特許 6954916 付加製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6954916

(24)【登録日】2021年10月4日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】付加製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/259 20170101AFI20211018BHJP

   B29C 64/124 20170101ALI20211018BHJP

   B29C 64/264 20170101ALI20211018BHJP

   B29C 64/30 20170101ALI20211018BHJP

   B29C 64/245 20170101ALI20211018BHJP

   B29C 64/364 20170101ALI20211018BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20211018BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20211018BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/259

   B29C64/124

   B29C64/264

   B29C64/30

   B29C64/245

   B29C64/364

   B33Y30/00

   B33Y10/00

【請求項の数】13

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-548250(P2018-548250)

(86)(22)【出願日】2016年12月2日

(65)【公表番号】特表2018-535864(P2018-535864A)

(43)【公表日】2018年12月6日

(86)【国際出願番号】CH2016000152

(87)【国際公開番号】WO2017091913

(87)【国際公開日】20170608

【審査請求日】2019年11月26日

(31)【優先権主張番号】01771/15

(32)【優先日】2015年12月4日

(33)【優先権主張国】CH

(73)【特許権者】

【識別番号】518196435

【氏名又は名称】コーブクス・アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】シュミット，マルコ

【審査官】 ▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−０３５９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３６３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４５０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６０８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９６６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３６３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１５６３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３１８６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０５−５０３２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２３７９４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

重合可能な液体（２３、４３）から三次元の物体（２６、４６）を層状に製造するための付加製造装置であって、
前記液体（２３、４３）を収容するための、底面（２８、４８）を備える槽（２２、４２）と、
前記物体（２６、４６）を積み上げる台であり、前記槽（２２、４２）に対して上下に移動可能である担体プラットフォーム（２５、４５）と、
第１及び第２の面（５３、５５）を備え、前記液体（２３、４３）を前記第１の面（５３）で重合させて物体層（３０、５０）にする部分である構造要素（３１、５１）と、
放射線透過性の前記構造要素（３１、５１）の前記第２の面（５５）を照射する放射線源（２４、４４）と、を備え、
前記構造要素（５１）は前記担体プラットフォーム（４５）の上方に配置されており、前記構造要素（５１）と前記槽（４２）との間の間隔は相互に対して変更可能である装置において、
前記製造装置（４１）は異なる液体を充填した少なくとも２つの槽を備え、第１の液体（４３）を充填した前記槽（４２）は第２の液体を充填した別の槽と交換可能であり、
前記担体プラットフォーム（４５）と前記構造要素（５１）は、共通のサポート（５２）に支持されており、前記サポート（５２）は前記槽（４２）の内と外に移動可能であることを特徴とする装置（２１、４１）。

【請求項2】

前記担体プラットフォーム（４５）は、少なくとも垂直方向へ移動可能に前記サポート（５２）に支持されており、このことから、前記担体プラットフォーム（４５）と前記構造要素（５１）との間の前記間隔は変更可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記放射線源（４４）は、少なくとも垂直方向へ移動可能に前記サポート（５２）に支持されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の装置。

【請求項4】

前記重合可能な液体（４３）の均質化及び温度調整を担う温度制御可能な均質化ユニット（５７）は、前記底面（４８）の裏側に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置。

【請求項5】

前記均質化ユニットは、磁気攪拌機（５７）であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記構造要素（５１）は、分離膜（６１）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記分離膜（６１）は、パーフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）から製造されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記分離膜（６１）は、気体透過性であることを特徴とする、請求項６に記載の装置。

【請求項9】

前記構造要素（５１）は、担体プレート（６３）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれかに記載の装置。

【請求項10】

前記担体プレート（６３）は、薄膜コーティング（６５）を有することを特徴とする、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

