(57)【要約】  本発明は、リソグラフィに基づいて三次元成形体（１１）を付加的に製造するための方法に関し、該方法によれば、電磁放射によって硬化されることができる材料（６）が、少なくとも部分的に透明な材料支持体に提供され、構成プラットフォーム（５）が、材料支持体から距離を置いて位置決めされ、構成プラットフォーム（５）と材料支持体との間に位置する材料（６）が加熱され、加熱される材料の選択された部分が、第１の放射源によって照射されて固化され、電磁放射が、少なくとも部分的に第１の放射源からの放射に対して透明な材料支持体を通って下から材料（６）に導入される。材料（６）が、第２の放射源（１２）からの電磁放射での材料支持体の照射によって加熱され、材料支持体が、第２の放射源（１２）の放射に対して実質的に不透明である。
2019524519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィに基づいて三次元成形体を生成的に製造するための方法であって、電磁放射の露光によって固化可能な材料が、材料支持体において存在し、前記材料支持体は、少なくともその領域において透過性であって、構築プラットフォームが、前記材料支持体から距離を置いて位置決めされ、前記構築プラットフォームと前記材料支持体との間に位置付けられた材料は、加熱され、且つ、前記加熱状態において、第１の放射源によって位置選択的に照射され、固化され、
前記電磁放射が、前記材料支持体を通って下から前記材料に導入され、前記材料支持体は、少なくともその領域において、前記第１の放射源からの放射に対して透過性であって、
前記材料の前記加熱は、第２の放射源の電磁放射で前記材料支持体を照射することによって行われ、
前記材料支持体は、前記第２の放射源の前記放射に対して実質的に不透過性であることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記第１の放射源の前記放射は、第１の波長範囲を含み、前記第２の放射源の前記放射は、前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲であって、特にそれと重複しない第２の波長範囲を含み、前記第１の放射源の前記放射は、好ましくは、２００〜９００ｎｍ、特に３００〜４００ｎｍ又は４００〜４８０ｎｍの波長範囲にあって、前記第２の放射源の前記放射は、好ましくは、赤外線スペクトル、特に９００〜１５，０００ｎｍの波長範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の放射源の前記放射は、前記第１の放射の方向から前記材料支持体に加えられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の放射源の前記放射は、前記第１の放射源の前記放射に対して透明である前記材料支持体の前記領域に向けられることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記材料によって被覆された側及び／又は前記材料とは反対の側において、前記材料支持体が、前記第２の放射源の前記放射を少なくとも部分的に吸収又は反射する層を担持し、又は前記材料支持体それ自体が、このような吸収特性を有する材料からなることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の放射源の前記電磁放射での前記材料支持体の前記照射は、前記材料支持体を４０℃〜３００℃、好ましくは４０℃〜１５０℃の温度に加熱するために実行されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記固化可能な材料は、室温（２０℃）において少なくとも１５Ｐａ・ｓの粘度を有することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記固化可能な材料は、少なくとも４０℃の温度に加熱されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記材料支持体及び／又は前記固化可能な材料の温度が測定され、前記測定された温度の値に依存して、前記第２の放射源の前記放射のパワーが制御されることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記成形体は、層状に構築され、連続する成形体の層は、前記材料支持体において所定の厚さの材料の層を形成することによって、且つ前記構築プラットフォーム又は前記構築プラットフォームにおいて少なくとも部分的に形成された前記成形体を前記材料の層の中に下げて、固化される前記材料の層が前記構築プラットフォーム又は前記成形体と前記材料支持体との間に形成され、それが前記成形体の層の所望の形状を形成するために照射によって固化されることによって、それぞれ上下に形成されることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
