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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von komplexen, dreidimensionalen Produkten gerichtet.
Einige übliche
bekannte Techniken zur Herstellung solcher Produkte schließen Gießen, Extrudieren,
Stereolithografie und Pulvermetallurgie ein. Nachdem ein anfängliches
Produkt ausgebildet ist, werden im Stand der Technik Formtechniken,
extraktive Techniken, chemisches Ätzen und Additive oder Ablagerungstechniken
häufig
ebenso verwendet, um das Produkt in eine endgültige Form zu bringen.
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Gießen wird
im Allgemeinen dadurch durchgeführt,
dass eine Flüssigkeit
wie etwa geschmolzenes Metall oder Kunststoff in eine Form gegossen wird
und man diese auskühlen
und verfestigen lässt. Das
Metall nimmt die Form der inneren Flächen der Form an, wenn es sich
verfestigt. Beim Extrudieren werden halbgeschmolzene oder geschmolzene Kunststoffe
oder heißes
Metall durch eine Extrusionsdüse
gepresst, welche eine vorbestimmte zweidimensionale Form aufweisen.
Das extrudierte Material nimmt die Form der Düse an und die Form der Düse wird
auf das Produkt aufgrund von Berührung übertragen.
Bei der Pulvermetallurgie wird eine Charge von festen Metallpartikeln
oder Pulver in eine Form gegeben, in welcher hohe Temperatur und Druck
angewandt wird, um die Partikel zusammen zu schmelzen oder zu sintern.
Wie im Fall von Formgießen
nimmt das Endprodukt die Form der Innenflächen der Form an. Bei der Stereolithografie
wird ein Gegenstand durch das Verfestigen von übereinander gelagerten Schichten
von aushärtendem
Kunststoffharz hergestellt, bis ein fertiggestellter Gegenstand aufgebaut
ist.
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Nachdem
diese anfänglichen
Gegenstände hergestellt
sind, werden Formungstechniken, extraktive Techniken, chemisches Ätzen und
additive oder ablagernde Techniken häufig verwendet, um das Produkt
in eine endgültige
Form zu bringen. Zusätzliche
Herstellungstechniken für
die Herstellung derartiger Gegenstände schließen das Erzeugen der Produkte
aus vorgeformten Komponentenabschnitten ein, welche nachfolgend
durch Schweißen,
Löten oder
Hartlöten
oder Kleben zusammengefügt
werden.
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Viele
dieser Techniken weisen jedoch Nachteile auf. Die Formgusstechnik
erfordert, dass die Form hergestellt wird, bevor das beabsichtigte
Endprodukt erzeugt werden kann. Bei extraktiven Techniken wird ein
großer
Teil des Materials verworfen, was eine Verschwendung von Produktionsmaterial
erzeugt. Die Metallverarbeitung durch Schmelzen, Löten und
Hartlöten
erfordert, dass die Komponentenabschnitte vor dem endgültigen Zusammenfügungsprozess
vorgeformt werden. Bei der Stereolithografie können einzelne Schichten ihr
Volumen beim Verfestigen ändern,
was Spannungen und Deformationen in dem resultierenden Produkt bewirkt.
Zusätzlich sind
die spezialisierten Vorrichtungen, welche für die Herstellung benötigt werden,
umfangreich und teuer.
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Ein
gerichteter elektrostatischer Ablagerungsprozess unter Anwendung
von akustischer Tropfenbildung wurde im US-Patent Nr. 5,520,715
für Oeftering,
erteilt am 28. Mai 1996, beschrieben, welcher einige dieser Themen
bespricht. Der Prozess verwendet akustisch ausgebildete geladene
Tropfen aus geschmolzenen Metall, welche durch eine Beschleunigungselektrode
und Ablenkungsplatten gesteuert werden, um ein dreidimensionales
Produkt auf einem Zielsubstrat aufzubauen. Das System wird präzise gesteuert
durch eine Auslegungsarbeitsstation, welche die Parameter des aufzubauenden
Produktes enthält,
um die Genauigkeit der Trajektorie von jeden geladenen Tropfen sicherzustellen.
