用于立体光刻三维打印的系统和方法与流程

背景技术：

1、增材制造技术(诸如三维(3d)打印)正迅速被用作用于许多不同应用的有用技术，该增材制造技术包括快速原型设计和特种组件的制作。3d打印的示例包括基于粉末的打印、熔融沉积建模(fdm)和立体光刻(sla)。

2、基于光聚合物的3d打印技术(例如，sla)可以通过使用光选择性地将聚合物前体固化成光活性树脂内的聚合物材料来以逐层的方式产生3d结构。使用自下而上照明的基于光聚合物的3d打印机可以向上投射光通过包含光活性树脂的大桶的光学透明窗，以固化树脂的至少一部分。这样的打印机可以通过一次形成一层来构建3d结构，其中随后的层粘附到先前的层。

技术实现思路

1、本公开描述了与三维(3d)打印有关的技术。在一些方面，本公开的用于3d打印的系统和方法可以在打印期间通过以下方式来提高打印效率或速度：例如，(i)并行地进行或执行3d打印的多个过程(例如，混合物沉积、混合物固化等)，(ii)利用用于感测混合物的一种或多种特性的一个或多个传感器，或(iii)利用一个或多个擦拭器将混合物混合(例如，减小不均匀性)。

2、在一方面，本公开提供了一种用于打印三维(3d)物体的系统，该系统包括：(i)至少一个平台，其被配置为保持至少一种混合物的膜；(ii)沉积单元，其包括与至少一种混合物的源流体连通的喷嘴，其中沉积单元被配置为将膜沉积到至少一个平台上；(iii)构建单元，其包括光源，该光源被配置为提供足以固化膜的至少一部分的光，以形成3d物体的至少一部分；以及(iv)控制器，其可操作地耦合到至少一个平台，其中控制器被配置为引导至少一个平台沿着多个非重叠路径从沉积单元移动到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元。

3、在一些实施方式中，至少一个平台包括多个平台。

4、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，(i)多个平台中的第一平台被配置为沿着多个非重叠路径中的第一路径从沉积单元移动到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元，并且(ii)多个平台中的第二平台被配置为沿着多个非重叠路径中的第二路径从沉积单元移动到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元。在一些实施方式中，(i)中的第一平台的移动和(ii)中的第二平台的移动基本上同时发生。在一些实施方式中，(i)第一平台被配置为沿着第一路径从沉积单元移动到构建单元并且从构建单元移动到沉积单元，并且(ii)第二平台被配置为沿着第二路径从沉积单元移动到构建单元并且从构建单元移动到沉积单元。在一些实施方式中，第一平台和第二平台中的一个被配置为(i)沿着第一路径从沉积单元移动到构建单元，并且(ii)沿着第二路径从构建单元移动到沉积单元。

5、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少一种混合物包括多种混合物，并且沉积单元被配置为(i)将多种混合物中的第一混合物的膜沉积到多个平台中的第一平台上，并且(ii)将多种混合物中的第二混合物的膜沉积到多个平台中的第二平台上。

6、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，多个非重叠路径相对于彼此设置在不同的高度处。在一些实施方式中，多个非重叠路径之间的间隔大于混合物的膜的厚度。

7、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，多个非重叠路径设置在样品平面上。在一些实施方式中，多个非重叠路径围绕中心点设置。

8、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，多个非重叠路径中的至少一个路径是线性的。

9、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，多个非重叠路径中的至少一个路径是非线性的。

10、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括至少一个致动器，该至少一个致动器被配置为引导至少一个平台在多个非重叠路径之间移动。在一些实施方式中，至少一个致动器不被配置为沿着多个非重叠路径移动。在一些实施方式中，至少一个致动器固定成与沉积单元或构建单元相邻。在一些实施方式中，至少一个致动器被配置为沿着多个非重叠路径中的至少一个路径移动。在一些实施方式中，至少一个致动器包括竖直致动器，该竖直致动器被配置为调整至少一个平台的竖直位置。

11、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为(i)确定至少一个平台上的膜的轮廓，或者(ii)在固化之后，检测至少一个平台上的任何过剩混合物。在一些实施方式中，在(i)中，轮廓包括膜的形状或厚度。在一些实施方式中，至少一个传感器沿着多个非重叠路径中的至少一个路径设置。

12、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括构建头，该构建头被配置为保持3d物体的至少一部分。

13、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，沉积单元还包括至少一个擦拭器，至少一个擦拭器被配置为横跨至少一个平台移动，以(i)将至少一种混合物铺展在至少一个平台之上来提供膜，或(ii)从至少一个平台去除膜的至少一部分。

14、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少一种混合物包括聚合物前体和光引发剂。在一些实施方式中，至少一种混合物还包括光抑制剂。

