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CN107073815B - 在3d打印期间移位固化位置 - Google Patents

在3d打印期间移位固化位置 Download PDF

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CN107073815B CN201580059755.1A CN201580059755A CN107073815B CN 107073815 B CN107073815 B CN 107073815B CN 201580059755 A CN201580059755 A CN 201580059755A CN 107073815 B CN107073815 B CN 107073815B
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Abstract

示例实施例可以涉及在三维打印过程期间使固化位置移位。系统可以控制3D打印机(100)的部件，以由树脂容器(102)的第一区域中的树脂形成3D结构(112)的第一层。部件可以包括：(i)基板(108)和(ii)光源(104)，光源可操作成发出使树脂(105)固化的辐射。在第一层形成后，系统可以相对于基板(108)移动树脂容器(102)，使得3D结构(112)的第二层能被形成在树脂容器(102)的第二区域中。第二区域和第一区域可以至少部分地不重叠。系统然后可以控制3D打印机(100)的部件，以由树脂容器(102)的第二区域中的树脂(105)形成3D结构(112)的第二层。

Description

在3D打印期间移位固化位置
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年10月24日提交的名为“Shifting a Curing Location During3D Printing”的美国专利申请No.14/523,214的优先权，在此通过援引将其整体并入。美国专利申请No.14/523,214则要求2014年10月5日提交的名为“Shifting a Curing LocationDuring 3D Printing”的美国临时专利申请系列号62/059,951的优先权，在此通过援引将该临时专利申请的全部内容并入。
背景技术
三维(“3D”)打印是一种增材制造过程，其中连续的材料层被铺设在彼此的顶部上以形成固体3D物体。随着时间的过去，已经开发出各种类型的 3D打印过程，包括基于挤出的3D打印(例如，熔融沉积成型(FDM))和基于光聚合作用的过程，诸如立体光刻(SLA)和数字光处理(DLP)等。
在立体光刻过程中，3D结构每次被建立一层，其中通过将光反应性树脂曝露到使树脂固化的紫外线(UV)光源来形成每个层。应注意的是，立体光刻也可以被称为光学制造、光固化和/或固体自由形成制造和固体成像。
更加具体地，在典型的立体光刻过程中，由用户通过3D打印应用软件的软件界面创建物体的数字3D模型。3D打印应用软件然后用一组水平平面对3D模型进行切片。3D模型的每个切片然后可以被转化成二维掩膜图像，使得3D模型被表示成一系列的二维掩膜图像，所述二维掩膜图像每一个描绘3D模型的对应的层的形状。掩膜图像被顺序地投射到可光固化的液体或粉末树脂表面上，同时光被投射到树脂上以使它以层的形状固化。可替代地，作为使用掩膜的替代，3D模型的每个切片可以由切片的形状的二维图像表示，从而投影仪可以将一系列的这样的二维图像投射到树脂表面上以形成与数字3D模型对应的物体。
发明内容
在立体光刻处理期间，液体树脂(和/或位于树脂容器的底部的隔膜)的质量可能因曝露到空气和/或紫外线(UV)辐射而退化。这可能导致材料浪费并且可能增大3D打印过程的成本。通过在3D打印物体的处理期间在液体树脂的树脂容器内使固化位置移位，示例实施例可以帮助解决这样的问题。
更具体地，为了减少液体树脂(和/或隔膜)的退化，所公开的实施例涉及使液体树脂的树脂容器中的3D结构的每个层被形成(即，固化)的位置移位。使位置移位可以涉及例如树脂容器相对于保持“进程中的”3D结构的基板的移动。例如，在第一层形成后，树脂容器可以移动使得后续层可以形成在树脂容器中的与形成第一层的区域不同的区域中。树脂容器的这样的移动可以搅动树脂容器中的液体树脂的全部(或部分)体积，并且可以避免在相同位置处的重复固化，由此减少树脂(和/或隔膜)的退化。
在一方面，提供用于打印三维(3D)结构的方法。方法涉及通过计算系统，控制3D打印机的一个或多个部件，以由树脂容器的第一区域中的树脂形成所述3D结构的第一层，其中所述一个或多个部件包括以下项中的一个或多个：(i)基板，其中树脂容器可相对于基板移动，和(ii)一个或多个光源，其可操作成发出使树脂固化的辐射。方法也涉及，在第一层形成后，相对于基板移动树脂容器，使得3D结构的第二层能被形成在树脂容器的第二区域中，其中第二区域和第一区域至少部分地不重叠。方法另外地涉及通过计算系统控制3D打印机的一个或多个部件，以由树脂容器的第二区域中的树脂形成3D结构的第二层。
在另一方面，提供一种系统。系统包括基板，所述基板被构造成支撑三维结构。系统也可以包括树脂容器，所述树脂容器可相对于所述基板移动。系统另外地包括一个或多个光源，所述一个或多个光源可操作成发出使所述树脂容器中的树脂固化的辐射。系统进一步包括控制系统，所述控制系统可操作以生成控制信号，所述控制信号调整至少所述树脂容器的移动以由所述树脂的层形成所述三维结构。所述生成的控制信号包括这样的信号：(a)使三维结构的第一层由树脂容器的第一区域中的树脂形成，(b)在第一层形成后，使树脂容器相对于基板移动，使得三维结构的第二层由树脂容器的第二区域中的树脂形成，其中第二区域和第一区域至少部分地不重叠，以及(c) 使三维结构的第二层由树脂容器的第二区域中的树脂形成。
在又另一方面，提供非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质中存储有指令，所述指令可由一个或多个处理器执行以使计算系统执行功能。功能包括控制3D打印机的一个或多个部件，以由树脂容器的第一区域中的树脂形成所述3D结构的第一层，其中所述一个或多个部件包括以下项中的一个或多个：(i)基板，其中树脂容器可相对于基板移动，和(ii) 一个或多个光源，其可操作以发出使树脂固化的辐射。功能也包括，在第一层形成后，相对于基板移动树脂容器，使得3D结构的第二层能被形成在树脂容器的第二区域中，其中第二区域和第一区域至少部分地不重叠。功能另外地包括控制所述3D打印机的所述一个或多个部件，以由所述树脂容器的所述第二区域中的树脂形成所述3D结构的所述第二层。
在又另一方面，提供另一系统。该系统包括用于控制3D打印机的一个或多个部件以由树脂容器的第一区域中的树脂形成所述3D结构的第一层的手段，其中所述一个或多个部件包括以下项中的一个或多个：(i)基板，其中树脂容器可相对于基板移动，和(ii)一个或多个光源，其可操作以发出使树脂固化的辐射。系统也可以包括用于在第一层形成后，相对于基板移动树脂容器，使得3D结构的第二层能被形成在树脂容器的第二区域中的手段，其中第二区域和第一区域至少部分地不重叠。系统可以另外地包括用于控制所述3D打印机的所述一个或多个部件以由所述树脂容器的所述第二区域中的树脂形成所述3D结构的所述第二层的手段。
通过适当地参考附图，阅读以下详细描述，对于本领域的普通技术人员而言，这些以及其它方面、优点和替代将变得显而易见。
附图说明
图1A图示根据示例实施例的3D打印机系统。
图1B图示根据示例实施例的用于与3D打印机系统相互作用和控制3D 打印机系统的示例程序逻辑模块。
图2图示根据示例实施例的移位固化位置的示例流程图。
图3A-3G图示根据示例实施例的移位固化位置的第一示例。
图4A-4G图示根据示例实施例的移位固化位置的第二示例。
图5图示根据示例实施例的另一3D打印机系统。
具体实施方式
这里描述示例方法和系统。应理解的是，词语“示例”、“示例性”和“说明性”这里被用于表示“用作示例、实例或说明”。这里被描述为“示例”、“示例性”或“说明性”的任何实施例或特征不应被理解为必然比其它实施例或特征优选或有利。这里所述的示例实施例不意味着是限制性的。将易于理解的是，如这里一般描述的和在附图中所图示的，本公开的各方面在各种不同的构造中能被布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都被明确地预期在本文中。
I.概述
这里所述的示例实施例可以涉及在3D打印期间移位固化位置。当使用用于3D打印的立体光刻时，在树脂容器中的相同位置处重复地固化可能使固化区域附近的剩余液体树脂退化。特别地，立体光刻可以涉及合成聚合物诸如硅树脂重复曝光到紫外线(UV)辐射。在树脂容器中的相同位置处固化的同时，这样的重复曝光可以导致液体硅的退化。例如，液体树脂可以退化成其他材料(例如，天然存在的材料)。