重合可能な液体（２３、４３）から三次元の物体（２６、４６）を層状に製造するための付加製造装置であって、
前記液体（２３、４３）を収容するための、底面（２８、４８）を備える槽（２２、４２）と、
前記物体（２６、４６）を積み上げる台であり、前記槽（２２、４２）に対して上下に移動可能である担体プラットフォーム（２５、４５）と、
第１及び第２の面（５３、５５）を備え、前記液体（２３、４３）を前記第１の面（５３）で重合させて物体層（３０、５０）にする部分である構造要素（３１、５１）と、
放射線透過性の前記構造要素（３１、５１）の前記第２の面（５５）を照射する放射線源（２４、４４）と、を備え、
前記構造要素（５１）は前記担体プラットフォーム（４５）の上方に配置されており、前記構造要素（５１）と前記槽（４２）との間の間隔は相互に対して変更可能である装置において、
前記底面（４８）の前記裏側に前記重合可能な液体（４３）の温度を調整するための温度制御ユニット（５７）が配置され、
前記担体プラットフォーム（４５）と前記構造要素（５１）は、共通のサポート（５２）に支持されており、前記サポート（５２）は前記槽（４２）の内と外に移動可能であることを特徴とする装置（２１、４１）。

【請求項12】

前記構造要素（５１）に対する前記槽（４２）の高さを調整して、前記構造要素（５１）を、前記槽（４２）に形成される液面（４９）の上方、前記液面（４９）上又は前記液体（４３）中に位置決めするように構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の装置（２１、４１）。

【請求項13】

前記構造要素（５１）の前記第１の面（５３）に負圧又は保護ガス雰囲気を発生させるように構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の装置（２１、４１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部分に基づき重合可能（架橋可能）な液体から三次元の物体を層状に製造するための付加製造装置、ならびに請求項１３の前提部分に基づき重合可能な液体から三次元の物体を層状に製造するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

付加製造装置分野における従来技術は、現在、２種類の装置とそれに関連する製造方法によって形成される。

【0003】

いわゆるトップダウン方式の場合、付加製造装置は、紫外線硬化樹脂が供給されている槽を有している。層状に構築される物体は樹脂の液面に一層ごとに積み上げられ、このとき、樹脂の表面には、構築しようとする層の形に紫外線光源が照射される。これにより、層は樹脂表面において望ましい形に硬化する。物体は作製プラットフォーム上に構築され、このときプラットフォームは、物体が層ごとに完全に積み上げられるまで、樹脂の表面から遠ざかっていく。このトップダウン方式には、摩耗部品がないという利点がある。しかしながら、樹脂表面には表面張力があるために、トップダウン方式で製造される物体の形状精度は制限される。樹脂の表面が規定された表面にならないことから、必然的に各層の表面も比較的不正確である。

【0004】

物体の形状精度を改善するため、いわゆるボトムアップ方式が開発された。この場合、構築しようとする物体の層は、樹脂表面ではなく、樹脂槽の底面に積み上げられる。物体は、プラットフォームが樹脂槽の底面から上方へ移動することで構築されるので、トップダウン方式と比べ少ない量の樹脂が槽内にあれば十分である。層を積み上げるため、底面と物体との間にいつでも樹脂が流れ込むように、底面は樹脂で覆われている必要がある。紫外線光源は底面の下に配置されるので、底面は紫外線に対して透過性である必要がある。

【0005】

硬化した各層を底面から剥がすためには、底面に分離層を装備する必要がある。この分離層は、硬化した各物体層の規定された表面となる。これにより、ボトムアップ方式で製造された物体は、高い寸法精度を有している。しかし、硬化した層を剥離する度に、分離層に機械的な負荷がかかるため、この分離層は摩耗部品と見なされ、常に新しい分離層と交換する必要が生じる。もう１つの欠点として、単純な樹脂しか作製材料として使用できない点がある。なぜなら、この装置内では樹脂と充填材を均質化できず、また高い粘性を備える樹脂を処理できないからである。

【0006】

欧州特許第０４６７１００Ａ１号では、透明なバリアプレートと物体テーブルとの間に三次元の物体が層状になっている付加製造装置を開示している。物体テーブルは、硬化する液体を充填した反応体の中に位置決めされている。プレートは液体の表面に位置決めされている。このプレートに上から放射線を当てることにより、液体はプレートの裏面で直接硬化され、規定の外部輪郭を持つ層になる。振動装置を使ってプレートに振動を加えると、三次元の物体の硬化層からプレートを取り外すことができる。次に、物体テーブルが次の物体層の厚みだけ下げられ、これによってプレートと最上部の硬化層との間に液体が流れ込む。次の層は、三次元の物体が完成するまで硬化される。この装置により、硬化した物体層を保護しながらプレートから取り外すことが可能になる。これにより、細部に忠実で、正確な物体を製造することが可能になる。しかしながら、放射線下で硬化可能なさまざまな液体を交換する作業は、実際に可能ではあっても、非常に手間がかかる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】欧州特許第０４６７１００Ａ１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

