GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts aus einer Mehrzahl von haftenden Schichten in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts aus einer Mehrzahl von haftenden Schichten in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 12. This invention relates to a method of forming a three-dimensional object from a plurality of adhered laminae according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for forming a three-dimensional object from a plurality of adhered laminae according to the preamble of claim 12.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

1. Verwandter Stand der Technik 1. Related Art

Rapid Prototyping and Manufacturing (RP&M) ist der Name der einem Technologiegebiet gegeben wird, welches verwendet werden kann, um dreidimensionale Objekte schnell und automatisch aus dreidimensionalen Computerdaten zu bilden, welche die Objekte darstellen. Rapid Prototyping and Manufacturing (RP & M) is the name given to a field of technology that can be used to form three-dimensional objects rapidly and automatically from three-dimensional computer data representing the objects. RP&M kann so betrachtet werden, dass es drei Klassen von Technologien umfasst: (1) Stereolithographie, (2) selektive Ablagerungsmodellierung und (3) Herstellung von laminierten Objekten. RP & M can be considered that it comprises three classes of technologies: (1) Stereolithography, (2) selective deposition modeling, and (3) Preparation of laminated objects.

Die Klasse der Stereolithographietechnologien erzeugt dreidimensionale Objekte, welche basieren auf der sukzessiven Bildung von Schichten eines fluidähnlichen Materials neben den vorher gebildeten Schichten von Material und der selektiven Aushärtung dieser Schichten in Übereinstimmung mit Querschnittsdaten, welche die sukzessiven Scheiben des dreidimensionalen Objekts darstellen, um Schichten (dh ausgehärtete Schichten) zu bilden und anzuhaften. The class of stereolithography technologies creates three-dimensional objects, which are based on the successive formation of layers of a fluid-like material adjacent to previously formed layers of material and the selective solidification of those layers according to cross-sectional data representing the successive slices of the three-dimensional object to layers (ie to form hardened layers) and adhere. Die spezifische Stereolithographietechnik ist ganz einfach bekannt als Stereolithographie und verwendet ein flüssiges Material, welches selektiv aushärtet wird, indem es einer vorge schriebenen Anregung (Stimulation) ausgesetzt wird. The specific stereolithography technology is simply known as stereolithography and uses a liquid material which is selectively cured by being exposed to a pre-written excitation (stimulation). Das flüssige Material ist typischerweise ein Fotopolymer und die vorgeschriebene Stimulation ist typischerweise eine sichtbare oder ultraviolette elektromagnetische Strahlung und die Strahlung wird typischerweise durch einen Laser produziert, obwohl andere Strahlungsquellen möglich sind, wie beispielsweise Bogenlampen, resistive Lampen und ähnliches. The liquid material is typically a photopolymer and the prescribed stimulation is typically visible or ultraviolet electromagnetic radiation and the radiation is typically produced by a laser though other sources of radiation are possible such as arc lamps, resistive lamps, and the like.

Das Aussetzen kann erfolgen durch Scannen eines Strahls oder durch Steuern einer Flutbelichtung unter Verwendung eines Lichtventils, welches selektiv die Strahlung überträgt oder reflektiert. The exposure may be performed by scanning a beam or by controlling a flood exposure by using a light valve that selectively transmits or reflects the radiation. Auf Flüssigkeit basierende Stereolithographie ist in verschiedenen Patenten, Anmeldungen und Veröffentlichungen, von denen eine Anzahl kurz beschrieben wird, im nachfolgenden Bereich der verwandten Anmeldungen, offenbart. In liquid-based stereolithography is in various patents, applications and publications, a number of which is briefly described in the following range of related applications are disclosed.

Eine andere Stereolithographietechnologie ist bekannt als selektives Lasersintern (SLS). Another stereolithography technology is known as selective laser sintering (SLS). SLS basiert auf der selektiven Aushärtung von Schichten eines pulverisierten Materials, indem die Schichten einer elektromagnetischen Infrarotstrahlung ausgesetzt werden, um die Puderpartikel zu sintern oder zu verschmelzen. SLS is based on the selective solidification of layers of a powdered material by the layers of an infrared electromagnetic radiation to be exposed in order to sinter the powder particles to fuse, or. SLS ist beschrieben im US-Patent Nr. 4,863,538, veröffentlicht am 5. September 1989 von Deckard. SLS is described in US Pat. No. 4,863,538, published September 5, 1989 by Deckard. Eine dritte Technologie ist bekannt als dreidimensionales Drucken (three-dimensional printing, 3DP). A third technology is known as three-dimensional printing (three-dimensional printing, 3DP). 3DP basiert auf der selektiven Aushärtung von Schichten eines pulverisierten Materials, welche ausgehärtet werden durch die selektive Ablagerung eines Bindematerials auf ihnen. 3DP is based on the selective solidification of layers of a powdered material which can be cured by the selective deposition of a binder material on them. 3DP wird beschrieben im US-Patent Nr. 5,204,055, erteilt am 20. April 1993 an Sachs. 3DP is described in US Pat. No. 5,204,055, issued April 20, 1993 to Sachs.

Eine weitere selektive Laser-Sintervorrichtung ist offenbart in US-A-5530221. Another selective laser sintering apparatus is disclosed in US Pat 5,530,221th Gemäß dieser Offenbarung wird die Temperatur des Pulvers überwacht und die Stärke des Laserstrahls wird angepasst, um die Temperatur des Pulvers aufrechtzuerhalten. According to this disclosure, the temperature of the powder is monitored, and the intensity of the laser beam is adjusted to maintain the temperature of the powder.

Die vorliegende Erfindung ist primär gerichtet auf Stereolithographie, welche auf Flüssigkeit basierende Aufbaumaterialien (dh Medien) verwenden. The present invention is primarily directed to stereolithography using liquid-based building materials which on (ie, media). Es wird jedoch angenommen, dass die Techniken der vorliegenden Erfindung in anderen Stereolithographietechnologien Anwendung finden können. However, it is believed that the techniques of the present invention in other stereolithography technologies can be applied.

Das selektive Ablagerungsmodellieren (selective deposition modeling, SDM) beinhaltet den Aufbau von dreidimensionalen Objekten, indem selektiv aushärtbares Material abgelagert wird auf Laminatbasis gemäß der Querschnittsdaten, welche die Scheiben des dreidimensionalen Objekts darstellen. The Selective Deposition Modeling (Selective Deposition Modeling, SDM) involves the build-up of three-dimensional objects by selectively curable material is deposited on the laminate base according to the cross-sectional data representing slices of the three-dimensional object. Das ausgegebene Material kann ausgehärtet werden durch Kühlung, durch Heizen, Strahlungsbelichtung oder durch Anwendung eines zweiten physikalischen Materials. The dispensed material may be cured by cooling, by heating, radiation exposure or by the application of a second physical material. Es kann ein einzelnes Material ausgegeben werden oder es können mehrere Materialien ausgegeben werden, wobei jedes unterschiedliche Eigenschaften aufweist. It can be a single material issued or can be issued several materials, each having different characteristics. Eine solche Technik wird als geschmolzenes Ablagerungsmodellieren (fused deposition modeling, FDM) bezeichnet und beinhaltet die Extrusion von Strömen von aufgeheiztem fließfähigem Material, welche aushärten, wenn sie ausgegeben werden auf die vorher gebildeten Schichten des Objekts. One such technique is called fused deposition modeling (Fused Deposition Modeling, FDM) referred to and includes the extrusion of streams of heated flowable material which cure when they are output to the previously formed laminae of the object. FDM wird beschrieben in US-Patent Nr. 5,121,329, erteilt am 9. Juli 1992 an Crump. FDM is described in US Pat. No. 5,121,329, issued July 9, 1992, Crump. Eine andere Technik wird als ballistische Partikelherstellung (ballistic particle manufacturing, BPM) bezeichnet, die einen fünfachsigen Tintenstrahlausgeber verwendet, um die Partikel eines Materials auf vorher ausgehärtete Schichten des Materials zu richten. Another technique is called ballistic particle manufacturing (ballistic particle manufacturing, BPM) refers to using a five-axis Tintenstrahlausgeber to direct the particles of a material on previously cured layers of the material. BPM wird beschrieben in den PCT-Veröffentlichungen mit den Nummern WO 96-12607, veröffentlicht am 2. Mai 1996 von Brown, WO 96-12608, veröffentlicht am 2. Mai 1996 von Brown, WO 96-12609, veröffentlicht am 2. Mai 1996 von Menhennett, und WO 96-12610, veröffentlicht am 2. Mai 1996 von Menhennett Eine dritte Technik wird als Mehrfachstrahlmodellieren (multijet modeling, MJM) bezeichnet und beinhaltet das selektive Ablagern von Materialtropfen von mehreren Tintenstrahlmündungen, um das Aufbauverfahren zu beschleunigen. BPM is described in PCT Publication Nos WO 96-12607, published May 2, 1996 by Brown, WO 96-12608, published May 2, 1996 by Brown, WO 96-12609, published on May 2, 1996 by Menhennett, and WO 96-12610, published May 2, 1996 by Menhennett A third technique is known as multi-beam modeling (Multijet Modeling, MJM) referred to and includes the selective deposition of material drops from multiple ink jet orifices to speed the building process. MJM wird beschrieben in US-Patent Nr. 5,943,235, eingereicht am 27. September 1996, von Earl ua (zugewiesen an 3D Systems, Inc., wie die derzeitige Anmeldung). MJM is described in US Pat. No. 5,943,235, filed September 27, 1996 by Earl et al (assigned to 3D Systems, Inc., as the present application).

Laminierte Objektherstellung (laminated object manufacturing, LOM)-Techniken umfassen die Bildung eines dreidimensionalen Objekts durch das Aufeinanderstapeln, Anhaften und selektive Schneiden von Bögen von Material, in einer ausgewählten Reihenfolge, gemäß den Querschnittsdaten, welche das zu bildende dreidimensionale Objekt darstellen. Laminated object manufacturing (Laminated Object Manufacturing, LOM) techniques involve the formation of a three-dimensional object by the stacking, adhering, and selective cutting of sheets of material, in a selected order, according to the cross-sectional data representing the three-dimensional object to be formed. LOM wird beschrieben in den US-Patenten mit den Nummern 4,752,352, erteilt am 21. Juli 1988, an Feygin, 5,015,312, erteilt am 14. Mai 1991 an Kinzie und 5,192,559, erteilt am 9. März 1993 an Hull ua; LOM is described in US Patent Nos 4,752,352, issued July 21, 1988, to Feygin, 5,015,312, issued May 14, 1991 Kinzie and 5,192,559, issued March 9, 1993 at Hull and others; und in der PCT-Veröffentlichung Nr. WO 95-18009, veröffentlicht am 6. Juli 1995, von Morita. and in PCT Publication Nos. WO 95-18009, published on 6 July 1995, Morita.

Obwohl, wie oben beschrieben, die Techniken der vorliegenden Erfindung in erster Linie auf flüssigkeitsbasierende Stereolithogaphieobjektbildung gerichtet sind, wird angenommen, dass einige der Techniken Anwendung finden können in den LOM oder SDM-Technologien, wo die Anwendung eines Strahls oder anderer Schicht bildender Elemente präzise gesteuert sein muss. Although the techniques of the present invention are directed primarily to liquid-based Stereolithogaphieobjektbildung as described above, it is believed that some of the techniques may find application in the LOM or SDM technologies where application of a beam or other layer forming elements precisely controlled need be.

