本發(fā)明涉及用于控制屬于立體光刻機(jī)的至少兩個(gè)光輻射源的活性以通過(guò)立刻光刻來(lái)制造三維物體的方法，所述至少兩個(gè)光輻射源適于在立體光刻機(jī)的工作表面上限定的疊加區(qū)域的水平處起作用。

本發(fā)明還涉及被配置成執(zhí)行本發(fā)明的所述方法的步驟的設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。眾所周知，立體光刻工藝包括通過(guò)按順序地疊加物體自身的多個(gè)層來(lái)制造三維物體。

通過(guò)使液態(tài)或漿態(tài)的材料選擇性地暴露于光輻射而發(fā)生固化來(lái)獲得物體的每個(gè)層。

通常，所述材料是當(dāng)所述光輻射達(dá)到時(shí)聚合的基于塑料的化合物。

通過(guò)與用作連續(xù)層的支持件的先前固化層接觸來(lái)獲得物體的每個(gè)連續(xù)層的固化。

該工藝由計(jì)算裝置控制，其中表示待制造的物體的三維幾何結(jié)構(gòu)的第一數(shù)據(jù)集合被提供至計(jì)算裝置。

計(jì)算裝置確定物體的不同層的幾何結(jié)構(gòu)，并且因此控制立體光刻裝置。

特別地，計(jì)算裝置依次將每個(gè)層細(xì)分為多個(gè)相鄰的掃描線，從現(xiàn)在起將掃描線更簡(jiǎn)單地稱為“線”，其中需要在所述線的水平處激活光輻射源以獲得所述材料的固化。出于這個(gè)目的，線通常被定義為使得線的厚度等于在工作表面的水平處光輻射束的寬度。換言之，所述線的寬度等于所述工作表面上的相同光束的分辨率。還已知，立體光刻機(jī)可以生產(chǎn)的物體的尺寸取決于光輻射束可作用于其上的工作表面的尺寸，并且尤其是取決于所述光輻射源與工作表面自身之間的距離。

明顯地，所述距離越長(zhǎng)，入射到所述工作表面上的光輻射束的發(fā)散程度越大，而在所述表面的水平處的相同光束的分辨率程度因此降低。因此，利用立體光刻工藝可獲得的物體的質(zhì)量與光輻射源和立體光刻機(jī)的工作表面之間的距離成比例。

因此，為了獲得物體的高分辨率，需要盡可能地減少所述距離。然而，該需要限制了光輻射束在所述工作表面上的作用區(qū)域。

此外，已知的是，通常借助于光學(xué)單元將由所述源生成的光輻射束定向至所述工作表面上。

特別地，眾所周知，所述光學(xué)單元本質(zhì)上有助于進(jìn)一步減少光輻射束在所述工作表面上的作用場(chǎng)。

因此，如上所述，這一系列因素強(qiáng)烈地限制了通過(guò)使用設(shè)置有單個(gè)光輻射源的立體光刻機(jī)可獲得的三維物體的尺寸。

為了克服所述限制并且因此使得可以生產(chǎn)更大的三維物體，而同時(shí)保持三維物體的高分辨率，已經(jīng)設(shè)計(jì)了設(shè)置有彼此相鄰的至少兩個(gè)光輻射源2和3的立體光刻機(jī)1，如示出已知技術(shù)的圖1a和1b示意性所示，兩個(gè)光輻射源2和3中的每一個(gè)光輻射源適于在公共工作表面100的特定部分102和103上起作用。

從示出已知技術(shù)的所述附圖明顯的是以及對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言清楚的是，工作表面100的所述兩個(gè)(或更多個(gè))部分102和103需要彼此部分地疊加，以限定所謂的疊加區(qū)域101，其中光輻射源2和3二者可以在疊加區(qū)域101的水平處起作用。事實(shí)上，為了獲得不同層中的每一個(gè)層的兩個(gè)(或更多個(gè))相鄰部分之間的連接，該配置是不可或缺的，所述相鄰部分由所述相鄰光輻射源2和3通過(guò)固化來(lái)限定。