15、在另一方面，本公开提供了一种用于打印三维(3d)物体的方法，该方法包括：(a)提供：(i)至少一个平台，其用于保持至少一种混合物的膜；(ii)沉积单元，其包括与至少一种混合物的源流体连通的喷嘴，其中沉积单元用于将膜沉积到至少一个平台上；以及(iii)构建单元，其包括光源，该光源用于提供足以固化膜的至少一部分的光，以形成3d物体的至少一部分；和(b)将至少一个平台沿着多个非重叠路径从沉积单元移动到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元。

16、在一些实施方式中，至少一个平台包括多个平台。

17、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括，在(b)中，(i)将多个平台中的第一平台沿着多个非重叠路径中的第一路径从沉积单元移动到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元，并且(ii)将多个平台中的第二平台沿着多个非重叠路径中的第二路径从沉积单元移动到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元。在一些实施方式中，(i)中的第一平台的移动和(ii)中的第二平台的移动基本上同时发生。在一些实施方式中，该方法还包括(i)将第一平台沿着第一路径从沉积单元移动到构建单元并且从构建单元移动到沉积单元；以及(ii)将第二平台沿着第二路径从沉积单元移动到构建单元并且从构建单元移动到沉积单元。在一些实施方式中，该方法还包括将第一平台和第二平台中的一个(i)沿着第一路径从沉积单元移动到构建单元并且(ii)沿着第二路径从构建单元移动到沉积单元。

18、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少一种混合物包括多种混合物，并且该方法还包括引导沉积单元以(i)将多种混合物中的第一混合物的膜沉积到多个平台中的第一平台上，并且(ii)将多种混合物中的第二混合物的膜沉积到多个平台中的第二平台上。

19、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，多个非重叠路径相对于彼此设置在不同的高度处。在一些实施方式中，多个非重叠路径之间的间隔大于混合物的膜的厚度。

20、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，多个非重叠路径设置在样品平面上。在一些实施方式中，多个非重叠路径围绕中心点设置。

21、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，多个非重叠路径中的至少一个路径是线性的。

22、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，多个非重叠路径中的至少一个路径是非线性的。

23、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括引导至少一个致动器以将至少一个平台在多个非重叠路径之间移动。在一些实施方式中，至少一个致动器不被配置为沿着多个非重叠路径移动。在一些实施方式中，至少一个致动器固定成与沉积单元或构建单元相邻。在一些实施方式中，至少一个致动器被配置为沿着多个非重叠路径中的至少一个路径移动。在一些实施方式中，至少一个致动器包括竖直致动器，该竖直致动器用于调整至少一个平台的竖直位置。

24、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括引导至少一个传感器以(i)确定至少一个平台上的膜的轮廓，或者(ii)在固化之后，检测至少一个平台上的任何过剩混合物。在一些实施方式中，在(i)中，轮廓包括膜的形状或厚度。在一些实施方式中，至少一个传感器沿着多个非重叠路径中的至少一个路径设置。

25、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括提供构建头，该构建头被配置为保持3d物体的至少一部分。

26、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，沉积单元还包括至少一个擦拭器，该至少一个擦拭器被配置为横跨至少一个平台移动，以(i)将至少一种混合物铺展在至少一个平台之上来提供膜，或(ii)从至少一个平台去除膜的至少一部分。

27、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少一种混合物包括聚合物前体和光引发剂。在一些实施方式中，至少一种混合物还包括光抑制剂。

28、在另一方面，本公开提供了一种用于打印三维(3d)物体的系统，该系统包括：(i)至少第一擦拭器，其被配置为将设置在平台之上的混合物的至少一部分混合；和(ii)至少第二擦拭器，其被配置为从平台的至少一部分去除混合物的至少一部分；以及(iii)控制器，其被配置为(i)引导至少第一擦拭器相对于平台移动，以将混合物的至少一部分混合，并且(ii)引导至少第二擦拭器相对于平台移动，以从平台去除混合物的至少一部分。

29、在一些实施方式中，至少第一擦拭器相对于至少第二擦拭器的平面成角度。

30、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少第一擦拭器包括一个或多个间隙，该一个或多个间隙被配置为引导混合物的至少一部分流过该一个或多个间隙。在一些实施方式中，至少第一擦拭器的相对移动引导混合物的至少一部分流过一个或多个间隙并朝向至少第二擦拭器流动。在一些实施方式中，至少第一擦拭器包括多个第一擦拭器，其中多个第一擦拭器由一个或多个间隙分隔开。在一些实施方式中，多个第一擦拭器相对于彼此成角度设置。在一些实施方式中，一个或多个间隙包括一个或多个开口。