In der stereolithographischen Wissenschaft bestehen Bedürfnisse für verbesserte Strahlerzeugungstechniken und Positionierungstechniken. In the stereolithographic science needs exist for improved beam generation techniques and positioning techniques. Ein erstes Bedürfnis besteht für ein verbessertes effektives Leben von Lasern, ultraviolettes Licht erzeugenden Festkörperlasern in einem stereolithographischen System. A first need exists for an improved effective life of lasers, ultraviolet light-generating solid state lasers in a stereolithographic system. Ein zweites Bedürfnis besteht für die Einhaltung einer wesentlichen einheitlichen Belichtung über die Länge jedes Vektors, während gleichzeitig so schnell wie möglich gescannt wird, die Einhaltung adäquater Positionssteuerung und Minimierung der gesamten Belichtungszeit. A second need exists for maintaining a substantially uniform exposure over the length of each vector while simultaneously scanning as fast as is possible compliance adequate positional control and minimizing the overall exposure time. Ein drittes Bedürfnis besteht für eine verbesserte Steuerung der Laserleistung, welche produziert wird und auf das Aufbaumaterial in einem stereolithographischen System angewendet wird. A third need exists for improved control of the laser power that is produced and applied to the building material in a stereolithographic system. Ein viertes Bedürfnis besteht für eine verbesserte Effizienz bei der Belichtung des Aufbaumaterials in einem stereolithographischen System, wenn die Belichtung gesteuert wird von einer Mehrzahl von verschiedenen Vektortypen. A fourth need exists for improved efficiency in exposing the building material in a stereolithographic system when exposure is controlled by a plurality of different vector types. Ein fünftes Bedürfnis besteht für vereinfachte Techniken zur Bestimmung der maximalen nützlichen Laserleistung zur Belichtung eines gegebenen Satzes von Vektoren. A fifth need exists for simplified techniques for determining the maximum useful laser power for exposing a given set of vectors.

2. Andere verwandte Patente und Anmeldungen 2. Other Related Patents and Applications

Die Tabelle 1 stellt eine Auflistung von Patenten und Anmeldungen bereit, von denen der Rechtsnachfolger der derzeitigen Anmeldung Mitinhaber ist. Table 1 provides a listing of patents and applications, one of which the assignee of the present application is co-owner. Eine kurze Beschreibung des Gegenstands, der in jedem Patent und in jeder Anmeldung aufgefunden wurde, ist enthalten in der Tabelle, um dem Leser dabei behilflich zu sein, spezifische Typen von Lehren ausfindig zu machen. A brief description of the subject, who was found in each and every patent application is included in the table to be there to help the reader to make specific types of lessons identified. Es ist nicht beabsichtigt, dass die Aufnahmen von Gegenständen begrenzt sind auf diese speziell angezeigten Themen; It is not intended that the images of objects are limited to those specifically shown topics; anstatt dessen dient die Aufnahme dazu, jeglichen Erfindungsgegenstand, der in diesen Anmeldungen und Patenten aufgefunden wurde, zu umfassen. instead, the recording is used to include any subject invention, which was found in these applications and patents. Die Lehren dieser aufgenommenen Schriften können kombiniert werden mit den Lehren der derzeitigen Anmeldung in vielfacher Hinsicht. The teachings of these recorded fonts can be combined with the teachings of the present application in many ways. Beispielsweise können die Schriften, welche gerichtet sind auf verschiedene Datenbearbeitungstechniken kombiniert werden mit den Techniken hier, um sogar noch nützlichere, modifizierte Objektdaten zu bekommen, welche verwendet werden können, um Objekte noch genauer und/oder effizienter bilden zu können. For example, the fonts which are addressed can be combined in various data processing techniques using the techniques here to get even more useful, modified object data that can be used to make objects more accurately and / or efficiently. Als weiteres Beispiel können die verschiedenen Vorrichtungskonfigurationen, die in diesen Schriften offenbart werden, verwendet werden in Verbindung mit den neuen Merkmalen der vorliegenden Erfindung. As another example, the different device configurations disclosed in these documents are used in combination with the new features of the present invention.

Tabelle 1: Verwandte Patente und Anmeldungen Table 1: Related Patents and Applications

Zusätzlich wird Bezug genommen auf (1) Rapid Prototyping and Manufacturing: Fundamentals of Stereolithographie, von Paul F. Jacobs, veröffentlicht durch die Society of Manufacturing Engineers, Dearborn MI, 1992, (2) Stereolithography and other RP&M Technologies From rapid prototpying to rapid tooling; In addition, reference is made to (1) Rapid Prototyping and Manufacturing: Fundamentals of Stereolithography, by Paul F. Jacobs, published by the Society of Manufacturing Engineers, Dearborn MI, 1992, (2) Stereolithography and other RP & M Technologies From rapid prototpying to rapid tooling ; von Paul F. Jacobs, veröffentlicht durch die Society of Manufacturing Engineers, Dearborn MI, 1996. by Paul F. Jacobs, published by the Society of Manufacturing Engineers, Dearborn MI., 1996

WO 96-09200, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 12 basiert, offenbart ein stereolithographisches System, in dem Licht verschiedener Wellenlängen verwendet wird, um Material zu verschiedenen Tiefen auszuhärten. WO 96-09200, upon which the preamble of claim 1 and claim 12, discloses a stereolithography system is used in the light of different wavelengths to cure material at different depths. Eine ähnliche Anordnung wird beschrieben in JP-10-119136. A similar arrangement is described in JP-10-119136.

JP-10-268367 offenbart ein System zum Einhalten einer hohen Wellenlängenkonvertierungseffizienz von Laserlicht. JP-10-268367 discloses a system for maintaining a high efficiency wavelength conversion of laser light.

JP-09-099490 offenbart eine Anordnung zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts, bei der die Intensität des optischen Strahls gesteuert wird, basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit des Strahls. JP-09-099490 discloses an arrangement for forming a three-dimensional object, in which the intensity of the optical beam is controlled based on the movement speed of the jet.

EP-A-0416124 bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts, welches einen verzweigten Abschnitt aufweist und lehrt, dass ein Dummy-gehärteter Kunststoffabschnitt gebildet werden sollte, unterhalb des sich verzweigenden Abschnitts. EP-A-0416124 relates to a method for forming a three-dimensional object having a branched section and teaches that a dummy hardened plastic portion should be formed below the branching section.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Vektorbelichtungseffizienz in einem stereolithographischen System zu verbessern. It is an object of the invention to improve vector exposure efficiency in a stereolithographic system.

Ein erster Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Bilden eines dreidimensionaler. A first aspect of the invention provides a method for forming a three-dimensional. Objekts aus einer Mehrzahl von aneinander haftenden Schichten gemäß Anspruch 1 bereit. Object from a plurality of adhered layers according to claim 1..

Die Quelle der vorbestimmten Stimulation wird gesteuert, um die Menge der vorgeschriebenen Stimulation in einem Strahl ausgewählter Dimension zu variieren, wenn das Material gemäß einem ersten Satz von Vektoren belichtet wird und wenn da s Material gemäß einem zweiten Satz belichtet wird. The source of the predetermined stimulation is controlled to vary the quantity of prescribed stimulation in a beam of selected dimension when exposing the material according to a first set of vectors and when there s material is exposed according to a second kit.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Bilden eines dreidimensionalen Objekts bereit aus einer Mehrzahl von aneinander haftenden Schichten gemäß Anspruch 12. Die Quelle der vorgeschriebenen Stimulation wird gesteuert, um die Menge der vorgeschriebenen Stimulation in dem Strahl zu variieren, wenn das Material gemäß einem ersten Satz von Vektoren belichtet wird und wenn das Material gemäß einem zweiten Satz von Vektoren belichtet wird. A second aspect of the invention provides an apparatus for forming a three-dimensional object prepared from a plurality of adhered layers according to claim 12. The source of prescribed stimulation is controlled to vary the quantity of prescribed stimulation in the beam when the material according to a first set of vectors is exposed and when the material is exposed in a second set of vectors.

Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. Specific embodiments of the invention are the subject of the respective dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend beschrieben in Zusammenhang mit den damit verbundenen Figuren. The invention is described below in connection with the associated figures.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die The 1a 1a und and 1b 1b stellen Seitenansichten einer stereolithographischen Vorrichtung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung dar. are side views represent a stereolithographic apparatus for practicing the present invention.

1c 1c stellt ein Blockdiagramm dar, welches einige Hauptkomponenten des stereolithographischen Systems darstellt. is a block diagram illustrating some major components of the stereolithography system.

1d 1d stellt ein schematisches Diagramm dar, welches die Hauptkomponenten in dem Laserkopf darstellt und den Strahlenpfad (Lichtweg) durch den Laserkopf. represents a schematic diagram illustrating the major components in the laser head and the beam path (optical path) by the laser head.

2a 2a stellt eine Seitenansicht eines Objekts dar, welches unter Verwendung von Stereolithographie gebildet wird; illustrates a side view of an object, which is formed using stereolithography;

2b 2b stellt eine Seitenansicht des Objekts gemäß illustrates a side view of the object in accordance with 2a 2a dar, welches unter Verwendung von Stereolithographie gebildet wurde. represents, which was formed using stereolithography.

2c 2c stellt eine Seitenansicht des Objekts von illustrates a side view of the object of 2b 2b dar, wo die verschiedenen Belichtungsregionen in Verbindung mit jeder Schicht dargestellt sind. represents, where the different exposure regions are represented in connection with each layer.

3 3 stellt ein Flussdiagramm dar, des Verfahrens einer bevorzugten Ausführungsform. illustrates a flow diagram of the method of a preferred embodiment.

4 4 ist eine graphische Darstellung der Scangeschwindigkeit für verschiedene Vektortypen, der Infrarot- und UV-Leistungen, die durch den Lasergenerator produziert werden über verschiedene repräsentative Aufbaustufen, wie sie in einer bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. is a graph of scanning speed for different vector types, IR and UV outputs of which are produced by the laser generator over several representative build stages as used in a preferred embodiment.

5 5 stellt ein Fließdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform dar. is a flow diagram of a preferred embodiment.

6 6 stellt eine Gruppe von hypothetischen Vektoren dar, welche verwendet werden sollen beim Belichten einer Schicht von Material. represents a hypothetical group of vectors to be used when exposing a layer of material.

7 7 stellt zwei der Vektoren aus exhibits two of the vectors 4 4 dar, zusammen mit einer Anzahl von Nicht-Belichtungsvektoren, welche verwendet werden in einer bevorzugten Ausführungsform zum Übergang zwischen den zwei Belichtungsvektoren. represents, together with a number of non-exposure vectors that are used in a preferred embodiment to transition between the two exposure vectors.

8 8 ist eine graphische Darstellung der UV- und Infrarot-Leistung, welche durch den Lasergenerator produziert wird, während des Abbildens der Vektoren, die in is a graph showing the UV and infrared power, which is produced by the laser generator during imaging of the vectors in 8 8 gezeigt werden. are shown.

9 9 stellt ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform dar. illustrates a flow diagram of a preferred embodiment.