一般通過(guò)在所述疊加區(qū)域101內(nèi)在待固化的材料的相同點(diǎn)的水平處激活相鄰的光輻射源2和3二者來(lái)獲得所述連接。

然而，不利的是，所述方法帶來(lái)的第一缺點(diǎn)在于：在所述點(diǎn)的鄰域中在正被產(chǎn)生的層的x方向和/或y方向上可能產(chǎn)生不期望的膨脹效應(yīng)。不利的是，所述膨脹效應(yīng)繼而可能在層自身的邊緣的水平處延伸，使得層自身以既不精確又不正確的方式被限定。而再次不利的是，如果兩個(gè)光輻射源2和3沒有被正確設(shè)置，則在層的各種點(diǎn)中，兩個(gè)光輻射源可能無(wú)法執(zhí)行所述連接，因此產(chǎn)生未固化材料的間隙，這繼而使得正被生產(chǎn)的物體的整個(gè)結(jié)構(gòu)變?nèi)酢?/p>

本發(fā)明的目的是克服以上參照已知技術(shù)的用于激活兩個(gè)相鄰光輻射源以獲得所述連接的方法所描述的所有缺點(diǎn)。

特別地，本發(fā)明的一個(gè)目的是定義一種用于激活屬于同一立體光刻機(jī)的兩個(gè)相鄰光輻射源以通過(guò)立體光刻來(lái)生產(chǎn)三維物體的方法，所述方法使得可以實(shí)現(xiàn)借助于若干個(gè)相鄰光輻射源制成的每個(gè)層的厚度的均勻性優(yōu)于利用已知技術(shù)可獲得的均勻性。

此外，本發(fā)明的另一目的是定義一種用于激活所述光輻射源的方法，所述方法使得可以獲得由所述相鄰光輻射源制成的相同層的各部分之間的更堅(jiān)固且更穩(wěn)定的連接。

所述目的借助于根據(jù)權(quán)利要求1的用于控制兩個(gè)相鄰光輻射源的作用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

所述目的還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求8的用于控制所述相鄰光輻射源的設(shè)備以及通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求9的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)。

有利地，執(zhí)行由兩個(gè)相鄰光輻射源來(lái)限定單個(gè)層的各部分之間的連接而無(wú)需疊加所述部分的可能性使得可以減少通過(guò)立體光刻工藝制造三維物體所需要的總時(shí)間。

在參照附圖通過(guò)非限制性示例提供的本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式的描述中突出了所述目的和優(yōu)點(diǎn)以及以下將詳細(xì)說(shuō)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

-示出已知技術(shù)的圖1a和圖1b分別示出了設(shè)置有兩個(gè)相鄰光輻射源的立體光刻機(jī)的工作表面的細(xì)分的示意性頂視圖和示意性側(cè)視圖；

-圖2示出了要通過(guò)立體光刻制造的三維物體的示例的軸測(cè)視圖；

-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式將本發(fā)明的方法應(yīng)用于的被布置在圖1a和圖1b示出的工作表面的水平處的圖2的三維物體的層的頂視圖；

-圖4示出了圖3的層的疊加區(qū)域的水平處的兩條相鄰線的細(xì)節(jié)；

-圖5示出了根據(jù)第一可替選實(shí)施方式將本發(fā)明的方法應(yīng)用于的被布置在圖1a和圖1b示出的工作表面的水平處的圖2的三維物體的層的頂視圖；以及

-圖6示出了根據(jù)第二可替選實(shí)施方式將本發(fā)明的方法應(yīng)用于的被布置在圖1a和圖1b示出的工作表面的水平處的圖2的三維物體的層的頂視圖。

參照?qǐng)D2示出的且其中由200指示的三維物體來(lái)描述本發(fā)明的用于控制屬于立體光刻機(jī)1的兩個(gè)光輻射源2和3的活性的方法，兩個(gè)光輻射源2和3適于在所述立體光刻機(jī)1的工作表面100上限定的疊加區(qū)域101的水平處起作用。

特別地，優(yōu)選地，如圖3所示，在所述疊加區(qū)域101內(nèi)在具有預(yù)先限定的寬度且比疊加區(qū)域101窄的部分104上應(yīng)用用于控制兩個(gè)光輻射源2和3的所述方法。

