(57)【要約】  本発明は、平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法またはデバイスであって、構成／基準面で、液体材料中に含有された光重合性樹脂が電磁照射によって硬化され、後続の層のための材料塗布が、構成／基準面からの最後の硬化層の分離によって自動的に得られ、構成／基準面が弾性薄膜によって形成される方法またはデバイスに関する。薄膜はフレーム内に固定されており、液体材料を収容する容器内での薄膜を有するフレームの高さ位置が、液体材料の圧力が薄膜の撓み（負のメニスカスの生成）を補償するように、かつ全構成プロセス中に薄膜の下側が材料と永久的に接触するように調節される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法であって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって硬化され、後続の層のための材料塗布が、前記構成／基準面からの最後の硬化層の分離によって自動的に得られ、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成される、前記方法において、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、前記液体材料の圧力が前記薄膜の撓み（負のメニスカスの生成）を補償するように、かつ全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触するように調節されることを特徴とする方法。
【請求項２】
下からの材料押圧によって引き起こされる、前記薄膜の生じた突状湾曲（正のメニスカス）が、前記薄膜の上側に沿って所定の高さで牽引装置または摺動装置またはプレートを水平移動させることによって、または配置することによってなくされ、平坦または実質的に平坦な構成／基準面が再確立されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記牽引装置または前記摺動装置または前記プレートが複数のセグメントを備え、前記セグメントが、構成／基準面に向かって枢動可能または傾斜可能であり、前記当該のセグメントが、好ましくは共通の枢動または傾斜軸の周りで、前記薄膜に向かって相互に同一平面で、構成／基準面に向けて枢動され、リブまたは突出部が個々のセグメントに設けられ、好ましくは枢動または傾斜軸側で始まる例えばローラなど圧力要素の転がりまたは摺動によって、セグメントが前記薄膜を前記構成／基準面内に連続的に押圧し、それにより正のメニスカスを取り除き、それにより平坦な構成／基準面を回復することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記リブまたは突出部が、連続する押圧が中央から外側に生じるように、各セグメントで各様に提供されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
押圧時の薄膜との接着を回避し、かつ前記薄膜表面からの前記セグメントの簡単な分離を保証するために、前記牽引装置または前記摺動装置または前記プレート、任意選択でそれらのセグメントが、粗くされた、または成形された下面を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記牽引装置が、ロールとして具体化され、前記薄膜の上側に沿って所定の高さで転がされることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記薄膜を有するフレームが上方で容器を封止すること、および前記液体材料が前記薄膜の下側を常に濡らすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記薄膜を最後の硬化層から分離するために、前記薄膜が前記最後の硬化層から完全に分離されるまで、前記支持プレートが、前記硬化層と共に、次の層の厚さのレベルを超える程度まで前記構成面から離れるように移動され、続いて、前記支持プレートが、前記硬化層と共に、次の層の厚さのレベル（前記構成／基準面と前記最後の硬化層との間）に戻るように移動されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記薄膜を最後の硬化層から分離するために、少なくとも下側に沿って提供される１つまたは複数の吸引開口を有する牽引装置または摺動装置またはプレートが、前記薄膜の上側の上方で所定の高さに導かれ、好ましくは水平に移動され、部分真空が（１つまたは複数の）前記吸引開口に加えられ、これが前記薄膜を前記最後の硬化層から引き離すことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
前記牽引装置が、その円周にわたって吸引開口を設けられたロールとして設計されること、および前記ロールが前記薄膜の上側の上方で所定の高さで転がされ、部分真空が前記吸引開口に加えられ、それにより前記薄膜が、前記ロールに沿って持ち上げられ、または前記硬化材料層から剥離されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法であって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、後続の層のための材料塗布が、前記構成／基準面からの最後の硬化層の分離によって自動的に得られ、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成される、前記方法において、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を有する容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触するように調節されること、および前記薄膜を最後の硬化層から分離するために、少なくとも下側に沿って１つまたは複数の吸引開口を備える牽引装置または摺動装置またはプレートが、前記薄膜の上側の上方で所定の高さに配置され、好ましくは水平に移動され、部分真空が（１つまたは複数の）前記吸引開口に加えられ、これが前記薄膜を前記最後の硬化層から引き離すことを特徴とする方法。