説明した従来技術の欠点から、本発明の課題は、上述の欠点を有しない業界標準の付加製造装置を開発することである。もう１つの目的は、素材又は作製材料としてのさまざまな機能材料を大量に処理できる付加製造装置を提案し、さまざまな素材を迅速に交換できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題は、重合可能な液体から三次元の物体を層状に製造する付加製造装置において、この製造装置が異なる液体を充填した少なくとも２つの槽を備え、第１の液体を充填した槽が第２の液体を充填した別の槽と交換可能であることによって解決される。槽には液体しか入っていないので、槽は、別の液体が入った別の槽と迅速かつ清潔に交換することができる。従って、液体の交換では、槽又は容器を空にし、洗浄及び再充填するという手間のかかる作業は行われず、単に２つの容器を交換するだけでよい。戻された容器又は槽は密閉できるので、必要に応じて保管することができる。従って、充填材の有無にかかわらず、幅広い種類の重合可能な液体が利用可能になる。アジテーターの取外し及び清掃を不要にするため、各容器にアジテーターが装備されていてよい。構造要素に対して槽の位置を変更できることから、この装置は非常に柔軟性があり、さまざまな種類の重合可能又は架橋可能な液体に適合し、また製造するさまざまな三次元の物体にも対応可能である。構造要素は、プリントのプロセス中に槽又は液体の上部、すなわち液面上又は液体中に配置することができる。

【0010】

本発明の特に好ましい実施形態では、担体プラットフォームと構造要素が共通のサポートに支持されており、このサポートは槽の内と外に移動可能である。サポートの上昇により、同時に、すべての取付け部品も槽から取り出される。槽は、その中の重合可能な液体と一緒にホルダーから簡単に取り外すことができる。従って、取付け部品を槽から取り外す時間のかかる作業を省略できる。同様に、別の液体の入った別の槽も、専用のホルダーに簡単にセットできる。物体の付加製造を開始するには、サポートを槽の中に入れるだけで済む。サポートの槽内への移動は、これによって液体が混ぜられるため、液体の追加的な均質化が不要になるという利点もある。

【0011】

本発明のもう１つの好ましい実施形態では、担体プラットフォームが少なくとも垂直方向へ移動可能にサポートに支持されており、このことから、担体プラットフォームと構造要素との間の間隔は変更可能である。従って、サポートには、層状に物体を構築するために必要な線形の移動装置も含まれている。サポートは、担体プラットフォーム及び構造要素と共にユニットを形成しており、このユニットは唯一の垂直運動によって槽の内外へ移動が可能である。

【0012】

放射線源は、少なくとも垂直方向へ移動可能にサポートに支持されているのが有利であると判明した。構造要素に対して放射線源が移動可能であることにより、物体層形成のテンプレートとして用いる画像の解像度を迅速に設定し、調整することが可能になる。

【0013】

本発明は、有利には、重合可能な液体の均質化及び温度調整を担う温度制御可能な均質化ユニットが底面の裏側に配置されていることを特徴としている。従って、液体の処理温度を液体の特性に個別に合わせることができる。特に、液体の粘性は、液体が層に対して特に良く重合できる値に調整可能である。また、ホモジナイザーによって充填材を均質に液体の中に分配できることにより、充填材及び／又は高粘性を有する液体の加工も可能である。従来技術の装置では加工できないか、又は加工が非常に難しい機能材料も処理することができる。例えば、セラミック製、金属製又は鉱物製充填材を有する液体を処理することも考えられる。

【0014】

均質化ユニットが磁気攪拌機である場合は有利であることが判明した。磁気攪拌機は広く普及している実験器具の１つであるため、コストが安く、完成されている。この磁気攪拌機には、加熱可能又は冷却可能なプレートと、いわゆるアジテーターとが含まれている。アジテーターを液体内に挿入し、磁力によって回転させる。槽はプレート上にセットされるので、製品交換のためにいつでも取外し可能である。ホモジナイザーとしては、液体への超音波作用、機械的に動く攪拌機又は容器の運動も考えられる。

