結(jié)構(gòu)體的制造方法和制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)體的制造方法和該結(jié)構(gòu)體的制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，諸如立體光刻等的層疊式三維對象物形成方法(下文中稱為“層疊形成方法”)已經(jīng)被積極地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。上面描述的方法均是通過順序地層疊三維對象物的截面圖案以形成任意的三維對象物的方法。在這些方法中，可以在不使用模具等的情況下，從三維(設(shè)計(jì))數(shù)據(jù)直接形成三維對象物。因此，這些方法已經(jīng)被頻繁地用于例如原型制作，其中在原型制作中，高度需求在短時(shí)間內(nèi)制備少量三維對象物。
[0003]作為層疊成型方法的限制特征，例如，支撐是絕對必要的。在層疊成型方法中，由于互相層疊層狀圖案，例如，具有分離部分的對象物，諸如懸掛的樹枝的前端，原則上在制造的過程中不能制造。為了由層疊成型方法形成上面描述的部分，在分離部分的下方形成在最終狀態(tài)不必要的支撐并在對象物形成之后通過一些方法移除該支撐是十分必要的。
[0004]基本上由人的手動(dòng)作業(yè)進(jìn)行支撐的移除。在層疊成型方法中，通常，不是形成大量的相同對象物，在許多情況下根據(jù)使用者的需求制造不同形狀的對象物。因此，從上面描述的不同形狀的對象物自動(dòng)去除支撐是非常難的。
[0005]為了減少支撐移除的負(fù)擔(dān)，已知如下方法:形成支撐的材料與形成對象物的模型成型材料不同。根據(jù)這種方法，當(dāng)使用可以融化支撐材料但不能融化模型成型材料的融化劑時(shí)，可以容易地移除支撐。此外，即使當(dāng)使用不能融化但可以容易地移除的材料時(shí)，也可以大幅度減小支撐移除的負(fù)擔(dān)。
[0006]在層疊成型方法中，為了以非常高的精度形成對象物，也需要待層疊的各個(gè)層的厚度具有足夠的精度。為了支撐的容易移除的更好實(shí)現(xiàn)，當(dāng)形成支撐的材料與模型成型材料不同時(shí)，高精度地互相對齊兩種材料形成的圖案是必要的。當(dāng)沒有很好地互相對齊圖案時(shí)，在圖案之間形成間隙，并且可能沒有支撐懸伸部分。此外，當(dāng)模型成型材料與支撐材料彼此重疊時(shí)，可能會(huì)形成突起，或者可能會(huì)降低模型成型材料的表面的粘附力，使得在某些情況下會(huì)降低三維對象物的強(qiáng)度。此外，當(dāng)由不同的材料形成具有均勻厚度的層時(shí)，鑒于由環(huán)境影響導(dǎo)致的體積變化和供應(yīng)材料所必需的精度，需要非常嚴(yán)密的控制。
[0007]美國專利申請2001/0042598已經(jīng)公開了一種方法:在形成具有最終三維對象物的一部分的形狀的層之后，提供用作支撐的材料以使該支撐的材料環(huán)繞該層，切削支撐的上表面以具有設(shè)計(jì)的厚度。根據(jù)上面描述的方法，接下來，在支撐和形成形成中的三維對象物的層上進(jìn)一步層疊形成三維對象物的材料。
[0008]然而，根據(jù)上面描述的方法，如果切削下的移除材料再次粘附至對象物，在某些情況下，可能不能充分滿足制造的三維對象物的品質(zhì)。此外，在某些情況下，由于在切削期間產(chǎn)生的熱和/或機(jī)械應(yīng)力，可能發(fā)生如下情況:微細(xì)的模型成型部分不能形成為具有理想的形狀。此外，為了進(jìn)行高精度的切削，需要非常長的處理時(shí)間。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:美國專利申請2001/0042598

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]考慮到上面的問題，本發(fā)明提出一種能夠制造具有非常好的形狀精度的結(jié)構(gòu)體的方法和裝置。
_3] 發(fā)明要解決的問題
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中，在由模型成型臺(tái)上的支撐構(gòu)件支撐形成中的結(jié)構(gòu)體的情況下，層疊形成所述結(jié)構(gòu)體的模型成型層，上述方法包括以下步驟:將形成所述模型成型層的液態(tài)的模型成型材料供給到所述模型成型層、所述支撐構(gòu)件和所述模型成型臺(tái)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層；在限制構(gòu)件的限制所述模型成型層的與所述已有表面相反的上表面的限制表面與所述模型成型層的所述上表面接觸的情況下，供給形成所述支撐構(gòu)件的支撐材料以填充所述已有表面和所述限制表面之間的所述模型成型層周圍的空間，并且通過使所述支撐材料固化而形成支撐構(gòu)件，以形成由所述支撐構(gòu)件和所述模型成型層構(gòu)成的層；以及從由所述支撐構(gòu)件和所述模型成型層構(gòu)成的所述層移除所述限制構(gòu)件。
[0015]參考附圖，從示例性實(shí)施方式的以下描述中，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將得以顯現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的層疊成型裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0017]圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0018]圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0019]圖2C是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0020]圖2D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0021]圖2E是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0022]圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0023]圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0024]圖3C是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0025]圖3D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造結(jié)構(gòu)體的方法的一個(gè)實(shí)施例的步驟的示意性截面圖。
[0026]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的層疊成型裝置的功能的概念圖。
[0027]圖5(al)至圖5 (hi)和圖5(a2)至圖5(h2)是圖示出實(shí)施方式和對比實(shí)施方式的比較的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下文中，將參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0029]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的層疊成型裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，該層疊成型裝置為執(zhí)行對象物、即三維結(jié)構(gòu)體的制造方法的制造裝置。層疊成型裝置1的引導(dǎo)軸1000設(shè)置有:液體噴出頭3，液體噴出頭3連接到升降機(jī)構(gòu)2000 ;限制構(gòu)件600，在限制構(gòu)件600中容納紫外線(UV)燈13，并且限制構(gòu)件600與升降機(jī)構(gòu)3000連接。液體噴出頭3的高度和限制構(gòu)件600的高度可以通過各自的升降機(jī)構(gòu)控制。液體噴出頭3可以噴出液體材料，該液體材料在模型成型容器7中形成結(jié)構(gòu)體。通過層疊在模型成型臺(tái)8上形成作為形成中結(jié)構(gòu)體的模型成型層500，并且通過具有支撐該結(jié)構(gòu)體的功能的支撐構(gòu)件6來支撐該模型成型層500。模型成型臺(tái)8形成為使得模型成型臺(tái)8的外周被模型成型容器7環(huán)繞，并且由升降機(jī)構(gòu)9控制模型成型臺(tái)8的高度。支撐構(gòu)件6通過被設(shè)置在模型成型容器7側(cè)面上部的支撐填充機(jī)構(gòu)10將支撐材料注射至模型成型容器7中來形成。此外，支撐接收器11與模型成型容器7連接以接收流出的過量的支撐材料。此外，在完成均具有模型成型圖案的多個(gè)層的層疊之后，可以通過使用支撐移除機(jī)構(gòu)(未示出)將支撐構(gòu)件6移除。
[0030]接下來，將參考圖2A至圖3D對模型成型步驟進(jìn)行描述。圖2A至圖3D均是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)體的制造過程的步驟的截面圖。
[0031]首先，如圖2A所示，通過升降機(jī)構(gòu)2000使液體噴出頭3沿著引導(dǎo)軸1000移動(dòng)，使得該液體噴出頭3面