【請求項１２】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法であって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、後続の層のための材料塗布が、前記構成／基準面からの最後の硬化層の分離によって自動的に得られ、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成される、前記方法において、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を有する容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触するように調節されること、および構成／基準面を提供するための前記薄膜を平坦化するために、牽引装置またはプレートが、前記薄膜の上側の上方で所定の高さに配置され、前記牽引装置または前記プレートが、前記構成／基準面に向かって枢動可能または傾斜可能な１つまたは複数のセグメントから形成され、個々のセグメントが、好ましくは共通の枢動または傾斜軸の周りで、前記薄膜に向かって相互に同一平面で、前記基準面に向かって枢動し、リブまたは突出部が個々のセグメントに提供されること、および好ましくは枢動または傾斜軸側から始めて例えばローラなど押圧要素を転がす、または摺動することによって、セグメントが連続的に前記薄膜を前記構成／基準面内に押圧し、それにより正のメニスカスを取り除き、それにより平坦な構成／基準面を確立することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記リブまたは突出部が、連続する押圧が中央から外側に生じるように、個々のセグメントで各様に提供されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
押圧時の薄膜との接着を回避し、かつ前記薄膜表面からの前記セグメントの簡単な分離を保証するために、前記牽引装置または前記摺動装置または前記プレート、任意選択でそれらのセグメントが、粗くされた、または成形された下面を備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記構成／基準面の提供が、透明ガラスまたはプラスチックプレートを用いずに、前記薄膜のみによって達成されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、容器内での光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するためのデバイスであって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に凝固され、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成されている、前記デバイスにおいて、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する前記容器内部での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、前記液体材料の圧力が前記薄膜の撓み（負のメニスカスの生成）を補償することが可能であるように、かつ全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触することが可能であるように調節可能であることを特徴とするデバイス。
【請求項１７】
さらに、一時的に、すなわち永久的にではなく、前記３次元物体の構成区域の上に位置する前記薄膜の部分の上側の上方で所定の高さで水平に挿入可能または水平に移動可能である牽引装置または摺動装置またはプレートを備えることを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記牽引装置が、ロールとして設計され、前記薄膜の上側の上方で所定の高さで水平に転がることができるように配設されることを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１９】
さらに、部分真空を前記薄膜の上側に加えることができる吸引手段を備えることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記吸引手段が、前記牽引装置、前記摺動装置、または前記プレートの下側にある１つまたは複数の吸引開口と連絡されることを特徴とする請求項１７または１８と組み合わせた請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記薄膜を有する前記フレームが、上方で前記容器を気密封止することを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記薄膜を有する前記フレームが、交換可能なユニットを形成することを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、容器内での光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するためのデバイスであって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成されている、前記デバイスにおいて、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する前記容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触することが可能であるように調節可能であること、および前記薄膜を最後の硬化層から分離するために、前記デバイスが、