リソグラフィに基づいて三次元成形体を付加的に製造するための、特に請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法を実行するための装置であって、電磁放射の第１の放射源と、材料支持体であって、少なくともその領域において、前記第１の放射源の前記放射に対して透過性であって、前記放射の作用によって固化可能な材料を支持するために設けられた材料支持体とを備え、前記材料支持体の上の調整可能な高さに保持された構築プラットフォームと、前記第１の放射源を備え、前記構築プラットフォームと前記材料支持体との間に位置付けられた材料を、前記材料支持体を通って下から位置選択的に照射するために制御可能な第１の照射ユニットと、前記構築プラットフォームと前記材料支持体との間に位置付けられた前記材料を加熱するための加熱装置とを更に備え、
前記加熱装置は、前記材料支持体に向けられた電磁放射の第２の放射源（１２）を有する第２の照射ユニットを備え、
前記材料支持体は、前記第２の放射源（１２）の前記放射に対して実質的に不透過性であることを特徴とする、装置。
【請求項１２】
前記第１の放射源の前記放射は、第１の波長範囲を含み、前記第２の放射源の前記放射は、前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲であって、特にそれと重複しない第２の波長範囲を含み、前記第１の放射源の前記放射は、好ましくは、２００〜９００ｎｍ、特に３００〜４００ｎｍ又は４００〜４８０ｎｍの波長範囲にあって、前記第２の放射源（１２）の前記放射は、好ましくは、赤外線スペクトル、特に９００〜１５，０００ｎｍの波長範囲にあることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の照射ユニットは、前記第２の放射源（１２）の前記放射が前記第１の放射の方向から前記材料支持体に加えられるように配置されていることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２の放射源（１２）の前記放射は、前記第１の放射源の前記放射に対して透明である前記材料支持体の前記領域に向けられていることを特徴とする、請求項１１〜１３の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記固化可能な材料によって被覆された側及び／又は前記固化可能な材料とは反対の側において、材料支持体が、前記第２の放射源の前記放射を少なくとも部分的に吸収又は反射する層を担持し、又は前記材料支持体それ自体が、このような吸収特性を有する材料からなることを特徴とする、請求項１１〜１４の何れか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記材料支持体及び／又は前記固化可能な材料の温度を測定するための温度センサが設けられ、それは、前記材料支持体又は前記固化可能な材料の所定の温度が達成及び／又は維持されるように、前記第２の照射ユニットの加熱パワーを制御するための制御ユニットと協働することを特徴とする、請求項１１〜１５の何れか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の照射ユニットと協働する制御ユニットが、前記第１の照射ユニットを制御することによって、それぞれが所定の幾何学的形状を有する前記構築プラットフォーム（５）において重ね合わされた層を連続照射ステップで固化するように、且つ層のための各照射ステップ後、前記成形体（１１）を所望の形状に連続的に構築するために、前記材料支持体（２）に対する前記構築プラットフォーム（５）の相対位置を調整するように設計されていることを特徴とする、請求項１１〜１６の何れか一項に記載の装置。
【請求項１８】