在3D打印过程期间，硅树脂的退化可能引起挑战，诸如在树脂的表面处形成“皮肤”(即，退化)层，贯穿树脂容器的不均匀退化(诸如，当在相同位置重复固化时)，材料的浪费(因而增加过程的成本)以及在3D结构的形成期间的不一致的层等等。
另外地，一些3D打印布置可以包括由基板和隔膜之间的液体树脂形成 3D结构，所述隔膜被浸在液体树脂中并且位于树脂容器的底部处。特别地，隔膜可以由这样一种材料组成，所述材料允许固化的树脂不显著地粘接到该材料，一旦层完成，这进而允许固化的树脂可以易于被从隔膜移除。结果，固化的树脂可以不粘接到树脂容器。
在该布置中，在隔膜的相同位置处的重复固化可能增大该位置处的温度，这可能导致固化的树脂粘接到该位置处的隔膜上。这样，将层从该位置处的隔膜拉开可能导致隔膜的退化。此外，该布置可能导致紫外线辐射溢落到不形成3D结构的液体树脂的区域上。在相同位置处重复固化的同时的这种溢落可能导致树脂容器的不被用于形成层的区域处的液体树脂的退化。
为了处理该问题，期望在3D打印过程期间搅拌树脂的表面，诸如通过破坏表面张力。具体地，重复搅拌树脂的表面可以通过防止“皮肤”层形成在树脂的表面处来帮助3D打印过程，从而提高打印的3D结构中的层的一致性。搅拌树脂的表面也可以减缓树脂随着时间的退化。其它优点也是可能的。
此外，也期望搅动液体树脂的全部(或者部分)体积。搅动可以贯穿液体树脂均匀地分散退化。这可以避免固化位置附近的高度退化区域和树脂容器的其它区域(例如，桶的侧面)处的无(或者有限)退化。此外，在包括隔膜的布置中，这可以消除(或减少)隔膜的退化和/或消除(或减少)由于 UV辐射的溢落导致的树脂的退化。
为了执行表面的搅拌以及液体树脂的搅动，一些3D打印机使用刮刀(例如，刮擦片)。特别地，刮刀可操作成跨树脂容器移动，以便搅拌树脂的表面和/或搅动树脂的体积。在对3D结构进行3D打印的过程期间，刮刀可被操作成周期性地搅拌或“刮”树脂的表面，诸如在每个层形成后或者根据某个预定间隔。在一些情形中，刮刀可以由人手动地操作。另外地或可替代地，刮刀可以是自动化的(例如，机动化的)，使得控制系统能在3D打印过程期间自动地操作刮刀。例如，控制系统可以在每个层的固化被完成后自动地将刮刀跨树脂容器移动。
然而，在3D打印机中使用刮刀可能是耗时的并且可能增大3D打印系统的机械复杂性。这里所公开的示例实施例通过移动树脂容器可以帮助减少或防止硅树脂的退化。例如，树脂容器可以被移动使得基板被定位在相对于树脂容器的不同位置处用于固化每个层。以此方式，树脂容器的移动可以搅拌树脂的表面和/或搅动树脂的体积。另外地，在树脂容器的不同位置中固化每个层可以避免在同一位置处的重复固化，因而减少或消除退化。因此，可以在每个层被固化之后不使用刮刀(或其它器件)来搅拌树脂的情况下减缓硅树脂的退化。
II.说明性3D打印机系统的部件
现在参考附图，图1A示出根据示例实施例的3D打印机系统100。3D 打印机系统100包括树脂容器102(也可以称为桶)，以及被布置在树脂容器 102下方的一个或多个光源(例如，投影仪104)。投影仪104可以操作成以受控方式向树脂容器102发出电磁辐射，使得电磁辐射使树脂容器102中的树脂105固化。此外，3D打印机系统100包括机械臂106，机械臂106具有被附接到机械臂的基板108。
机械臂106可操作成将基板108定位在树脂容器102上方，并且以至少两个自由度(更具体地，在所示示例中，以六个自由度)或者以其它可能自由度相对于树脂容器102移动基板108。结果，3D打印机系统100的建造体积延伸超过树脂容器102的边缘。
在示例实施例中，机械臂106可以是具有三个旋转关节的铰接式机器人，允许机械臂106六个自由度。然而，更多或更少的旋转关节是可能的。此外，应注意的是，3D打印机系统能将基板108安装到各种类型的机械系统，并且不限于机械臂。在一个示例中，基板108能被安装到双轴线头单元。在另一示例中，基板108能被安装到球形底座(例如，被连接到顶棚或另一固定本体)，所述球形底座可操作成旋转和/或移动基板108。在又另一实施例中，基板108能被安装在门架构造中用于平行移动。在又另一实施例中，基板108 能被联接到包括带驱动或链驱动的任何组件。其它示例也是可能的。
如在图1A中所示，基板108可以被实施为在机械臂106上的末端执行器。此外，机械臂106可以可编程的，使得一组控制指令能被生成用于移动机械臂106，其方式是在基板108上获得特定三维(3D)结构112的创建。
注意的是，3D结构112可以称为“进程中的”结构或者完成的结构。进程中的结构可以包括在3D打印过程期间在给定时间点处创建的3D结构 112的一部分。此外，注意的是，虽然说明性实施例示出特定3D结构112，但是这里公开的示例实施例可以被应用到任何3D结构(例如，任何形状、尺寸、颜色等)，而不背离本发明的范围。
基板108可以在尺寸和/或形状上变化，取决于特定实施例。此外，基板 108可以由各种材料或者材料的组合形成，取决于特定实施例。一般地，基板108的表面可以由当树脂105的基部层固化时将粘接到的任何材料形成。此外，由于基板108从上方保持正被打印的3D结构112，所以基板的面对树脂容器102的表面的尺寸、重量分布、形状和/或粘结性能可以被设计成以便为某些载荷提供支撑(例如，使得基板能保持物体达到一定重量、形状和 /或尺寸)。
树脂容器102可以例如是圆形树脂容器。然而，树脂容器102可以是各种尺寸和/或形状的，取决于特定实施例。此外，树脂容器102的底部可以由允许来自用于使树脂105固化的电磁谱的适当区域的电磁波透过的任何材料形成，使得由投影仪104发出的适当电磁波能通过树脂容器102的底部以使树脂105固化。例如，如果树脂105是可紫外线固化的光聚合物，则树脂容器102的底部可以由紫外线能通过的任何材料形成。其它示例是可能的。
此外，注意的是，示例实施例不限于这里所述的立体光刻技术。在一些实施例中，代替UV光源，激光可以被用于使树脂105固化。此外，各种类型的树脂可以被利用，包括液体和粉末可光固化的树脂，而不背离本发明的范围。这里所述的实施例的其它变型也是可能的。
投影仪104可以采用各种形式，取决于特定实施例。一般地，投影仪104 可以是任何可控制的光源，其发出来自用于使树脂105固化的电磁谱的适当区域的电磁波。在一些实施例中，投影仪104可以控制成发出根据3D模型的特定切片形成的电磁辐射(例如，UV光)，使得树脂105固化以形成具有相同形状的3D结构112的层。在一些实施例中，投影仪104可以是移除了其UV滤波器的标准消费投影仪。其它类型的投影仪也是可能的。
3D打印机系统100也可以包括或通信地联接到控制系统110。控制系统 110可以采用可执行程序逻辑的形式或者包括可执行程序逻辑，所述可执行程序逻辑可以被设置成3D打印机系统100的一部分或者与3D打印机系统 100结合。这样的程序逻辑可以执行以例如生成用于3D打印机系统100的控制信号。例如，多个程序逻辑模块可以被包括作为控制系统诸如控制系统 110的一部分。
在示例实施例中，控制系统110可以操作成接收包括3D结构112的三维(3D)模型的数据。至少部分地基于3D模型，控制系统110可以操作以生成控制信号，所述控制信号随投影仪104的操作调整基板108的移动(例如，通过机器人装置106的控制)，以便以逐层的方式形成由3D模型规定的 3D结构112。特别地，通过将树脂容器102中的树脂105曝露到来自投影仪 104的电磁辐射来形成3D结构112中的每个树脂层。
图1B示出用于与3D打印机系统100接口和控制3D打印机系统100的示例程序逻辑模块。特别地，3D建模应用软件150和对应的图形用户界面 (GUI)152可以允许3D模型的生成。此外，为了准备用于打印的3D模型，模型处理模块154可以应用切片过程到3D模型。例如，各种技术可以被用于定义用于3D模型的等值面网格，该3D模型然后被切成层。其它示例也是可能的。
切片过程可以将3D模型切成区段，每个区段对应于层，使得通过3D 模型描绘的3D结构112可以由3D模型的区段逐层地生成。另外，3D模型可以沿着非水平平面被切，使得一些或所有区段具有非平行的相对表面。
分段后的3D模型然后可以传送到以下两者：(i)机器人控制模块156，其可以生成机器人控制信号，以及(ii)图像调整模块158，其可以生成用于3D打印的图像控制信号信号(image control signals signal),包括图像文件和光源控制信号，以便基于3D模型打印3D结构112。此外，注意的是，机器人控制模块156、图像调整模块158和/或其它程序逻辑模块可以用图像控制信号的正时调整机器人控制信号的正时，使得3D打印过程被正确地执行。
