方法可以通过使用压力控制器/气体供应器（诸如，关于图6和图7描述的气体源760和真空/出口770）控制被供应至建造板的气体的压力和/或含量来执行，但应理解，可以使用任何合适的系统，包括替代性建造板。例如，可以将任何可渗透建造板定位为使得与建造表面相对的一侧处于压力控制腔室中，或者可以使用任何合适的压力-压力控制通道配置。

参照图8a，3d打印设备900包括通道层910和片材或者建造板920，其可以用于提供图2的系统中的光学透明构件或者建造板。通道层910可以由气体可渗透材料形成，并且可以用于通过建造板920给建造区域提供气体，并且通道层910中的气体成分和/或压力可以受到控制，以便通过建造板920向建造区域提供减小的压力（例如，小于大气压力或者小于建造板920的相对侧上的压力）和/或改性气体成分。建造区域中的树脂或者可聚合流体形成“死区”930和聚合或者部分聚合的固体940。气体/压力控制器980和气体供应器982向通道层910提供一种或更多种气体，以便使得经由进口i和出口o给由控制器980所供应的气体供应受控气体含量和压力并且使其渗透通过建造板920到达建造表面和死区930。在图9中示出了聚合抑制剂（诸如，氧气）流到可聚合液体/建造区域中的流动示例以及气泡形成气体（诸如，氮气）由于在建造板（半可渗透构件）的与建造区域相对的一侧上的富氧气体处于低于大气压力的压力下而流出可聚合液体的流动示例。

随着载架如在图8b中示出的那样向上移动，建造区域填充有附加可聚合液体。例如，如果通道层910的气体含量和/或压力在大气压力下是空气，则死区920中的过量气体可以形成气泡950或者间隙区域。例如，溶解的气体可能在可聚合液体中合并并形成间隙。在一些实施例中，控制通道层910的气体含量和/或压力可以减小或者防止气泡950的形成。

例如，氧气可以用作聚合抑制剂，而氮气通常不会抑制聚合，但替代地可以在聚合固体940中形成气泡950。空气含有大量氮气（约80%的氮气）和约20%的氧气，并且因此如果将空气用作聚合抑制剂，空气中的氮气可以使得在固体940中形成气泡950。在一些实施例中，被供应至通道层910的聚合气体的气体含量可以被选择为减少氮气量并且增加氧气量以便使得减少或者消除气泡950的形成。可以在减小的压力下提供富氧气体，并且/或者经由通道层910提供至建造表面的富氧气体可以大于空气中20%的氧气含量。在特定实施例中，经由通道层910提供至建造表面的气体的氧气含量为约0.2atm并且是或者接近100%的氧气，这大约与大体上移除了氮气的空气的氧气含量相同。

在一些实施例中，富氧气体（或者氮气减少的气体、或者具有相对较高比例的聚合抑制剂气体且具有相对较低比例的气泡产生或者非聚合抑制剂气体的气体）在连续压力下被提供，以便使得减小或者消除气泡形成。然而，上文所讨论的气体成分或者减小的压力可以通过光学透明构件间歇地被施加至可聚合液体以便因而减小可聚合液体的气体含量。载架可以连续地或者间歇地前进（例如，相继地或者与所述辐射步骤同时地）远离建造表面以便由固体聚合物形成三维物体。载架在将减小的压力施加至建造表面期间可以是静止的并且在完成了施加减小的压力的步骤之后恢复移动远离建造板。因此，通过光学透明构件间歇地向可聚合液体施加减小的压力的步骤和向可聚合液体供应聚合抑制剂气体的步骤可以重复地进行交替。例如，如在图8c中图示的，如果形成了气泡，则可以经由通道层910中的通道施加特定气体成分和/或压力以便移除死区930中的可聚合液体中的气体以移除可聚合液体中的间隙和气泡，否则该间隙和气泡则可能形成于固体物体940中，如在图8d中示出的。在一些实施例中，死区930的厚度也可以通过如下方式受到控制：例如，通过向片材930或者建造板施加一种气体或者减小压力的气体，以便移除可聚合液体中的气体并且减小死区930的厚度，聚合抑制剂气体抑制其中的液体的聚合。