下側に沿った、またはロールの場合にはその円周にわたって分散された１つまたは複数の吸引開口をそれぞれ備える牽引装置または摺動装置またはロールまたはプレートであって、前記３次元物体の構成区域の上に位置する薄膜部分の上側の上方で所定の高さで、好ましくは水平に配置可能であり移動可能である牽引装置、摺動装置、ロール、またはプレートと、
部分真空を（１つまたは複数の）前記吸引開口に加えることができる吸引手段と
を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項２４】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、容器内での光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するためのデバイスであって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成されている、前記デバイスにおいて、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する前記容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触することが可能であるように調節可能であること、および前記構成／基準面で前記薄膜を平坦化するために、当該デバイスが、
前記３次元物体の構成区域の上に位置する薄膜部分の上側の上方で所定の高さで、好ましくは水平にそれぞれ配置可能であり移動可能である例えばローラまたは摺動装置などの押圧要素と、
前記構成／基準面に向かって摺動可能または傾斜可能な複数のセグメントを備えるプレートまたは牽引装置とを備え、リブまたは突出部が個々のセグメントに提供されること、および前記押圧要素を転がす、または摺動することによって、セグメント（同時に任意選択で決定されたセグメント）を連続的に前記薄膜に押圧することができ、それにより平坦な構成／基準面を確立することができる
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２５】
前記セグメントが、共通の枢動または傾斜軸の周りで、前記薄膜に向かって相互に同一平面で、枢動可能または傾斜可能であることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記リブまたは突出部が、前記薄膜と反対の、前記押圧要素に面する側に形成されること、および／または前記プレートまたは前記牽引装置の前記セグメントが、前記薄膜に対して粗くされた、または成形された下面を備えることを特徴とする請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記構成／基準面が、透明ガラスまたはプラスチックプレートを用いずに、および／または追加の変形可能コーティング流体が前記薄膜に加えられることなく、前記薄膜のみによって形成されることを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記薄膜が、事前張力を実質的に受けない、または小さい事前張力しか受けないように前記フレーム内部に固定されることを特徴とする請求項１６〜２７のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法およびデバイスであって、構成／基準面で、液体材料中に含有された光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、構成／基準面が弾性薄膜によって形成される方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光硬化、特に可視光硬化ポリマーまたは樹脂からの３次元物体の層状構成に関して、様々な方法が文献で言及されている。Ｍａｒｓｈａｌｌ  Ｂｕｒｎｓ著「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ−Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ｉｎ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」１９９３年（ＩＳＢＮ  ０−１３−１１９４６２−３）を参照のこと。
【０００３】
記述されている方法には３つの変形形態が含まれ、生成すべき層は、透明基準面、いわゆる「コンタクト窓」１２（コンタクト窓）を通して選択的に照明され、この面で重合／硬化される。３つの変形形態は、図８Ａ〜Ｃに描かれている。
【０００４】
コンタクト窓／基準面から硬化材料層を分離するために、特許文献ＵＳ５１７１４９０（Ｅｆｒｅｍ  Ｖ．  Ｆｕｄｉｍ）およびＤＥ４１２５５３４Ａ１（ＥＯＳ  ＧｍｂＨ，Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）において、可撓性樹脂／ポリマーの薄膜による分離に関して解決策が記載されている。
【０００５】
ＥＰ０４８４０８６Ａ１は、構成／基準面での分離薄膜の塗布を説明しており、分離薄膜は、半透過性であり、変形可能コーティング混合物に向かう一方向で透過性であり、しかし光重合性樹脂に向かう反対の方向では不透過性である。変形可能コーティング混合物の透過によって、硬化層に対する薄膜の接着力が低減される。変形可能コーティング混合物は、気体、液体、またはゲル、すなわち流体であってよい。薄膜はフレーム内に固定される。フレーム並進デバイスが、それぞれ各層の光硬化後に並進移動を行う。フレーム内への固定、および変形可能コーティング混合物の追加の提供により、半透過性薄膜に対する応力は高い。