移動可能に案内されるドクターブレードと、前記ドクターブレードを前記構築プラットフォーム（５）の下で往復運動させるための駆動ユニットとが、２つの照射ステップの間に各場合において前記固化可能な材料（６）の所定の厚さの層を形成するために設けられ、又は前記材料支持体それ自体が、固定ドクターブレード又は被覆ユニットの下で移動可能に案内されることができることを特徴とする、請求項１１〜１７の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィに基づいて三次元成形体を生成的に製造するため方法であって、電磁放射の露光によって固化可能な材料が、材料支持体において存在し、材料支持体は、少なくともその領域において透過性であって、構築プラットフォームが、材料支持体から距離を置いて位置決めされ、構築プラットフォームと材料支持体との間に位置付けられた材料は、加熱され、且つ、加熱状態において、第１の放射源によって位置選択的に照射され、固化され、電磁放射が、材料支持体を通って下から材料に導入され、材料支持体は、少なくともその領域において、第１の放射源からの放射に対して透過性である、方法に関する。
【０００２】
本発明は更に、特にこのような方法を実行するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ又はステレオリソグラフィの付加製造において、光重合性出発材料が、成形体を形成するために層状に処理される。それによって、層情報は、光学マスク、投影像区域、又はレーザビームによる走査の何れかによって、重合される材料において局所的且つ時間選択的に伝達される。ここで、露光及び構造化方法論の選択において基本的な区別がなされ、一方は、光重合性材料の（突き込み）槽が上からの放射に露光されることができ、製造中に構造化された物体が液体材料に連続的に浸漬され（ＳＬＡ）、さもなければ、材料リザーバ（充填された材料の窪み）が透明な窪みの底部を通って下からの放射に露光され、物体が上から材料浴から引き出される（ＤＬＰ、レーザステレオリソグラフィ）。後者の場合においては、物体は層ごとに構造化され、それによって、物体と材料の窪みの底部との間のそれぞれの距離が高精度の層厚を保証する。新規の処理においては、このタイプの構造化はまた、層状の代わりに連続的に実行されることができ、この場合には、更に特別な要求が窪みの底部に課されなければならない。
【０００４】
付加構造化製品の高い幾何学的品質が全てのこれらの処理方法に共通する。物体の幾何学的品質に加えて、その材料品質がまた技術的用途にとって重要であるが、エンドユーザ製品の分野においても重要である。付加処理プラスチックの場合においては、既知の欠点は、何よりも耐熱性（温度が上昇した場合に顕著な剛性／弾性率の低下が、通常は４０〜５０℃という低い温度で開始する）又は靭性（衝撃強度／致命的な亀裂又は亀裂に対する耐性）の点で周囲温度において現れる。
【０００５】
改善された材料品質を有する成形体の製造を可能にする、ステレオリソグラフィ処理のための新規の感光性ポリマー系は、一般的に高粘度を有し、従って処理が困難である。例えば、高粘度は、材料供給をかなり複雑にする。従って、現在、処理段階における動粘度が数Ｐａ・s（パスカル秒）の範囲を超えない材料を使用することが望まれる。
【０００６】
それでもなおより高粘度を有する材料を処理するために、昇温状態で処理を行うことが既に提案されている。通常の室温（２０℃）と比較して処理温度の僅かな上昇であっても、多くの感光性ポリマーの粘度は著しく低下する。これは、後に新規の３Ｄ印刷材料としての役割を果たすことができる、利用可能な出発ポリマー物質の選択のかなりの拡大をもたらす。
【０００７】
ステレオリソグラフィにおいて、窪みの内容物の均一な加熱を達成しようとする場合、処理加熱のタイプが、特に下から照射される材料の窪みでの処理において問題となる。特許文献１は、露光ゾーンの縁部における不透明性抵抗加熱によって熱が供給される方法を開示する。ここでの不利な点は、大きい温度勾配が材料の窪み内で生じることであって、それによって、処理制御がかなりより困難であって、又は均質な材料粘度が保証されることできない。
【０００８】
特許文献２は、区域全体に亘って導電性であって、電流が流れる場合に加熱する窪みの底部の透明の被覆によって加熱が行われる方法を開示する。しかし、これは加熱を均質化することには成功するが、可能な加熱パワー限界に急速に達し、６０℃より高い温度を連続動作で維持することは困難である。更に悪いことに、特定の透明の電気被覆（酸化インジウムスズ、ＩＴＯ）は、４５０ｎｍ未満の可視光波長を一層吸収し、近紫外光の領域においては既に完全に不透明である。しかし、プラスチックの効率的なステレオリソグラフィ処理のための必要条件が正にこの近紫外線領域である。これは、特に未染色の透明のプラスチックが処理される場合に当てはまる。
