DE10204985B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes Download PDF

Info

Publication number
DE10204985B4
DE10204985B4 DE10204985A DE10204985A DE10204985B4 DE 10204985 B4 DE10204985 B4 DE 10204985B4 DE 10204985 A DE10204985 A DE 10204985A DE 10204985 A DE10204985 A DE 10204985A DE 10204985 B4 DE10204985 B4 DE 10204985B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
lowering
solidified
cross
transparent plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10204985A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10204985A1 (de
Inventor
Mario Nebel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BECKMANN-INSTITUT FUER TECHNOLOGIEENTWICKLUNG E.V.,
Original Assignee
BECKMANN INST fur TECHNOLOGIE
Beckmann-Institut fur Technologieentwicklung Ev
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BECKMANN INST fur TECHNOLOGIE, Beckmann-Institut fur Technologieentwicklung Ev filed Critical BECKMANN INST fur TECHNOLOGIE
Priority to DE10204985A priority Critical patent/DE10204985B4/de
Publication of DE10204985A1 publication Critical patent/DE10204985A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10204985B4 publication Critical patent/DE10204985B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes auf einer Bauplattform durch schichtweises Verfestigen eines flüssigen, unter Einwirkung von elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Materials, an dem Querschnitt des zu erzeugenden Objektes (5) entsprechenden Stellen definierter Schichtdicke, unter Verwendung einer, in Abhängigkeit vom Querschnitt des Objekts in der jeweiligen Schicht elektronisch ansteuerbaren Maskenerzeugungseinrichtung zum selektiven Projizieren von Strahlung steuerbarer Intensität auf die zu belichtende Oberfläche des Materials (6), wobei das Ablösen des verfestigten Materials (6) durch Absenken des auf der Bauplattform befindlichen Objektes erfolgt, unter Verwendung eines Behälters zur Aufnahme des Materials, einer Strahlungsquelle, die im wesentlichen im sichtbaren Lichtspektrum emittiert, einer Vorrichtung zur Erzeugung des zu belichtenden Bereiches, entsprechend dem zu verfestigenden Querschnitt des Objektes, einer Optik zur Projektion der Maskenabbildung auf die Oberfläche des Materials, einer Positioniervorrichtung zum Positionieren des zu bildenden Objektes relativ zu dem Behälter, wobei die zu belichtende Oberfläche des Materials mit einer transparenten Platte (9) zur Abdeckung...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 7.
  • Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 7 ist aus der DE 19929199 A1 bekannt.
  • Stand der Technik ist ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes durch schichtweises Verfestigen eines mittels elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung aushärtbaren, flüssigen Kunststoffmaterials am jeweiligen Querschnitt des Objektes, durch Verwendung einer elektronisch angesteuerten Maskenerzeugungseinrichtung zum selektiven Projizieren der intensitätsgesteuerten Strahlung auf die Oberfläche des Materials. Das Verfahren wird als Mikro-Photoverfestigung bezeichnet. Die dabei zum Einsatz kommende Vorrichtung, weist an der über dem Material befindlichen transparenten Platte, z.B. Glasmaterial, durch welche die Belichtung des Materials erfolgt eine Antihaftschicht auf, die ein Anhaften des ausgehärteten Materials an dieser Platte verhindern soll. Die Funktionalität dieser Schicht erlaubt aber nur das Fertigen von Objekten eingeschränkter Komplexität bzw. das Fertigen von Objekten kleiner Dimensionen. Komplexe Objekte mit starken Querschnittsunterschieden und Überhängen sowie größere Objektdimensionsbereiche sind bisher nicht herstellbar.