31、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，在至少擦拭器相对于平台移动的同时发生混合。

32、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少第二擦拭器是单个第二擦拭器。

33、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少第二擦拭器包括多个第二擦拭器。

34、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器包括柔性擦拭器。

35、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器包括聚氨酯、橡胶或硅树脂。

36、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，控制器被配置为在引导(ii)之前引导(i)，使得混合物的至少一部分在与至少第二擦拭器接触之前与至少第一擦拭器接触。

37、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，控制器被配置为基本上同时引导(i)和(ii)。

38、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，(i)中的相对移动的方向与(ii)中的相对移动的方向相同。

39、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，在(i)或(ii)中，相对移动是旋转移动或横向移动。

40、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，混合的特征在于，与没有混合的对照混合物相比，减小了混合物的至少一部分内的不均匀性。在一些实施方式中，不均匀性通过混合物的至少一部分的光密度来测量。

41、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括平台。

42、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括喷嘴，喷嘴与混合物的源流体连通，其中处理器还被配置为引导混合物从源分配到平台上。在一些实施方式中，在混合之后、在混合的同时或在混合之前发生分配。

43、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，控制器被配置为(i)引导至少第一擦拭器横跨平台移动，并且(ii)引导至少第二擦拭器横跨平台移动。

44、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括构建头，该构建头被配置为保持3d物体的至少一部分。

45、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少一种混合物包括聚合物前体和光引发剂。在一些实施方式中，至少一种混合物还包括光抑制剂。

46、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器基本上是直的。

47、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器是弯曲的。

48、在另一方面，本公开提供了一种用于打印三维(3d)物体的方法，包括：(a)提供：(i)至少第一擦拭器，其被配置为将设置在平台之上的混合物的至少一部分混合；和(ii)至少第二擦拭器，其被配置为从平台的至少一部分去除混合物的至少一部分；以及(b)(1)相对于平台移动至少第一擦拭器，以将混合物的至少一部分混合；以及(2)相对于平台移动至少第二擦拭器，以从平台去除混合物的至少一部分。

49、在一些实施方式中，至少第一擦拭器相对于至少第二擦拭器的平面成角度。

50、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少第一擦拭器包括一个或多个间隙，该一个或多个间隙被配置为引导混合物的至少一部分流过该一个或多个间隙。在一些实施方式中，至少第一擦拭器的相对移动引导混合物的至少一部分流过一个或多个间隙并朝向至少第二擦拭器流动。在一些实施方式中，至少第一擦拭器包括多个第一擦拭器，其中多个第一擦拭器由一个或多个间隙分隔开。在一些实施方式中，多个第一擦拭器相对于彼此成角度设置。在一些实施方式中，一个或多个间隙包括一个或多个开口。

51、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，在至少擦拭器相对于平台移动的同时发生混合。

52、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少第二个擦拭器是单个第二擦拭器。

53、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少第二擦拭器包括多个第二擦拭器。

54、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器包括柔性擦拭器。

55、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器包括聚氨酯、橡胶或硅树脂。

56、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括在(2)之前执行(1)，使得混合物的至少一部分在与至少第二擦拭器接触之前与至少第一擦拭器接触。

57、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括基本上同时执行(1)和(2)。

58、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，(1)中的相对移动的方向和(2)中的相对移动的方向相同。

59、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，在(1)或(2)中，相对移动是旋转移动或横向移动。

60、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，混合的特征在于，与没有混合的对照混合物相比，减小了混合物的至少一部分内的不均匀性。在一些实施方式中，不均匀性通过混合物的至少一部分的光密度来测量。

61、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括提供平台。

62、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括通过喷嘴将混合物从混合物的源分配到平台上。在一些实施方式中，在混合之后、在混合的同时或在混合之前发生分配。

63、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法包括(1)移动至少第一擦拭器横跨平台，以及(ii)移动至少第二擦拭器横跨平台。

64、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括提供构建头，该构建头用于保持3d物体的至少一部分。

65、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少一种混合物包括聚合物前体和光引发剂。在一些实施方式中，至少一种混合物还包括光抑制剂。

66、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器基本上是直的。

67、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少第一擦拭器或至少第二擦拭器是弯曲的。

68、在另一方面，本公开提供了一种用于打印三维(3d)物体的系统，包括：(i)至少一条带，其中至少一条带的表面包括至少一个平台，至少一个平台被配置为保持混合物的膜；(ii)沉积单元，其包括与混合物的源流体连通的喷嘴，其中沉积单元被配置为将膜沉积到至少一个平台上；(iii)构建单元，其包括光源，光源被配置为提供足以固化膜的至少一部分的光，以形成3d物体的至少一部分；(iv)传感器，其沿着至少一个平台的从沉积单元到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元的路径设置，其中传感器被配置为(i)在固化之前，确定设置在至少一个平台上的膜的轮廓，或者(ii)在固化之后，检测至少一个平台上的任何过剩混合物；以及(v)控制器，其可操作地耦合到至少一个平台，其中控制器被配置为引导至少一个平台沿着路径的移动。