【０００９】
直接的又は間接的な材料加熱の他の可能性が、赤外線での熱放射によって考えられる。熱放射による加熱の利点は、材料に送出されることができる少なくとも理論的に可能な高加熱パワーである。プラスチック及び感光性ポリマーよる赤外線スペクトルの少なくとも一部の自然吸収は、今しがた言及された利点だけでなく、加熱速度の充分な制御、及び加熱される反応性感光性ポリマーの最終温度の充分な制御が困難又は不可能であるという決定的な不利な点をも示す場合がある。透過する赤外線放射は、感光性ポリマーによって連続的に吸収され、それによって減衰される。材料浴においては、露光された表面及びその直下の区域は強く加熱されるが、より深い領域はより低温状態である。液体出発材料の乏しい熱伝導性が、不均質な温度分布に決定的に寄与する。
【００１０】
薄いポリマー層を赤外線放射によって加熱する場合においては、処理温度を維持することがまた問題であって、材料の薄層は、その体積に対してその非常に大きい表面積に起因して周囲温度に急速に冷める（周囲空気への熱伝導及び対流）。しかし、この表面のこのように要求された連続赤外線照射は、次に層温度の非常に急速な局所的上昇を引き起こす場合があり、その結果として、温度誘起遊離基重合又は材料に対する他の損傷が起こる場合がある。処理される感光性ポリマーがまた、温度上昇の結果としてかなりより反応性になり、この結果、未露光状態においても個々の反応工程を実行するので、少なくとも経時的な処理品質の劣化が想定される。
【００１１】
一種の炉において構造化処理を行い、それによって、処理ゾーン全体が加熱されることができるステレオリソグラフィ機器の変形がまた知られる。この解決策は技術的に実現可能であるが、それは、ステレオリソグラフィシステムの複雑で高価な構成を要求し、処理中に高エネルギー消費を要求する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０７４０８８号
【特許文献２】国際公開第２０１６／０７８８３８号
【特許文献３】欧州特許出願公開第２５０５３４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明の目的は、処理中に処理される感光性ポリマーの制御された均一な加熱を保証することができ、且つ既存の処理技術においてできるだけ容易に実施されることができる技術的解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題を解決するために、本発明は、上記で言及されたタイプの方法を提供し、材料の加熱は、第２の放射源の電磁放射で材料支持体を照射することによって行われ、材料支持体は、第２の放射源の放射に対して実質的に不透過性である。
【００１５】
この結果、本発明は、２つの別個の放射源が使用されることを提供し、第１の放射源は、材料支持体を被覆する固化可能な材料の重合又は固化を提供し、第２の放射源は、放射加熱の意味において材料支持体の加熱としての役割を果たす。材料支持体は、この目的のために設計されて、それは、放射が固化される材料に入るように第１の放射源の放射に対して透明であって、第２の放射源の放射に対して実質的に不透明である。この結果、第２の放射源の放射は、材料支持体に吸収され、材料支持体の加熱を保証し、固化される材料は、間接的に、すなわち材料支持体から固化される材料への熱伝導による熱伝達によって加熱される。
【００１６】
材料支持体の選択的透過率は、好ましくは、第１の放射源の放射が、第１の波長範囲を含み、第２の放射源の放射が、第１の波長範囲とは異なり、特にそれと重複しない第２の波長範囲を含むという事実によって達成される。
【００１７】
特に、第１の放射源の放射は、２００〜９００ｎｍ、特に３００〜４００ｎｍ又は４００〜４８０ｎｍの波長範囲にあって、第２の放射源の放射は、赤外線スペクトル、特に９００〜１５，０００ｎｍの波長範囲にある。
【００１８】
材料支持体は、特に５００ｎｍ未満（青色、紫色のスペクトル）の範囲の第１の放射源の放射に対して、又は３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の近〜中紫外域の放射に対して透明又は部分的に透明であるように設計される。これは、材料支持体を介する感光性材料の位置選択的及び時間選択的構造化を可能にし、それによって付加製造処理を可能にする。選択的露光は、デジタル光処理（ＤＬＰ、スライス画像の面積露光）、レーザ（画像の走査）又は他の能動的若しくは受動的光学マスクによって行われることができる。