【０００６】
ＥＰ０４３５５６４では、かつ別の形態としてＥＰ０４６６４２２では、透明プレートが分離プロセスに必要とされ、プレートの上に固定される薄膜が張力を受ける。
【背景技術の欠点】
【０００７】
照射源と反対の透明基準面の面で直に、各様に形成された領域構造にレーザまたはマスクによって選択的に照明するとき、樹脂は、この基準面と直に接触して重合する。問題は、各様に形成された領域構造を有する層を透明基準面から分離することにあり、その層が前に生成された層に接着されたままであり、形成された層と既に生成されている物体部分とがどちらも分離力によって変形さらには破壊または裂離されず、最終的に、層ごとに生成される物体が全構成プロセスにわたって支持プレートに接着されたままであるようにすることである。
【０００８】
分離薄膜を使用するとき、いわゆる剥離効果が利用され、すなわち薄膜は、ある観点では単に、分離プロセスによって硬化ポリマー層から剥離し、Ｚ方向での分離力は、力のベクトル分解に基づいて低減される。
【０００９】
薄膜が、透明基準面、例えばガラスまたはプラスチックプレートのための分離層として働くとき、構成面内のマスクの光学像に悪影響を及ぼして変化させることがあるニュートンリングまたは泡インクルージョンが、薄膜とプレートとの部分接触で生じることがある。
【００１０】
上述した特許のほとんどの場合に、硬化層を分離する目的で、かつ新たな材料を塗布する目的で、薄膜が移動され、引き離され、または転がして外される。これは、高いレベルで薄膜に歪を与え、それにより寿命を縮める。さらに、変形可能コーティング流体の追加の機械的に駆動される構成要素が使用され、これは欠陥を生み出す傾向がある。
【００１１】
セッティング面としてバルク基準プレートを用いずに薄膜が使用される場合、薄膜は任意の場合に、高い事前張力でさえ撓み、それにより平坦な構成面はもはや保証されない。この効果は、変形可能コーティング流体が半透過性薄膜と組み合わされる場合に大きくなる。バルク基準プレートによる支持を伴わない薄膜の実質的に平坦な構成が選択され、例えばコーティング流体によってさらに負荷を受ける場合、薄膜は容易に過大応力を受け、特に薄い薄膜が使用されるときに寿命はさらに縮められる。
【発明の目的】
【００１２】
本発明の目的は、構成または基準面として働く薄膜を硬化材料層から分離するプロセスが改良された、初めに言及したタイプの方法またはデバイスを提供することである。硬化は、バルク基準プレートを使用しない有利な様式で可能となり、しかしその一方で、それにも関わらず、平坦またはほぼ平坦な構成／基準面が薄膜によって提供される。
【目的の解決手段】
【００１３】
この目的は、請求項１、１１、または１２の特徴を有する方法によって、または請求項１６、２３、または２４の特徴を有するデバイスによって解決される。本発明の方法または本発明のデバイスの好ましい実施形態は、従属クレームに記載されている。
【本発明およびその利点の説明】
【００１４】
本発明の解決策によって、かつ本発明の好ましい実施形態によって、従来技術の欠点がなくされ、以下に述べる利点を実現することができる。
ａ）光学像に対する外乱が全く生じない、または最小である。すなわち、（異なる密度を有する）１つの媒体から別の媒体への光学的な移行の数が低減される。
ｂ）最後に硬化される層への、したがってモデルへの分離力が最小限にされる。
ｃ）材料の新たな層を塗布するための追加の手段も追加の方法も使用する必要がない。
ｄ）分離プロセスが、硬化領域のサイズによって制限されない。
ｅ）バルク基準プレートを使用せずに、平坦またはほぼ平坦な構成／基準面での硬化を行うことが可能である。
ｆ）機械的に駆動される構成要素の使用を最小限に減らすことができる。
【００１５】
薄膜の形での分離層は、同時に、平坦またはほぼ平坦な基準／構成面として働く。分離層のための材料として、例えばシリコンまたは他の樹脂タイプなど弾性の透明／半透明材料が使用される。好ましくは、薄膜は透過性でも半透過性でもなく、および／または薄膜は変形可能コーティング流体によって被覆されない。
【００１６】
薄膜はフレーム内に保持され、調節可能な張力を事前に受け、この張力は薄膜を固定するために必要である。一様式では、薄膜フレームはフォトポリマー上で浮動し、したがってフォトポリマーと永久接触する。また、構成プロセス中、薄膜の下面は、フォトポリマーを含有する材料の状態とは無関係に、フォトポリマーを含有する材料と永久的に接触する。また、特に分離プロセス中、接触が維持され、それにより新たな液体材料が横から流入することができる。薄膜が事前張力を実質的に全く受けない、または低い事前張力しか受けないので、薄膜材料の塑性変形またはクリープは予想されず、これはまた薄膜の長い寿命に有利である。事前張力が実質的に存在しないことによって、または事前張力がごく低いことによって生じる薄膜の撓みは、液体浴内で生じる圧力によって補償される。本発明の上述した利点は、（ｉ）フレーム内部に固定された薄膜の事前張力と、（ｉｉ）フレーム、したがって液体浴内の薄膜の高さレベルとに関する条件を組み合わせて調節するによって、特に、薄膜が事前張力を実質的に全く受けず、または低い事前張力のみしか受けず、それと同時に液体浴内の圧力が薄膜の撓みの補償を提供し、すなわち例えばプレートによるさらなる支持を必要とせずに負のメニスカスの生成が回避されるような様式で、特に効果的に実現することができる。さらに、任意選択で透明のガラスまたはプラスチックプレートによる支持を伴わずに、構成／基準面が薄膜のみによって形成される場合に有利である。
【００１７】