聚合抑制剂气体可以在如本文所描述的各种配置中通过光学透明构件被供应至可聚合液体。

通过光学透明构件被施加至可聚合液体的减小的压力的量和持续时间优选地足以减小可聚合液体中的气体浓度。压力可以为大气压力的0%、5%、10%、20%、25%、30%、40%至50%、60%、70%、80%、90%、或者100%。所供应的气体的氧气或者聚合抑制剂气体成分可以为20%、25%、30%、40%至50%、60%、70%、80%、90%、或者100%的氧气。

在一些实施例中，可聚合流体具有气体浓度梯度，这确定用于固化可聚合液体的辐射或者“剂量”的量。例如，可聚合流体可以具有在光学透明构件上的下部区域和在下部区域上与光学透明构件相对的上部区域，以便使得下部区域具有比上部区域更高的固化剂量。通过光学透明构件施加给可聚合液体的减小的压力可以减小上部区域中的气体浓度，同时维持下部区域中的聚合抑制剂气体，其因而减小死区的厚度。在一些实施例中，下部区域的厚度小于约1000微米或者在约1、2、5、10、20、50、100、200、300至400、500、600、700、800、900或者1000微米之间。

在一些实施例中，氧气可以用作聚合抑制剂。氧气可以在任何合适压力下被供应，并且优选地在小于大气压力的压力下被供应。在特定实施例中，氧气的压力大体上等于大气压力下空气中的氧气的分压（在约0.2atm下供应的100%的氧气）。聚合抑制剂气体还可以大体上没有氮气或者大体上不能有助于死区中的聚合抑制的其它气体。

不希望受到任何特定理论的约束，饱和有气体的树脂倾向于在局部压力下降时脱气。较大压力降可能发生在建造平台移动和树脂再填充期间。当打印部件与窗口的分离导致气体合并时，空隙可以形成于打印部件中。相应地，控制气体的压力或者通过气体可渗透建造板施加真空可以减小在压力变化之前的溶解气体的水平，并且减小溶解气体的量可以增加树脂在空隙形成之前可能经受到的压力差。建造板是气体可渗透的，并且可以相当快速地在建造板/树脂界面处建立平衡。在空气（或者氧气）与真空之间的分别用于打印形成和部件移动的循环可以容许在部件的空隙形成之前在树脂上以最大压力差执行clip过程。此外，氮气（其不是聚合抑制的活性组分）的移除可以减小总体气体水平并且进一步减小打印部件中的气泡或者空隙的形成。

此外，尽管将氧气输送至可聚合流体与建造板之间的界面是令人期望的，但在更远离该界面的聚合流体的区域中的氧气则可能导致要更大剂量的辐射来固化可聚合流体，这会导致更长的暴露时间和更慢的打印速度。降低总体氧气水平可以导致更快的固化时间，但可能导致难以在界面处维持充分的氧气以使clip过程有效。此外，由于光强度在其穿过聚合流体时会衰减，所以单体至聚合物的转化百分比可能贯穿整个暴露区域并不是恒定的。控制氧气浓度水平可以通过有效地维持建造板和聚合流体界面处的氧气水平来减少暴露时间并且增加打印速度。氧气浓度分布也可以受到控制，以便鉴于光强度的变化而提供更加一致的单体至聚合物转化百分比。

8.附加建造板材料

可以使用任何合适的材料来形成本文描述的建造板，包括多层建造板和/或由多于一种材料形成的建造板。例如，柔性层（单独地使用或者与附加支撑件或者层一起使用）可以包括具有交联硅酮弹性体涂层（诸如，室温硫化（rtv）硅酮）的编织玻璃纤维（纤维玻璃或者无碱玻璃），其可以轻轻浸入到玻璃纤维织物中以提供机械耐久性。硅酮弹性体（橡胶）的氧渗透性类似于teflon®af-2400。这种配置可以单独地使用或者附连（用粘合剂粘附）至具有可用于空气（氧气）流的未填充织物面积的玻璃板。也可以使用磺化四氟乙烯基含氟聚合物共聚物，诸如，来自dupont的nafion®。

在一些实施例中，可以使用当前非常大量地用于水净化应用的非对称平坦片材膜（见美国专利公开号2014/0290478）。这些膜通常是聚砜类或者聚醚砜类，并且可以涂覆有全氟聚合物或者交联硅酮弹性体以便增加耐化学性。还可以使用聚偏二氟乙烯和可能的聚酰亚胺非对称（多孔）膜，例如，如果耐化学性是个问题的话。其中一些膜可以像没有涂层一样使用。这种膜的示例包括：filmtec®膜（美国密歇根州米德兰的dowchemical公司）。这些是涂覆有交联高tg聚酰胺的多孔聚砜非对称膜（涂层厚度为约0.1微米）。交联聚酰胺涂层应该提供耐化学性。尽管聚酰胺的氧渗透性较低，但涂层的厚度也可以低到使得有效的透氧率（oxygentransmissionrate）较高。没有聚酰胺层的聚砜支撑件可以涂覆有大量聚合物，诸如，硅酮橡胶（或者af-2400），以便产生非常高的透氧率。对filmtec®膜进行大量生产，因为其是水淡化厂中使用的主要材料。pvdf多孔膜可以允许重复使用。