【００１９】
固化可能な材料の制御された均一な加熱がまた、主に材料支持体から材料それ自体への熱伝導によって行われるべきであって、それによって、狭い温度処理ウィンドウが、長期間に亘って維持されることができる。この場合においては、赤外線放射源が、好ましくは、材料支持体を加熱するために使用される。そして、材料支持体は、かなりの加熱を受けるために、入射赤外線放射のスペクトル（＞９００ｎｍ）においては主として不透明でなければならず、又は少なくとも９００ｎｍと１５０００ｎｍとの間の赤外線スペクトルの範囲を吸収しなければならない。従来技術において説明される感光性材料の温度制御の課題を回避するために、使用される材料支持体は、好ましくは、加熱のために使用される赤外線スペクトルの可能な限りの全ての区域を吸収又は除去するべきであって、それによって、可能な限り少ない赤外線放射が通過することができ、又は赤外線放射が通過することができず、この結果、感光性材料それ自体には到達することはできない。
【００２０】
本発明による材料支持体が非接触で且つ放射誘起エネルギー伝達によって加熱されるという事実によって、感光性の（そして常に温度不安定の）出発材料が赤外線放射で直接照射されることが回避される。これは、（導電性透明フィルム、例えばＩＴＯの被覆とは対照的に）高加熱パワーが達成されることができるという利点を有する。更に、間接照射は、それ自体の赤外線吸収（及びその結果生じる制御されない追加の加熱）の結果としての感光性材料の早期の熱誘導及び制御されない重合を排除することができる。材料支持体と感光性出発材料との間の熱伝達が可能な限り純粋な熱伝導によってのみ行われるので、感光性出発材料の最高温度は、材料支持体の温度を介して非常に正確に制御されることができる。これは、処理において使用される出発材料の層が薄いほど、より良好に機能する。加えて、（実際の露光ゾーンの外側でのみ使用されることができる）不透明である抵抗加熱要素の排除は、何よりも構成野全体又は材料支持体全体に亘って均質の処理温度が設定及び維持されることができるという事実を引き起こす。
【００２１】
好ましい実施形態は、材料支持体が下から加熱されるように、第２の放射源の放射が第１の放射の方向から材料支持体に加えられることを提供する。
【００２２】
可能な限り大きい表面に亘る材料支持体の均一な加熱を達成するために、材料支持体の最大可能区域、すなわち特に固化される材料によって被覆される材料支持体の少なくともその領域が、第２の放射源によって照射されるべきである。この文脈において、更なる好ましい方法は、第２の放射の放射が第１の放射源の放射に対して透明である材料支持体の領域に向けられることを提供する。
【００２３】
材料支持体は、例えば赤外線吸収ガラス又は合わせガラスからなることができ、それは上記の要求を満たし、任意に上側及び／又は下側に特別な被覆を備える。例えば、これらの被覆は、赤外線反射を増強する目的を果たすことができる。
【００２４】
好ましくは、ステレオリソグラフィ処理それ自体を支持する材料支持体の被覆が提供されてもよい。例えば、表面接着を減少させることによって層分離を促進する、例えばＰＴＦＥの被覆のような被覆が提供されてもよい。減少された引き離し力がまた、シリコーンの被覆で達成されることができる。
【００２５】
好ましい実施形態によれば、第２の放射の放射源は、１００℃と５０００℃との間、好ましくは５００℃と３０００℃との間の温度でアニールする放射体を有する赤外線放射源として設計される。
【００２６】
好ましくは、第２の放射源の電磁放射での材料支持体の照射は、材料支持体を４０℃〜３００℃、好ましくは４０℃〜１５０℃の温度に加熱するために実行される。それによって、固化可能な材料は、少なくとも４０℃の温度に簡単に均一に加熱されることができる。
【００２７】
本発明の処理は、室温（２０℃）において少なくとも１５Ｐａ・ｓ、好ましくは少なくとも２０Ｐａ・ｓの粘度を有する固化可能な材料の場合に特に有用である。本発明による達成された固化可能な材料の加熱によって、粘度は、特に＜５Ｐａ・ｓの動粘度まで著しく減少する。
【００２８】
１つは、特に充填された固化可能な材料（スリップ（ｓｌｉｐ））の処理において、出発材料の高粘度に直面する。ここで、粉末状の焼結性材料（例えば、セラミック又は金属）が粘性の感光性樹脂に添加される。硬化中、硬化されたポリマーは、バインダーとして作用する。成形体の構成が完了された後、硬化されたポリマーは熱的に除去されることができ、そして、残っている充填剤（例えばセラミック粉末）は、共に固体構造に焼結されることができる。この方法は、これらの処理に適さないであろう材料のための付加製造の全ての利点を使用することを可能にする。充填度、すなわちスリップにおける粉末の割合は、処理可能性及び材料品質に関して最も重要な因子の１つである。