  • Darüber hinaus sind mit dem Stand der Technik nur gleichmäßige Schichtdicken realisierbar. Bei der Prozessvorbereitung für schichtenbasierende Verfahren ist durch den Bediener der Vorrichtung ein Optimum zwischen Bauzeit und Detaillierungsgrad zu finden. Eine große Schichtdicke (z.B. 0,2 mm) steht für eine schnelle Bauzeit aber eine eingeschränkte Qualität (Stufenproblem der Schichtenverfahren wird spürbar) und eine kleine Schichtdicke (z.B. 0,05 mm) verursacht hingegen eine lange Bauzeit aber eine hohe Qualität. Die Entscheidung ist oft ein durch den Bediener der Vorrichtung zu treffender Kompromiss. Die Komplexität der zu fertigenden Objekte nimmt auf diese Entscheidung den größten Einfluss.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes bereitzustellen, mit dem Ziel:
    • • eine höhere Objektqualität,
    • • eine Erweiterung des Dimensionsbereiches herstellbarer Objekte,
    • • eine Anpassung an unterschiedliche Objektgrößen und
    • • eine höhere Produktivität
    durch eine verbesserte Funktionalität der Gesamtvorrichtung zu realisieren.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des 1. und 7. Patentanspruches gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Vorteile der Erfindung betreffen im Wesentlichen die Möglichkeit der Nutzung variabler Schichtdicken zur Objektfertigung (Bauzeiteinsparung ohne Qualitätsminderung) und das Ersetzen der Antihaftbeschichtung der Glasplatte durch ein weiteres steuerbares Bauteil, was zu einer deutlichen Verbesserung des Ablöseverhaltens anhaftenden Materials führt (Erweiterung des Spektrums an fertigbaren Bauteilen sowohl in der Komplexität als auch in der Dimension). Objekte mit sehr unterschiedlichen Komplexitäten werden in weniger detailhaltigen Objektbereichen mit großen Schichtdicken und in detaillierten Objektbereichen mit kleinen Schichtdicken gefertigt. Es lässt sich also die Bauzeit als auch die Qualität ohne Einschränkungen verbessern. Bedeutende Optimierungen hinsichtlich der Bauzeit bei gleichbleibender Qualität bzw. der. Qualitätsverbesserung bei gleichbleibender Bauzeit, sind bei Anwendung der variablen Schichtdicken für Objekte mit sehr vielen Schichten (Körper mit großen Abmessungen in z-Richtung) und großen Unterschieden in der Komplexität zu errei chen. Dies alles ist aber nur durch das Hinzukommen eines weiteren Bauteils in der Vorrichtung, einer von der transparenten Platte getrennten biegsamen Schicht, die die Funktionalität der bisherigen Antihaftbeschichtung auf der Glasplatte deutlich übertrifft, zu erreichen. Damit ist die Fertigung komplexerer und größerer Objekte in der Vorrichtung möglich.
  • Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand von
  • 1 schematische Querschnittsdarstellung der Vorrichtung;
  • 2 vergrößerter Ausschnitt der Querschnittsdarstellung der Vorrichtung;
  • 3 Funktionsweise der Anwendung variabler Schichtdicken für die Herstellung von Objekten; und
  • 4 Maskentechnik zur Objekterzeugung.
  • Die im Rahmen der Erfindung entwickelte Vorrichtung dient der Herstellung eines dreidimensionalen Objektes durch den schichtweisen generativen Aufbau von Querschnitten dieses Objektes, wobei die Dicke der Schichten unterschiedlich sein kann.
  • Die in 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 1 weist einen an der Oberseite offenen Behälter 2 mit einem oberen Rand 3 auf. In dem Behälter ist ein Träger 4 zum Tragen eines zu bildenden Objektes 5 mit einer im wesentlichen ebenen und horizontal ausgerichteten Bauplattform 6 angeordnet, die mittels einer Höheneinstellvorrichtung 7 in dem Behälter 2 vertikal verschoben und positioniert werden kann. Die Bauplattform 6 weist eine rechteckige Querschnittsform auf.