本発明によれば、追加の透明ガラスまたはプラスチックプレートの形での基準面を省くことができるので、薄膜を基準面と接触させるときに生じるニュートンリングまたは捕捉された気泡による光学的な欠陥をなくすことができる。
【００１８】
薄膜フレームは、フォトポリマー容器内に配置され、光重合性樹脂を含有する液体材料の薄膜に対する圧力によって静止状態での薄膜の「撓み」（負のメニスカス）が補償されるようなレベルに沈下するように調節または設定される。圧力は、主に液体の圧力または静水圧によって生成されることがある。
【００１９】
薄膜は、分離プロセス中に弾性変形されることがあり、それにより硬化層でいわゆる「剥離」または「引離し」プロセスが生じる。分離層の弾性変形によって、または引離しプロセスによって、分離力ベクトルの変位／ベクトル分解が生じ、これは分離プロセスをかなり容易にする。
【００２０】
薄膜の材料は、使用されるフォトポリマーに応じて、分離プロセスのために選択する、または最適化することができる。
【００２１】
追加の「接着防止」効果、およびアクリレート系によるラジカル重合のわずかな阻止は、例えばＦＥＰ、ＰＴＦＥ、またはＰＦＡ薄膜の使用によって実現することができる。
【００２２】
薄膜は、損壊または摩耗されたときに問題なく交換することができる。
【本発明の好ましい実施形態の説明】
【００２３】
本発明を、図面を用いて、例示として限定を伴わずに以下に説明する。
【００２４】
図１の構成は、投影ユニット１の補助を用いたレーザまたはマスク照明による光凝固に基づくラピッドプロトタイピングプロセスに関する本発明のデバイスの一実施形態を断面図で概略的に示し、投影ユニットの下で、フォトポリマー（光重合性樹脂）を含有する、表面レベル５を有する液体材料が容器７内に存在する。液体、または少なくとも流動可能な材料は、液体フォトポリマー自体によって、またはフォトポリマーと担体材料との混合物または溶液によって構成することができる。容器内に、したがって液体材料中に担持プレート８が存在し、これは垂直方向で移動させることができる。材料の液面のレベルにフレーム２が配設され、フレーム２内に薄膜３が留められる。薄膜３は、必要な事前張力でフレーム内に固定または挿入され、フレームは、その高さを位置決めされ、または材料内に沈下可能であり、液体材料の圧力が薄膜の「撓み」を補償し、それによりほぼ平坦な構成面が形成されるようになる。したがって、この記述したデバイスを用いて、平坦な構成面４（薄膜のためのセッティング面）を保証するための透明ガラスまたはプラスチックプレートの形での透明基準面をなくすことが可能である。したがって、薄膜は、フォトポリマーの状態とは無関係に（液体、硬化過程中、または硬化後）、フォトポリマーと永久接触する。
【００２５】
最初の層に関して、支持プレート８は、露光ユニットによって選択的に照明されるフォトポリマーの深さ硬化が支持プレートの上面への最初の層の堅い接着を保証する程度まで、材料の液面の下に移動される。ここで、光エネルギーは、上から、薄膜を通ってフォトポリマー内に直接もたらされる。照明は、例えばＤＬＰ（登録商標）／ＤＭＤ（登録商標）に基づいて、投影ユニットを用いたレーザまたはマスク照明によって選択的に行うことができる。
【００２６】
薄膜を通した電磁照射の照射によって層を硬化した後、層は、支持プレートと薄膜の下側との両方に接着する。既にいくつかの層を備える物体の分離によって図２に示されるように、最下部硬化層は、支持プレートを沈下するときに支持プレートに接着されたままである。剥離プロセスによって、薄膜は最後の硬化層から離れる。硬化層からの薄膜の完全な分離は、代替的に以下の手段または処置ａ）〜ｃ）によって補助されることがある。
【００２７】
ａ）支持プレートが、硬化層と共に、硬化すべき後続の層のレベルを超える程度まで構成面から離れるように移動されることがある。ここで、薄膜を有するフレームの位置は変えられない。薄膜からの硬化層の完全な分離の後、硬化層を有する支持プレートは、硬化すべき後続の層のレベル（構成面５と最後の硬化層９との間）に戻るように移動させることができる。
【００２８】
ｂ）薄膜を有するフレームが、硬化層から離れるように構成面内で、または構成面から外れて並進および／または回転移動されることがあり、硬化層を有する支持プレートは、硬化すべき次の層のレベルだけ構成面から離れるように移動された後、再び元の位置に導かれる。
【００２９】
ｃ）例えば牽引装置、摺動装置、またはロールの形で設計され、少なくとも薄膜に向いた下側に少なくとも１つの吸引開口を設けられた、部分真空を生成する要素が、薄膜の上側に接触される。これは、例えば図７に概略的に示される「真空ロール」によって達成することができ、真空ロールは、その円周にわたって吸引開口を設けられ、部分真空を生成するための吸引手段と管路を通じて連絡されている。ロールは、薄膜の上側の上を転がされ、それと共に部分真空が加えられ、それにより薄膜がロールに沿って持ち上げられる、または硬化材料から引き離される。このプロセスは、既に生成されている層を有する支持プレートが、次の層の厚さのレベルだけ下方向に移動されればよいという利点を有する。ローラの代わりに、摺動装置、牽引装置、またはプレートを、薄膜の突状湾曲（正のメニスカス）を取り除くために使用することができる。平坦化のための当該手段は、平坦化のプロセスに際して、平坦化に適した時間に、照明される作業領域の外の位置から照明される作業領域内に移動されることがある。別法として、当該の手段を、照明される作業領域内部に常に位置させ、平坦化のステップで薄膜と接触させることができ、この場合、平坦化の手段は透明または半透明にすべきである。
【００３０】
硬化材料の横で、薄膜とフォトポリマーを含有する液体材料とが依然として接触しているので、薄膜と硬化層の分離プロセス中に、最後の硬化層と薄膜との間の間隙に新たな液体材料が自動的に流れる（図３参照）。