另外地，3D打印GUI 160可以被设置。3D打印GUI 160可以接收规定分段后的3D模型的数据以及指示机器人控制信号和/或图像控制信号的数据。GUI 160可以提供3D模型和机械臂106的3D渲染窗口，其被贯穿3D 打印过程地更新，以示出过程的当前状态。窗口中的3D结构112和打印系统的形象显示可以从渲染环境生成，其中基于相应的初始坐标和渲染环境内对应于机器人控制指令的移动，渲染3D结构112和3D打印机系统100的部件。
III.在3D打印期间固化位置的示例移位
图2是图示根据示例实施例的方法200的流程图。特别地，方法200可以被实施以在3D打印过程期间改变固化位置。
图2中所示的方法200呈现这样一种方法，该方法在涉及例如图1A-1B 的3D打印机系统100的操作环境内被实施。方法200可以包括一个或多个操作、功能或动作，如由框202-206中的一个或多个所示。虽然框被按顺序图示，但是这些框也可以被并行执行和/或以与这里所述的那些顺序不同的顺序执行。此外，基于期望的实施例，各种框可以被组合成较少的框，分成额外的框和/或被移除。
另外，对于这里公开的方法200和其它处理及方法，流程图示出目前实施例的一个可能实施例的功能和操作。在这一点，每个框可以表示程序代码的一个模块、区段或部分，其包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实施处理中的具体逻辑功能或步骤。程序代码可以被存储在任意类型的计算机可读介质上，例如，诸如包括盘和硬驱动的存储装置。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，例如，诸如存储数据持续短时间段的计算机可读介质，像寄存器存储器、处理器缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质也可以包括非暂时性介质，诸如次级或永久长期存储器，例如，像只读存储器、光盘或磁盘、光盘只读存储器。计算机可读介质也可以是任何其它易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被认为是例如计算机可读存储介质或者有形的存储装置。另外，对于方法200和这里公开的其它处理及方法，图2中的每个框可以表示被连线以执行处理中的具体逻辑功能的电路。
在框202处，方法200涉及通过计算系统控制3D打印机的一个或多个部件，以由树脂容器的第一区域中的树脂形成3D结构的第一层，所述一个或多个部件包括以下项中的一个或多个：(i)基板，其中树脂容器可相对于基板移动，和(ii)一个或多个光源，其可操作成发出使树脂固化的辐射。
如上提及的，控制系统110可操作成接收包括3D结构112的3D模型的数据，并且至少部分地基于3D模型，生成控制信号，所述控制信号随投影仪104的操作调整基板108的移动(例如，通过机器人装置106的控制)，以按逐层的方式形成由3D模型规定的3D结构。另外，控制系统110也可以控制成生成控制信号，所述控制信号在由树脂105形成3D结构112的同时相对于基板108调整树脂容器102的移动。
更加具体地，机械系统(未示出)可以被联接到树脂容器102并且可以基于控制信号引起树脂容器102的移动。该机械系统可以与被联接到基板 108(或机械臂106)的机械系统相同或者可以是单独的系统。另外，联接到树脂容器102的机械系统可以采取各种形式。
在一个示例中，树脂容器102可以被联接到一个或多个马达(例如，通过变速器组件)，所述一个或多个马达被构造成引起树脂容器102的移动。在另一个示例中，树脂容器102可以被联接到机械臂(例外，除了机械臂106 以外)。在又另一个示例中，树脂容器102能被联接到双轴线头单元。在又另一示例中，树脂容器102能被联接到球形底座(例如，被连接到固定本体)，所述球形底座可操作成旋转和/或移动基板108。在又另一示例中，树脂容器102能被定位在门架构造中用于平行移动。在又另一示例中，基板108能被联接到包括带驱动或链驱动的任何组件。其它示例也是可能的。
此外，树脂容器102的移动可以采取各种形式。在一个示例中，树脂容器102的移动可以包括树脂容器102绕树脂容器102的中心的旋转。在另一示例中，树脂容器102的移动可以涉及容器的水平(例如，从一侧到另一侧) 和竖直(例如，上下)移动。在又另一示例中，树脂容器102的移动可以包括在旋转树脂容器102的同时树脂容器102的同时水平/竖直移动。其它示例移动和移动的组合也是可能的。
为了图示第一层的形成，考虑图3A，其示出图1A中所呈现的3D打印机系统100的替代视图。如所示出的，机械臂106可以定位基板108使得3D 结构112的第一层能由树脂容器102的区域302A中的树脂105形成。
注意的是，基板108被示出成被定位在树脂105的表面上方，仅用于说明目的。特别地，3D结构112的层的形成可以发生在结合图3A-4G讨论的相应区域(例如，区域302A)处，但是可以具体地朝向树脂容器102的底部发生。下面将结合图5进一步讨论这样的布置。无论如何，3D结构112 的层的形成可以发生在树脂容器102的任何部分处。另外，注意的是，尽管基板108被示出成被定位成平行于树脂105的表面，但是基板108可以被以任何方式定位。例如，基板108可以在层的形成期间相对于树脂105的表面成角度。以此方式，图3A-4G被示出仅用于说明目的并且不旨在是限制性的。
区域302A可以被约束到树脂容器102的切片304A。换言之，3D打印机系统100可以将树脂容器102的特定区域(例如，切片304A)指定用于第一层的形成。结果，区域302A呈现3D结构112的第一层的形状，并且机械臂106可以将基板108定位成使得第一层能形成在切片304A内的区域 302A中。因此，投影仪104(图3A中未示出)可以将呈区域302A的形状的图像投射到基板108上，以获得第一层的形成。一旦第一层的形成已经被完成，则控制系统110可以发送信号到机械臂106以使得机械臂106将基板 108相对于树脂容器102移动到3D结构112(即，部分形成的结构)与树脂容器102中的树脂105分离的位置。
为了图示，考虑描绘机械臂106的移动的图3B。图3B中图示的布置示出机械臂106，机械臂106重新定位基板108使得基板108被直接向上提升。在该布置中，区域302被示出成在完成移动后被直接定位在基板108的下方。然而，注意的是，用于使3D结构112与树脂容器102中的树脂105分离的其它布置也是可能的。
在框204处，方法200涉及，在第一层形成后，相对于基板移动树脂容器，使得3D结构的第二层能被形成在树脂容器的第二区域中，其中第二区域和第一区域至少部分地不重叠。
在示例实施例中，树脂容器102可以在形成每个层后被以预定角度(例如，以10度)旋转。在后续层被固化前通过以预定角度旋转树脂容器102，在每个层的每次形成后改变固化位置。因此，可以在每个层被固化之后不使用刮擦器或其它机械手段来搅拌树脂的情况下减缓硅树脂的退化。
为了图示，考虑描绘树脂容器102的移动的图3C。树脂容器102被示出成绕树脂容器102的中心旋转角度γ。然而，树脂容器102也可以其它方式移动(例如，在水平平面上移动而不是旋转)。在一种情形中，树脂容器 102的移动可以在如图3B所示重新定位基板108的同时发生(例如，同时地)。在另一情形中，树脂容器102的移动可以在基板108的重新定位后发生(例如，使得基板108被固定而树脂容器102旋转)。在又另一情形中， 3D打印机系统100可以不重新定位基板108(例如，维持在图3A中所示的位置中)并且可以在完成第一层时引起树脂容器102的移动。其它情形也是可能的。
如图3C中所示，树脂容器102的移动可能导致切片304A(并且因而其处形成第一层的区域302A)相对于基板108(和/或相对于投影仪104)移动到不同位置。更具体地，切片304A可以不再被定位在基板108下方。另外，树脂容器102的移动可能导致树脂容器102的不同切片304B被定位在基板 108下方。切片304B可以约束这样的区域，在所述区域处后续层形成到不与区域302A重叠的区域。
在框206处，方法200涉及通过计算系统控制3D打印机的一个或多个部件，以由树脂容器的第二区域中的树脂形成3D结构的第二层。
为了图示，考虑描绘3D结构112的第二层的形成的图3D。特别地，在树脂容器102的移动后，控制信号可以使得机械臂106将基板108移动到其中3D结构112(例如，结构的第一层)至少部分地与树脂容器102中的树脂105接触(例如，基板108可以完全或至少部分地浸在树脂105中)的位置。例如，如图3D所示，基板108可以移动使得第二层可以形成在区域302B 中，区域302B被约束在切片304B内。结果，区域302A和区域302B不重叠并且第二层能由树脂容器102中的区域302B中的树脂形成，区域302B 与形成第一层的区域302A不同。因此，投影仪104(图3D中未示出)可以将呈区域302B的形状的图像投射到基板108上，以获得第二层的形成。