  • Der gesamte Behälter 2 ist bis zu einem Höhenniveau unterhalb des oberen Randes 3 mit einem lichtaushärtbaren flüssigen Kunststoff 8 gefüllt. In einem vorbestimmten Abstand unterhalb des oberen Randes 3 des Behälters 2 ist eine transparente Platte 9 aus einem für elektromagnetische oder Teilchenstrahlung, wie z.B. Licht, durchgängigem Material, beispielsweise Glas, vorgesehen, die über eine Halterung 10 derart in der Vorrichtung befestigt ist, dass sie in den mit Material 8 gefüllten Behälter um ein vorbestimmtes Maß in das Material eintaucht. Die Halterung 10 ist mittels einer Klemmvorrichtung über dem Behälter 2 leicht auszutauschen und an einer gewünschten Position über der Bauplattform positionierbar. Die transparente Platte 9 ist ferner über eine Justiereinrichtung in ihrer Neigung und Höhe verstellbar, so dass sie parallel zur Bauplattform ausgerichtet werden kann.
  • Zwischen der Unterseite der transparenten Platte, der Oberseite der Bauplattform 6 zugewandt, befindet sich als separates Bauteil eine für elektromagnetische oder Teilchenstrahlung durchlässige biegsame Schicht 11 aus z.B. transparenter Kunststofffolie, von der sich das verfestigte Material aufgrund der Biegsamkeit/Flexibilität der Schicht 11 besser ablösen kann, als von der annähernd steifen Platte 9. Dadurch werden mechanische Einflüsse auf das herzustellende Objekt 5 und die Vorrichtung 1 deutlich vermindert und die Objektqualität erhöht. Die biegsame Schicht 11 ist in einer von der Halterung der transparenten Platte 10 separaten Halterung 12 befestigt. Die Halterung 12 lässt sich ebenso wie die Halterung für die transparente Platte 10 über eine weitere Klemmvorrichtung separat zur Plattenhalterung leicht austauschen und in der gewünschten Position zur Bauplattform und der transparenten Platte positionieren. Während des Belichtungsvorganges liegen die transparente Platte und die biegsame Schicht aufeinander. Beim anschließenden Materialauftrag durch Absenken der Bauplattform 6, löst sich zunächst die biegsame Schicht von der transparenten Platte 9 und erst danach das verfestigte Kunststoffmaterial von der biegsamen Schicht 11. Dieser zugrundeliegende Effekt lässt sich durch ein synchrones Mitführen der biegsamen Schicht 11 beim Absenken der Bauplattform 6 weiter verbessern. Dazu ist ein Antrieb 24 an der Halterung zur vertikalen Bewegung der biegsamen Schicht 11 vorgesehen. Diese unterstützende Funktion kann wahlweise zugeschaltet werden.
  • Oberhalb des Behälters 2 ist eine Belichtungseinrichtung 13 mit einer Maskenerzeugungseinrichtung 14, z.B. einem LC-Display oder einem Digital Mirror Display, die eine Maskenprojektion von elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung im sichtbaren Spektrum erlaubt, angebracht. Darüber hinaus ist auch eine andere geeignete elektronisch ansteuerbare Pixelmatrix, die eine Maskenprojektion von elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung im nichtsichtbaren Spektrum erlaubt, vorstellbar. Die Belichtungseinrichtung 13 weist weiterhin eine wechselbare Strahlungsquelle 15, beispielsweise in Form einer Quecksilberdampflampe oder anderer geeigneter Emittenten, auf. Die Maskenerzeugungseinrichtung 14 ist zwischen der Strahlungsquelle 15 und dem Behälter 2 angeordnet.
  • Das Kantenlängenverhältnis der Bauplattform 6 entspricht dabei im wesentlichen dem Verhältnis der Kantenabmessungen des in den Behälter projizierten Bildes 25 der Maskenerzeugungseinrichtung 14.
  • Die Belichtungseinrichtung weist ferner eine zwischen der Maskenerzeugungseinrichtung 14 und dem Behälter 2 angeordnete Optik 16 in Form eines Objektives, welches wahlweise ein Zoom-Objektiv oder eine wechselbare starre Optik sein kann, mit dem Ziel, die erzeugte Maske 25 (s. 4) an die Größe des auf der Bauplattform 6 zu erzeugenden Objektes durch eine vergrößerte oder verkleinerte Abbildung anzupassen, auf. Eine verkleinerte Abbildung der Maske 25 ermöglicht dabei nicht nur eine Anpassung an kleinere herzustellende Objekte, sondern auch eine Verbesserung der Strukturauflösung, da die Pixelmatrix mit einer festen Anzahl an strukturauflösenden Elementen auf einen kleineren Bereich abgebildet wird. Die Anordnung der Belichtungseinrichtung 13 und der als Trennschicht zwischen aushärtendem Kunststoff und der transparenten Platte 9 befindlichen biegsamen Schicht 11 ist relativ zu einander so, dass die Brennebene 17 der Optik 16 mit der Unterseite der biegsamen Schicht 11 zusammenfällt, so dass dort eine scharte Abbildung erzeugt wird.