Dieser Prozess stellt sicher eine Verbesserung gegenüber den
vorher bekannten Prozessen dar, weil er weniger Ausrüstung erfordert,
welche nicht angepasst werden muss in Bezug auf Werkzeuge für jedes
gewünschte
zu erzeugende Produkt, ist jedoch begrenzt in der Komplexität der Produkte,
welche dieser Prozess erzeugen kann. Da es sich ausschließlich um
einen direkten Ablagerungsprozess handelt, können gewisse komplexe Strukturen
schwer oder gar nicht aufgebaut werden.
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Es
wäre daher
wünschenswert,
eine Herstellungseinrichtung aufzubauen, welche weniger aufwendige
Teile benötigt,
eine Änderung
der Werkzeuge für
jedes neue Teil nicht benötigt
und welche in der Lage ist, komplexe dreidimensionale Teile aufzubauen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden in der Folge der nachfolgenden Beschreibung
offenbar.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
das vorstehend erwähnte
Ziel zu lösen, wird
gemäß der Erfindung
ein Verfahren gemäß Anspruch
1 bereitgestellt, welches komplexe dreidimensionale Gegenstände unter
Verwendung eines Ablagerungsprozesses mit zwei Materialien verwendet, wobei
eines der beiden Materialien als ein den Gegenstand bildendes Material
wirkt und das andere der beiden Materialien als Opfermaterial dient.
Die beiden Materialien werden auf einem Träger aufgebracht unter Verwendung
einer düsenlosen
akustischen Einrichtung, um kleine Tropfen jedes Materials zu bilden
und auszustoßen.
Das Opfermaterial wirkt als eine Trägerschicht, um den Aufbau von
komplexen Strukturen während
des Ablagerungsprozesses zu ermöglichen.
Wenn die Ablagerung des gesamten Gegenstandes fertiggestellt ist,
wird das Opfermaterial nachfolgend entfernt und hinterlässt nur
den komplexen Gegenstand.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt eine Querschnittsansicht
einer Einrichtung, welche Flüssigkeitstropfen
unter Verwendung von fokussierter akustischer Energie erzeugt.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht
einer Einrichtung, welche akustisch Tropfen aus zwei unterschiedlichen
Flüssigkeiten
erzeugt und ausstößt.
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3 zeigt eine Vergrößerung eines
Abschnittes der 2.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht
einer weiteren Einrichtung, welche akustisch Tropfen von zwei unterschiedlichen
Flüssigkeiten
erzeugt und ausstößt.
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5 zeigt eine Vergrößerung eines
Abschnitts der 4.
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6 zeigt eine Querschnittsansicht
einer weiteren Einrichtung, welche Tropfen von zwei verschiedenen
Flüssigkeiten
erzeugt und ausstößt.
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7 zeigt eine Vergrößerung eines
Abschnitts der 6.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine Einrichtung,
welche Tropfen unter Verwendung von fokussierter akustischer Energie
erzeugt. Derartige Einrichtungen sind im Stand der Technik bekannt
zur Verwendung in Druckanwendungen. Eingehende Beschreibungen der
akustischen Tropfenausbildung und des akustischen Druckens können in
der Offenbarung der folgenden US-Patente gefunden werden:
US 4,308,507 ,
US 4,697,195 ,
US 5,041,849 ;
US 5,121,141 und
US 5,608,433 .
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Das
wichtigste Merkmal der Einrichtung gemäß 1 besteht darin, dass keine Düsen verwendet
werden und dass diese daher nur unwahrscheinlich verstopfen insbesondere
verglichen mit anderen Verfahren zur Ausbildung und zum Auswurf
von kleinen gesteuerten Tropfen. Die Einrichtung kann durch die
Verwendung von fotolithografischen Techniken hergestellt werden,
um Gruppen von dicht gepackten Emittern bereitzustellen, wobei jeder
von diesen sorgfältig
gesteuerte Tropfen auswerfen kann. Weiterhin ist bekannt, dass derartige
Einrichtungen eine große
Vielzahl von Materialien ausstoßen
können, wobei
US-Patent Nr. 5,591,490 ein Verfahren beschreibt für die Verwendung
einer Anordnung von derartigen akustischen Tropfenemittern, um eine gleichmäßige Schicht
eines Fotolack auszubilden, US-Patent Nr. 5,565,113 feststellt,
dass die Prinzipien der AIP geeignet sind für den Auswurf von Materialien,
welche nicht Markierungsflüssigkeiten
sind, wie etwa Mylar-Katalysatoren, geschmolzenes Lötgut, heiß schmelzende
Wachse, Farbfiltermaterialien, Fotolack, chemische Verbindungen,
und biologische Verbinden. US-Patent Nr. 5,520,715 beschreibt die
Verwendung von fokussierter akustischer Energie, um Tropfen eines
flüssigen
Metalls auszustoßen.