以此方式，方法200可以扩展到多个层的形成以获得3D结构112。更加具体地，每个后续层可以由与树脂容器102中的前一层形成的区域至少部分不同的树脂容器102中的区域中的树脂105形成。例如，考虑图3E-3G，其图示在先前的层(例如，第一和第二层)的形成后的后续层(例如，第三层)的形成。
图3E描绘机械臂106的进一步移动。特别地，基板108被直接地向上提升，并且区域302B被示出成在移动完成时被直接定位在基板108下方。在基板108的移动后，控制信号可以获得树脂容器102的进一步移动。如在图3F中所示，树脂容器102可以进一步绕树脂容器102的中心旋转角度γ。尽管树脂容器102被示出成以与先前的旋转相同的角度γ旋转，但是树脂容器102可以旋转不同的角度。
树脂容器102的这样的移动可以导致切片304A和304B(并且因而形成先前的层的区域302A和302B)相对于基板108移动到不同的位置。更具体地，切片304B可以不再被定位在基板108下方，同时切片302A被示出成进一步远离基板108移动。另外，树脂容器102的移动可能导致树脂容器102 的另一切片304C被定位在基板108下方。切片304C可以约束这样的区域，在所述区域处后续层形成到不与区域302A和302B重叠的区域。
在树脂容器102的移动后，控制信号可以使得机械臂106将基板108移动到其中3D结构112(例如，结构的第一和/或第二层)至少部分地与树脂容器102中的树脂105接触(例如，基板108可以完全或至少部分地浸在树脂105中)的位置。例如，如图3G所示，基板108可以移动使得第三层可以形成在区域302C中，区域302C被约束在切片304C内。结果，区域302A、 302B和302C不重叠并且第三层能由树脂容器102中的区域302C中的树脂形成，区域302C与形成先前的层的区域不同。因此，投影仪104(图3G中未示出)可以将呈区域302C的形状的图像投射到基板108上，以获得第三层的形成。这样，3D结构112的连续的层可以由树脂容器的不同区域中的树脂105形成，直到整个3D结构112的形成完成。
在图3A-3G中，切片304A-304C被描绘为树脂容器102的包围跨越树脂容器102的旋转量的部分的区域。然而，在其它实施例中，各种“切片”可以采取各种形状和尺寸。此外，在一些实施例中，每个层被形成的区域可以不被约束到树脂容器102的“切片”。在这样的实施例中，3D打印机系统 100可以在层的形成之间使树脂容器102移动，而不考虑切片，使得每个层由树脂容器102的与已经形成前一层的区域至少部分不同的区域中的树脂 105形成。
此外，图3A-3G图示3D结构112的打印，其中在每个层的形成后树脂容器102的移动使得树脂容器102的已经形成连续的层的区域不重叠。然而， 3D结构112的打印也可以使得连续的层的一些(或所有)对可以由树脂容器102中的部分重叠的区域中的树脂105形成。
为了图示，考虑图4A-4G，图4A-4G图示了示例3D打印机100的操作，其中连续的层由树脂容器102的部分重叠的区域中的树脂105形成并且不考虑“切片”。如图4A所示出的，机械臂106可以定位基板108使得3D结构 112的第一层由树脂容器102的区域402A中的树脂105形成。一旦第一层的形成已经被完成，则控制系统110可以发送信号到机械臂106以使得机械臂106将基板108相对于树脂容器102移动到3D结构112(即，部分形成的结构)与树脂容器102中的树脂105分离的位置。例如，图4B示出机械臂106，机械臂106重新定位基板108使得基板108被直接向上提升。
考虑描绘树脂容器102的移动的图4C。树脂容器102被示出成绕树脂容器102的中心旋转角度β(例如，小于图3A-3G中图示的角度γ)。如在图 4C中所示，树脂容器102的移动可以导致区域402A相对于基板108移动到不同位置。更具体地，区域402A可以不再被直接定位在基板108下方。而是，区域402A现在可以被定位成部分地在基板108下方。另外，树脂容器 102的这样的移动可以允许下一层形成在与区域402A部分重叠的区域中。
图4D描绘3D结构112的第二层的形成。特别地，在移动树脂容器102 后，控制信号可以使机械臂106移动基板108，使得第二层可以形成在与区域402A部分重叠的区域402B中。因此，投影仪104(图4D中未示出)可以将呈区域402B的形状的图像投射到基板108上，以获得第二层的形成。
图4E-4G图示在先前的层(例如，第一和第二层)的形成后的后续层(例如，第三层)的形成。特别地，图4E描绘机械臂106的进一步移动。如所示出的，基板108被直接地向上移动，并且区域402B被示出成在移动完成时被直接定位在基板108下方。在基板108的移动后，控制信号可以导致树脂容器102的进一步移动。
如在图4F中所示，树脂容器102可以进一步绕树脂容器102的中心旋转角度β。树脂容器102的这样的移动可以导致区域402A和402B相对于基板108移动到不同位置。更具体地，区域402A可以不再被定位在基板108 下方同时区域402B被示出成部分地定位在基板108下方。另外，树脂容器 102的移动可以允许后续层形成在与区域402B部分重叠且与区域402A不重叠的区域中。然而，在另一情形中，后续层可以形成在与区域402A部分重叠且与区域402B不重叠的区域中。在又另一情形中，后续层可以形成在与区域402A和402B都部分重叠的区域中。其它情形也是可能的。
如在图4G中所示，在移动树脂容器102后，控制信号可以使机械臂106 移动基板108，使得第三层可以形成在与区域402B部分重叠的区域402C中。因此，投影仪104(图3G中未示出)可以将呈区域402C的形状的图像投射到基板108上，以获得第三层的形成。结果，每个连续的层能由树脂容器102 中的与形成先前的层的区域至少部分重叠的区域中的树脂105形成。
注意的是，图4A-4G中图示的顺序使得连续的层被打印在树脂容器102 的部分重叠的区域中。这可以允许在层的形成之间树脂容器102的较短的移动同时仍搅动液体树脂105的全部(或部分)体积，从而加速3D打印过程。
注意的是，图3A-4G中描绘的第一层可以表示3D结构112的第一层，或者可以在图3A-4G中未示出的一个或多个先前的层之后被形成。类似地，图3A-4G中描绘的第三层可以表示3D结构112的最后一层，或者其后可以跟着图3A-4G中未示出的一个或多个后续层。另外，这里公开的示例实施例可以被用于整个3D结构112的形成期间或者3D结构112的一部分的形成期间。
此外，这里公开的示例实施例不限于基板被联接到机械臂的布置。另一示例实施例可以包括这样的3D打印机，所述3D打印机可以被构造用于使用仅能向下移动(即，具有一个自由度)的基板的立体光刻。
为了图示，考虑图5，图5示出根据示例实施例的另一3D打印机500。 3D打印机500包括基板机构502，其可操作成将基板108上下移动(即，具有一个自由度)。在该布置中，基板机构502可以被构造成(例如，基于来自控制系统110的指令)在每个层形成后将基板108向上移动使得该结构不再与树脂接触。另外，基板机构502可以被构造成在树脂容器102旋转后将基板108向下移动以继续后续层的形成。
3D打印机500也包括在树脂容器102的底部上的隔膜504。隔膜504 可以由允许来自光源104的UV辐射穿过到达液体树脂105的材料形成。例如，隔膜504可以由透明或半透明材料诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的层形成。
为了打印3D结构的每个层506，基板108可以被定位在液体树脂105 中，在隔膜504上方。更具体地，基板108可以被定位成使得基板108的底部与隔膜504的顶部之间的距离等于或者可能稍微大于被固化的层506的期望高度(例如，如果期望的是1mm的层，则1mm或者稍微大于1mm)。然后可以通过将基板108和隔膜504之间的树脂105曝露到来自光源104的UV辐射而形成3D物体的层506。
另外，在相同位置处的重复固化可能导致隔膜504的退化。特别地， PDMS隔膜的内部温度可能由于重复固化而在隔膜的某个位置处增大。当 PDMS隔膜的温度增大时，可能变得更难以从PDMS隔膜移除固化的树脂。结果，在某个位置处重复固化后将层506拉离隔膜504可能使该位置处的隔膜504退化。
此外，将基板108和隔膜504之间的液体树脂105曝露到来自光源104 的UV辐射可能导致UV辐射溢落(例如，经由基板108和树脂容器102的壁之间的间隙)到液体树脂105的不形成3D结构的区域上(例如，基板108 上方)。在相同位置处重复固化的同时的这种溢落可能导致树脂容器的不被用于形成层的区域处的液体树脂105的退化。