9.建造板涂层

可以在建造板表面或者建造区域上使用全憎（omniphobic）表面。例如，可以使用含有通过毛细力固定或者保持至表面的不互溶流体的图案化表面（随机颗粒阵列或者微型图案化表面）。该表面可以导致表面上的流体沿着表面悬浮。在美国专利号8,535,779和8,574,704中描述了这种表面的示例，其公开内容全部以引用的方式并入本文。

10.建造板柔性层

尽管关于建造板上的柔性层（包括半可渗透（或者气体可渗透）构件（例如，全氟聚合物，诸如，teflonaf®含氟聚合物））对根据本发明的实施例进行了描述，但应理解，在本文所描述的配置中可以使用任何合适的柔性材料。例如，可以使用透明弹性纸张，诸如，玻璃纸。玻璃纸是由已经经过超级压光处理的水分充足的纤维素纤维形成的相对透明的防油纸。玻璃纸可以被增塑和/或涂覆有蜡或者釉。玻璃纸可以是气体可渗透的。在一些实施例中，玻璃纸可以涂覆有一层薄交联硅酮弹性体或者全氟聚合物，诸如，teflonaf®含氟聚合物。玻璃纸大体上是耐油脂的，并且可能对本文所描述的可聚合液体的粘合有限。

尽管已经结合可聚合液体对本发明进行了描述，但本领域的技术人员将理解，本文所描述的方法和设备可以与任何合适的可凝固液体（包括有机材料和无机材料）一起使用。在一些实施例中，“双重固化”可聚合液体（或者“树脂”）以及可以用于执行本发明的方法包括但不限于在如下文件中陈述的那些：j.rolland等人的pct公开号wo2015/200179（2015年12月30日公开）“methodofproducingpolyurethanethree-dimensionalobjectsfrommaterialshavingmultiplemechanismsofhardening”；j.rolland等人的pct公开号wo2015/200173（2015年12月30日公开）“methodsofproducingthree-dimensionalobjectsfrommaterialshavingmultiplemechanismsofhardening”；jrolland等人的pct公开号wo/2015/200189（2015年12月30日公开）“three-dimensionalobjectsproducedfrommaterialshavingmultiplemechanismsofhardening”；j.rolland等人的于2015年12月30日公开的“polyurethaneresinshavingmultiplemechanismsofhardeningforuseinproducingthree-dimensionalobjects”；以及j.rolland等人的美国专利申请号14/977,822（2015年12月22日提交）“methodofproducingthree-dimensionalobjectsfrommaterialshavingmultiplemechanismsofhardening”；j.rolland等人的美国专利申请号14/977,876（2015年12月22日提交）“methodofproducingpolyurethanethree-dimensionalobjectsfrommaterialshavingmultiplemechanismsofhardening”；j.rolland等人的美国专利申请号14/977,938（2015年12月22日提交）“three-dimensionalobjectsproducedfrommaterialshavingmultiplemechanismsofhardening”；以及j.rolland等人的美国专利申请号14/977,974（2015年12月22日提交）“polyurethaneresinshavingmultiplemechanismsofhardeningforuseinproducingthree-dimensionalobjects”；全部这些文件的公开内容全部都以引用的方式并入本文。

尽管本发明优选地通过连续液体相间聚合来执行，如在上文详细的描述的，但在一些实施例中，可以使用用于自下而上的三维制作的替代方法和设备，包括逐层制作。这种方法和设备的示例包括但不限于在如下文件中描述的那些：john的美国专利号7,438,846和el-siblani的美国专利号8,110,135、以及joyce的美国专利申请公开号2013/029862和chen等人的美国专利申请公开号2013/0295212。这些专利和公开物的公开内容全部以引用的方式并入本文。

前述内容用于图示本发明并且不应被解释为限制本发明。本发明由如下权利要求限定，权利要求的等效方案被包括在其中。