【００３１】
分離プロセスと、次の層の後続の硬化プロセスのための構成プラットフォームや薄膜の薄膜フレームなど様々な構成要素の再配置とによって、図４に示されるように、薄膜は、密封されているフォトポリマーによって上に（突状に）湾曲されることがある。そのようにして形成された正のメニスカスをなくし、ほぼ平坦な構成面を再び保証するために、薄膜の上側に沿って移動されるロールによって、余剰材料が、最後の硬化層と薄膜との間の間隙から押し出される（図５参照）。薄膜と硬化層との分離を先に補助した図７に示される「真空ロール」がデバイス内で使用される場合、図５による余剰材料を押し退けるこのステップで、部分真空がオフに切り替えられることがある。
【００３２】
ここで、材料の塗布は、説明した分離の後に、薄膜と最後の硬化層との間の適切な間隙の調節によって自動的に得られるので、続いて次の層が硬化され、次いで分離プロセスが繰り返される（図６参照）。層ごとに全体として３次元物体が構成される間は、全プロセスが繰り返される。
【００３３】
先行の層を硬化した後に再び構成／基準面が平坦にされる、本発明による別の態様による代替の有利な実施形態が図９〜１５に示されている。この実施形態は、図５〜７に示される実施形態の代わりに実施することができる。同じ参照符号が、対応する要素および手段を示す。投影ユニット１は図９〜１５には示されていない。
【００３４】
図９は、物体９の先行硬化層からの分離後の初期状態を示す。層３は、任意または未定義の位置にある。いくつかのセグメントを備えるプレート１１（図１４、中央から外側へ向かう参照符号１１ａ、１．〜４．も参照のこと）は、休止状態であり、例えば上方に傾けられている。
【００３５】
ロール６に向いた側で各個のセグメントにリブまたは隆起突出部が設けられており（図１４に、セグメントの上面にある細長い矩形で示されており、リブまたは突出部の最大高さが暗色で示されている）、これは、当該のセグメントに応じて、枢動軸から異なる距離で現れる、または高くなり始める（図１５の右側）。
【００３６】
図１０に示されるように、次の層の照明のために物体を位置決めする（上昇させる）ことで、非重合フォトポリマーの捕捉された体積によって突状湾曲１０（正のメニスカス）が形成されることがあり、それにより平坦な構成／基準面がもはや保証されない。
【００３７】
再び平坦な構成／基準面を形成するために、図１１に示されるように、セグメント１１、１１ａ、１．〜４．がまとめて下に向けて傾けられて、突状湾曲薄膜１０の上に位置する。ここで、薄膜に対してセグメントを押圧するために、圧力ローラ６が、枢動軸からの方向で挿入される。転がり方向（矢印参照）での、セグメントごとに各様にずらされているリブまたは突出部により、セグメントが連続的に押圧され（図１２）、それにより薄膜が構成／基準面に戻るように押圧され、薄膜の下に存在する余剰材料が徐々に除かれる。このプロセスは、枢動軸に対するリブまたは突出部の距離が中央セグメント１１ａ（１．）で最小である場合、およびこの距離が外側（２．〜４．）に向かって増加される場合に最も効果的であり、中央セグメント１１ａから始まるローラ６の押圧による押圧および材料除去のプロセスは、中央から外側に向かって行われる。しかし、リブ／突出部を提供する他の形態も可能であり、対応する他の順序の押圧が行われることもある。
【００３８】
図１３は、ローラの端部位置を示し、ここで、プレートの全てのセグメント、したがって薄膜が構成／基準面内に配置されている。
【００３９】
図１４は、セグメントとそれらのリブとの可能な実施形態を平面図で示す。
【００４０】
プレートセグメント１１、１１ａ、１．〜４．の薄膜３への接着を回避するため、および薄膜の平坦化された位置を変えずに薄膜３からセグメント１１、１１ａ、１．〜４．をより簡単に分離すること（すなわちセグメントを休止位置に傾けること）を可能にするために、プレートセグメントの下側は、図１５に参照符号１２で示されるように、好ましくは粗くされる、または構成されることがある。
【００４１】
図９〜１４で、リブまたは突出部は、それらの長手方向プロファイルで、均等に高くなる、または（図１４に暗色で示されるように）均等な高さにあるように形成されている。しかし、それらは、薄膜に対する押圧効果を修正するために、断続に、または波形に、あるいは他の適切な形態に形成することもできる。
【００４２】
好ましい実施形態の上述の説明は、単に説明のための例としてなされたものであり、説明した特徴および利点の任意の変形および組合せが、本発明の範囲内で可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の好ましい実施形態による方法またはデバイスの概略基本構成（断面図）を示す図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図７】最後に硬化されたポリマー層から薄膜を分離する好ましい形を概略的に示す斜視図である。
【図８】３次元物体の従来の製造の３つの変形形態を概略的に示す図である。
【図９】本発明による別の実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図１０】本発明による別の実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図１１】本発明による別の実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図１２】本発明による別の実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図１３】本発明による別の実施形態による、３次元物体を製造するための方法の過程における一ステップを概略的に示す図である。
【図１４】セグメントとそれらのリブとの可能な実施形態を示す平面図である。