  • Im Strahlengang zwischen der Belichtungseinrichtung 13 und dem Behälter 2 befindet sich eine elektromechanische Blende 18, die zwischen den Belichtungen durch Verschließen des Strahlenganges während des Materialauftrages, systemfremde und systemeigene Strahlung vom flüssigen Material im Behälter 2 isolieren soll. Bei der Belichtung einer neuen Schicht wird diese Blende 18 zuvor geöffnet. Die Steuerung der Dauer der Belichtung erfolgt allein durch die Belichtungseinrichtung 13.
  • Es ist ferner eine Steuerung 19 mit einem Computer 20 vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass die Maskenerzeugungseinrichtung 14 in der Belichtungseinrichtung 13, die Höheneinstellvorrichtung 7, die Blende 18 und der Antrieb 24 zentral und in Abhängigkeit von einem von den Objektdaten abhängigen Bauprogramm steuert. Die Steuerung 19 ist derart ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von den Daten, die jeweils den Querschnitt des zu bildenden Objektes in einer Schicht kennzeichnen, die Maskenerzeugungseinrichtung 14 ansteuert. Ferner ist die Steuerung 19 so ausgebildet, dass die Bauplattform 6 schrittweise um das einer Schichtdicke entsprechende Maß relativ zur Unterseite der biegsamen Schicht 11 mit der darüber befindlichen transparenten Platte 9 absenkbar ist und dass die Blende 18 den Strahlengang verschließt, wenn keine Belichtung der Oberfläche des Kunststoffes stattfindet, bzw. dass die Blende öffnet, bevor die Belichtung einer Schicht beginnt.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zuerst aus vorgegebenen Objektdaten, z.B. 3D CAD-Daten 26, in bekannter Weise Schichtdaten 27 gleichmäßiger Dicke für den Querschnitt des Objektes in jeder Schicht erzeugt. Die Schichtinformationen werden als Baudaten an die Software zur Anlagensteuerung übergeben.
  • Dann kann in einem ersten verfahrensvorbereitenden Schritt der Behälter 2 der Vorrichtung mit einem flüssigen Photopolymer 8 befüllt werden. Dieses Polymer 8 hat die Eigenschaft unter Einwirkung von elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung auszuhärten. Die Eigenschaften der Strahlung müssen dabei auf den im Polymer 8 enthaltenen Initiator (Polymerisation) abgestimmt sein und umgekehrt. Die transparente Platte 9 und die darunter befindliche biegsame Schicht 11 ist in die Vorrichtung einzusetzen und zu positionieren. Die Justierung der Platte 9 und der Schicht 11 erfolgt horizontal, parallel zur Bauplattform 6 und senkrecht zur optischen Achse.
  • In einem zweiten Schritt wird über die Höheneinstellvorrichtung 7 der Träger derart verschoben, dass sich die Oberfläche der Bauplattform 6 um das der gewünschten Schichtdicke der Startschicht entsprechende Maß unterhalb der Unterseite der biegsamen Schicht 11 befindet. Damit befindet sich zwischen der Unterseite der biegsamen Schicht, die durch die darüber befindliche transparente Platte gestützt wird, und der Oberseite der Bauplattform 6 eine definierte Schicht des flüssigen lichtaushärtbaren Kunststoffes.