【0015】

本発明は、有利には、槽が上下に移動可能であることを特徴としている。これにより、３つの生産モードを実現することができる。一方で、構造要素は、槽のポジションによって液面の上方に配置することができる。従って、層構築は液体の外で行われる。他方では、構造要素が液面上に来るように槽を位置決めすることもできる。これにより、層構築は液体の内部で行われる。槽はまた、構造要素が液体内にあるように位置決めすることも可能である。従って、製造モードは、重合可能な液体のさまざまな特性に合わせることができる。槽はまた、その移動性により、とりわけ簡単に装置から取り外すことができる。

【0016】

有利には、構造要素が槽の外部又は内部に配置可能である。もっとも有利であるのは、これらの配置が、槽の垂直方向への移動性によって達成されることである。また、構造要素を垂直方向に移動可能にすることも考えられるであろう。これにより、上述した生産モードを実現できる。

【0017】

もう１つの実施形態では、構造要素が分離膜を有している。好ましくは、この分離膜は、硬化した重合物体層が簡単に剥がれる非粘着性材料から製造されている。

【0018】

分離膜がパーフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）から製造されている場合は特に好ましい。なぜなら、この材料は、多くの紫外線硬化樹脂で非粘着的に作用するからである。有利には分離膜が気体透過性であり、それによって、構造要素の最初の面に抑制材料を提供できる。そのような抑制材料は、分離膜から漏れ出ることで液体の適切な重合化を可能にする。

【0019】

構造要素が担体プレートを有している場合は有利であることが判明した。担体プレートは、構造要素の安定化に働くため、構造要素を装置内に独立して、安定的に配置することができる。分離膜は担体プレートに張着されていてよい。好ましくは、担体プレートが、ガラス又はプラスチックなどの透明な材料から製造されている。

【0020】

有利には、非粘着コーティングは、薄膜コーティングとして実現されていてよい。薄膜技術から、優れた非粘着特性を有する多数の材料が知られている。

【0021】

もう１つの好ましい実施形態では、構造要素に振動を加えることができる。この振動により、重合した物体層は構造要素から簡単に剥がれるようになる。振動はまた、構造要素に付着する気泡を解消する場合にも有用である。

【0022】

槽に対する構造要素の設定角度を調整できる場合は有利であることが判明した。構造要素の第１の面に物体が移動する場合、第１の面から気泡を押し出すために、この構造要素が斜めに設定されている場合は有利である。この構造要素は、別の物体層を構築している間は水平に戻すことができる。

【0023】

本発明のもう１つの態様は、請求項１２の前提部分に基づく付加製造装置に関する。この装置では、底面の裏側に重合可能な液体の温度を調整するための温度制御ユニットが配置されている。この装置は、従属請求項２〜４及び６〜１１の特徴とも組み合わせることができる。

【0024】

本発明のもう１つの態様は、請求項１３の前提部分に基づき重合可能な液体から三次元の物体を層状に製造するための装置に関する。本発明に基づき、槽は構造要素の下部に配置され、担体プラットフォームは、物体を層状に構築している間、槽の底面方向に移動する。この配置により、高い精密さと寸法精度を持つ物体の製造が可能となり、重合可能な液体を清潔に取り扱うことができ、さらには多くのさまざまな機能材料を物体の構築に使用することが可能となる。

【0025】

特に好ましい実施形態では、重合可能な液体の最適なプロセスパラメータを設定するために、槽内の液体を均質化し、プロセス温度に設定して、構造空間温度を調整する。構造空間とは、ハウジングによって境界され、光源以外の装置のコンポーネントが配置されている空間を意味する。プロセスパラメータの設定は、ホモジナイザー、特に磁気攪拌機によって行うことができる。磁気攪拌機のアジテーターは槽の底面で攪拌可能である。なぜなら、物体は槽上の担体プラットフォームの上方で構築されるため、アジテーターの進路の邪魔にならないからである。温度も、加熱又は冷却可能なマンシェットで槽を取り囲むことによって調整できる。従って、重合可能な液体の使用及び選択は、単相樹脂に制限されない。充填材を含む多相機能材料又は高粘度の樹脂も加工可能である。