然而，不能排除的是，在本發(fā)明的可替選實(shí)施方式中，所述部分104的寬度可以基本上與所述疊加區(qū)域101的寬度一致。

從現(xiàn)在開始應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，已經(jīng)特意示出了與一般通過(guò)立體光刻生產(chǎn)的物體相比具有高度簡(jiǎn)化的幾何結(jié)構(gòu)的三維物體200以使附圖更清楚。

然而，明顯的是，以下所描述的處理可以以類似的方式應(yīng)用于具有任何幾何結(jié)構(gòu)的三維物體。

為了根據(jù)本文中描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式來(lái)限定在本發(fā)明的方法中包括的步驟，應(yīng)當(dāng)參照?qǐng)D3，圖3示出了三維物體200的層201中的在工作表面100的水平處的一個(gè)層的頂視圖。

根據(jù)作為本發(fā)明主題的方法，針對(duì)在疊加區(qū)域101的部分104內(nèi)限定三維物體200的每個(gè)單層201的具有總長(zhǎng)度L的線210中的每一條線，其中針對(duì)線210的具有長(zhǎng)度X的第一段211激活第一源2，并且針對(duì)同一線210的具有長(zhǎng)度Y＝L-X的剩下的第二段212激活第二光輻射源3。

在圖3中，線210的厚度相對(duì)于其實(shí)際尺寸而增加以使得更容易理解本發(fā)明的方法所基于的構(gòu)思。

根據(jù)本發(fā)明，第一段211的長(zhǎng)度X的值是在區(qū)間0<＝X<＝L內(nèi)選擇的。明顯地，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，如以下將闡明的，重要的是對(duì)于屬于同一層201的各個(gè)線210尤其是在相鄰的線210之間，長(zhǎng)度X的值是不同的，如圖4所示。

優(yōu)選地，但并非必然地，針對(duì)每條線210隨機(jī)地選擇長(zhǎng)度X的值。

在圖3中可以觀察到，用于激活光輻射源2和3的所述方法使得可以在每個(gè)層201的兩個(gè)(或更多個(gè))部分202和203之間創(chuàng)建折線型連接線220。

特別地，總是可以在圖3中觀察到，所述連接線220產(chǎn)生梳狀圖案，其中，兩個(gè)部分的齒部和凹部具有不同的長(zhǎng)度，但是齒部和凹部總是以完美互補(bǔ)的方式被限定。該特征使得可以實(shí)現(xiàn)上述目的，并且更特別地，該特征使得可以獲得同一層201的各個(gè)部分202和203之間的與利用已知技術(shù)的方法獲得的連接相比更堅(jiān)固且更穩(wěn)定的連接。

此外，所述連接使得可以避免如在已知技術(shù)中發(fā)生的兩個(gè)光輻射源2和3在疊加區(qū)域101的部分104中的作用的疊加，并且，因此避免了如以上所描述的層201中的每一個(gè)層的厚度的均一性的任何不足。

更具體地，本發(fā)明的方法包括以下所描述的步驟。首先，根據(jù)該方法，獲取表示三維物體200的幾何結(jié)構(gòu)的第一數(shù)據(jù)集合。接著，根據(jù)該方法，將所述三維物體200細(xì)分為多個(gè)層201。此外，根據(jù)該方法，需要限定在所述工作區(qū)域100的水平處所述層201中的每一個(gè)層需要呈現(xiàn)的位置。特別地，該方法確定每個(gè)層201中的哪個(gè)部分需要由所述光輻射源中的第一光輻射源2排他地限定，哪個(gè)部分由第二光輻射源3排他地限定，以及最后層201中的哪個(gè)部分需要落入疊加區(qū)域101的部分104內(nèi)，其中，如上所述，所述部分104的寬度優(yōu)選地短于疊加區(qū)域101自身的寬度。

因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，對(duì)于每個(gè)層201中的落入疊加區(qū)域101的部分104內(nèi)的那部分，限定具有總長(zhǎng)度L的所述線210中的每一條線。清楚地，根據(jù)圖3的示例可以理解，各個(gè)線210可以具有不同的長(zhǎng)度L。