【図１５】プレートセグメントの下部を示す図である。
【図１】
2007536130.tif 000003
【図２】
2007536130.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007536130.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007536130.tif 000009
【図８】
2007536130.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月10日(2007.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法であって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって硬化され、後続の層のための材料塗布が、前記構成／基準面からの最後の硬化層の分離によって自動的に得られ、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成される、前記方法において
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、前記液体材料の圧力が前記薄膜の撓み（負のメニスカスの生成）を補償するように、かつ全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触するように調節されることを特徴とする方法。
【請求項２】
下からの材料押圧によって引き起こされる、前記薄膜の生じた突状湾曲（正のメニスカス）が、前記薄膜の上側に沿って所定の高さで牽引装置または摺動装置またはプレートを水平移動させることによって、または配置することによってなくされ、平坦または実質的に平坦な構成／基準面が再確立されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記薄膜を有するフレームが上方で容器を封止すること、および前記液体材料が前記薄膜の下側を常に濡らすことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法であって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、後続の層のための材料塗布が、前記構成／基準面からの最後の硬化層の分離によって自動的に得られ、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成される、前記方法において、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を有する容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触するように調節されること、および前記薄膜を最後の硬化層から分離するために、少なくとも下側に沿って１つまたは複数の吸引開口を備える牽引装置または摺動装置またはプレートが、前記薄膜の上側の上方で所定の高さに配置され、好ましくは水平に移動され、部分真空が（１つまたは複数の）前記吸引開口に加えられ、これが前記薄膜を前記最後の硬化層から引き離すことを特徴とする方法。
【請求項５】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するための方法であって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、後続の層のための材料塗布が、前記構成／基準面からの最後の硬化層の分離によって自動的に得られ、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成される、前記方法において、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を有する容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触するように調節されること、および構成／基準面を提供するための前記薄膜を平坦化するために、牽引装置またはプレートが、前記薄膜の上側の上方で所定の高さに配置され、前記牽引装置または前記プレートが、前記構成／基準面に向かって枢動可能または傾斜可能な１つまたは複数のセグメントから形成され、個々のセグメントが、好ましくは共通の枢動または傾斜軸の周りで、前記薄膜に向かって相互に同一平面で、前記基準面に向かって枢動し、リブまたは突出部が個々のセグメントに提供されること、および好ましくは枢動または傾斜軸側から始めて例えばローラなど押圧要素を転がす、または摺動することによって、セグメントが連続的に前記薄膜を前記構成／基準面内に押圧し、それにより正のメニスカスを取り除き、それにより平坦な構成／基準面を確立することを特徴とする方法。
【請求項６】
前記リブまたは突出部が、連続する押圧が中央から外側に生じるように、個々のセグメントで各様に提供されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
押圧時の薄膜との接着を回避し、かつ前記薄膜表面からの前記セグメントの簡単な分離を保証するために、前記牽引装置または前記摺動装置または前記プレート、任意選択でそれらのセグメントが、粗くされた、または成形された下面を備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記構成／基準面の提供が、透明ガラスまたはプラスチックプレートを用いずに、前記薄膜のみによって達成されることを特徴とする請求項１、４または５に記載の方法。