10 10 stellt ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform dar. illustrates a flow diagram of a preferred embodiment.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Die The 1a 1a und and 1b 1b zeigen schematische Darstellungen einer bevorzugten stereolithographischen Vorrichtung show schematic representations of a preferred stereolithography apparatus 1 1 (SLA) zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung. (SLA) for use with the present invention. Die grundlegenden Komponenten einer SLA werden beschrieben in den US-Patenten 4,575,330; The basic components of an SLA are described in US Patents 4,575,330; 5,184,307; 5,184,307; und 5,182,715, auf die oben Bezug genommen wurde. and 5,182,715 was taken for the above reference. Die bevorzugte SLA umfasst einen Behälter The preferred SLA includes a container 3 3 zum Aufnehmen des Aufbaumaterials for receiving the build material 5 5 (beispielsweise Photopolymer), aus dem das Objekt (Eg, photopolymer), from which the object 15 15 gebildet werden wird, einen Aufzug (elevator) will be formed, a lift (elevator) 7 7 und Antriebsmittel, nicht gezeigt, die Aufzugplattform and driving means, not shown, the elevator platform 9 9 , das Belichtungssystem , The exposure system 11 11 , die Wiederbeschichtungsschiene That recoating rail 13 13 und Antriebsmittel (nicht gezeigt), zumindest einen Computer (nicht gezeigt), zur Bearbeitung von Objektdaten (wie erforderlich) und zur Steuerung des Belichtungssystems, des Aufzugs und der Wiederbeschichtungsvorrichtung. and drive means (not shown), at least one computer (not shown) for processing object data (as needed) and for controlling the exposure system, elevator, and recoating device.

1a 1a stellt das teilweise gebildete Objekt dar, wobei seine als letztes gebildete Schicht abgesenkt wird auf eine Position ungefähr eine Schichtdicke unterhalb des gewünschten Niveaus der oberen Oberfläche des Aufbaumaterials depicts the partially formed object with its formed as the last layer is lowered to a position approximately one layer thickness below the desired level of the upper surface of the building material 5 5 (dh der gewünschten Arbeitsoberfläche). (Ie the desired working surface). Da die Schichtdicke sehr klein ist und das Aufbaumaterial sehr viskos ist, deutet Since the layer thickness is very small and the building material is very viscous, indicated 1a 1a an, dass das Material nicht signifikant über die zuletzt geformte Schicht geflossen ist, sogar nach dem Absenken der Plattform that the material is not flowed significantly across the last formed lamina even after lowering the platform 9 9 . , 1b 1b stellt die Beschichtungsschiene represents the coating rail 13 13 dar, wobei sie teilweise über die zuvor geformte Schicht gestrichen ist und wobei die nächste Schicht des Aufbaumaterials teilweise gebildet wurde. is, where it is partially deleted over the previously formed layer and the next layer of the building material was partially formed.

Ein bevorzugtes Belichtungssystem wird beschrieben in einigen der Patente und Anmeldungen, auf die oben Bezug genommen wurde, umfassend die Nummern 5,058,988; A preferred imaging system is described in some of the patents and patent applications, referred to above, including the numbers 5,058,988; 5,059,021; 5,059,021; 5,123,734; 5,123,734; 5,133,987; 5,133,987; 5,840,239; 5,840,239; und 6,241,934. and 6,241,934. Dieses bevorzugte System umfasst einen Laser, ein Strahlenfokussierungssystem und ein Paar computergesteuerter XY-drehbare Scanspiegel von entweder dem motorgetriebenen Typ oder dem Galvanometertyp. This preferred system includes a laser, a beam focusing system and a pair of computer controlled XY rotatable scanning mirrors of either the motor driven type or Galvanometertyp.

1c 1c stellt ein Blockdiagramm von ausgewählten Elementen eines bevorzugten Stereolithographiesystems illustrates a block diagram of selected elements of a preferred stereolithography system 1 1 bereit, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Nummern versehen sind. ready, wherein like elements are provided with the same numbers. Das Belichtungssystem umfasst einen Infrarot-Laserkopf The exposure system includes an IR laser head 70 70 , welcher einen gepulsten Strahl von Strahlung produziert, die eine gewünschte Wiederholungspulswiederholungsrate (beispielsweise 22,2 bis 40 kHz) betreibt. Which produces a pulsed beam of radiation (for example, 22.2 to 40 kHz) operates a desired repetition pulse repetition rate. Das Belichtungssystem umfasst des Weiteren ein AOM The exposure system further includes, an AOM 72 72 , einen ersten Frequenzumwandlungskristall A first frequency conversion crystal 74 74 , einen zweiten Frequenzumwandlungskristall A second frequency conversion crystal 76 76 , zwei Umlenkspiegel Two deflecting 78 78 , eine Fokussieroptik , Focusing optics 80 80 , ein Paar von XY-Scanspiegeln , A pair of XY scanning mirrors 82 82 und einen Detektor and a detector 84 84 . , Eine Steuerungskomponente A control component 95 95 wird bereitgestellt, um vorzugsweise unter anderem zu steuern die Scanspiegel is provided to preferably control, among other things, the scanning mirrors 82 82 , den AOM , The AOM 72 72 , den Detektor , The detector 84 84 und die Fokussieroptik and the focusing optics 80 80 . , Der optische Pfad (Lichtweg) ist dargestellt mit dem Bezugszeichen The optical path (optical path) is shown by the reference numeral 86 86 . , Der Computer steuert vorzugsweise die oben genannten Komponenten basierend auf Objektdaten, die für die stereolithographische Bildung modifiziert wurden. The computer preferably controls the above components based on object data that has been modified for stereolithographic formation. Es wird bevorzugt die Fokussieroptik gesteuert, um zwei oder mehrere Strahlendurchmesser zur Bildung von Objektschichten zu erzeugen. It is preferred that the focusing optics controlled to produce two or more beam diameters for forming object laminae. Der AOM wird vorzugsweise gesteuert, um die Strahlenkraft anzupassen basierend auf einer Mehrzahl von Kriterien, welche die Strahlengröße umfassen. The AOM is preferably controlled to adjust the radiation force on a plurality of criteria, which include based the beam size.

Die Scanspiegel werden verwendet, um selektiv den Strahlpfad zu den gewünschten Orten auf der Oberfläche des Aufbaumaterials The scanning mirrors are used to selectively the beam path to desired locations on the surface of the building material 5 5 zu lenken oder auf andere Gegenstände wie beispielsweise den Detektor redirect or to other objects such as detector 84 84 . , Der optische Pfad jenseits der Scanspiegel wird dargestellt mit dem Bezugszeichen The optical path beyond the scanning mirrors is depicted with reference numeral 86' 86 ' , . 86'' 86 '' oder or 86''' 86 '' ' als Beispiele für verschiedene Richtungen, in die der Strahl gerichtet werden kann. as examples of the different directions in which the beam may be directed. Der AOM wird verwendet, um die Strahlenleistung einzustellen, welche erlaubt ist, um von dem Infrarotlaserkopf The AOM is used to set the beam power that is allowed to infrared laser head of the 70 70 zu den ersten und zweiten Frequenzumwandlungskristallen zu gelangen. To access the first and second frequency conversion crystals. Der Strahl, dem es gestattet ist, zu den Frequenzumwandlungskristallen zu gelangen, wird von dem AOM entlang eines Strahlenpfads The beam to which it is permitted to access the frequency conversion crystals is of the AOM along an optical path 1 1 . , Ordnung geschickt. Sent order. Die anderen Strahlenpfadordnungen (beispielsweise 0ter und 2ter) werden gehemmt in ihrem Fortschreiten zu den Frequenzumwandlungskristallen. The other beam path orders (for example 0th and 2nd) are inhibited in their progression to the frequency conversion crystals. Die Fokussieroptiken werden verwendet, um einen gewünschten Fokus oder Strahlendurchmesser an der Oberfläche The focusing optics are used to achieve a desired focus or beam diameter at the surface 20 20 des Materials of the material 5 5 zu erhalten. to obtain.

Eine detailliertere Darstellung des strahlerzeugenden Abschnitts des Belichtungssystems wird in A more detailed representation of the beam-generating portion of the exposure system is in 1d 1d dargestellt, wobei gleiche Nummern zu denen, die in den anderen Figuren verwendet wurden, ähnliche Komponenten darstellen. shown, wherein like numbers to those used in the other figures represent similar components. Der Strahlungserzeugungsabschnitt des Belichtungssystems umfasst einen Laserkopf The radiation generating portion of the exposure system includes a laser head 68 68 , infraroterzeugende Laserdioden , Infra-red imaging laser diodes 71 71 und ein Faseroptikkabel and a fiber optic cable 69 69 . , Die Laserdioden produzieren ungefähr 808 nm Strahlung bei ungefähr 18 Watt. The laser diodes produce about 808 nm radiation at about 18 watts. Das Faseroptikkabel lenkt die Ausgabe der Laserdioden The fiber optic cable directs the output of the laser diodes 71 71 zu einem IR-Laser to an IR laser 70 70 innerhalb des UV-Laserkopfes, wobei die Strahlung von der Faseroptik verwendet wird, um Pumpstrahlung an dem IR-Laser inside the UV laser head, the radiation from the optical fiber is used to pump radiation to the IR laser 70 70 bereitzustellen. provide. Der Laser The laser 70 70 produziert 1064 μm Strahlung, welche gelenkt wird zu einem akusto-optischen Modulator (AOM) 1064 microns produces radiation which is directed to an acousto-optic modulator (AOM) 72 72 , welcher verwendet wird, um die Strahlungsleistung zu steuern durch Ablenken von variierenden Mengen der Strahlleistung entlang verschiedener optischer Pfade. Which is used to control the radiation power by deflecting varying amounts of the beam power along different optical paths. Ein optischer Pfad nullter Ordnung lenkt den Strahl in eine Strahlensenke. An optical path zero-order directs the beam into a beam sink. Beispielsweise eine Falle, die gebildet wird durch zwei dreieckig geformte Elemente For example, a trap is formed by two triangular shaped elements 73 73 . , Ein optischer Pfad erster Ordnung lenkt den Strahl durch eine Halbwellenplatte An optical path of the first order directs the beam through a half-wave plate 75 75 , welche die Polarisierung des Strahls dreht. Which rotates the polarization of the beam.