  • Anschließend erfolgt die Belichtung der ersten Schicht. Die Maskenerzeugungseinrichtung 14 wird über die Steuerung 19 entsprechend den der ersten zu verfestigenden Schicht des Objektes entsprechenden Schichtdaten angesteuert, so dass die Maskenerzeugungseinrichtung eine Maske 25 bildet, welche die von der Strahlungsquelle 15 ausgesandte elektromagnetische oder Teilchenstrahlung an den Stellen hindurchlässt, die dem Querschnitt des Objektes 21 in dieser Schicht entsprechen und an den übrigen Stellen als Dunkelfeld 22 undurchlässig ist. Durch das mittels der Optik 16 auf die Oberseite der transparenten Platte projizierte Bild der Maske 25, erfolgt eine Bestrahlung der unterhalb der biegsamen Schicht 11 befindlichen Schicht flüssigen Kunststoffmaterials lediglich an den Stellen, die dem Objektquerschnitt 21 entsprechen. Nach der Belichtung einer Schicht wird die Maskenerzeugungseinrichtung 14 vollständig auf Dunkelfeld 22 geschaltet, d.h. der in der projizierten Maske befindliche jeweilige Querschnitt des Objektes 21 wird aus dem Bild ausgeblendet, so dass keine weitere Aushärtung erfolgen kann, da die Strahlung im Dunkelfeld 22 zu gering ist, um das Kunststoffmaterial auszuhärten. Darüber hinaus verschließt die Blende 18 den Strahlengang, um zu verhindern, dass während des Materialauftrages für die nächste Schicht emittierte Strahlung der Strahlungsquelle oder Strahlung von außerhalb der Vorrichtung in den Behälter 2 fällt.
  • Anschließend wird die Bauplattform 6 um ein der Steuerung vorgegebenes Maß abgesenkt. Dabei löst sich zunächst die biegsame Schicht 11 von der Unterseite der transparenten Platte 9. Unterstützend wirken dabei trennungsfördernde Oberflächeneigenschaften an der Trennfläche 23 zwischen Platte 9 und Schicht 11. Weitere Unterstützung ist durch Zuschalten eines Antriebes 24, z.B. einem Stellmotor, verbunden mit der Halterung der biegsamen Schicht 11 möglich, der dafür sorgt, die biegsame Schicht besser von der transparenten Platte zu trennen und den Vorgang des Ablösens des verfestigten Materials von der biegsamen Schicht soweit zu verzögern, bis die biegsame Schicht vollständig von der transparenten Platte getrennt ist. Durch weiteres Absenken der Bauplattform 6 und ein durch an der Unterseite der biegsamen Schicht 11 anhaftendes verfestigtes Material verursachtes Wölben der biegsamen Schicht 11, löst sich das verfestigte Material von der Schicht 11 ab. Durch das Ablösen des verfestigten Kunststoffmaterials von der biegsamen Schicht und der sich weiter absenkenden Bauplattform 6 entsteht zwischen der Schicht 11 und der letzten verfestigten Materialschicht ein Unterdruck, der dafür sorgt, dass Kunststoffmaterial in den so erzeugten Zwischenraum zwischen der unter der transparenten Platte befindlichen biegsamen Schicht 11 und der zuletzt verfestigten Schicht nachfließt. Das Absenken der Bauplattform erfolgt dabei mit einer nicht gleichmäßigen Geschwindigkeit, z.B. beschleunigend, mit dem Ziel den beschriebenen Ablöseprozess durch die Verfahrbewegung der Bauplattform, relativ zur transparenten Platte bzw. der biegsamen Schicht, den unterschiedlichen Absenkphasen der Bauplattform anpassen zu können.
  • Durch ein anschließend erfolgendes Anheben der Bauplattform durch die Höheneinstellvorrichtung um den Betrag des Absenkens minus den Betrag der Schichtdicke, wird die neue Schicht eingestellt. Der oben beschriebene Ablauf wird bis zur Fertigstellung des Objektes wiederholt.
  • Der beschriebene Prozessablauf wird durch 4 und die vergrößerte Querschnittsdarstellung der Vorrichtung in 2 verständlicher.