层的形成之间的树脂容器的旋转可以消除(或减少)隔膜504的退化和 /或消除(或减少)由UV辐射的溢落导致的树脂105的退化。在一个示例中，树脂容器102的这样的旋转可以减少在隔膜504的相同位置处的重复固化，由此减少隔膜504的退化。在另一示例中，树脂容器102的这样的旋转可以避免隔膜504的不均匀退化，由此减少层的形成期间的不均匀性。在又另一示例中，树脂容器102的这样的旋转可以减少UV辐射重复溢落到树脂容器102的相同区域上，由此减少树脂容器的待被用于层的形成的区域处的液体树脂105的退化。其它示例也是可能的。
注意的是，在一些实施例中，隔膜194可以由特氟龙或其它类似材料诸如聚二甲基硅氧烷形成，替代由PDMS形成。特氟龙具有与PDMS类似的粘接特性；例如，固化的树脂不显著地粘接到任一材料，一旦层完成，这进而允许固化的树脂易于被从隔膜移除。然而，特氟龙倾向于比PDMS更有效地耗散热。结果，与特氟龙隔膜的内部温度在相当的3D打印处理期间增大相比，PDMS隔膜的内部温度在3D打印处理的过程期间增大更多。如上所述，当PDMS隔膜的温度增大时，可能变得更难以从PDMS隔膜移除固化的树脂。因此，特氟龙可以允许更干净地从隔膜分离固化树脂层。
另外，注意的是，图5中示出的基板108、树脂105、树脂容器102、光源104和/或控制系统110可以与图1 A中所示的带相同附图标记的方面相同或不同。此外，注意的是，在一些实施例中，3D打印机500可以被构造用于使用能以两个自由度移动的基板的立体光刻；例如，可竖直(即，上下) 移动和可水平(例如，与树脂容器中的树脂的表面平行)移动。
另一示例布置(未示出)可以包括，例如，被联接到平台并且被浸在树脂中的基板。该布置也可以包括被定位在树脂容器上方的投影仪，并且在每个层的形成后，基板可以下降使得每个层形成在先前的层的顶部上。考虑到该布置，树脂容器可以被构造成在一个或多个层的形成之间相对于基板移动 (例如，旋转)。其它示例布置也是可能的。
在图3A-3G所示的示例中，形成每个层的区域不与形成先前的层的区域重叠。然而，在图4A-4G所示的示例中，形成每个层的区域与形成先前的层的区域部分地重叠。然而，在另一示例实施例中，形成每个层的区域与形成先前的层的区域相邻。特别地，连续的区域的边缘可以在区域无任何重叠的情况下接触。其它示例也是可能的。
在另一方面，示例实施例可以涉及在部分重叠的区域中形成的几对连续的层、在不重叠的区域中形成的几对连续的层和/或在相邻的区域中形成的几对连续的层。此外，一些层可以形成在与已经形成一个或多个先前的层的区域完全重叠的区域中。例如，第一层可以形成在树脂容器102的特定区域中，并且后续层可以形成在与形成第一层的区域不同(例如，部分重叠、不重叠和/或相邻)的区域中。然而，最后一层可以形成在与形成第一层的区域完全重叠的区域中。例如，在3D结构的形成期间，在圆形树脂容器完成整个回转后，这样的情形可能出现。其它示例也是可能的。
在又另一方面，图3A-4G所示的示例将每层的形成后的旋转量示出为常量。然而，3D打印机可以在不同的层的形成后改变旋转量。此外，区域 302A-302C和402A-402C被示出为尺寸相同。然而，区域也可以相对于其它区域在尺寸上不同。特别地，取决于被形成的3D结构的形状，结构的每个层可以在尺寸和形状上改变。结果，形成层的区域的尺寸和形状可以取决于层的尺寸和形状。
以此方式，在每层形成后的旋转量也可以至少部分地基于区域的尺寸和形状。例如，3D打印机系统100可以确定后续层的形成应在与形成前一层的区域不重叠的区域中。考虑到这样的确定，前一层形成后的旋转量可以取决于该层的尺寸。即，如果前一层是大的，则可能需要树脂容器102的大的旋转量，使得后续层能形成在不重叠的区域中。然而，如果前一层是小的，则可能需要树脂容器102的小的旋转量，使得后续层能形成在不重叠的区域中。
在又另一方面，3D打印机系统100可以在树脂容器102的每次移动之间形成多个层。例如，3D打印机系统100可以在形成每两个层后或者在形成每三个层后移动树脂容器102，或者其它可能。这可以允许降低在层的形成之间树脂容器102的移动次数，从而加速3D打印过程，同时在需要时仍搅动液体树脂105的全部(或部分)体积。
在另一实施例中，通过在层的形成之间相对于树脂容器102移动基板 108，可以改变树脂容器102的固化的区域。在这样的实施例中，投射器104 也可以被联接到机械系统。该机械系统可以可选地将投射器104与基板108 一起移动，使得在基板108移动时，投射器104相对于基板108维持在相同位置。另外，在这样的实施例中，树脂容器102可以维持固定，而基板108 和/或投射器104移动。可替代地，树脂容器102可以随着基板108和/或投射器104的移动同时移动。其它示例也是可能的。
在任一情形中，在努力优化树脂容器102的表面区域(例如，树脂容器 102中的树脂105的任意深度处的表面区域)的使用中，3D打印机系统100 能采取更复杂的逻辑来智能地移动树脂容器102和/或基板108。特别地，3D 打印机系统100可以被构造成在3D结构112的形成期间减少(并且可能最小化)表面区域的重新使用。例如，在努力更平均地利用树脂容器102的全部表面区域中，在3D打印机系统形成每个层(或一组层)后，控制系统110 能动态地确定树脂容器102和/或基板108相对于另一个的移动。
例如，控制系统110能记录跨过树脂容器102的表面区域的使用。特别地，控制系统110可以记录在树脂容器102的给定位置或区域处的总曝光时间以及在树脂容器102的给定位置或区域处的曝光强度，以及其它可能。另外，控制系统110也可考虑剩余的待被形成的层的数目、待被形成的层的尺寸和/或待被形成的层的形状。此外，控制系统110也可以考虑用于形成待被形成的层的每一个层所需的曝光量。
这样，控制系统110可以被构造成使用该信息来确定树脂容器102和/ 或基板108的移动，其贯穿树脂容器102的表面区域(和/或隔膜504的表面区域)分布曝光时间和/或曝光量。例如，控制系统100可以使用该信息来确定是否应该(i)在与形成先前的层的区域至少部分地重叠的区域，(ii)在不与形成先前的层的区域重叠的区域或者(iii)在与形成先前的层相邻的区域中形成层。其它示例也是可能的。
在进一步方面，3D打印机系统100可以包括数据库，其中存储与每个结构的形成相关的信息。这样的信息可以包括：结构的尺寸、结构的形状、用于形成结构的层的数目、每层的形成时间和/或树脂容器的表面区域(和/ 或隔膜504的表面区域)的使用等。然后在将来形成类似结构期间可以通过考虑该信息来使用各种机器学习技术，以便优化树脂容器的表面区域的使用以及加速3D打印过程。
在又进一步方面，贯穿3D打印过程，3D打印机系统100可以改变树脂容器102的移动。改变树脂容器102的移动可能涉及改变树脂容器102在层的形成之间移动的持续时间。另外地或可替代地，改变树脂容器102的移动可以涉及改变移动的类型。树脂容器102的移动的类型可以涉及：容器的旋转(例如，整个回转或半个回转)、容器的从一侧到另一侧的移动和容器的上下移动等。以此方式，改变树脂容器102的移动可以改变树脂105的搅拌程度。
例如，改变树脂容器102的移动可以从3D打印过程的开始到结束。在一种情形中，树脂容器102的移动的改变可以是预定的。例如，贯穿3D打印过程，(例如，在层的形成之间)移动的持续时间可以随着时间增大，诸如通过线性地或指数地增大。在另一情形中，树脂容器102的移动的改变可以取决于3D结构112的进程。例如，移动的持续时间可以在形成3D结构 112的进程超过各种阈值时离散地增大(例如，当结构被完成25％时，增大层的形成之间的移动持续时间)。在又另一情形中，树脂容器102的移动的改变可以取决于曝光量。例如，在3D结构112的形成期间，移动的持续时间可以随着总曝光量的累积而增大。
在另一例子中，树脂容器102的移动可以逐层地改变。特别地，在形成特定的层(或一组层)后树脂容器102的移动的改变可以取决于与该特定的层(或该一组层)的形成相关的因数。在一种情形中，假定形成多个层，则移动的改变可以取决于形成的层的数目。例如，已经被形成的层的数目越高，则在这些层形成后树脂容器102的移动持续时间可以更长。在另一情形中，每个层的形成可以涉及不同的曝光量。在该情形中，特定的层形成后的移动的改变可以取决于该特定的层的形成中所涉及的曝光量。例如，用于层的形成的曝光量越高，则在该层的形成后树脂容器102的移动持续时间可以更长。
在又另一例子中，在特定时间点处，控制系统110可以确定3D结构112 的形成未完成。然而，在该特定时间点处，控制系统110也可以确定树脂容器102的表面区域的每个部分已经在3D结构112的形成期间被使用。结果，可能需要树脂容器102的表面区域的至少一部分的重新使用，以用于3D结构112的剩余形成。