Von der Halbwellenplatte Of the half-wave plate 75 75 tritt der Strahl in ein Frequenzumwandlungsmodul enters the beam in a frequency conversion module 93 93 ein, durch eine Öffnung a, through an opening 77 77 . , Von der Öffnung From the opening 77 77 gelangt der Strahl zu dem Fokussierspiegel enters the beam to the focusing mirror 79' 79 ' . , Vom Spiegel From the mirror 79' 79 ' gelangt der Strahl durch einen ersten Frequenzumwandlungskristall the beam passes through a first frequency conversion crystal 74 74 . , Dieser erste Kristall This first crystal 74 74 wandelt einen Teil des ersten Strahls um in einen Strahl mit der doppelten Frequenz. converts a portion of the first beam into a beam having the double frequency. Der verbleibende Teil des ursprünglichen Strahls und der Strahl mit der doppelten Frequenz gelangen zu dem zweiten Fokussierspiegel The remaining portion of the original beam and the beam at twice the frequency pass to the second focusing mirror 79" 79 " , dann zum dritten Fokussierspiegel , Then the third focusing 79''' 79 '' ' und dann durch einen zweiten Frequenzumwandlungskristall and then through a second frequency conversion crystal 76 76 . , Der zweite Kristall The second crystal 76 76 erzeugt einen dritten Strahl mit der dreifachen Frequenz verglichen mit dem ursprünglichen Strahl, welcher in den ersten Kristall generates a third beam with three times the frequency compared with the original beam, which in the first crystal 74 74 eintrat. occurred. Ein Strahl, der alle drei Frequenzen beinhaltet, gelangt dann aus dem Umwandlungsmodul A beam that includes all three frequencies, then passes out of the conversion module 93 93 heraus durch die Öffnung out through the opening 77 77 . , Die Spiegel The Mirror 78 78 und die anderen optischen Elemente sind wellenlängenselektiv und veranlassen dass die verbleibenden Teile der ursprünglichen und Doppelfrequenzstrahlen gedämpft werden. and the other optical elements are wavelength selective and cause the remaining portions of the original and dual-frequency beams are attenuated. Deshalb gelangt nur der Bereich des Strahls mit einer dreifachen Frequenz entlang des Rests des Strahlenpfads durch den Laserkopf Therefore, only the portion of the beam passes with a frequency three times along the remainder of the beam path through the laser head 68 68 . ,

Von der Öffnung From the opening 77 77 gelangt der Strahl zum Umlenkspiegel enters the beam for deflecting 78 78 und geht weiter durch die zylindrische Linse and proceeds through the cylindrical lens 81' 81 ' und and 81'' 81 '' . , Die zylindrischen Linsen werden verwendet, um Astigmatismus und überschüssige Ellipsität aus dem Strahl zu entfernen. The cylindrical lenses are used to remove astigmatism and excess ellipticity from the beam. Die überschüssige Ellipsität wird bestimmt, basierend auf einem Breitenverhältnis des Strahls, welches definiert ist als das Verhältnis einer minimalen Strahlenabmessung auf einer Brennebene und der maximalen Strahlenabmessung auf der Brennebene. The excess ellipticity is determined based on a width ratio of the beam, which is defined as the ratio of a minimum beam size on a focal plane and the maximum beam size at the focal plane. Ein Breitenverhältnis von eins besagt, dass der Strahl rund ist, während ein Breitenverhältnis von 1,1 oder 0,9 besagt, dass die Breite des Strahls in einer Abmessung ungefähr 10 % größer oder kleiner ist als die Breite in der anderen Abmessung. A width ratio of one indicates that the beam is circular while an aspect ratio of 1.1 or 0.9 implies that the width of the beam in one dimension is approximately 10% larger or smaller than the width in the other dimension. Breitenverhältnisse oberhalb von 1,1 oder unterhalb von 0,9 werden im Allgemeinen als übermäßig betrachtet, obwohl in manchen Fällen die Strahlen nützlich sein können. Width ratios above 1.1 or below 0.9 are generally considered excessive, although in some cases the radiation may be useful.

Von der zylindrischen Linse From the cylindrical lens 81'' 81 '' gelangt der Strahl zum Umlenkspiegel enters the beam for deflecting 78 78 . , Der meiste Teil des Strahls gelangt anschließend durch den Strahlenteiler The most part of the beam then passes through the beam splitter 94 94 , während ein sehr kleiner Teil (beispielsweise ungefähr 1 bis 4 %) reflektiert wird von dem Strahlenteiler zurück zu dem Detektor While a very small portion (e.g., about 1 to 4%) is reflected from the beam splitter back to detector 85 85 , wo eine Leistungsmessung genommen werden kann, welche anschließend verwendet werden kann zur Bestimmung der Gesamtstärke in dem Strahl. Where a power measurement may be taken which can then be used to determine the total strength in the beam. Der Hauptteil des Strahls bewegt sich durch die Linsen The main portion of the beam moves through lenses 83' 83 ' und and 83'' 83 '' in dem Strahlenfokussiermodul in the Strahlenfokussiermodul 80 80 . , Nach dem Durchlaufen der Linse After passing through the lens 83'' 83 '' wird die Richtung des Strahls neu eingestellt durch zwei Umlenkspiegel the direction of the beam is readjusted by two deflecting mirrors 78 78 . ,

Der Strahl tritt dann wieder in das Fokussiermodul ein und läuft durch die bewegliche Linse The beam then passes back to the focusing module and passes through movable lens 83''' 83 '' ' . , Die Position der Linse The position of the lens 83''' 83 '' ' wird gesteuert durch den Schrittmotor is controlled by the step motor 87 87 , die bewegliche Befestigung The movable attachment 88 88 und die Gewindespindel and the threaded spindle 89 89 . , Der Motor wird computergesteuert, so dass die Brennebene des Strahls variiert werden kann in Abhängigkeit von der gewünschten Strahlengröße auf der Oberfläche des Aufbaumaterials. The motor is computer controlled so that the focal plane of the beam can be varied depending on the desired beam size at the surface of the building material.

Es wird bevorzugt, dass das Fokussiersystem vorab kalibriert wird, so dass die Anpassung von einer Strahlengröße auf eine andere ohne Verzögerung erfolgen kann. It is preferred that the focusing system is previously calibrated such that the adjustment of a beam size to another without delay can be effected. In dieser Hinsicht wird es bevorzugt, dass ein Kodiergerät die Schrittmotorposition bereitstellt und dass der Computer eine Tabelle von Kodiergerätpositionen enthält, welche korrespondieren mit verschiedenen gewünschten Strahlgrößen. In this regard, it is preferred that an encoder provide stepper motor position and that the computer contains a table of Kodiergerätpositionen which correspond to different desired beam sizes.

Basierend auf den Werten in der Nachschlagetabelle kann der Schrittmotor angewiesen werden, sich in eine neue Position zu begeben, basierend auf einer Differenz zwischen der gegenwärtigen Position und der gewünschten Position. Based on the values ​​in the look-up table, the stepper motor can be commanded to move to a new position based on a difference between the current position and the desired position. Ist einmal die neue Position erreicht, wie gewünscht, kann der tatsächliche Strahldurchmesser überprüft werden mittels eines Strahlprofilierungssystems, wie es in dem vorstehend genannten US-Patent Nr. 5,058,988 beschrieben wurde. Once the new position is reached, as desired, the actual beam diameter may be checked using a beam profiling system as described in the aforementioned US Pat. No. 5,058,988. Verschiedene alternative Vorgehensweisen zur Einstellung der Strahlgröße werden für die Fachleute offensichtlich sein. Various alternative approaches for adjusting the beam size will be apparent to those skilled.

Der Strahl gelangt anschließend zu dem Umlenkspiegel The beam then passes to the deflection 78 78 und aus dem Ausgangsfenster 90, nachdem der Strahl auf die Scanspiegel getroffen ist oder andere optische Komponenten. and from the output window 90 after the beam has encountered the scanning mirrors or other optical components. Der Strahl, der im Laserkopf erzeugt wird, wird gepulst bei einer verwendbaren Frequenz (zB 22,2 bis 40 kHz oder mehr). The beam, which is generated in the laser head is pulsed at a useable frequency (eg, 22.2 to 40 kHz or more). Der Laserkopf wird vorzugsweise wassergekühlt, indem Wasser eingeleitet wird durch die Basisplatte, welche die in The laser head is preferably water cooled by passing water is introduced through the base plate, which in the 1d 1d dargestellten Komponenten unterstützt. components shown support. Das Wasser tritt vorzugsweise durch die Mündung The water preferably enters through the mouth 91 91 in die Platte ein, läuft weiter entlang eines kurvigen Fließpfades und verlässt anschließend die Platte durch die Mündung in which a plate continues along a curved flow path and then leaves the plate through the mouth 92 92 . ,

Ein Laserleistungsquelle kann verwendet werden, um den Betrieb des Lasers auf verschiedene Weise zu steuern: (1) Sie liefert den gewünschten Betrag von elektrischer Leistung an die Laserdioden A laser power source can be used to control the operation of the laser in several ways: (1) it provides the desired amount of electric power to the laser diode 71 71 , um eine gewünschte optische Ausgabe zu produzieren (zB ungefähr 18 Watt), (2) sie kontrolliert die thermisch elektrischen Heizer/Kühler oder andere Heizer/Kühler, um die Temperatur der Laserdioden, der Infrarotlaser, und/oder der Umwandlungskristalle zu steuern, (3) er kann den AOM Q-Schalter steuern, (4) er kann das Fokussiersystem steuern, (5) er kann verwendet werden, um den Detektor zu kontrollieren und dessen Signale zu interpretieren. To produce a desired optical output (eg, about 18 watts), (2) it controls thermal electric heaters / coolers or other heaters / coolers to control the temperature of the laser diodes, the IR laser, and / or the conversion crystals, ( 3) it may control the AOM Q-switch, (4) it may control the focusing system, (5) it can be used to control the detector and to interpret the signals. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozesscomputer dazu verwendet werden, eines oder mehrere der oben angeführten Elemente zu steuern. Alternatively or additionally, the process computer may be used to control one or more of the above elements. Der Prozesscomputer ist vorzugsweise funktionell verbunden mit der Stromquelle, so dass er weiter den Laserbetrieb steuern kann. The process computer preferably is functionally connected to the power source, so that it can further control laser operation.

Ein bevorzugter Laserkopf, IR-Modul und Stromquelle werden vertrieben durch Spectra Physics of Moutainview, CA, als Teilnummer J30E-BL10-355Q-11 oder J30E-BL6-355Q-11. A preferred laser head, IR module and power supply are sold by Spectra Physics of Moutainview, CA, as part number J30E-BL10-355Q-11 or J30E-BL6-355Q-11th

Das Wasser, das durch die Basisplatte geleitet wird, wird auch vorzugsweise verwendet, um die IR-Laserdioden The water that is passed through the base plate is also preferably used to the IR laser diodes 71 71 zu kühlen. to cool. Es wird bevorzugt, dass das Wasser durch die Basisplatte geleitet wird, bevor es weiter geleitet wird zu den Laserdioden It is preferred that the water is passed through the base plate before it is forwarded to the laser diodes 71 71 . , Das Wasser kann rezirkuliert werden durch ein angeschlossenes Kühlsys tem oder andere Rezirkulier- oder Nicht-Rezirkuliersysteme. The water can be recirculated through a connected Kühlsys system or other Rezirkulier- or non-Rezirkuliersysteme. Verschiedene Alternativen zur Wasserkühlung sind möglich und werden offensichtlich sein für die Fachleute. Various alternatives for water cooling are possible and will be apparent to those skilled in the art.

Bevorzugte Steuerungs- und Datenverarbeitungssysteme und Software werden beschrieben in einer Anzahl von Patenten, die oben genannt wurden, inklusive der US-Patente 5,184,307; Preferred control and data processing systems and software are described in a number of patents which have been mentioned above, including US Patents 5,184,307; 5,321,622; 5,321,622; und 5,597,520. and 5,597,520.

Bezug nehmend nun auf die Referring now to the 1a 1a und and 1b 1b wird eine bevorzugte Wiederbeschichtungsvorrichtung beschrieben in US-Patent 5,902,537, wie oben erwähnt und umfasst die Wiederbeschichtungsschiene A preferred recoating device is described in U.S. Patent 5,902,537, as mentioned above, and includes the recoating bar 13 13 , die regulierte Vakuumpumpe Which regulated vacuum pump 17 17 und die Vakuumleitung and the vacuum line 19 19 , welche die Schiene That the rail 13 13 und die Pumpe and pump 17 17 verbindet. connects.