  • Das Nutzen unterschiedlicher Verfahrwege der Höhenverstelleinrichtung 7 (variable Schichtdicken) wird für das bisher beschriebene Verfahren durch das geometrieabhängige "slicen" der vorliegenden Objektdaten mit variablen Schichtdicken möglich. Das ist sinnvoll für Objekte, die beispielsweise bei einer bestimmten Positionierung die gleichen Schichtinformationen in z-Richtung aufweisen. Die Zuordnung entsprechender Belichtungsinformationen, wie z.B. die Wellenlänge, die Strahlungsintensität (Helligkeit) und die Belichtungszeit zu den verschiedenen Schichtdicken, liefert Baudaten, die eine Optimierung von Bauzeit und erreichbarer Qualität bei der Herstellung dreidimensionaler Objekte ermöglichen.
  • Zum besseren Verständnis der Funktionsweise der variablen Schichtdicke sei auf 3 verwiesen. Der Effekt für das abgebildete Beispiel eines Objektes in 3 ist dabei folgender, dass das Schichtenmodell mit variablen Schichtdicken 28 im Bereich des Formelementes Wand 30 eine geringere Anzahl an Schichten benötigt, was letztlich zu einer geringeren Bauzeit des Gesamtobjektes führt, im Vergleich zum Schichtenmodell mit konstanter Schichtdicke 27. Das Formelement Schräge 29 nimmt mit gleicher Schichtdicke in beiden Schichtenmodellen 27, 28 keinen Einfluss auf die Bauzeit.
  • Weiterhin ist in 2 ein Objekt 5 dargestellt, welches mit variabler Schichtdicke gefertigt wird.
  • Bauen mit variabler Schichtdicke erfordert neben einem Schichtenmodell 28 Baudaten, die über die Schichtinformation (Maske 25) hinaus, die Schichtdickeninformation für die Höheneinstellvorrichtung und die zugeordneten Belichtungsparameter für die Aushärtung des flüssigen Materials zur Erzielung der notwendigen Durchhärtetiefe bereits enthalten.
  • Die Umsetzung ist durch eine Datenaufbereitung des 3D-CAD Modells möglich, die in den Objektdaten 26 komplexe und weniger komplexe Bereiche erkennt bzw. durch den Anwender zugewiesen bekommt und diesen Bereichen zwei bis mehrere verschiedene Schichtdicken zuordnet bzw. durch den Bediener zugewiesen bekommt. Jeder Schichtdicke sind die entsprechenden Belichtungsparameter zur Erzielung der jeweils geforderten Materialdurchhärtetiefe in den Baudaten zugeordnet, so dass ein Baufortschritt mit variablen Schichtdicken in der Vorrichtung 1 gewährleistet werden kann.
  • Das Objekt 5 kann nach Fertigstellung durch ein Entfernen der Halterung 10 und der Halterung 12 über der Wanne 2 von der Bauplattform entnommen werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes auf einer Bauplattform durch schichtweises Verfestigen eines flüssigen, unter Einwirkung von elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Materials, an dem Querschnitt des zu erzeugenden Objektes (5) entsprechenden Stellen definierter Schichtdicke, unter Verwendung einer, in Abhängigkeit vom Querschnitt des Objekts in der jeweiligen Schicht elektronisch ansteuerbaren Maskenerzeugungseinrichtung zum selektiven Projizieren von Strahlung steuerbarer Intensität auf die zu belichtende Oberfläche des Materials (6), wobei das Ablösen des verfestigten Materials (6) durch Absenken des auf der Bauplattform befindlichen Objektes erfolgt, unter Verwendung eines Behälters zur Aufnahme des Materials, einer Strahlungsquelle, die im wesentlichen im sichtbaren Lichtspektrum emittiert, einer Vorrichtung zur Erzeugung des zu belichtenden Bereiches, entsprechend dem zu verfestigenden Querschnitt des Objektes, einer Optik zur Projektion der Maskenabbildung auf die Oberfläche des Materials, einer Positioniervorrichtung zum Positionieren des zu bildenden Objektes relativ zu dem Behälter, wobei die zu belichtende Oberfläche des Materials mit einer transparenten Platte (9) zur Abdeckung des Materials (6) und einer Schicht (11) zur Verminderung der Anhaftung des verfestigten Materials an der transparenten Platte (9) abgedeckt ist und die Schicht (11) beim Absenken der Bauplattform sich zuerst von der transparenten Platte (9) löst und erst dann das an ihr anhaftende verfestigte Material freigibt, wobei das Absenken der Bauplattform (6) um einen Absenkbetrag erfolgt, der größer ist als die nächste zu erzeugende Schichtdicke und dass anschließend durch Anheben der Bauplattform (6) um den Betrag des Absenkens minus dem Betrag der nächsten zu erzeugenden Schichtdicke die nächste zu erzeugende Schichtdicke eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Absenken der Bauplattform (6) mit nicht gleichmäßiger Geschwindigkeit erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absenken der Bauplattform (6) beschleunigend erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (11) mittels eines separaten Antriebes relativ zur transparenten Platte (9) verfahrbar ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (11) beim Absenken der Bauplattform (6) synchron mitgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem beim Absenken der Bauplattform zwischen Schicht (11) und verfestigtem Material (6) entstehenden Spalt ein, das Nachfließen des noch flüssigen Materials gewährleistender, Unterdruck erzeugt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass variable Schichtdicken einstellbar sind.