在确定重新使用树脂容器102的表面区域的至少一部分时，控制系统 110可以发送信号以改变树脂容器102的移动。在一个示例中，在移动到可能形成后续层的位置(例如，在重新使用的区域)之前，圆形树脂容器可以在完成前一层后完成整个回转。在另一个示例中，在移动到可能形成后续层的位置(例如，在重新使用的区域)之前，树脂容器102可以在完成前一层后以从一侧到另一侧的运动移动。以此方式，在确定需要重新使用树脂容器102的表面区域的至少一部分时，树脂容器102的移动可以在移动的持续时间和/或类型上改变。其它例子也是可能的。
在一些实施例中，3D打印机系统100的用户可以定制与固化位置的移位有关的设定。特别地，3D打印机系统100可以诸如通过图形用户界面 (GUI)152接收来自系统的用户的输入，以便选择用于在3D打印过程期间使固化位置移位的各种设定。
在一个示例中，系统可以接收输入以启用或禁用固化位置的移位。另外地或可替代地，系统可以接收输入以在固化位置的移位和刮刀的使用之间做选择。在另一示例中，系统可以接收输入以在固化位置的每次移位之间选择待被形成的层的数目。在又另一示例中，系统可以接收输入，所述输入包括形成物体的持续时间的选择。例如，用户可以期望3D结构112的完成更快。因而，可选接收选择快速完成3D结构112的输入(例如，从指示持续时间的若干个选项选择)。基于这样的选择，系统可以确认用于使固化位置移位的设定。这样的设定可以涉及基于较少的频率使固化位置移位，以便加速3D 结构112的完成。其它示例可用户定制化的设定也是可能的。
此外，3D打印机系统100可以允许创建用户账号，用户账号可以与系统的各个用户相关联。可用户定制化的设定然后可以被存储并且与对应的用户账号相关联。以此方式，3D打印机系统100能基于与特定用户账号相关联的用户预先选择的设定和参数选择来在将来形成3D结构。
如上所述，GUI 160可以提供3D模型和机械臂106的3D渲染窗口，其被贯穿3D打印过程地更新，以示出过程的当前状态。在进一步方面，GUI 160 也可以提供与使固化位置移位的功能相关联的指示器。
在一个示例中，GUI 160可以提供指示系统当前是否在使固化位置移位的进程中的信号(例如，图像或文本等)。在另一示例中，GUI 160可以提供数据诸如：在当前过程期间固化位置已被移位的次数，每次移位的总持续时间，和/或剩余的移位次数等。
在又另一示例中，GUI 160可以提供树脂容器102的表面区域的模型。这样的模型可以动态地更新以示出随着时间的表面区域的使用(例如，曝光)。例如，模型可以示出“进程中”的3D结构112的层目前已经被固化的区域。另外，模型可以示出系统的当前固化位置。此外，模型可以示出在形成结构的过程期间的将来固化位置(例如，下一固化位置)。其它示例也是可能的。
VI.总结
本公开不限于本申请中描述的特定实施例，本申请中描述的特定实施例旨在说明各个方面。如本领域的普通技术人员将显而易见的，在不背离其精神和范围的情况下，能进行许多修改和变型。除了这里所例举的那些方法和设备以外，在本公开的范围内的功能性等同方法或设备对于获知前述描述的本领域的普通技术人员而言也将是显而易见的。这样的修改和变型旨在落入所附权利要求的范围。
以上详细说明参考附图描述了公开的系统、装置和方法的各种特征和功能。在附图中，相似的附图标记通常指代相似的部件，除非文中特别指示。这里和附图中描述的示例实施例不意味着是限制性的。其它实施例能被利用，并且能作出其它改变，而不背离这里提出的主题的精神和范围。将易于理解的是，如这里一般描述的和在附图中所图示的，本公开的方面在各种不同的构造中能被布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都被明确地预期在本文中。
附图中示出的特定布置不应被视为是限制性的。应理解的是，其它实施例能包括更多或更少个在给定附图中所示的每个元件。此外，图示的元件中的一些能被组合或者省略。此外，示例实施例能包括附图中未图示的元件。
尽管这里已经公开了各种方面和实施例，但是对于本领域的普通技术人员而言，其它方面和实施例将是显而易见的。这里公开的各种方面和实施例用于说明的目的并且不旨在是限制性的，真实的范围由以下权利要求指示。

Claims (33)

1.一种用于打印三维(3D)结构的方法，包括：
通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以将基板通过树脂容器的第一区域中的树脂表面插入；
通过计算系统，控制3D打印机，以利用一个或多个光源在所述基板上形成3D结构的第一层，所述光源可操作以发出使树脂固化的辐射；
在所述第一层形成后，通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以将基板和第一层通过所述树脂容器的第一区域内的树脂表面提升，然后相对于所述基板移动所述树脂容器；
通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以通过树脂容器的第二区域的树脂表面插入所述基板，其中所述第二区域和所述第一区域至少部分地不重叠；以及
通过所述计算系统，控制所述3D打印机，以利用一个或多个光源邻近所述3D结构的第一层形成3D结构的第二层，所述光源可操作以发出使树脂固化的辐射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个光源布置在所述树脂容器之下。
3.根据权利要求1所述的方法，其中移动所述树脂容器包括旋转所述树脂容器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述树脂容器包括圆形树脂容器，并且其中旋转所述树脂容器包括绕所述圆形树脂容器的中心旋转所述圆形树脂容器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一区域和第二区域不重叠。
6.根据权利要求1所述的方法，包括动态确定相对于所述基板移动所述树脂容器的量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，相对于所述基板移动所述树脂容器的量逐层变化。
8.一种系统，包括：
一个或多个计算机以及存储指令的一个或多个存储器，所述指令在被所述一个或多个计算机执行时可操作，以导致所述一个或多个计算机执行操作，该操作包括：
通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以将基板通过树脂容器的第一区域中的树脂表面插入；
通过计算系统，控制3D打印机，以利用一个或多个光源在所述基板上形成3D结构的第一层，所述光源可操作以发出使树脂固化的辐射；
在所述第一层形成后，通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以将基板和第一层通过所述树脂容器的第一区域内的树脂表面提升，然后相对于所述基板移动所述树脂容器；
通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以通过树脂容器的第二区域的树脂表面插入所述基板，其中所述第二区域和所述第一区域至少部分地不重叠；以及
通过所述计算系统，控制所述3D打印机，以利用一个或多个光源邻近所述3D结构的第一层形成3D结构的第二层，所述光源可操作以发出使树脂固化的辐射。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述一个或多个光源布置在所述树脂容器之下。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，移动树脂容器包括旋转所述树脂容器。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述树脂容器包括圆形树脂容器，并且其中旋转所述树脂容器包括绕所述圆形树脂容器的中心旋转所述圆形树脂容器。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一区域和第二区域不重叠。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述操作包括动态确定相对于所述基板移动所述树脂容器的量。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，相对于所述基板移动所述树脂容器的量逐层变化。
15.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质中存储有包括指令的软件，所述指令可由一个或多个计算机执行，并且在这样执行时以使所述一个或多个计算机执行功能，所述功能包括：
通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以将基板通过树脂容器的第一区域中的树脂表面插入；