Andere Komponenten einer bevorzugten SLA (nicht gezeigt) können umfassen ein Flüssigkeitsniveausteuerungssystem, eine Aufbaukammer, ein Umfeldsteuerungssystem, umfassend ein Temperatursteuerungssystem, Sicherheitssperren, eine Sichtvorrichtung und ähnliches. Other components of a preferred SLA (not shown) may include a liquid level control system, a build chamber, an environmental control system comprising a temperature control system, safety interlocks, a viewing device, and the like.

SLAs, auf denen die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, sind erhältlich von 3D Systems, Inc. aus Valencia, CA. SLAs on which the present invention can be utilized are available from 3D Systems, Inc. of Valencia, CA. Diese SLAs umfassen die SLA 250, welche einen CWHECD-Laser verwendet, welcher betrieben wird bei 325 nm, den SLA 3500, SLA 5000 und SLA 7000, welche Festkörperlaser verwenden, welche betrieben werden bei 355 nm mit Pulswiederholungsraten von 22,2 kHz, 40 kHz und 25 kHz. These SLAs include the SLA 250, which uses a CWHECD laser, is which operated at 325 nm, the SLA 3500, SLA 5000 and SLA 7000 which use solid-state lasers which operate at 355 nm with a pulse repetition rates of 22.2 KHz, 40 kHz and 25 kHz. Bevorzugte Aufbaumaterialien sind Photopolymere, welche hergestellt werden von Ciba Specialty Chemicals aus Los Angeles, CA und erhältlich sind von 3D Systems, Inc. Diese Materialien umfassen SL 5170, SL 5190 und SL 5530 HT. Preferred building materials are photopolymers, which are manufactured by Ciba Specialty Chemicals of Los Angeles, CA and available from 3D Systems, Inc. These materials include SL 5170, SL 5190 and SL 5530 HT.

Der typische Betrieb eines SLA umfasst die alternierende Bildung von Materialbeschichtungen (dh Schichten von Material) und die selektive Aushärtung dieser Beschichtungen, um ein Objekt zu bilden aus einer Mehrzahl von haftenden Schichten. The typical operation of an SLA involves alternating formation of coatings of material (that is, layers of material) and the selective curing of these coatings to form an object from a plurality of adhered layers. Dieses Verfahren kann konzeptionell so gesehen werden, dass es damit beginnt, dass die Aufzugsplattform This process can be conceptually so that it begins with the elevator platform 9 9 eingetaucht wird in eine Schichtdicke unterhalb der oberen Oberfläche is immersed in a layer thickness below the upper surface 20 20 des Photopolymers the photopolymer 5 5 . , Die Beschichtung aus Photopolymer wird selektiv einer vorgeschriebenen Stimulation (beispielsweise einem Strahl UV-Strahlung) ausgesetzt, welche das Material zu einer gewünschten Tiefe aushärtet, um eine anfängliche Schicht auf dem Objekt zu bilden, welche an der Aufzugsplattform anhaftet. The coating of photopolymer is selectively (e.g., a beam of UV radiation) exposure to a prescribed stimulation, which cures the material to a desired depth to form an initial layer on the object adhered to the elevator platform. Diese anfängliche Schicht korrespondiert mit einem anfänglichen Querschnitt des Objekts, das geformt werden soll oder korrespondiert mit einem anfänglichen Querschnitt von Stützteilen, welche verwendet werden können, um das Objekt an die Plattform anzuhaften. This initial layer corresponds to an initial cross-section of the object that is to be formed or corresponds to an initial cross-section of support members, which can be used to adhere the object to the platform. Nach der Bildung dieser anfänglichen Schicht werden die Aufzugsplattform und die anhaftende anfängliche Schicht abgesenkt, um einen Nettobetrag von einer Schichtdicke in das Material hinein. After the formation of the initial layer, the elevator platform and adhered initial lamina are lowered to a net amount of one layer thickness into the material.

Danach können die Schichtdicke und andere Längeneinheiten ausgedrückt werden in jeder der drei Einheiten: (1) Inch, (2) Milliinch (dh mils) oder (3) Millimeter. Thereafter, the layer thickness and other units of length can be expressed in any of three units: (1) inches, (2) milli-inches (ie mils) or (3) millimeters. Da das Material typischerweise sehr viskos ist und die Dicke jeder Schicht sehr dünn (beispielsweise 4 mils bis 10 mils) kann das Material unter Umständen nicht rechtzeitig eine Schicht bilden über der zuletzt ausgehärteten Schicht (wie gezeigt in Since the material is typically very viscous and the thickness of each layer is very thin (eg, 4 mils to 10 mils), the material is not timely form a layer under circumstances to the last hardened layer (as shown in 1a 1a ). ). Für den Fall, dass eine Beschichtung nicht fertig gebildet wird, kann eine Wiederbeschichtungsvorrichtung bei oder etwas oberhalb der Oberfläche des Aufbaumaterials (zB flüssiges Photopolymer) gestrichen werden, um bei der Bildung einer frischen Beschichtung behilflich zu sein. In the event that a coating is not ready formed, a recoating device (eg liquid photopolymer) may be removed at or slightly above the surface of the building material to assist in the formation of a fresh coating. Der Beschichtungsbildungsprozess kann das Darüberstreichen der Wiederbeschichtungsschiene einmal oder mehrmals bei einer bestimmten Geschwindigkeit umfassen. The coating formation process may include one or more times at a certain speed the swipe of recoating rail.

Nach der Bildung dieser Beschichtung wird die zweite Schicht ausgehärtet durch eine zweite Belichtung des Materials der vorgeschriebenen Stimulation gemäß den Daten, die einen zweiten Querschnitt des Objekts darstellen. After formation of this coating, the second layer is cured by a second exposure of the material of prescribed stimulation according to data representing a second cross section of the object. Dieser Prozess der Beschichtungsbildung und Aushärtung wird mehrfach wiederholt, bis das Ob jekt aus einer Mehrzahl von anhaftenden Schichten ( This process of coating formation and hardening is repeated several times until the project Whether from a plurality of adhered layers ( 21 21 , . 23 23 , . 25 25 , . 27 27 , . 29 29 , . 31 31 , . 33 33 ) gebildet wurde. ) Was formed.

In manchen Aufbautechniken kann eine unvollständige Aushärtung von einigen oder allen Objektquerschnitten auftreten. In some building techniques, incomplete curing of some or all object cross-sections occur. Alternativ kann in manchen Prozessen eine Objektschicht, die einer gegebenen Lage zugeordnet ist (dh einer Schicht, deren Position relativ zu dem Rest des Objekts positioniert werden sollte, auf dem Niveau, welches korrespondiert mit der Materiallage) nicht belichtet sein oder nur teilweise belichtet sein in Verbindung mit dieser Lage (dh wenn diese Lage angeordnet ist an der Oberfläche der Flüssigkeit). Alternatively, in some processes an object layer, which is associated with a given position (that is, a layer whose position should be positioned relative to the rest of the object, at the level that corresponds to the layer of material) may not be exposed, or only partly exposed be conjunction with this position (ie, when this layer is arranged on the surface of the liquid). Anstatt dessen kann diese Schicht ganz oder teilweise gebildet werden in Verbindung mit einer nachfolgend gebildeten Lage, wobei die Belichtung, welche angewendet wird auf diese nachfolgende Lage dergestalt ist, dass sie eine Materialumformung bewirkt, bis zu einem solchen Ausmaß, dass sie Aushärtung erzeugt in dem Material auf dem Niveau des zugehörigen Querschnitts. Instead, this layer can be completely or partially formed in association with a subsequently formed layer wherein the exposure which is used is such to this subsequent layer, to cause a material deformation, to such an extent that it produces cured in the material at the level of the associated cross-section. In anderen Worten kann die Lage, welche einer gegebenen Schicht zugeordnet ist nicht die Lage sein in Verbindung mit der die Schicht ausgehärtet wird. In other words, the layer which is associated with a given layer will not be the situation, in conjunction with which the layer is cured. Es kann gesagt werden, dass die Lage in Verbindung mit der eine Schicht oder ein Teil der Schicht gebildet wird, diejenige Lage ist, welche angeordnet ist an der Oberfläche des Materials zu der Zeit, wo die Schicht ausgehärtet wird. It can be said that the position of one layer or a part of the layer is formed in connection with, that position is disposed on the surface of the material at the time where the layer is cured. Die Lage, der eine Schicht zugeordnet ist, ist die Lage, welche korrespondiert mit dem abmessungsmäßig korrekten Ort der Schicht relativ zu dem Rest des Objekts. The position, which is assigned a layer, which layer, which corresponds to the dimensionally correct location of the layer relative to the rest of the object is.

2a 2a stellt eine Seitenansicht eines Objekts illustrates a side view of an object 41 41 dar, welches stereolithographisch hergestellt werden soll. is which is to be produced stereolithographically. Bezüglich der Bildung von horizontalen Schichten stellt diese Figur die vertikale Achse (Z) und eine der horizontalen Achsen (X) dar. Dieses Objekt wird verwendet werden, um manche Aspekte einer bevorzugten Ausführungsform und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. With regard to the formation of horizontal layers, this figure represents the vertical axis (Z) and one of the horizontal axes (X). This object will be used to illustrate some aspects of a preferred embodiment and alternative embodiments of the present invention. Dieses Objekt umfasst zwei horizontale (dh flache) nach unten gerichtete Merkmale: eines am Boden This object includes two horizontal (ie flat) downwardly directed features: one on the ground 43 43 des Objekts und das andere an der oberen Kante of the object and the other at the upper edge 45 45 des Lochs of the hole 47 47 durch die Mitte des Objekts. through the center of the object. Auf ähnliche Weise umfasst dieses Objekt zwei horizontale (dh flache) nach oben gerichtete Merkmale: eines auf dem Oberteil Similarly, this object includes two horizontal (ie flat) upward characteristics: one on the upper part 49 49 des Objekts und das andere an der unteren Kante of the object and the other at the lower edge 51 51 des Lochs of the hole 47 47 durch die Mitte des Objekts. through the center of the object. Dieses Objekt umfasst zwei vertikale Wände This property comprises two vertical walls 53 53 und and 55 55 , welche auf jeder Seite des Lochs Which on each side of the hole 47 47 angeordnet sind. are arranged. Dieses Objekt umfasst auch zwei nicht-horizontale (manchmal als beinahe flach bezeichnete) nach oben gerichtete Regionen This object also includes two non-horizontal (sometimes referred to as almost flat) up-facing regions 57 57 und and 59 59 , welche auf jeder Seite des Objekts angeordnet sind und zwei nicht-horizontale nach unten gerichtete Regionen Which are arranged on each side of the object and two non-horizontal downward regions 61 61 und and 63 63 , welche auf jeder Seite des Objekts angeordnet sind. Which are arranged on each side of the object.