  7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes auf einer Bauplattform durch schichtweises Verfestigen eines flüssigen, unter Einwirkung von elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung verfestigbaren Materials, an dem Querschnitt des zu erzeugenden Objektes (5) entsprechenden Stellen definierter Schichtdicke, mit einer, in Abhängigkeit vom Querschnitt des Objekts in der jeweiligen Schicht elektronisch ansteuerbaren Maskenerzeugungseinrichtung zum selektiven Projizieren von Strahlung steuerbarer Intensität auf die zu belichtende Oberfläche des Materials (6) wobei das Ablösen des verfestigten Materials (6) durch Absenken des auf der Bauplattform befindlichen Objektes erfolgt, mit einem Behälter zur Aufnahme des Materials, einer Strahlungsquelle, die im wesentlichen im sichtbaren Lichtspektrum emittiert, einer Vorrichtung zur Erzeugung des zu belichtenden Bereiches, entsprechend dem zu verfestigenden Querschnitt des Objektes, einer Optik zur Projektion der Maskenabbildung auf die Oberfläche des Materials, einer Positioniervorrichtung zum Positionieren des zu bildenden Objektes relativ zu dem Behälter, wobei die zu belichtende Oberfläche des Materials mit einer transparenten Platte (9) zur Abdeckung des Materials (6) und einer Schicht (11) zur Verminderung der Anhaftung des verfestigten Materials an der transparenten Platte (9) abgedeckt ist und die Schicht (11) beim Absenken der Bauplattform sich zuerst von der transparenten Platte (9) löst und erst dann das an ihr anhaftende verfestigte Material freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (11) mittels eines separaten Antriebes relativ zur transparenten Platte (9) vertikal verfahrbar angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (11) mittels des separaten Antriebes beim Absenken der Bauplattform (6) synchron mitführbar ist.