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Vor
dem Hintergrund der vorstehend genannten Konzepte wird der Betrieb
eines beispielhaften akustischen Tropfenemitters nachfolgend beschrieben.
Es gibt viele Abwandlungen bei akustischen Tropfenemittern und die
Beschreibung eines bestimmten Tropfenemitters soll die Offenbarung nicht
beschränken
sondern lediglich ein Beispiel bereitstellen, aus welchem die Prinzipien
der akustischen Tropfenerzeugung im Zusammenhang mit dieser Erfindung
angewandt werden können.
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1 zeigt einen akustischen
Tropfenemitter 10 kurz nach dem Ausstoßen eines Tropfens 12 einer
Flüssigkeit 14 und
bevor eine Ausstülpung 16 auf
der freien Oberfläche 18 der
Flüssigkeit 14 sich entspannt
hat. Die Ausbildung der Ausstülpung 16 und
der nachfolgende Auswurf des Tropfens 12 ist das Ergebnis
von Druck, welcher durch akustische Kräfte ausgeübt wird, welche durch einen ZnO-Wandler 20 erzeugt
werden. Um den akustischen Druck zu erzeugen, wird RF-Energie auf
den ZnO-Wandler 20 von einer RF-Quelle über eine Bodenelektrode 24 und
eine Oberseitenelektrode 26 angewandt. Die akustische Energie
von dem Wandler 20 läuft
durch eine Basis 28 in eine akustische Linse 30.
Die akustische Linse 30 fokussiert ihre empfangene akustische
Energie in einen kleinen Fokusbereich, welcher bei oder sehr nahe
an der freien Fläche 18 der
Flüssigkeit 14 liegt.
Vorausgesetzt, dass die Energie des akustischen Strahls ausreichend
ist und geeignet fokussiert in Bezug auf die freie Oberfläche 18 der
Flüssigkeit 14 ist,
wird eine Ausstülpung 16 ausgebildet
und ein Tropfen 12 wird nachfolgend auf einer Trajektorie
T ausgestoßen.
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Die
Flüssigkeit
wird durch eine Oberseitenplatte 34 zurückgehalten, welche eine Öffnung 32 aufweist,
in welcher die freie Oberfläche 18 der
Flüssigkeit 14 vorhanden
ist, und von welcher der Tropfen 12 ausgestoßen wird.
Die Flüssigkeit 14 fließt unterhalb
der Oberseitenplatte 34 und an der akustischen Linse 30 vorbei,
ohne die freie Oberfläche 18 zu
stören.
Die Öffnung 32 ist
vielfach größer als
der Tropfen 12, welcher ausgestoßen wird, wodurch das Verstopfen
der Öffnung
stark reduziert wird, insbesondere verglichen mit anderen Tropfenausstoßtechnologien. Es
ist dieses Merkmal des Tropfenemitters 10, welches dessen
Verwendung zum Tropfenausstoßen
einer großen
Vielfalt von Materialien wünschenswert macht.
Ebenso wichtig für
die Erfindung ist die Tatsache, dass die Tropfengröße von akustisch
erzeugten und abgestoßenen
Tropfen genau gesteuert werden kann. Tropfendurchmesser können bis
zu 16 Mikrometer klein sein und ermöglichen die Ablage von sehr kleinen
Materialmengen.
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2 zeigt eine beispielhafte
Vorrichtung für die
akustische Erzeugung und das Ausstoßen von Tropfen von zwei verschiedenen
Flüssigkeiten.