2b 2b illustriert das Objekt, wie es vielleicht gebildet würde mit einer gewünschten Auflösung unter Verwendung von Stereolithographie, wobei die MSD und MRD (diskutiert in den US-Patenten 5,597,520 und 5,902,538) des Materials beide Male kleiner oder gleich der gewünschten Schichtdicke (dh Auflösung) sind. illustrates the object as it would perhaps having a desired resolution using stereolithography wherein the MSD and MRD are (discussed in US Patents 5,597,520 and 5,902,538) of the material both times less than or equal to the desired layer thickness (ie resolution). In diesem Beispiel ist die Dicke In this example, the thickness 220 220 von jeder Schicht gleich. each layer of the same. Wie bereits angedeutet wird das Objekt gebildet von The object is formed as already indicated by 16 16 anhaftenden Schichten adherent layers 101 101 bis to 116 116 und and 16 16 zugeordneten Materiallagen associated material layers 201 201 bis to 216 216 . , Da die Lagen typischerweise ausgehärtet werden von ihrer oberen Oberfläche abwärts ist es typisch, die querschnittsmäßigen Daten, Schichten und Lagenbezeichnungen mit dem oberen Maß ihrer Positionen zu verbinden. Since the layers are typically cured from its upper surface downward, it is typical to connect the cross section moderate data layers and layer name with the upper level of their positions. Um die Haftung zwischen den Schichten sicherzustellen, werden typischerweise zumindest Teile von jeder Schicht ausgestattet mit einer Menge von Belichtung, welche eine Aushärtetiefe von mehr als einer Schichttiefe ergibt. In order to ensure the adhesion between the layers, typically at least parts of each layer will be equipped with a quantity of exposure that yields a cure depth of more than one layer depth. In manchen Fällen kann die Verwendung von Aushärtetiefen, welche größer sind als eine Schichtdicke, notwendig sein, um Haftung zu erreichen. In some cases, the use of cure depths, which are larger than a layer thickness, can be necessary in order to achieve adhesion. Um die Genauigkeit zu optimieren, ist es typisch, die Objektdaten so zu bearbeiten, dass sie einen MSD welcher größer ist als eine Schichtdicke, bedingen oder die Belichtung der abwärts gerichteten Regionen so zu limitieren, dass sie nicht ausgehärtet werden zu einer Tiefe von mehr als einer Schichtdicke. To optimize accuracy, it is typical to edit the object data so that they have a MSD which is greater to limit such as a layer thickness, imply or the exposure of the downstream regions that they are not cured to a depth of more than a layer thickness.

Ein Vergleich von A comparison of 2a 2a und and 2b 2b deutet an, dass das Objekt, wie es in diesem Beispiel reproduziert wurde, überdimensioniert ist relativ zu seinem ursprünglichen Design. indicates that the object as reproduced in this example is oversized relative to its original design. Vertikale und horizontale Merkmale sind korrekt positioniert; Vertical and horizontal features are correctly positioned; aber jene Merkmale, welche geneigt sind oder nahezu flach sind (weder horizontal noch vertikal) haben ausgehärtete Schichten, deren minimale Abmessung die Hülle des ursprünglichen Designs berührt und deren maximale Abmessung über das ursprüngliche Design hervorsteht. but those features that are sloped or are almost flat (neither horizontal nor vertical), have cured layers whose minimum dimension touches the envelope of the original design and whose maximum dimension protrudes beyond the original design. Eine weiter gehende Diskussion über die Datenzuordnungs-, Belichtungs- und Größenbestimmungsfragen kann gefunden werden in den US-Patenten 5,184,307 und 5,321,622 sowie in einer Reihe von anderen Patenten, die oben angesprochen wurden. A more detailed discussion of the data association, exposure, and sizing issues can be found in US Patents 5,184,307 and 5,321,622 and in a number of other patents that have been mentioned above.

2c 2c stellt das Objekt dar, wie es in represents the object as shown in 2b 2b produziert wurde, wobei verschiedene Regionen des Objekts und der Objektschichten unterschieden werden. was produced, wherein different regions of the object and the object layers can be distinguished. In einem Klassifikationsschema (wie in US-Patent 5,321,622 beschrieben) kann jede Schicht des Objekts hergestellt werden aus einer, zwei oder drei verschiedenen Regionen: (1) abwärts gerichtete Regionen; In one classification scheme (as described in US Patent 5,321,622 described above) can be prepared, each layer of the object from one, two or three different regions: (1) down-facing regions; (2) aufwärts gerichtete Regionen; (2) up-facing regions; und (3) durchgehende Regionen (dh Regionen, die weder abwärts noch aufwärts gerichtet sind). and (3) continuous regions (ie, regions that are neither down nor upward). In diesem Schema können die folgenden acht Vektortypen verwendet werden, obwohl auch andere definiert und benutzt werden könnten: In this scheme, the following eight vector types may be used, although others may be defined and used:
Abwärts gerichtete Grenzen – Grenzen, die die abwärts gerichteten Regionen des Objekts umgeben. Down-facing boundaries - boundaries that surround the downward-facing regions of the object.
Aufwärts gerichtete Grenzen – Grenzen, die die aufwärts gerichteten Regionen des Objekts umgeben. Upward-facing boundaries - boundaries surrounding up-facing regions of the object.
Durchgehende Grenzen – Grenzen, die die Regionen des Objekts umgeben, welche weder aufwärts noch abwärts gerichtet sind. Continuous boundaries - boundaries that surround the regions of the object that are neither upward nor downward directed.

Abwärts gerichtete Schraffur – Belichtungslinien, welche positioniert sind, innerhalb der abwärts gerichteten Grenzen. Downward hatching - exposure lines, which are positioned, within the limits downward. Diese Linien können nah oder weit voneinander beabstandet sein und sie können sich erstrecken in eine oder mehrere Richtungen. These lines may be closely or widely spaced from one another and they may extend in one or more directions.

Nach oben gerichtete Schraffur – Belichtungslinien, welche positioniert werden können innerhalb der aufwärts gerichteten Grenzen. Upward hatching - exposure of lines that can be positioned within the limits upward. Diese Linien können nah oder weit voneinander beabstandet sein und sie können sich erstrecken in eine oder mehrere Richtungen. These lines may be closely or widely spaced from one another and they may extend in one or more directions.

Durchgehende Schraffur – Belichtungslinien, welche positioniert sind innerhalb der durchgehenden Grenzen. Continuous hatching - exposure lines that are positioned within the continuous boundaries. Diese Linien können nah oder weit voneinander beabstandet sein und sie können sich erstrecken in eine oder mehrere Richtungen. These lines may be closely or widely spaced from one another and they may extend in one or more directions.

Abwärts gerichtete Haut/Füllung – Belichtungslinien, welche positioniert sind innerhalb der abwärts gerichteten Grenzen und nah beabstandet sind, um eine durchgehende Region von ausgehärtetem Material zu bilden. Downward Skin / Fill - Lines of exposure which are positioned within the limits downward and are closely spaced to form a continuous region of solidified matter.

Nach oben gerichtete Haut/Füllung – Belichtungslinien, welche positioniert sind innerhalb der aufwärts gerichteten Grenzen und nahe beabstandet sind, um eine durchgehende Region von ausgehärtetem Material zu bilden. Upwardly facing Skin / Fill - Lines of exposure which are positioned within the confines upward and are closely spaced to form a continuous region of solidified matter.

Zusammengenommen definieren die abwärts gerichteten Grenzen, die abwärts gerichtete Schraffur und die abwärts gerichtete Füllung die abwärts gerichteten Regionen des Objekts. Taken together, define the downstream limits the downward hatching and the downward filling the downstream regions of the object. Die aufwärts gerichteten Grenzen, die aufwärts gerichtete Schraffur und die aufwärts gerichtete Füllung definieren die aufwärts gerichteten Regionen des Objekts. The upward limits the upward hatching and the upward filling define the upstream regions of the object. Die durchgehenden Grenzen und die durchgehende Schraffur definieren die durchgehenden Bereiche des Objekts Da die abwärts gerichteten Regionen nichts unter sich haben, zu dem eine Anhaftung wünschenswerter Weise erreicht wird (anders als eventuelle Stützen), umfasst die Menge der angewendeten Belichtung bei diesen Regionen typischerweise nicht einen Extrabetrag, welcher Anhaftung erzeugt an eine untere Schicht, obwohl eine Extrabelichtung gegeben werden könnte, um adäquat mit jeglichen existierenden MSD-Fragen umzugehen. The solid boundaries and the solid hatch define the continuous areas of the object, since the downstream regions have nothing to themselves, to the adhesion is desirably achieved (unlike any restraints), does not include the amount of the applied exposure in these regions typically have a Extra amount which produces adhesion to a lower layer, although an extra exposure could be given to deal adequately with any existing MSD questions. Da die aufwärts gerichteten und durchgehenden Regionen ausgehärtetes Material unter sich haben, umfasst die Menge der auf diese Regionen ange wendeten Belichtung typischerweise einen Extrabetrag, um das Anhaften an eine untere Schicht sicherzustellen. Since the upward and continuous regions have cured material among themselves, including the quantity of the applied exposure to these regions typically an extra amount to ensure adherence to a lower layer.

Tabelle 2 behandelt die verschiedenen Regionen, die auf jeder Schicht für Table 2 discusses the various regions for each layer 2c 2c gefunden wurden. have been found.

Tabelle 2: Objektregionen, die auf jeder Schicht von Fig. 2 existieren Table 2: Object Regions that exist in each layer of Figure 2.

Andere Schemata zur Regionidentifkation und Vektortypkreation werden beschrieben in verschiedenen Patenten und Anmeldungen, die oben genannt wurden, inklusive der US-Patente 5,184,397; Other schemes for the region identifcation and vector type creation are described in various patents and applications which have been mentioned above, including US Patents 5,184,397; 5,299,878; 5,299,878; 5,238,639; 5,238,639; 5,597,520; 5,597,520; und der Anmeldungen 08/722,326; and the applications 08 / 722.326; 08/855,125; 08 / 855.125; und 08/920,428. and 08 / 920.428. Manche Schemata kön nen die Verwendung von weniger Zeichnungen beinhalten, wie beispielsweise: (1) Definieren von lediglich auswärts gerichteten Regionen und durchgehenden Regionen, bei denen abwärts gerichtete und aufwärts gerichtete Regionen kombiniert werden, um die auswärts gerichteten Regionen zu kombinieren; Some schemes Kings make the utilization of less drawings include, for example: (1) defining only outward facing regions and through regions where downward and upward-facing regions are combined to combine the outward regions; (2) Kombinieren von allen Fülltypen in einer einzigen Bezeichnung; (2) combining all fill types into a single designation; oder (3) Kombinieren der nach oben gerichteten und durchgehenden Schraffur zu einer einzigen Bezeichnung oder sogar aller drei Schraffurtypen zu einer einzigen Bezeichnung. or (3) combining the continuous and directed upward hatch into a single designation or even all three hatch types into a single designation. Andere Schemata können die Verwendung von mehreren Bezeichnungen beinhalten, wie beispielsweise das Teilen von sowohl der aufwärts gerichteten und abwärts gerichteten Regionen in flache Regionen und fast flache Regionen. Other schemes may include the use of multiple labels, such as sharing of both the upward and downward-facing regions into flat regions and nearly flat regions.

Andere Regionidentifizierungen können beinhalten die Identifizierung, welche Teile der Grenzregionen, die mit jeder Schicht zugeordnet sind, nach außen gerichtet sind und/oder ins Innere der Schicht. Other region identifiers may include identifying which parts of the border regions that are associated with each layer are directed outward and / or inside the layer. Nach außen gerichtete Grenzregionen sind zugeordnet mit den anfänglichen Querschnittsgrenzen (initial cross-section boundaries, ICSB). Associated with the initial cross-section boundaries (initial cross-section boundaries, ICSB) outward border regions. Die ICSB können betrachtet werden als die Querschnittsgrenzregionen, die vor den Querschnitten in den verschiedenen gewünschten Regionen existieren. The ICSB may be considered the cross-sectional boundary regions existing in the various regions in front of the desired cross-sections. Die ICSBs werden beschrieben in den US-Patenten 5,321,622 und 5,597,520. The ICSBs are described in US Patents 5,321,622 and 5,597,520. Die inneren Grenzen sind begrenzt an beiden Seiten durch Objektteile der Schicht, wobei nach außen gerichtete Grenzen begrenzt sind auf einer Seite durch einen Objektteil der Schicht und auf der anderen Seite durch einen Nicht-Objektteil der Schicht. The internal boundaries are bounded on both sides by object portions of the layer, said limited outward boundaries are on one side by an object portion of the layer and on the other side by a non-object portion of the layer.