【0026】

重合可能な液体を交換するため、槽を別の重合可能な液体の入った別の槽と交換する場合は特に有利であることが判明した。槽又は容器を空にし、清掃して、別の液体を充填する必要はなく、密閉して保管するだけで済む。従って、製造変更も非常に迅速かつ簡単に行うことができる。製品ポートフォリオの規模が大きい場合には、重合可能な液体を充填した容器又は槽を大量に倉庫に保管しておくことが可能である。もちろん、容器のサイズ及び充填容量は、必要に応じて変更できる。

【0027】

もう１つの好ましい実施形態では、槽を別の槽と交換するために、担体プラットフォームと構造要素を支持しているサポートを槽から出して、別の槽の中に入れる。これにより、サポートの唯一の並進運動によって、槽をホルダーから取り外せるようになり、その際、その他の取付け部品をホルダーから取り除く必要はない。

【0028】

本発明は、好ましくは、構造要素に対する槽の高さを物体製造中に調整して、構造要素を、槽に形成される液面の上方、液面上又は液体中に位置決めすることも特徴としている。従って、すでに上述したように、３種類の製造モードを選択することができる。物体層は、槽の垂直運動により、重合可能な液体の外部又は内部に構築される。これにより、柔軟性がさらに向上し、プリントプロセスを使用液体に最適に適合させることが可能になる。

【0029】

有利には、構造要素の第１の面に負圧又は保護ガス雰囲気を発生させる。従って、構造要素の望ましくない気泡を効果的に押し出すか、又は解消することができる。これにより、製造プロセス中は、常に、クリーンな構造要素が提供される。

【0030】

以下に、図を用いて本発明の実施例を説明しながら、その他の利点及び特徴を示す。図は縮尺に合致していない。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】トップダウンプリント方式の原理図である。

【図2】ボトムアッププリント方式の原理図である。

【図3】新しいプリント方式の原理図である。

【図4】構造要素の実施形態の図である。

【図5】構成要素の実施形態の図である。

【図6】構成要素の実施形態の図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図１及び図２には、従来技術から知られている、三次元の物体を層状に製造するための２種類の付加製造装置が示されている。図１による装置には符号１が付けられ、図２による装置には符号２１が付けられている。

【0033】

図１に示されている方式は、トップダウン方式と呼ばれる。この方式を実施するための装置１は、重合可能な液体３が供給されている槽２を有している。好ましくは、液体は紫外線照射下で硬化する樹脂である。放射線源として露光源４が設けられており、これは通常ＤＬＰビーマーを用いる。液体３の内部に配置されている担体プラットフォーム５の上に、三次元の物体６が層状に構築される。担体プラットフォーム５は底面８の方向７へ移動する。このとき、液体３は物体６と液体の表面９との間に層１０として流れ込む。流れ込んだ層１０は、表面９に当たる光の領域に従って、放射線影響下で硬化する。完成した物体６は液体３から取り出される。層１０は表面９で硬化するため、規定された構築層は存在しない。そのことから、物体６が構築される際の精度は制限される。

【0034】

図２に示されている方式は、ボトムアッププリント方式と呼ばれる。この方式は、全体が符号２１で示されている装置を使って実施される。露光源２４は下から槽２２の底面２８に光線を放射する。底面２８には構造要素３１が配置されており、ここに物体２６の層３０が積み上げられる。物体２６は、構造要素３１と担体プラットフォーム２５との間に層状に積み上げられる。層３０が硬化又は重合されると、担体プラットフォームは方向２７へ上方に移動する。構造要素３１と物体２６との間にスペースが生じるため、この中に重合可能な液体２３が流れ込む。構造要素３１で硬化した層３０は、構造要素３１から持ち上げて取り外す必要がある。これにより、構造要素３１が消耗するため、これは摩耗部品として見なされ、特定のインターバルで交換する必要がある。

【0035】

図３に示されている付加製造装置は、全体が符号４１で示されている。基本的に、この装置は上述の従来技術と同様のコンポーネントを有している。しかしながら、驚くべきことには、コンポーネントの新しい組み合わせと配置によって多数の利点が生じている。