Der Tropfenemitter 40 trägt zwei unterschiedliche Flüssigkeiten 14a und 14b.
Während
die zwei Flüssigkeiten
einige Merkmale des Tropfenemitters, wie etwa die Basis 28 und
die Deckplatte 34 teilen, erhält die Flüssigkeit 14a Energie,
welche durch die Wandler 20a bereitgestellt wird, welche
durch die akustischen Linsen 30a fokussiert werden und
die Tropfen 12a werden durch eine Vielzahl von Öffnungen 32a ausgestoßen. Die
Flüssigkeit 14b erhält Energie,
welche durch die Wandler 20b bereitgestellt wird, welche durch
die akustischen Linsen 30b fokussiert werden und Tropfen 12b werden
von einer Vielzahl von Öffnungen 32b ausgestoßen. Wenngleich
ein Paar von einzelnen Tropfenemittern wie die in 1 gezeigten verwendet werden könnten, wird
es vorgezogen, die Tropfenemitter 40 gemäß 2 zu verwenden, weil der
Aufbau der Tropfenemitter 40 es ermöglicht, zwei unterschiedliche
Flüssigkeiten
auf ein Substrat 36 hin auszustoßen, mit einer größeren Tropfenablagegenauigkeit,
um eine strenge Tropfenregistrierung zu erreichen. Eine vollständigere
Beschreibung für
die Herstellung und Verwendung des Tropfenemitters 40 ist
in dem US-Patent Nr. 5,565,113 mit dem Titel "Lithographically Defined Ejection Units" durch Hadimioglu
u. a., erteilt am 15. Oktober 1996.
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In
der 2 wird der Tropfenemitter 40 gezeigt
als dazu im Stande, zwei unterschiedliche Flüssigkeiten 14a, 14b auszustoßen, wobei
jede derselben in der Lage sind, auszuhärten, um feste Strukturen 38a, 38b auf
einem Substrat 36 auszubilden. Es ist eine Vielzahl von
derartigen Flüssigkeiten
bekannt, z. B. wärme-
oder lichthärtende
Epoxide oder phasenwechselnde Wachse und Kunststoffe, welche in
ihren flüssigen
Zustand erhitzt werden und nachfolgend auf ihren verfestigten Zustand
abgekühlt
werden.
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In 2 werden zwei wärmehärtende Flüssigkeiten,
z. B. ein flüssiges
Vinyl-Plastisol 14a, 14b gezeigt, welche auf dem
Substrat 36 abgelegt werden, wo sie in die festen Stoffe 38a, 38b verfestigt werden,
welche die festen Strukturen 42 aufbauen aufgrund von Wärme 50 von
dem Substrat 36 und/oder einem strahlenden Heizer 51,
welche auf die feste Struktur 42 gerichtet ist. Wenngleich
eine große
Vielzahl von wärmehärtenden
Flüssigkeiten ausgewählt werden
kann, werden die beiden Flüssigkeiten 14a, 14b derart
ausgewählt,
dass nach der Verfestigung das feste Material 38b entfernt
werden kann, ohne das feste Material 38a zu beschädigen. Dies
kann auf viele verschiedene Weisen geschehen. Beispielsweise kann
das feste Material 38b durch ein Lösungsmittel gelöst werden,
welches das feste Material 38a nicht beeinträchtigt,
oder das feste Material 38b kann einen Schmelzpunkt aufweisen, welcher
mindestens 5 Grad Celsius niedriger ist als der Schmelzpunkt des
festen Material 38a. Dies wird durchgeführt, so dass das feste Material 38b als
eine Opferschicht auftreten kann und von der festen Struktur 42,
nachdem die Ablage und Aushärtung
fertig gestellt wurde, entfernt werden kann. Dies unterstützt die
Ausbildung einer komplexen Struktur aus dem festen Material 38a.