Wir richten nun unsere Aufmerksamkeit auf spezifisch bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche beschrieben werden in Anbetracht der bereit gestellten vorläufigen Information und dem oben dargestellten Hintergrund. We now turn our attention to specific preferred embodiments of the present invention, which are described in view of the ready made preliminary information and background presented above. Die Überschriften, die mit den folgenden Ausführungsformen verbunden sind, sollen dabei behilflich sein, die Offenbarung zu lesen, sollen aber nicht die Anwendbarkeit der Lehren hierin auf diese individuellen Ausführungsformen einschränken oder begrenzen, mit denen eine ausdrückliche Offenbarung erfolgte. The headings that are associated with the following embodiments are to be of help to read the disclosure, but are not the applicability of the teachings restrict or limit, which was made explicit disclosure herein on this individual embodiments.

Erste bevorzugte Ausführungsform: First Preferred Embodiment:

3 3 stellt ein Fließdiagramm für eine erste bevorzugte Ausführungsform dar. Diese Ausführungsform verlangt eine Reduzierung der Produktion von synergistischer Stimulation während Zeitperioden, in denen der Strahl nicht gebraucht wird. is a flow diagram for a first preferred embodiment. This embodiment requires a reduction in the production of synergistic stimulation during periods of time in which the beam is not needed. In dieser Ausführungsform wird es bevorzugt, dass der Strahl nicht nur ein wenig daran gehindert ist, die Oberfläche des Aufbaumaterials zu erreichen, sondern dass die Produktion der Stimulation vermindert wird und noch bevorzugter unterbleibt während dieser Perioden. In this embodiment, it is preferred that the beam is not only a little prevented from reaching the surface of the building material, but that the production of the stimulation is reduced, and more preferably below remains during these periods.

Das Element The element 300 300 zeigt an, dass das Aufbaumaterial einem Strahl von vorgeschriebener Stimulation ausgesetzt ist. indicates that the building material is exposed to a beam of prescribed stimulation. Das Element The element 302 302 zeigt an, dass eine Analyse gemacht wird, um zu bestimmen, ob die nächste Belichtung erfolgen wird innerhalb einer Zeit T1 oder nicht. indicates that an analysis is made to determine whether the next exposure will occur within a time T1 or not. Soll die Belichtung innerhalb der Zeit T1 erfolgen, geht der Prozess zurück zum Element Should be carried out within the time T1, the exposure, the process goes back to element 300 300 , so dass die Belichtung weitergehen kann. So that exposure may continue. Soll die Belichtung nicht innerhalb der Zeit T1 erfolgen, wird die Strahlleistung daran gehindert, einen Frequenzumwandlungskristall, wie durch Element Should not be carried out within the time T1, the exposure, the beam power is inhibited from a frequency conversion crystal as indicated by element 304 304 bezeichnet, zu erreichen. referred to achieve. Das Element The element 306 306 zeigt an, dass eine Analyse ausgeführt wird, um zu bestimmen, ob eine nächste Belichtung erfolgen wird in einer Zeit T2 oder nicht. indicates that an analysis is performed to determine whether or not a next exposure will occur in a time T2 or not. Soll die Belichtung nicht innerhalb der Zeit T2 erfolgen, läuft der Prozess weiter durch das Element Should not be carried out within the time T2 the exposure, the process proceeds through the element 306 306 . , Wird bestimmt, dass die Belichtung innerhalb einer Zeit T2 erfolgen soll, wird die Leistung wieder angewendet auf den Frequenzumwandlungskristall (Element It is determined that exposure should occur within a time T2, power is reapplied to the frequency conversion crystal (element 308 308 ), so dass die vorgeschriebene Stimulationsproduktion wieder gestartet wird und eine Belichtung erneut erfolgen kann gemäß dem Element ) So that prescribed stimulation production is restarted and an exposure can be carried out again in accordance with the element 300 300 . ,

Ein Vorteil dieser Technik liegt in der Verlängerung der effektiven Lebensdauer des Lasersystems. An advantage of this technique lies in the extension of the effective life of the laser system. In diesem Kontext bezieht sich die Bezeichnung effektive Lebensdauer auf die Anzahl der Stunden der Objektbildung, welche erhalten werden können von dem Laser zwischen Reparaturen. In this context, the term effective life refers to the number of hours of object formation, which can be obtained from the laser between repairs. Wenn ein frequenzumgewandelter Laser verwendet wird in der Produktion von ultravioletter Strahlung, wurde Scha den an der Ausgangsoberfläche des Frequenzumwandlungskristalls beobachtet, der verantwortlich ist für die UV-Strahlungserzeugung. When a frequency converted laser is used in the production of ultraviolet radiation, the saddle has been observed at the output surface of the frequency conversion crystal that is responsible for UV radiation production. Dieser Schaden war verantwortlich für eine signifikant kürzere Lebensdauer der Laser. This damage has been responsible for a significantly shorter service life of the laser. Da das Ausmaß des Schadens an den UV-Strahlung produzierenden Kristallen anscheinend direkt zusammen hängt mit der Leistung, die von dem Kristall produziert wurde und der Betriebsdauer, verlängert die vorliegende Erfindung die effektive Lebensdauer des Lasers, indem sie die Leistung, die den Kristall verlässt, vermindert. Since the extent of damage to the UV radiation producing crystal apparently is directly related to the power produced by the crystal and the operating time, extends the present invention, the effective life of the laser by, the power that leaves the crystal reduced. Ein bevorzugter Laser zur Verwendung mit dieser Ausführungsform ist der Laser, der in den A preferred laser for use with this embodiment, the laser in the 1c 1c und and 1d 1d dargestellt wurde. was shown. Wie angedeutet ist ein AOM (dh akustooptischer Modulator) As indicated is an AOM (ie acousto-optic modulator) 72 72 angeordnet zwischen dem IR-Laserkopf arranged between the IR laser head 70 70 und zwei Frequenzumwandlungskristallen and two frequency conversion crystals 74 74 und and 76 76 . , Der AOM wird gesteuert durch den Systemsteuerungscomputer (zB Prozesscomputer), um zu verhindern, dass die Leistung die Frequenzumwandlungskristalle erreicht, wenn es nicht notwendig ist für die Belichtung des Aufbaumaterials The AOM is controlled by the system control computer (for example, process computer) to prevent that the power reaching the frequency conversion crystals when it is not needed for exposing the building material 5 5 an der Oberfläche on the surface 20 20 oder für einige andere Zwecke. or for some other purpose. Da es nicht ungewöhnlich ist für die Wiederbeschichtungszeit und andere Perioden von Nicht-Belichtung, dass sie über 50 % der tatsächlichen Zeit für die Bildung eines Objekts ausmachen, ist es möglich für diese Technik, die Laserlebensdauer zu verdoppeln oder sogar noch weiter zu verlängern. Since it is not uncommon for recoating time and other periods of non-exposure that they make up about 50% of the actual time for the formation of an object, it is possible for this technique to double the laser lifetime or even to extend even further.

Das Ergebnis dieser Technik wird dargestellt in The result of this technique is shown in 4 4 , wo eine grafische Darstellung der Laserausgabeleistung (Ausgabe der vorgeschriebenen Stimulation wird gezeigt als eine Funktion der Zeit). Where a graph of laser output power (output of prescribed stimulation is shown as a function of time). In dieser grafischen Darstellung umfasst der Zeitablauf die Belichtung von drei Schichten und die Bildung von zwei Schichten. In this graph, the time comprises the exposure of three layers and the formation of two layers. Verschiedene Schichtbildungsereignisse werden in der Figur aufgezeigt: (1) PB = Strahlprofiling und -Analyse (Beam Profiling and Analysis), (2) Expose = Belichtung einer Lage, um eine Schicht zu bilden (Exposure of the layer to form a lamina), (3) PD = Verzögerung vor dem Eintauchen (Pre-Dip Delay), (4) Coat = Zeit zum Bilden einer Lage über eine vorher geformte Schicht, was typischerweise der Zeit entspricht, die benötigt wird, um eine Wiederbeschichtungsvorrichtung über die vorher geformte Schicht hinüber streichen zu lassen, und (5) Z Weight = Verzögerungszeit nach dem Hinüberstreichen, bevor die Belichtung beginnt. Several layer formation events are shown in the figure: (1) PB = beam profiling and analysis (Beam Profiling and Analysis), (2) Expose = Exposure of a layer to form a layer (exposure of the layer to form a lamina), ( 3) PD = delay before immersion (pre-dip delay), (4) Coat = time to form a layer over a previously formed layer, which typically corresponds to the time that is required to a recoating device over the previously formed layer over to leave, and (5) Weight Z = delay time after winding-strike before the shutter will be deleted.

Wie bereits angedeutet, wird während den Belichtungsperioden die vorgeschriebene Stimulation produziert auf bestimmten Niveaus für die Objektproduktion. As already indicated, the prescribed stimulation is produced at certain levels for object production during the exposure periods. Wie ebenfalls angedeutet, wird während der Nicht-Belichtungszeiten die Menge der Stimulation drastisch reduziert. Also as indicated, during non-exposure times the quantity of stimulation is drastically reduced. Während Nicht-Belichtungszeiten, die länger dauern als ein paar Sekunden, wird es bevorzugt, dass die vorgeschriebene Stimulationsproduktion auf unter 50 % ihres Belichtungsniveaus reduziert wird, mehr bevorzugt unter 75%, sogar noch mehr bevorzugt unter 90% und am allermeisten bevorzugt wird sie vollständig verhindert. During non-exposure periods which last longer than a few seconds, it is preferred that prescribed stimulation production be reduced to under 50% of its exposure level, more preferably under 75%, even more preferably preferably less than 90% and most of all it is fully prevented.

Neben den in In addition to the in 4 4 aufgezeigten Verhinderungsperioden können andere Perioden existieren, wenn Verhinderung auftreten kann. indicated prevention periods, other periods exist when prevention can occur. Eine solche Zeit ist bekannt als Interschraffurverzögerung (Inter Hatch Delay) und wird beschrieben in dem US-Patent 6,399,010, eingereicht am B. Februar 1999. One such time is known as Interschraffurverzögerung (inter hatch delay) and is described in U.S. Patent 6,399,010, filed on B. Februar 1999th

Verhinderung oder Vermiderung können auftreten während all dieser Perioden, einem Teil von jeder Periode oder sogar nur eines Teils von einer dieser Perioden oder während einer anderen Periode. Prevent or Vermiderung can occur during all these periods, a part of each period or even only a portion of one of these periods or during any other period.