根據(jù)本發(fā)明的方法，如上所述，在這時(shí)針對(duì)具有總長(zhǎng)度L的所述線210中的每一條線，在區(qū)間0<＝X<＝L內(nèi)限定第一段211的長(zhǎng)度X的值。如上所述，優(yōu)選地在所述區(qū)間內(nèi)隨機(jī)地選擇所述值。根據(jù)本發(fā)明，針對(duì)具有總長(zhǎng)度L的每條線210，接著計(jì)算第二段212的長(zhǎng)度Y，使得長(zhǎng)度Y為Y＝L-X。

最后，本發(fā)明的方法包括以下步驟：生成與兩個(gè)光輻射源2和3的激活有關(guān)的數(shù)據(jù)，以使得兩個(gè)光輻射源2和3中的第一光輻射源沿著線210中的每一條線的所述第一段211被激活，而所述兩個(gè)光輻射源2和3中的第二光輻射源沿著剩下的第二段212被激活。

根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施方式，在生成用于激活兩個(gè)光輻射源2和3的所述數(shù)據(jù)之前，還限定疊加區(qū)域101的部分104的中間線300，在圖3中可以觀察到，中間線300基本上與在同一部分104內(nèi)的層201的所述部分中的所述線210垂直。

所述中間線300使得可以在具有總長(zhǎng)度L的所有線210之中排他地選擇入射在所述中間線300上的相同線210的子集213。

此外，總是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，該方法還包括以下步驟：在入射線的子集213內(nèi)僅選擇在疊加區(qū)域101的部分104的整個(gè)寬度上延伸的線210的子集214。僅在所述選擇結(jié)束時(shí)，根據(jù)該方法，以上述方式在屬于后一子集214的線210的水平處排他地激活兩個(gè)光輻射源2和3。關(guān)于所述部分104中存在的以及從所述選擇中排除的剩下的線210，根據(jù)本發(fā)明的方法，針對(duì)剩下的線210的限定來(lái)排他地激活兩個(gè)光輻射源2和3中的一個(gè)或另一個(gè)。特別地，優(yōu)選地，需要使用兩個(gè)光輻射源2和3中的哪一個(gè)光輻射源來(lái)限定這些排除的線210中的每一條線的選擇取決于所討論的線210相對(duì)于所述中間線300落入的位置。在圖3所示的示例中，針對(duì)所述排除的線210的限定，將方便地選擇在左邊布置的光輻射源2。

在圖5所示的本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，然而不能排除的是，根據(jù)該方法，針對(duì)屬于入射線的子集213的所有線210以上面剛描述的方式來(lái)激活光輻射源2和3二者，而無(wú)需進(jìn)一步選擇在所述部分104的整個(gè)寬度上延伸的線210。

在這種情況下，從入射線子集213排除的線210將是要通過(guò)激活光輻射源2和3中的僅一個(gè)光輻射源而限定的那些線。同樣在這種情況下，優(yōu)選地根據(jù)所述排除的線中的每一條線相對(duì)于所述中間線的位置來(lái)選擇是激活光輻射源2還是激活光輻射源3。

此外，根據(jù)圖6示出的本發(fā)明的方法的又一可替選實(shí)施方式，針對(duì)落入疊加區(qū)域101的所述部分104內(nèi)的層201中的每一個(gè)層的所有線210，可以以上述方式來(lái)激活所述光輻射源2和3二者，而無(wú)需執(zhí)行上述的任何進(jìn)一步選擇。

返回至本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在圖4示出的詳細(xì)視圖中可以觀察到，根據(jù)該方法，針對(duì)屬于在所述部分104的整個(gè)寬度上延伸的線的子集214的每對(duì)相鄰線210a和210b，選擇與所述兩條線210a和210b的第一段211的長(zhǎng)度X對(duì)應(yīng)的值，使得第一條線210a的第一段211和第二條線210b的第二段212入射在中間線300上，第一光輻射源2適于沿著第一條線210a的第一段211起作用，第二光輻射源3適于沿著第二條線210b的第二段212起作用。作為本發(fā)明主題的方法的該又一細(xì)節(jié)使得可以確?？缦噜従€210a和210b的中間線300進(jìn)行第一光輻射源2的作用與第二光輻射源3的作用之間的完美交替。因此，所述特性使得可以進(jìn)一步改進(jìn)通過(guò)所述光輻射源2和3獲得的同一層201的兩個(gè)部分之間的連接的結(jié)果。