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Die
feste Struktur 42 ist aus einer Vielzahl von Schichten 44 hergestellt,
wobei jede Schicht teilweise aus dem festen Material 38a und 38b aufgebaut
ist. Ein Blick auf die 3,
welche eine Vergrößerung eines
Abschnitts der 2 darstellt,
macht die Vorteile dieses Prozesses offenbar. In der 3 kann die getrennte Schicht 44 der
festen Struktur 42 besser gesehen werden. Das feste Material 38a wird verwendet,
um zwei Strukturen zu schaffen, die vertikale Struktur 46 und
die horizontale Struktur 48, welche von der vertikalen
Struktur 46 durch die Schicht des festen Materials 38b getrennt
ist. Würde
diese nicht als dazwischen eingreifende Schicht des festen Materials 38a zwischen
der vertikalen Struktur 46 und der horizontalen Struktur 48 dienen,
würde jeder Versuch,
die Flüssigkeit 14b abzulegen,
weitere Strukturen hinzufügen,
wie etwa die vertikale Struktur 46, anstelle die horizontale
Struktur 48 auszubilden.
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Jede
Schicht der festen Struktur 42 wird getrennt bereitgestellt
durch, als erstes, Ausstoßen
von Tropfen einer ersten Flüssigkeit,
und, darauf folgend, Bewegen des Substrats 36 in Bezug
auf den Tropfenemitter 40. Dies kann durchgeführt werden,
entweder durch Bewegen des Substrates 36, während der Tropfenemitter 40 feststehend
ist, oder durch Bewegen des Tropfenemitters 40, während das
Substrat 36 feststehend gehalten wird, oder durch Bewegen sowohl
des Substrates 36 als auch des Tropfenemitters 40.
Es ist anzumerken, dass für
unterschiedliche Konfigurationen des Tropfenemitters 40,
das Substrat 36 möglicherweise
unterschiedlichen Typen von Bewegungen unterzogen werden muss, um
die Ablage der Schichten 38a, 38b zu erleichtern,
abhängig von
der Größe des Substrats
in Bezug auf den Tropfenemitter 40 und abhängig von
der Anzahl und dem Abstand der Öffnungen 32a, 32b,
durch welche die Tropfen 12 ausgestoßen werden können. Wenn
sich die Schichten 44 aufbauen, um die feste Struktur 42 auszubilden,
kann es notwendig sein, die Positionierung des Substrates 36 anzupassen,
um einen größeren Abstand
zwischen dem Substrat 36 und dem Tropfenemitter 40 bereitzustellen,
um den Aufbau der festen Struktur 42 auszugleichen. Wiederum
kann dieses entweder erreicht werden durch Bewegen des Substrates 36,
während
der Tropfenemitter 40 als feststehend gehalten wird, Bewegen
des Tropfenemitters 40, während das Substrat 36 als
feststehend gehalten wird, oder durch Bewegen sowohl des Substrates 36 als
auch des Tropfenemitters 40.
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Die 4 und 5 zeigen dieselben Prozessschritte, welche
durch ein ähnliches
System durchgeführt
werden. In 4 werden
zwei lichthärtende Flüssigkeiten 14a, 14b ge zeigt,
welche auf dem Substrat 36 abgelegt werden, auf welchen
sie in festes Material 38a, 38b verfestigt werden,
welches die festen Strukturen 42 durch Einwirkung von Licht 52 ausbildet.
Wenngleich aus einer großen
Vielzahl von lichthärtenden
Flüssigkeiten
gewählt
werden kann, werden in diesem Fall die zwei Flüssigkeiten 14a, 14b so
gewählt,
dass nach der Verfestigung das feste Material 38b entfernt
werden kann, ohne das feste Material 38a zu verletzen.
Dies kann auf einer Vielzahl von Wegen geschehen. Beispielsweise
kann das feste Material 38b durch ein Lösungsmittel lösbar sein,
welches das feste Material 38a nicht verletzt, oder das
feste Material 38b kann einen Schmelzpunkt aufweisen, welcher
mindestens 5 Grad Celsius niedriger ist als der Schmelzpunkt des
festen Materials 38a. Dies wird derart durchgeführt, dass
das feste Material 38b als eine Opferschicht wirken kann
und von der festen Struktur 42 entfernt wird, nach Beendigung
der Ablage und des Aushärtens.