DE10204985A 2002-02-07 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes Expired - Fee Related DE10204985B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10204985A DE10204985B4 (de) 2002-02-07 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10204985A DE10204985B4 (de) 2002-02-07 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10204985A1 DE10204985A1 (de) 2003-08-21
DE10204985B4 true DE10204985B4 (de) 2006-09-07

Family

ID=27618376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10204985A Expired - Fee Related DE10204985B4 (de) 2002-02-07 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10204985B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009037815A1 (de) * 2009-08-18 2011-02-24 Sintermask Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1876012A1 (de) * 2006-07-07 2008-01-09 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Verfahren und System zur schichtweisen Herstellung eines greifbaren Gegenstandes
EP1880831A1 (de) 2006-07-11 2008-01-23 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Verfahren und System zur schichtweisen Herstellung eines greifbaren Gegenstandes
EP1880832A1 (de) * 2006-07-18 2008-01-23 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Verfahren und System zur schichtweisen Herstellung eines greifbaren Gegenstandes
PL2083992T3 (pl) * 2006-11-10 2016-12-30 Ciągły, generatywny sposób i urządzenie do wytwarzania obiektu trójwymiarowego
EP2301741A1 (de) * 2009-09-28 2011-03-30 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Im Ohr tragbare Gehäuseschale oder Otoplastik
CN106976230B (zh) * 2016-01-13 2019-08-20 中国科学院福建物质结构研究所 一种3d打印设备和方法
US20230302723A1 (en) 2020-08-21 2023-09-28 3M Innovative Properties Company Method and 3d printing system for manufacturing a physical object

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125534A1 (de) * 1991-08-01 1993-02-18 Eos Electro Optical Syst Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines objekts mittels stereograhpie
DE19929199A1 (de) * 1999-06-25 2001-01-18 Hap Handhabungs Automatisierun Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
DE10127383A1 (de) * 2000-06-06 2002-01-17 Teijin Seiki Co Ltd Stereo-Lithographie-Gerät und Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Objekte
DE10119817A1 (de) * 2001-04-23 2002-10-24 Envision Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren für die zerstörungsfreie Trennung ausgehärteter Materialschichten von einer planen Bauebene

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125534A1 (de) * 1991-08-01 1993-02-18 Eos Electro Optical Syst Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines objekts mittels stereograhpie
DE19929199A1 (de) * 1999-06-25 2001-01-18 Hap Handhabungs Automatisierun Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
DE10127383A1 (de) * 2000-06-06 2002-01-17 Teijin Seiki Co Ltd Stereo-Lithographie-Gerät und Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Objekte
DE10119817A1 (de) * 2001-04-23 2002-10-24 Envision Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren für die zerstörungsfreie Trennung ausgehärteter Materialschichten von einer planen Bauebene

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009037815A1 (de) * 2009-08-18 2011-02-24 Sintermask Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes
DE102009037815B4 (de) * 2009-08-18 2016-06-09 Sintermask Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes

Also Published As

Publication number Publication date
DE10204985A1 (de) 2003-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1192041B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines objektes mittels stereolithographie
EP1250997B1 (de) Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
EP2083992B1 (de) Kontinuierliches generatives verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen objekts
DE102006019964C5 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels Maskenbelichtung
EP1732746B1 (de) Verfahren zur herstellung eines dreidimensionalen objekts mit verbesserter trennung ausgehärteter materialschichten von einer bauebene
DE10256672B4 (de) Verfahren zur Trennung stereolithographisch ausgehärteter Materialschichten von einer Kontaktfläche
DE102004022606A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mit verbesserter Trennung ausgehärteter Materialschichten von einer Bauebene
WO2008049384A1 (de) Vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objektes
DE102014108633B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte mittels Rapid-Prototyping
DE102006019860A1 (de) Blasenfreie Querschnitte zum Gebrauch beim Feststoffbilden (solid imaging)
DE4125534A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines objekts mittels stereograhpie
WO2010045950A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung von lichtpolymerisierbarem material zum schichtweisen aufbau von formkörpern
WO2001040866A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum beschichten eines substrates
DE10015408A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bauteilen aus lichtaushärtbaren Werkstoffen
DE102013215040A1 (de) Kompakte Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts durch Verfestigen eines fotohärtenden Materials
DE10204985B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
DE4112695A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
WO2018039688A1 (de) Verfahren zum verfestigen eines photopolymerisierbaren, diffus reflektierenden materials
DE102014221501A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung oder Reparatur eines dreidimensionalen Objekts
DE102009019762B4 (de) Verfahren zum Herstellen von Gegenständen mit einer definiert strukturierten Oberfläche
WO2017102700A1 (de) Verfahren und anordnungen zur verringerung der grenzflächenadhäsion bei der photopolymerisation
DE102015226523A1 (de) Belichtungsvorrichtung, Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
DE102014111559A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schichtenfolgen und Formkörpern aus einer Anzahl von Schichten sowie Schichtenfolge
DE102009054024A1 (de) Elektronisch ansteuerbare Matrix-Maske
DE4110903A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: BECKMANN-INSTITUT FUER TECHNOLOGIEENTWICKLUNG E.V.,

8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120901