在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，然而不能排除的是，根據(jù)該方法，隨機(jī)排他地選擇長(zhǎng)度X的值，而也無(wú)需確?？缢鲋虚g線300進(jìn)行兩個(gè)光輻射源2和3的作用的交替。

為了簡(jiǎn)化起見，到現(xiàn)在為止已經(jīng)參照包括兩個(gè)光輻射源2和3的立體光刻機(jī)1描述了作為本發(fā)明主題的方法的步驟。然而，不能排除的是，本發(fā)明的相同方法可以用于控制屬于同一立體光刻機(jī)1的成對(duì)相鄰的兩個(gè)以上光輻射源的激活。

明顯地，需要將所述方法用于以受控方式激活每對(duì)相鄰的光輻射源。

優(yōu)選地，借助于包括附圖中沒有示出但本身已知的計(jì)算裝置的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)以上所描述的方法，計(jì)算裝置設(shè)置有處理單元和可以由所述處理單元訪問的存儲(chǔ)器支持。

所述設(shè)備包括適于獲取表示三維物體200的幾何結(jié)構(gòu)的第一數(shù)據(jù)集合并且將第一數(shù)據(jù)集合上傳到所述存儲(chǔ)器支持中的裝置。

所述設(shè)備還包括適于將三維物體200細(xì)分為多個(gè)層201的裝置。

所述設(shè)備還包括適于限定所述層201中的每一個(gè)層在所述工作表面100上的位置的裝置。

所述設(shè)備還包括適于在屬于所述工作表面100的疊加區(qū)域101的部分104內(nèi)對(duì)限定不同層201中的每一個(gè)層的具有總長(zhǎng)度L的線210中的每一條線進(jìn)行識(shí)別的裝置。

根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備包括適于針對(duì)具有總長(zhǎng)度L的線210中的每一條線來(lái)在區(qū)間0<＝X<＝L內(nèi)限定所述線210的第一段211的長(zhǎng)度X的值的裝置。

優(yōu)選地隨機(jī)選擇長(zhǎng)度X的值。

此外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括用于針對(duì)具有總長(zhǎng)度L的線210中的每條線將所述線210的第二段212的長(zhǎng)度Y計(jì)算為等于Y＝L–X的裝置。最后，本發(fā)明的設(shè)備包括以下裝置，所述裝置用于生成與屬于立體光刻機(jī)1的至少兩個(gè)光輻射源2和3的激活有關(guān)的數(shù)據(jù)以使得所述兩個(gè)光輻射源2和3中的第一光輻射源沿著線210中的每一條線的第一段211被激活而兩個(gè)光輻射源2和3中的第二光輻射源沿著同一條線210的剩下的第二段212被激活。

優(yōu)選地，借助于包括設(shè)置有程序部分的數(shù)據(jù)支持的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來(lái)配置所述設(shè)備，所述程序部分被配置成使得：當(dāng)所述程序部分在所述計(jì)算裝置上被執(zhí)行時(shí)所述程序部分以如上所述的方式限定所述設(shè)備的裝置。

根據(jù)以上內(nèi)容，可以理解，先前描述的方法、設(shè)備以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了所有設(shè)定的目的。

特別地，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了提供用于激活屬于同一立體光刻機(jī)的至少兩個(gè)相鄰光輻射源以通過(guò)立體光刻生產(chǎn)三維物體的方法的目的，其中，所述方法使得可以實(shí)現(xiàn)借助于若干個(gè)光輻射源獲得的每個(gè)層的厚度的均勻性優(yōu)于利用已知技術(shù)可獲得的均勻性。

本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了提供用于激活所述相鄰光輻射源的方法的目的，所述方法使得可以獲得借助于所述光輻射源獲得的同一層的各部分之間的更堅(jiān)固且更穩(wěn)定的連接。