【請求項９】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、容器内での光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するためのデバイスであって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に凝固され、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成されている、前記デバイスにおいて、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する前記容器内部での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、前記液体材料の圧力が前記薄膜の撓み（負のメニスカスの生成）を補償することが可能であるように、かつ全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触することが可能であるように調節可能であることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
さらに、一時的に、すなわち永久的にではなく、前記３次元物体の構成区域の上に位置する前記薄膜の部分の上側の上方で所定の高さで水平に挿入可能または水平に移動可能である牽引装置または摺動装置またはプレートを備えることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、容器内での光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するためのデバイスであって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成されている、前記デバイスにおいて、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する前記容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触することが可能であるように調節可能であること、および前記薄膜を最後の硬化層から分離するために、当該デバイスが、
下側に沿った、またはロールの場合にはその円周にわたって分散された１つまたは複数の吸引開口をそれぞれ備える牽引装置または摺動装置またはロールまたはプレートであって、前記３次元物体の構成区域の上に位置する薄膜部分の上側の上方で所定の高さで、好ましくは水平に配置可能であり移動可能である牽引装置、摺動装置、ロール、またはプレートと、
部分真空を（１つまたは複数の）前記吸引開口に加えることができる吸引手段と
を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
平坦または実質的に平坦な構成／基準面を用いて、容器内での光重合性樹脂の層状凝固によって３次元物体を製造するためのデバイスであって、前記構成／基準面で、液体材料中に含有された前記光重合性樹脂が電磁照射によって層状に硬化され、前記構成／基準面が弾性薄膜によって形成されている、前記デバイスにおいて、
前記薄膜がフレーム内に固定されており、前記液体材料を収容する前記容器内での前記薄膜を有する前記フレームの高さ位置が、全構成プロセス中に前記薄膜の下側が前記材料と永久的に接触することが可能であるように調節可能であること、および前記構成／基準面で前記薄膜を平坦化するために、当該デバイスが、
前記３次元物体の構成区域の上に位置する薄膜部分の上側の上方で所定の高さで、好ましくは水平にそれぞれ配置可能であり移動可能である例えばローラまたは摺動装置などの押圧要素と、
前記構成／基準面に向かって摺動可能または傾斜可能な複数のセグメントを備えるプレートまたは牽引装置と
を備え、リブまたは突出部が個々のセグメントに提供されること、および前記押圧要素を転がす、または摺動することによって、セグメント（同時に任意選択で決定されたセグメント）を連続的に前記薄膜に押圧することができ、それにより平坦な構成／基準面を確立することができる
ことを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
前記リブまたは突出部が、前記薄膜と反対の、前記押圧要素に面する側に形成されること、および／または前記プレートまたは前記牽引装置の前記セグメントが、前記薄膜に対して粗くされた、または成形された下面を備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記構成／基準面が、透明ガラスまたはプラスチックプレートを用いずに、および／または追加の変形可能コーティング流体が前記薄膜に加えられることなく、前記薄膜のみによって形成されることを特徴とする請求項９、１１または１２に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記薄膜を有する前記フレームが、上方で前記容器を気密封止することを特徴とする請求項９、１１または１２に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記薄膜を有する前記フレームが、交換可能なユニットを形成することを特徴とする請求項９、１１または１２に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記薄膜が、事前張力を実質的に受けない、または小さい事前張力しか受けないように前記フレーム内部に固定されることを特徴とする請求項９、１１または１２に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2007536130.tif 000018
2007536130.tif 000019
2007536130.tif 000020
2007536130.tif 000021