【００２９】
一般的に、純粋なポリマー又はポリマーブレンド、及び充填ポリマー（複合材料）が、固化可能な材料として考えられてもよい。セラミック又は金属製品の製造のための出発物としての役割を果たす充填ポリマー（グリーン体（ｇｒｅｅｎ  ｂｏｄｙ））がまた含まれる。好ましくは、未充填の光重合性材料、又は充填剤、特にセラミック若しくは金属粉末で充填された光重合性材料が使用されてもよい。
【００３０】
固化可能な材料への熱流の量は、材料支持体と固化可能な材料との間の温度差、及び使用される材料の熱伝導率に依存する。ここで、材料支持体と固化可能な材料との比熱容量及び熱伝導率、又はそれぞれの熱伝達率が言及され、熱交換に利用可能な総面積が考慮される。固化可能な材料の薄層の加熱において、材料支持体の温度に対する可能な限りの迅速な近似が予想される。この結果、処理制御は、考慮中のシステム内の熱流の計算及び正確な知識によって、又は単に材料支持体の温度測定によってなされることができる。第２の放射源の要求される放射エネルギーは、例えば、材料の窪みの底部の温度を動作変数として使用する制御システムによって制御される。温度測定それ自体は、材料支持体の選択された区域における温度センサによって、又は非接触赤外線測定によってなされることができる。同様に、固化可能な材料それ自体の層温度が測定され、動作変数として使用されることができる。従って、ステレオリソグラフィ付加構造化処理は、正確に画定された材料温度で所望される限り行われることができる。
【００３１】
この文脈において、本発明による方法の好ましい実施形態は、材料支持体及び／又は固化可能な材料の温度が測定され、測定された温度値に依存して、第２の放射源の放射のパワーが制御されることを提供する。
【００３２】
既に言及されたように、構成処理は、好ましくは層状に実行される。この場合において、方法は、連続する成形体の層が、材料支持体において所定の厚さの材料の層を形成することによって、且つ構築プラットフォーム又は構築プラットフォームにおいて少なくとも部分的に形成された成形体を材料の層の中に下げて、固化される材料の層が構築プラットフォーム又は成形体と材料支持体との間に形成され、それが成形体の層の所望の形状を形成するために照射によって固化されることによって、それぞれ上下に形成されるように実行されることができる。
【００３３】
材料支持体は、好ましくは、固化可能な材料を受容する窪みの底部として形成される。或いは、材料支持体はまた、箔として設計されることができる。
【００３４】
説明された材料支持体はまた、これが固化可能な材料の層の塗布を支持する場合、移動可能であるように設計されることができる。
【００３５】
本発明の別の態様によれば、リソグラフィに基づいて三次元成形体を付加的に製造するための装置が提供され、該装置は、電磁放射の第１の放射源と、材料支持体であって、少なくともその領域において、第１の放射源の放射に対して透過性であって、放射の作用によって固化可能な材料を支持するために設けられた材料支持体とを備え、材料支持体の上の調整可能な高さに保持された構築プラットフォームと、第１の放射源を備え、構築プラットフォームと材料支持体との間に位置付けられた材料を、材料支持体を通って下から位置選択的に照射するために制御可能な第１の照射ユニットと、構築プラットフォームと材料支持体との間に位置付けられた材料を加熱するための加熱装置とを更に備え、加熱装置は、材料支持体に向けられた電磁放射の第２の放射源を有する第２の照射ユニットを備え、材料支持体は、第２の放射源の放射に対して実質的に不透過性であることを特徴とする。
【００３６】
装置の好ましい実施形態は、第１の放射源の放射が、第１の波長範囲を含み、第２の放射源の放射が、第１の波長範囲とは異なり、特にそれと重複しない第２の波長範囲を含むことを提供する。
【００３７】
第１の放射源の放射は、例えば、２００〜９００ｎｍ、特に３００〜４００ｎｍ又は４００〜４８０ｎｍの波長範囲にあって、第２の放射源の放射は、好ましくは、赤外線スペクトル、特に９００〜１５，０００ｎｍの波長範囲にある。
【００３８】
装置の更に好ましい実施形態は、第２の照射ユニットが、第２の放射源の放射が第１の放射の方向から材料支持体に加えられるように配置されることを提供する。
【００３９】