通过计算系统，控制3D打印机，以利用一个或多个光源在所述基板上形成3D结构的第一层，所述光源可操作以发出使树脂固化的辐射；
在所述第一层形成后，通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以将基板和第一层通过所述树脂容器的第一区域内的树脂表面提升，然后相对于所述基板移动所述树脂容器；
通过计算系统，控制与3D打印机相关联的铰接的机械臂，以通过树脂容器的第二区域的树脂表面插入所述基板，其中所述第二区域和所述第一区域至少部分地不重叠；以及
通过所述计算系统，控制所述3D打印机，以利用一个或多个光源邻近所述3D结构的第一层形成3D结构的第二层，所述光源可操作以发出使树脂固化的辐射。
16.根据权利要求15所述的介质，其中，所述一个或多个光源布置在所述树脂容器之下。
17.根据权利要求15所述的介质，其中移动所述树脂容器包括旋转所述树脂容器。
18.根据权利要求17所述的介质，其中，所述树脂容器包括圆形树脂容器，并且其中旋转所述树脂容器包括绕所述圆形树脂容器的中心旋转所述圆形树脂容器。
19.根据权利要求15所述的介质，其中，所述第一区域和所述第二区域不重叠。
20.根据权利要求15所述的介质，其中，所述操作包括动态确定相对于所述基板移动所述树脂容器的量。
21.一种系统，包括：
被构造成支撑三维结构的基板；
相对于所述基板可移动的树脂容器；
可操作以发出使树脂固化的辐射的一个或多个光源；
控制系统，所述控制系统可操作，以产生控制信号，所述控制信号协调至少所述树脂容器的移动，以从树脂的层形成三维结构，其中，所产生的控制信号包括如下的控制信号，该控制信号：
(a)导致三维结构的第一层由树脂容器的第一区域内的树脂形成；
(b)在第一层形成之后，导致树脂容器相对于所述基板移动，使得所述三维结构的第二层由树脂容器的第二区域形成，其中，所述第二区域和所述第一区域至少部分不重叠；以及
(c)导致所述三维结构的第二层由所述树脂容器的第二区域内的树脂形成。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述第一区域包括第一尺寸，其中所述第二区域包括第二尺寸，且其中所述第一尺寸不同于所述第二尺寸。
23.根据权利要求21所述的系统，还包括机械系统，所述机械系统用于将所述树脂容器相对于所述基板移动。
24.根据权利要求21所述的系统，其中，所述基板被机械系统支撑，所述机械系统可操作以相对于所述树脂容器移动所述基板。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述机械系统包括机器人系统。
26.根据权利要求24所述的系统，其中，所产生的控制信号还包括如下的控制信号，该控制信号：
在第一层形成之后但是在树脂容器相对于所述基板移动之前，导致所述机械系统相对于所述树脂容器移动所述基板到所述三维结构与所述树脂容器内的树脂分离的位置。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所产生的控制信号还包括如下的控制信号，该控制信号：
在相对于所述基板移动所述树脂容器之后但是在第二层形成之前，导致所述机械系统相对于所述树脂容器移动所述基板到所述三维结构至少部分与所述树脂容器内的树脂接触的位置。
28.一种系统，包括：
一个或多个计算机以及存储指令的一个或多个存储器，所述指令在被所述一个或多个计算机执行时可操作，以导致所述一个或多个计算机执行操作，该操作包括：
控制3D打印机，以利用一个或多个光源在基板上形成3D结构的第一层；
基于第一层的尺寸，确定调节树脂容器相对所述基板的横向位置的量；
在第一层形成之后，控制3D打印机，以通过树脂的表面提升所述基板和所述第一层，然后调节所述树脂容器相对所述基板的横向位置被确定的量；以及
在所述树脂容器的横向位置相对于所述基板被调节之后，控制3D打印机以将所述基板通过树脂的表面插入。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述一个或多个光源布置在所述树脂容器之下。
30.根据权利要求28所述的系统，其中，相对于所述基板调节所述树脂容器的横向位置包括旋转所述树脂容器。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述树脂容器包括圆形树脂容器，并且其中旋转所述树脂容器包括绕所述圆形树脂容器的中心旋转所述圆形树脂容器。
32.根据权利要求28所述的系统，其中，相对于所述基板调节所述树脂容器的量逐层变化。
33.根据权利要求28所述的系统，其中，所述树脂容器的横向位置利用铰接的机器人相对于所述基板调节。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201314030D0 (en) * 2013-08-06 2013-09-18 Eads Uk Ltd Extrusion-Based Additive Manufacturing System and Method
EP3250368A1 (en) * 2015-01-30 2017-12-06 Carbon, Inc. Build plates for continuous liquid interface printing having permeable sheets and related methods, systems and devices
EP3250369B8 (en) * 2015-01-30 2020-10-28 Carbon, Inc. Build plates for continuous liquid interface printing having permeable base and adhesive for increasing permeability and related method and apparatus
US10479068B2 (en) 2016-03-23 2019-11-19 3D Systems, Inc. Additive manufacturing vertical stage for moving photocured material in a non-perpendicular direction from the image plane
DE102016209612A1 (de) * 2016-06-01 2017-12-07 Weeke Bohrsysteme Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen sowie Herstellungsverfahren
US10331110B2 (en) * 2016-08-30 2019-06-25 International Business Machines Corporation Methods and systems for verifying and modifying a 3D printing process
CN106273513B (zh) * 2016-10-13 2018-07-24 广州黑格智能科技有限公司 一种基于力反馈系统的3d打印方法
GB201706804D0 (en) 2017-04-28 2017-06-14 Rolls Royce Plc ALM base plate, system and method
SG10201913844UA (en) 2017-06-09 2020-03-30 Structo Pte Ltd Method and device for decentralised automated additive manufacturing
TW201918363A (zh) * 2017-11-14 2019-05-16 義大利商Ｄｗｓ有限責任公司 多站光固化組
CN107945130B (zh) * 2017-11-28 2020-04-07 华南理工大学 一种光固化3d打印机的投影畸形矫正方法
CN109866414A (zh) * 2017-12-04 2019-06-11 三纬国际立体列印科技股份有限公司 立体打印方法
CN110625928A (zh) * 2018-06-22 2019-12-31 三纬国际立体列印科技股份有限公司 光固化3d打印机及其打印材温控方法
CN110920056A (zh) * 2018-09-04 2020-03-27 三纬国际立体列印科技股份有限公司 提升3d打印表面平整度的方法
CN110920057A (zh) * 2018-09-04 2020-03-27 三纬国际立体列印科技股份有限公司 3d打印方法