【0036】

槽４２又は容器４２には、重合可能な液体４３が供給されている。槽４２の中には担体プラットフォーム４５が垂直方向に移動可能に配置されている。このことは、方向矢印４７で明確に示されている。担体プラットフォーム４５上には物体４６が層状に積み上げられる。図３で示されているように、担体プラットフォーム４５も槽４２から外へ出ることができる。従来技術とは反対に、構造要素５１は、担体プラットフォーム４５の上方に配置され、槽の底面４８には取り付けられていない。構造要素５１は、第１及び第２の面５３、５５を有している。液体４３は、第１の面５３で物体の層５０に重合される。第２の面５５には、構造要素５１を通過し、第１の面５３で直接液体４３を硬化させる光源４４の光が当たる。好ましくは、光源４４は、低価格の大量生産製品であり、装置４１のあらゆる要件を満たしているＤＰＬビーマーである。装置４１の要素は、好ましくは、ハウジング５４によって境界されているサポート５２に配置されており、このサポートについては次の段落で詳しく説明する。

【0037】

担体プラットフォーム４５と構造要素５１は、好ましくは、共通のサポート５２に支持されている。サポート５２は、図３に図示されているように長方形になっている。サポート５２は、例えば成形物から作られたフレームであってよく、フレームには、担体プラットフォーム４５及び構造要素５１の他にも、例えばＤＬＰビーマー４４など、製造装置４１のその他の要素を配置することができる。サポート５２は、担体プラットフォーム４５と構造要素５１と共に、槽４２に対して矢印４７に沿って移動可能である。サポート５２は、槽４２の中に入ることができ、槽４２から完全に出ることができる。サポート５２が槽４２の外へ出ている場合、槽４２は取付け部品から解放されているので、第２の液体の入った別の槽と迅速に交換できる。槽４２を別の槽と交換するためには、サポート５２が矢印４７の方向に上昇するか、又は槽４２の外に出るだけでよい。別の槽が専用のホルダーに配置されている場合、サポート５２が別の槽の中に進入するとすぐに、装置は作動準備状態に戻る。

【0038】

担体プラットフォーム４５は、移動可能にサポート５２に支持されている。これにより、担体プラットフォーム４５と構造要素５１との間の間隔を変更することができる。担体プラットフォーム４５が連続的に下へ移動することにより、三次元の物体４６は担体プラットフォーム４５と構造要素５１との間で付加的に構築される。このことは、図３の第１の移動矢印６２で明確に示されている。物体４６が完成すると、サポート５２に取り付けられている担体プラットフォーム４７は構造要素５１の方向に移動し、それによって別の物体が付加的に層状に構築される。担体プラットフォーム４５は移動可能なサポート５２に移動可能に配置されているため、槽４２はサポート５２の移動によってすべての取付け部品から解放される。

【0039】

好ましくは、ＤＬＰビーマー４４も垂直方向に移動可能にサポート５２に配置されている。このことは、第２の移動矢印７２で明確に示されている。ＤＬＰビーマー４４が移動できることにより、構造要素５１に投影される画像の解像度を迅速に変更し、調整することが可能になる。

【0040】

底面４８は構造要素５１から解放されており、構造要素５１は槽４２から独立して装置内に配置されているので、底面４８の部分にできる空間は磁気攪拌機５７の配置に利用できる。従って、装置４１では、均質化する必要のある重合可能な液体４３も加工することができる。充填材５９を含む機能材料も使用できる。高粘度の樹脂も使用可能である。磁気攪拌機５７は、加熱又は冷却できるプレート５８を有しており、このプレート５８の上に槽４２を置くことができる。プロセスの温度調整には、冷却又は加熱可能なマンシェットで槽４２を取り囲むことも考えられる。さらに、構造空間５６の温度も調整することができる。加工しようとする重合可能な液体４３に合わせてプロセス温度を正確に調整できることから、多数の液体４３を完全に均質化し、最適な処理温度に調整することが可能になる。構造要素５１の上方に第２の面５５を取り囲むホルダーハウジング６０が設けられていてもよく、このハウジング６０は、構造空間５６に対して閉じられており、構築プロセスを最適化するための調整可能なレンズを備えている。