装置の好ましい実施形態は、第２の放射源の放射が、第１の放射源の放射に対して透明である材料支持体の領域に向けられることを提供する。
【００４０】
装置の好ましい実施形態は、固化可能な材料によって被覆された側及び／又は固化可能な材料とは反対の側において、材料支持体が、第２の放射源の放射を少なくとも部分的に吸収又は反射する層を担持することを提供する。
【００４１】
装置の好ましい実施形態は、材料支持体及び／又は固化可能な材料の温度を測定するための温度センサが設けられ、それは、材料支持体又は固化可能な材料の所定の温度が達成及び／又は維持されることができるように、第２の照射ユニットの加熱パワーを制御するための制御ユニットと協働することを提供する。
【００４２】
成形体の層構造は、好ましくは、第１の照射ユニットと協働する制御ユニットが、第１の照射ユニットを制御することによって、それぞれが所定の幾何学的形状を有する構築プラットフォームにおいて重ね合わされた層を連続照射ステップで固化するように、且つ層のための各照射ステップ後、成形体を所望の形状に連続的に構築するために、材料支持体に対する構築プラットフォームの相対位置を調整するように設計されることで達成される。
【００４３】
好ましくは、移動可能に案内されるドクターブレードと、ドクターブレードを構築プラットフォームの下で往復運動させるための駆動ユニットとが、２つの照射ステップの間に各場合において固化可能な材料の所定の厚さの層を形成するために設けられ、又は材料支持体それ自体が、固定ドクターブレード又は被覆ユニットの下で移動可能に案内されることができる。
【００４４】
図面に概略的に示される実施形態を参照して、本発明がより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】処理シーケンスの連続するフェーズのうちの１つにおける本発明による装置の概略側面断面図を示す。
【図２】処理シーケンスの連続するフェーズのうちの１つにおける本発明による装置の概略側面断面図を示す。
【図３】処理シーケンスの連続するフェーズのうちの１つにおける本発明による装置の概略側面断面図を示す。
【図４】窪みの底部の層構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明の方法を実行するための装置の動作が、最初に、図１〜図３を参照して説明され、図１〜図３は、固化可能な材料の加熱を除いて、それ自体特許文献３から知られる装置を示す。空気又は他のガスの雰囲気に位置付けられた装置は窪み１を有し、その窪みの底部２は材料支持体を形成し、少なくとも部分領域３において透明又は半透明である。窪みの底部のこの部分領域３は、窪みの底部２の下に配置された第１の照射又は露光ユニット４の少なくとも範囲を含む。照射ユニット４は、詳細には示されない第１の放射源と光変調器とを有し、その強度は、制御ユニットによって制御されることができ、層が瞬間的に形成されるように所望の幾何学的形状を有する窪みの底部２に照射野を生成するために、位置選択的に調整されることができる。
【００４７】
或いは、レーザがまた第１の照射ユニットにおいて使用されてもよく、その光ビームが、制御ユニットによって制御される移動可能なミラーを介して所望の強度パターンで照射野を連続的に走査する。
【００４８】
第１の照射ユニット４に対向して、構築プラットフォーム５が窪み１の上に設けられ、それは示されない昇降機構によって支持されて、それは照射ユニット４の上の区域において窪みの底部２の上に高さ調整可能に保持される。構築プラットフォーム５はまた、透明又は半透明とすることができる。
【００４９】
窪み１において、放射−固化可能な、特に光重合性材料６の浴がある。浴の材料レベル７は、ドクターブレードのような、窪みの底部２において特定の材料の層厚ａに材料を均一に塗布する適切な要素によって画定される。窪み１は、例えば、運搬台が両方向の矢印８の方向に変位可能に案内されるガイドレールと関連付けられてもよい。駆動部は、ドクターブレードのための保持部を有する運搬台の往復運動を提供する。保持部は、例えば、ドクターブレードを垂直方向の両方向の矢印９の方向に調整するためにガイド及び調整装置を有する。この結果、窪み１の底部２からブレードの下縁の距離が調整されることができる。ドクターブレードは、図１に示されるように構築プラットフォームが上昇状態にある場合に使用され、所定の層厚を設定しながら材料６を均等に分配することに役立つ。材料分配処理から生じる材料６の層厚は、窪み１の底部２からドクターブレードの下縁の距離によって、及びドクターブレードの移動速度によって画定される。