Dies unterstützt
das Ausbilden von komplexen Strukturen aus dem festen Material 38a.
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Die
feste Struktur 42 ist aus einer Vielzahl von Schichten 44 hergestellt,
wobei jede Schicht teilweise aus dem festen Material 38a und 38b besteht. Ein
Blick auf die 5, welche
eine Vergrößerung eines
Abschnitts der 4 darstellt,
macht die Vorteile dieses Prozesses genau offenbar. In der 5 kann die getrennte Schicht 44 der
festen Struktur 42 besser gesehen werden. Das feste Material 38a wird
verwendet, um zwei Strukturen zu schaffen, die vertikale Struktur 46 und
die horizontale Struktur 48, welche von der vertikalen
Struktur 46 durch die Schicht des festen Materials 38b getrennt
ist. Würde
diese nicht als dazwischen eingreifende Schicht des festen Materials 38a zwischen
der vertikalen Struktur 46 und der horizontalen Struktur 48 dienen,
würde jeder
Versuch, die Flüssigkeit 14b abzulegen,
weitere Strukturen hinzufügen,
wie etwa die vertikale Struktur 46, anstelle die horizontale
Struktur 48 auszubilden.
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Jede
Schicht der festen Struktur 42 wird getrennt bereitgestellt
durch, als erstes, Ausstoßen
von Tropfen einer ersten Flüssigkeit,
und, darauf folgend, Bewegen des Substrats 36 in Bezug
auf den Tropfenemitter 40. Dies kann durchgeführt werden,
entweder durch Bewegen des Substrates 36, während der Tropfenemitter 40 feststehend
ist, oder durch Bewegen des Tropfenemitters 40, während das
Substrat 36 feststehend gehalten wird, oder durch Bewegen sowohl
des Substrates 36 als auch des Tropfenemitters 40.
Es ist anzumerken, dass für
unterschiedliche Konfigurationen des Tropfenemitters 40,
das Substrat 36 möglicherweise
unterschiedlichen Typen von Bewegungen unterzogen werden muss, um
die Ablage der Schichten 38a, 38b zu erleichtern,
abhängig von
der Größe des Substrats
in Bezug auf den Tropfenemitter 40 und abhängig von
der Anzahl und dem Abstand der Öffnungen 32a, 32b,
durch welche die Tropfen 12 ausgestoßen werden können. Wenn
sich die Schichten 44 aufbauen, um die feste Struktur 42 auszubilden,
kann es notwendig sein, die Positionierung des Substrates 36 anzupassen,
um einen größeren Abstand
zwischen dem Substrat 36 und dem Tropfenemitter 40 bereitzustellen,
um den Aufbau der festen Struktur 42 auszugleichen. Wiederum
kann dieses entweder erreicht werden durch Bewegen des Substrates 36,
während
der Tropfenemitter 40 als feststehend gehalten wird, Bewegen
des Tropfenemitters 40, während das Substrat 36 als
feststehend gehalten wird, oder durch Bewegen sowohl des Substrates 36 als
auch des Tropfenemitters 40.
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Die 6 und 7 zeigen die gleichen Prozessschritte,
welche durch ein ähnliches
System durchgeführt
werden. In 6 werden
zwei phasenändernde
Flüssigkeiten 14a, 14b gezeigt,
welche bei Zimmertemperatur fest sind und welche zu ihrer flüssigen Form
erhitzt worden sind, welche auf dem Substrat 36 abgelegt
werden, wo sie in die festen Materialien 38a, 38b verfestigt
werden, welche die feste Struktur aufbauen, wenngleich eine große Vielzahl von
phasenändernden
Flüssigkeiten
ausgewählt werden
können
aus etwa Metallen, thermoplastischen Stoffen, Wachsen, Styrol, Polyethylene
und Polycarbonate. In diesem Fall sind die zwei Flüssigkeiten 14a, 14b derart
ausgewählt,
dass, nachdem sie verfestigt sind, das feste Material 38b entfernt werden
kann, ohne das feste Material 38a zu verletzen. Dies kann
auf einer Vielzahl von Wegen geschehen. Beispielsweise kann das
feste Material 38b durch ein Lösungsmittel lösbar sein,
welches das feste Material 38a nicht verletzt, oder das
feste Material 38b kann einen Schmelzpunkt aufweisen, welcher mindestens
5 Grad Celsius niedriger ist als der Schmelzpunkt des festen Materials 38a.
Dies wird derart durchgeführt,
dass das feste Material 38b als eine Opferschicht wirken
kann und von der festen Struktur 42 entfernt wird, nach
Beendigung der Ablage und des Aushärtens. Dies unterstützt das
Ausbilden von komplexen Strukturen aus dem festen Material 38a.