CN110920076A (zh) * 2018-09-20 2020-03-27 三纬国际立体列印科技股份有限公司 3d打印机的物件边界检测方法
IT202000003647A1 (it) * 2020-02-21 2021-08-21 Axtra3D Inc Apparato per stampa 3D di tipo a foto-indurimento bottom-up, con vetro rotativo a indice di rifrazione variabile e relativo metodo di utilizzo
US11351723B2 (en) * 2020-02-21 2022-06-07 CALT Dynamics Limited Systems, devices, and methods for manufacturing three dimensional objects via oxygen permeation of a gas permeable membrane
CN111531874B (zh) * 2020-02-29 2021-10-22 湖南大学 一种可手动调节分辨率、多轴、可变光波波长的光固化3d打印装置
US11155028B1 (en) 2020-04-24 2021-10-26 Sprintray Inc. Apparatus and method for three-dimensional printing
KR102392790B1 (ko) * 2020-12-30 2022-05-02 한국공학대학교산학협력단 부유식 3d 프린터 및 이를 구동하는 방법

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0379068A3 (en) 1989-01-18 1990-11-28 Mitsui Engineering and Shipbuilding Co, Ltd. Optical molding method and apparatus
US20010048183A1 (en) 2000-05-31 2001-12-06 Sanyo Electric Co., Ltd Optical shaping apparatus and optical shaping process
US6482576B1 (en) * 2000-08-08 2002-11-19 Micron Technology, Inc. Surface smoothing of stereolithographically formed 3-D objects
US20040164461A1 (en) * 2002-11-11 2004-08-26 Ahmad Syed Sajid Programmed material consolidation systems including multiple fabrication sites and associated methods
US20060019216A1 (en) 2004-07-20 2006-01-26 Biomedical Modeling, Inc. Dental retractor and method of use to produce anatomically accurate jaw models and dental prostheses
US7556490B2 (en) * 2004-07-30 2009-07-07 Board Of Regents, The University Of Texas System Multi-material stereolithography
US7939003B2 (en) * 2004-08-11 2011-05-10 Cornell Research Foundation, Inc. Modular fabrication systems and methods
US20070008311A1 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Kazutora Yoshino High resolution and rapid three dimensional object generator advanced
KR20110104532A (ko) * 2008-12-22 2011-09-22 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오 3차원 물체의 층단위 생산을 위한 장치 및 방법
EP2218571A1 (en) 2009-01-30 2010-08-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Illumination system for use in a stereolithography apparatus
EP2301741A1 (de) 2009-09-28 2011-03-30 Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. Im Ohr tragbare Gehäuseschale oder Otoplastik
CA2808535C (en) 2010-08-20 2017-10-03 Case Western Reserve University Continuous digital light processing additive manufacturing of implants
EP2670572B1 (en) * 2011-01-31 2022-09-21 Global Filtration Systems, A DBA of Gulf Filtration Systems Inc. Apparatus for making three-dimensional objects from multiple solidifiable materials
DE102011106614A1 (de) * 2011-06-16 2014-03-06 Arburg Gmbh + Co Kg Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
US20130015596A1 (en) * 2011-06-23 2013-01-17 Irobot Corporation Robotic fabricator
GB201118807D0 (en) * 2011-11-01 2011-12-14 Univ Loughborough Method and apparatus
US9120270B2 (en) * 2012-04-27 2015-09-01 University Of Southern California Digital mask-image-projection-based additive manufacturing that applies shearing force to detach each added layer
GB201211747D0 (en) 2012-07-03 2012-08-15 Univ Warwick Additive manufacturing apparatus
US9886526B2 (en) 2012-10-11 2018-02-06 University Of Southern California 3D printing shrinkage compensation using radial and angular layer perimeter point information
US20140232035A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-21 Hemant Bheda Reinforced fused-deposition modeling
US20140284832A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Petr Novikov System and Method for Manufacturing a Three-Dimensional Object from Freely Formed Three-Dimensional Curves
TW201538304A (zh) * 2014-03-24 2015-10-16 Ｄｗｓ有限責任公司 產生三度空間物體的數字表示的方法及設備，該數字表示係適合使用於藉由光固化製造該三度空間物體

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