【００５０】
結果として生じる材料の層厚ａは、成形体の層厚ｂより大きい（図２）。光重合性材料の層を画定するための手順は以下の通りである。図２に示されるように、成形体１１を形成する成形体の層１０’、１０’’、及び１０’’’が既に形成された構築プラットフォーム５は、昇降機構によって制御されて降下されて、最も低い成形体の層１０’’’の下側が、最初に高さａを有する材料浴６の表面に接触し、そして、正確に所望の成形体の層厚ｂが最も低い成形体の層１０’’’の下側と窪みの底部２との間に残るまで、突き込んで窪みの底部２に近づく。この突き込み処理の間に、光重合性材料は、構築プラットフォーム５の底部と窪みの底部２との間の間隙から変位する。成形体の層厚ｂが達成されるとすぐに、成形体の層１０’’’を所望の形状に固化させるために、この成形体層に特有の位置選択的照射が行われる。成形体の層１０’’’’の形成後、構築プラットフォーム５は、昇降機構によって再び持ち上げられ、それによって図３に示される状態がもたらされる。光重合性材料６は、照射区域にはもはや存在しない。
【００５１】
光重合性材料の更なる成形体の層１０を得るために、これらの工程が続いて数回繰り返される。最後に形成された成形体の層１０の下側と窪みの底部２との間の距離が、所望の成形体の層厚ｂに設定され、そして、光重合性材料が、所望の方法で位置選択的に硬化される。
【００５２】
照射ステップ後に構築プラットフォーム５を持ち上げた後、図３に示されるように、照射区域において材料が不足する。これは、厚さａを有する層の固化後、材料がこの層から固化され、構築プラットフォーム５及びその上に既に形成された成形体の一部と共に持ち上がられるという事実に起因する。既に形成された成形体の下側と窪みの底部２との間にこのように欠けている光重合性材料は、照射区域を囲む区域からの光重合性材料６の塊から充填されなければならない。しかし、材料の高粘度に起因して、これが、成形体の一部の下側と窪みの底部との間の照射区域の中に自然に逆流することはなくて、材料シンク又は「穴」がここに残ることがある。材料シンクの中への材料の供給は、上記で説明されたドクターブレードによって影響を受ける材料分布によって影響を受ける。
【００５３】
光重合性材料６の材料シンクの中への供給を容易にするために、本発明によれば材料６の加熱が行われ、その目的のために、１つ、好ましくは２つの第２の放射源１２（図１参照）が窪み１の下に配置され、その放射が窪みの底部２に向けられる。
【００５４】
少なくとも１つの第２の放射源１２が、第１の照射ユニット４に隣接して又はその上に配置されてもよい。次に、放射、特に第２放射源１２の赤外線放射が、窪みの底部２の均一な加熱を引き起こし、それは、窪みの底部２によって大部分は吸収される。感光性材料６それ自体は、窪みの底部２を通過する残留赤外線放射によって部分的にのみ加熱され、又は加熱されない。これらの発生し得る「残留放射」は、個々のＩＲスペクトル領域の形態でも強く減衰された全スペクトルの形態でも発生する場合があるが、理想的な場合にはもはや感光性材料６それ自体の著しい加熱を引き起こさない。従って、感光性材料６の適切な加熱が、窪みの底部２と感光性材料６それ自体との間の熱伝導を介して直接行われ、勿論、より高温の窪みの底部２が感光性材料６に熱を放出する。
【００５５】
図４は、窪みの底部２の可能な層構造の例を示す。窪みの底部２の基部は、第２の放射源の放射、特に赤外線スペクトルの放射に対して実質的に不透明であって、感光性材料を構造化するために使用された光の放射に対して主として透過である、部分的に透明なプレート１３によって形成される。この部分的に透明なプレートに適した材料の例は、特殊な光学ガラス（遮熱ガラス、ショートパスフィルタ、等）を含む。
【００５６】
硬化された層１０が窪みの底部２から分離された場合に、付加構成工程の間に発生する脱離力を減少させるために、画定された厚さのシリコン層１４が、このプレート１３に亘って塗布されてもよい。同様に、ＦＥＰ又はＰＴＦＥの被覆１５又は箔１５がまた、上記の脱離力を更に減少させるためにこのシリコーン層１４に塗布されることができる。加えて、例えば、追加の光学フィルター特性を生じさせるために、又は既存のフィルター効果を強化するために、他の膜が、このような合板に組み込まれることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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