In dieser Ausführungsform
wurden sie erhitzt, um deren flüssige
Struktur zu erhalten, weil die beiden Flüssigkeiten 14a, 14b normalerweise
fest sind bei Raumtemperatur. Der Tropfenemitter 40 wurde
geringfügig
geändert,
um die Heizer 54 in der Deckplatte 34 einzuschließen, um
die Flüssigkeiten 14a, 14b in
ihrem flüssigen
Zustand zu halten, bis sie von dem Tropfenemitter 40 auf
das Substrat 36 ausgestoßen werden können.
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Die
feste Struktur 42 ist aus einer Vielzahl von Schichten 44 hergestellt,
wobei jede Schicht teilweise aus dem festen Material 38a und 38b aufgebaut
ist. Ein Blick auf die 7,
welche eine Vergrößerung eines
Abschnitts der 6 darstellt,
macht die Vorteile dieses Prozesses offenbar. In der 7 kann die getrennte Schicht 44 der
festen Struktur 42 besser gesehen werden. Das feste Material 38a wird verwendet,
um zwei Strukturen zu schaffen, die vertikale Struktur 46 und
die horizontale Struktur 48, welche von der vertikalen
Struktur 46 durch die Schicht des festen Materials 38b getrennt
ist. Würde
diese nicht als dazwischen eingreifende Schicht des festen Materials 38a zwischen
der vertikalen Struktur 46 und der horizontalen Struktur 48 dienen,
würde jeder Versuch,
die Flüssigkeit 14b abzulegen,
weitere Strukturen hinzufügen,
wie etwa die vertikale Struktur 46, anstelle die horizontale
Struktur 48 auszubilden.
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Jede
Schicht der festen Struktur 42 wird getrennt bereitgestellt
durch, als erstes, Ausstoßen
von Tropfen einer ersten Flüssigkeit,
und, darauf folgend, Bewegen des Substrats 36 in Bezug
auf den Tropfenemitter 40. Dies kann durchgeführt werden,
entweder durch Bewegen des Substrates 36, während der Tropfenemitter 40 feststehend
ist, oder durch Bewegen des Tropfenemitters 40, während das
Substrat 36 feststehend gehalten wird, oder durch Bewegen sowohl
des Substrates 36 als auch des Tropfenemitters 40.
Es ist anzumerken, dass für
unterschiedliche Konfigurationen des Tropfenemitters 40,
das Substrat 36 möglicherweise
unterschiedlichen Typen von Bewegungen unterzogen werden muss, um
die Ablage der Schichten 38a, 38b zu erleichtern,
abhängig von
der Größe des Substrats
in Bezug auf den Tropfenemitter 40 und abhängig von
der Anzahl und dem Abstand der Öffnungen 32a, 32b,
durch welche die Tropfen 12 ausgestoßen werden können. Wenn
sich die Schichten 44 aufbauen, um die feste Struktur 42 auszubilden,
kann es notwendig sein, die Positionierung des Substrates 36 anzupassen,
um einen größeren Abstand
zwischen dem Substrat 36 und dem Tropfenemitter 40 bereitzustellen,
um den Aufbau der festen Struktur 42 auszugleichen. Wiederum
kann dieses entweder erreicht werden durch Bewegen des Substrates 36,
während
der Tropfenemitter 40 als feststehend gehalten wird, Bewegen
des Tropfenemitters 40, während das Substrat 36 als
feststehend gehalten wird, oder durch Bewegen sowohl des Substrates 36 als
auch des Tropfenemitters 40.