69、在一些实施方式中，传感器设置在路径内。

70、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，路径是从沉积单元到构建单元，并且其中传感器被配置为确定膜的轮廓。

71、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，路径是从构建单元到沉积单元，并且其中传感器被配置为检测至少一个平台上的过剩混合物。

72、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，沉积单元还包括附加传感器，该附加传感器被配置为在固化之前确定膜的不同轮廓。

73、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，传感器包括相机或激光位移传感器。

74、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括擦拭器，该擦拭器被配置为从至少一个平台去除过剩混合物。在一些实施方式中，擦拭器是沉积单元的一部分。在一些实施方式中，擦拭器是清洁单元的一部分，清洁单元设置在从构建单元到沉积单元的路径之间。

75、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少一个平台包括多个平台。在一些实施方式中，(i)至少一条带中的第一带包括多个平台中的第一平台，并且(ii)至少一条带中的第二带包括多个平台中的第二平台。

76、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少一条带包括连续带或辊对辊带。

77、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，表面的至少一部分是至少一个平台。

78、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，控制器被配置为在至少一个平台沿着路径移动的同时引导传感器执行(i)或(ii)。

79、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，该系统还包括构建头，该构建头被配置为保持3d物体的至少一部分。

80、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，混合物包括聚合物前体和光引发剂。

81、在本文中公开的任何一个系统的一些实施方式中，至少一种混合物还包括光抑制剂。

82、在另一方面，本公开提供了一种用于打印三维(3d)物体的方法，包括：(a)提供：(i)至少一条带，其中至少一条带的表面包括用于保持混合物的膜的至少一个平台；(ii)沉积单元，其包括与混合物的源流体连通的喷嘴，其中沉积单元用于将膜沉积到至少一个平台上；(iii)构建单元，其包括光源，该光源用于提供足以固化膜的至少一部分的光，以形成3d物体的至少一部分；和(iv)传感器，其沿着至少一个平台的从沉积单元到构建单元或者从构建单元移动到沉积单元的路径设置，其中传感器用于(1)在固化之前，确定设置在至少一个平台上的膜的轮廓，或者(2)在固化之后，检测至少一个平台上的任何过剩混合物；以及(b)将至少一个平台沿着路径移动。

83、在一些实施方式中，传感器设置在路径内。

84、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，路径是从沉积单元到构建单元，并且其中传感器用于确定膜的轮廓。

85、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，路径是从构建单元到沉积单元，并且其中传感器用于检测至少一个平台上的过剩混合物。

86、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，沉积单元还包括附加传感器，该附加传感器被配置为在固化之前确定膜的不同轮廓。

87、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，传感器包括相机或激光位移传感器。

88、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括擦拭器，该擦拭器被配置为从至少一个平台去除过剩混合物。

89、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，擦拭器是沉积单元的一部分。

90、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，擦拭器是清洁单元的一部分，清洁单元设置在从构建单元到沉积单元的路径之间。

91、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少一个平台包括多个平台。在一些实施方式中，(i)至少一条连续带中的第一连续带包括多个平台中的第一平台，并且(ii)至少一条连续带中的第二连续带包括多个平台中的第二平台。

92、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少一条带包括连续带或辊对辊带。

93、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，表面的至少一部分是至少一个平台。

94、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括在至少一个平台沿着路径移动的同时引导传感器执行(1)或(2)。

95、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，该方法还包括构建头，该构建头被配置为保持3d物体的至少一部分。

96、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，混合物包括聚合物前体和光引发剂。

97、在本文中公开的任何一种方法的一些实施方式中，至少一种混合物还包括光抑制剂。

98、根据以下详细描述，本公开的附加方面和优点对于本领域技术人员来说将变得很明显，在以下详细描述中仅示出和描述了本公开的说明性实施方式。正如将认识到的，本公开能够具有其他的和不同的实施方式，并且其若干细节能够在各个明显方面进行修改，所有这些均不背离本公开。因此，附图和描述在本质上应被视为说明性的，而不被视为限制性的。

99、援引并入

100、本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文中，其程度如同具体地和单独地指出通过引用而并入每一个单独的出版物、专利或专利申请。在通过引用并入的出版物和专利或专利申请与说明书中包含的公开内容相矛盾的范围内，说明书旨在取代和/或优先于任何此类矛盾的材料。