【0041】

担体プラットフォーム４５だけなく、槽４２もまた、矢印４７に沿って上方及び下方に移動可能である。これにより、構造要素５１を、物体４６のプリント中に液体表面４９又は液面の上方に配置しておくことができる。層を積み上げるために液体４３が塗布された物体４６は、担体プラットフォーム４５によって液体から持ち上げられ、層５０の硬化のために構造要素５１まで送られる。別の層５０を付加するには、再び層４２の液体リザーバーの中に物体を浸漬しなければならない。

【0042】

しかしながら、物体のプリントに必要であれば、表面４９の上又は液体４３の中に構造要素５１を配置してもよい。従って、層構築は液体４３の中で行われ、層構築のための別の液体がすぐに槽４２から流れ込む。

【0043】

構造要素５１が槽４２から分離していることで生じるもう１つの利点は、槽４２を液体４３と攪拌機も含めて装置４１から取り外し、別の液体及び攪拌機を備える別の槽又は容器を装置４１の中にセットできるという点である。従って、製品の交換を短時間で実施することができる。使用された槽４２は、好ましくは、蓋で密閉可能である。

【0044】

構造要素５１は、分離膜６１から構成されてよい（図４）。プリントした層５０を特に保護しながら簡単に分離膜から剥がせるように、分離膜６１は非粘着性材料から製造されている。特に適しているのは、例えばパーフルオロエチレンプロピレンなどである。硬化させる液体に応じて、非粘着性分離膜の材料を適合させることができる。構造要素５１は槽４２から分離しているため、構造要素５１も迅速に別の構造要素と交換できる。構造要素５１は、分離膜６１の他に、例えばガラス製の担体プレート６３も有してよい（図４）。これにより、構造要素５１の静的特性が改善される。また、分離膜６１は簡単に担体プレート６３に固定又は張着もしくは交換することができる。

【0045】

優れた非粘着特性を得るために、担体プレート６３は薄膜６５でコーティングされていてよい（図５）。薄膜の厚さは、通常、１０μｍよりも小さい。物体層５０の取り外しを容易にし、付着している気泡を解消するために、構造要素５１は振動するように実施されていてもよい。使用される重合可能な液体が、層構築時に抑制ガスを必要とする場合は、透過性膜６７を構造要素５１に設けることができる（図６）。

【0046】

構造要素５１又は物体４６の最上層に付着する気泡を取り除くため、物体４６を構造要素５１まで送る際に、構造要素５１を層４２に対して斜めに調整することができる。望ましくない気泡を除去するため、構造要素５１の第１の面５３を負圧下に置くか、又は保護ガスを加えることもできる。好ましくは負圧を加えられる範囲は、負圧領域と呼ばれる点線の領域６９によって示されている。この領域は、ハウジング内部の残りの容積に対して密閉可能である。負圧領域は、好ましくは、サポート５２が槽４２の中に入ることによって密閉される。負圧領域６９の容積はハウジング５４の容積に比べ小さいことから、負圧を迅速に発生させることができる。好ましくは、負圧領域が担体プラットフォーム４５及び構造要素５１及び特に構造要素５１の第１の面５３を取り囲んでいる。これにより、構造要素５１の第１の面５３に負圧又は保護ガス雰囲気を生じさせることができる。

【符号の説明】

【0047】

１ トップダウンプリント装置
２ 槽
３ 重合可能な液体
４ 露光源
５ 担体プラットフォーム
６ 三次元物体
７ 方向矢印
８ 槽の底面
９ 液体の表面
１０ 物体の層
２１ ボトムアッププリント装置
２２ 槽
２３ 重合可能な液体
２４ 光源
２５ 担体プラットフォーム
２６ 三次元物体
２７ 方向矢印
２８ 槽の底面
３０ 物体の層
３１ 構造要素
４１ 付加製造装置
４２ 槽、容器
４３ 重合可能な液体
４４ 光源
４５ 担体プラットフォーム
４６ 三次元物体
４７ 方向矢印
４８ 槽の底面
４９ 液体表面
５０ 物体の層
５１ 構造要素
５２ サポート
５３ 構造要素の第１の面
５４ ハウジング
５５ 構造要素の第２の面
５６ 構造空間
５７ 磁気攪拌機
５８ プレート
５９ 充填材
６０ 構造ハウジング
６１ 分離膜
６２ 第１の移動矢印
６３ 担体プレート
６５ 薄膜
６７ 透明膜
６９ 負圧領域
７２ 第２の移動矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】