Verschiedene Wege können verwendet werden, um die Laserleistung zu reduzieren. Various routes can be used to reduce the laser power. Je schneller die Fähigkeit ist, die Leistung zu reduzieren und dann die Leistung wieder herzustellen, desto effektiver kann die Technik dieser Ausführungsform sein. The faster the ability to reduce the power and then restore the power again, the more effective the technique of this embodiment can be. Wie bereits oben festgestellt, kann ein akusto-optischer Modulator verwendet werden, um die Leistung zu variieren, die die Frequenzumwandlungskristalle bzw. den Frequenzumwandlungskristall erreicht. As noted above, an acousto-optic modulator can be used to vary the power reaching the frequency conversion crystals or the frequency conversion crystal. Da der AOM verwendet werden kann, um die Produktion vollständig zu verhindern oder die Leistung irgendwo zwischen 0 % und 100% zu variieren innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde, ist es eine bevorzugte Vorrichtung für diese Ausführungsform sowie für andere Ausführungsformen, die nachfolgend diskutiert werden. As the AOM can be used to completely prevent the production or performance somewhere to vary between 0% and 100% within a fraction of a second, it is a preferred device for this embodiment as well as for other embodiments to be discussed below.

Andere Techniken zur Steuerung der Laserleistung umfassen: (1) einen Mechanismus zur variablen Versorgung einer Laserdiode mit elektrischer Leistung, welche Pumpenergie an die Laserquelle liefert, (2) einen Mechanismus zur variablen Steuerung des Betriebs eines Q-Schalters in der Laserquelle, (3) einen elektrooptischen Modulator, (4) einen Mechanismus zur variablen Steuerung einer Pulswiederholungsrate von der Leistung in dem Strahl, (5) einen Mechanismus zur Steuerung der Temperatur einer Laserdiodenquelle, welche Pumpenergie an die Laserquelle liefert, (6) einen Mechanismus zur Steuerung einer Temperatur eines Frequenzumwandlungskristalls durch den der Strahl von der Laserquelle hindurch geht und (7) einen computergesteuerten Verschluss. Other techniques for controlling laser power include: (1) provides a mechanism for variably supplying a laser diode with electrical power, which pumping energy to the laser source, (2) a mechanism for variably controlling operation of a Q-switch in the laser source, (3) an electro-optic modulator, (4) a mechanism for variably controlling a pulse repetition rate of the power in the beam, (5) a mechanism for controlling the temperature of a laser diode source which supplies pumping energy to the laser source, (6) a mechanism for controlling a temperature of a frequency conversion crystal through which the beam passes from the laser source passes, and (7) a computer controlled shutter.

Die Zeitperiode T1 kann auf verschiedenen Faktoren basieren. The time period T1 may be based on various factors. Zum Beispiel können diese Faktoren umfassen (1) Zeit zum Abschwächen oder Verhindern des Strahls und (2) Zeit zum Reaktivieren des Strahls und ihn zu stabilisieren. For example, these factors may include (1) time to attenuate or prevent the beam and (2) time to reactivate the beam and stabilize it. Die Zeitperiode T2 kann basieren auf verschiedenen Faktoren, die sowohl umfassen (2) obiges und die Periode zwischen Neubestimmung zur Nachprüfung. The time period T2 can be based on various factors, which include both (2) and the period between the above redefinition for verification. In einer Alternative kann die Entscheidung, einen Strahl einzuschalten, basieren auf dem Ablauf einer Countdown-Uhr im Gegensatz zum Durchlaufen einer Vergleichsroutine. In the alternative, the decision to employ a beam, based on the expiration of a countdown clock as opposed to going through a comparison routine.

Zweite bevorzugte Ausführungsform: Second Preferred Embodiment:

Diese Ausführungsform stellt eine Technik bereit zur effektiven Steuerung der Vektorbelichtung, insbesondere, wenn hohe Scangeschwindigkeiten angewendet werden. This embodiment provides a technique for effectively controlling vector exposure especially when high scan speeds are applied. Diese Technik verbindet ausgewählte Belichtungsvektoren (dh Vektoren, die vorgesehen sind, um Aufbaumaterial zu belichten) mit einem oder mehreren Nicht-Belichtungsvektoren (dh Vektoren, die verwendet werden, um die Strahlscanrichtung und Geschwindigkeit umzulenken, ohne das Aufbaumaterial signifikant zu belichten), so dass sichergestellt ist, dass zu Beginn eines Belichtungsvektors die Scangeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung adäquat sind für den abzufahrenden Vektor. This technique links selected exposure vectors (ie, vectors which are intended to expose building material) with one or more non-exposure vectors (ie, vectors which are used to redirect the beam scanning direction and speed without exposing the building material significantly), so that it is ensured that at the beginning of an exposure vector the scanning speed and the moving direction are adequate for the vector be traversed. Genauso wird an dem Ende eines Belichtungsvektors sichergestellt, dass die Scangeschwindigkeit adäquat für den Vektor bleibt. Just as it is ensured at the end of an exposure vector the scanning speed is adequate for the vector.

Ein Fließdiagramm, welches eine Implementierung dieser Ausführungsform darstellt, wird bereitgestellt als A flow diagram illustrating an implementation of this embodiment is provided as 5 5 . , 5 5 beginnt mit Element begins with element 400 400 , welches eine Variable „i" vorgibt, welche 1 entspricht. Diese Variable stellt eine Bezeichnung für jeden Belichtungsvektor, der gezogen werden soll, bereit. Der nachfolgende Belichtungsvektor wird bezeichnet „i+1". Which specifies a variable "i", which corresponds to 1. This variable provides a designation for each exposure vector to be drawn, ready. The subsequent exposure vector is designated "i + 1".

Das Element The element 402 402 verlangt nach Versorgungsdaten, welche einen ersten Belichtungsvektor darstellen, EV _i und einen zweiten Belichtungsvektor EV _i+1 Manche Parameter für jeden Vektor umfassen: (1) Anfang X-Position für jeden Vektor, Xi _b , X(i+1) _b ; calls for supply data representing a first exposure vector, _{+ 1} include EV _i and a second exposure vector EV _i Some parameters for each vector: (1) initial x position for each vector, Xi _b, X (i + 1) _b; (2) Anfang Y-Position für jeden Vektor, Yi _b , Y(i+1) _b ; (2) beginning Y position for each vector, Yi _b, Y (i + 1) _b; (3) Ende X-Position für jeden Vektor, Xi _e , X(i+1) _e ; (3) End X position for each vector, Xi _e, X (i + 1) _e; (4) Ende Y-Position für jeden Vektor Yi _e Y(i+1) _e ;(5) X-Komponente der Scangeschwindigkeit für jeden Vektor, SX _i und SX _i+1 und (6) Y-Komponente der Scangeschwindigkeit für jeden Vektor, SY _i und SY _i+1 (4) End Y position for each vector, Yi _e Y (i + 1) _e; (5) X component of scanning speed for each vector, SX _i and SX _{i + 1} and (6) Y component of scanning speed for each vector, SY SY _i and _{i + 1}

Das Element The element 404 404 verlangt nach Versorgungswerten für vier umfassende Steuerungsparameter: (1) HSBorder: Maximales Differential pro Achsenziehgeschwindigkeit für Ränder, die keinen Auslauf benötigen = N1, (2) HSRamp: Geschwindigkeitsänderung erzielbar, wenn maximale Beschleunigung angewendet wird = N2; calls for supply values ​​for four complete control parameters: (1) HSBorder: Maximum differential per axis drawing speed for borders that do not require spout = N1, (2) HSRamp: change in velocity achievable when maximum acceleration is applied = N2; (3) HSRest: Geschwindigkeit, bei der Richtungsänderungswechsel auftreten dürfen = N3, und (4) FF = Zeitperiode zur Anwendung der Vorschubbefehle auf die Enden von einigen Vektoren = N4. (3) HSRest: Speed ​​may occur during the change of direction change = N3, and (4) FF = Time period for the application of feed commands on the ends of some vectors = N4. Einige bevorzugte Werte für diese Parameter umfassen HSBorder = 70 ips (dh Inches pro Sekunde), HSRamp = 25 ips/tick, HSRest = 70 ips und FF = 4 ticks. Some preferred values ​​for these parameters include HSBorder = 70 ips (inches per second ie), HSRamp = 25 ips / tick, HSRest = 70 ips and FF = 4 ticks. In einem bevorzugten System entspricht ein tick daher 15 Mikrosekunden. In a preferred system, a tick therefore corresponds to 15 microseconds.

Das Element The element 406 406 verlangt die Bestimmung der Geschwindigkeitsdifferenz entlang jeder der X- (Δ SX) und Y- (Δ SY) Achsen zwischen den ersten und zweiten Vektoren. requires the determination of the velocity difference along each of the X (Δ SX) and Y (Δ SY) axes between the first and second vectors. Diese Informationen werden zusammen mit den globalen Parametern This information is combined with global parameters 406 406 als Eingabe für das Element as input for the element 408 408 genommen. taken.

Element Element 408 408 verlangt eine Analyse, ob entweder Δ SX oder Δ SY größer ist als N1 oder nicht. requires an analysis of whether either Δ or Δ SX SY is greater than N1 or not. Tritt diese Bedingung ein, heißt das, dass eine Umwandlung zwischen den zwei Vektoren nicht stattfinden kann ohne die Einführung von zwei oder mehr Nicht-Belichtungsvektoren. Occurs this condition means that a conversion between the two vectors can not take place without the introduction of two or more non-exposure vectors. Wenn die Antwort „Ja" ist, gelangt der Prozess zu Element If the answer is "Yes", the process passes to element 410 410 , wo der Prozess des Erzeugens von Nicht-Belichtungsvektoren beginnt. Where the process of generating non-exposure vectors begin. Alternativ dazu gelangt der Prozess, wenn die Antwort „Nein" ist, zu Element Alternatively, the process passes, if the answer is "No" to element 424 424 , wo eine andere Anfrage getätigt wird. Where another request is made.

Element Element 410 410 verlangt die Anwendung einer Vorschubbeschleunigungssteuerung am Ende des „iten" Belichtungsvektors EV _i für eine Periode von N4, Blockieren des Strahls, wenn das Ende des „iten" Belichtungsvektors EV _i erreicht ist und Einfügen eines ersten Auslaufvektors RV1 _i (ramp vector) parallel zu dem „iten" Belichtungsvektor EV _i am Ende von EV _i . Vorschub ist das Konzept zur Anwendung von Beschleunigungsbefehlen vor dem Zeitpunkt, zu dem eine Änderung in der Richtung oder der Geschwindigkeit zu erfolgen hat. Der Betrag der Beschleunigungskraft, welche angewendet werden soll und die Zeit, in der sie angewendet werden soll, kann empirisch bestimmt werden basierend auf der Optimierung der Positionierungs- und Scangeschwindigkeit am Ende des ersten Vektors und am Anfang des zweiten Vektors. Es kann bevorzugt sein, eine Störung zu haben an der Seite von runden Ecken, als über sie hinauszuschießen. Diese Optimierung kann basieren auf der Minimierung der Gesamtstörungen in der Position und/oder der Scangeschwindigkeit, welche resultiert, wenn die Umformung vonstatten geht. requires the use of a feed acceleration control at the end of the "i th" exposure vector EV _i for a period of N4, blocking the beam when the end of the "i th" exposure vector EV _i is reached, and inserting a first outlet vector RV1 _i (ramp vector) in parallel to the "ites" exposure vector EV _i at the end of EV _i. Feed is the approach in applying acceleration commands prior to the time at which a change in direction or speed has to be made. The magnitude of the acceleration force is to be applied and the time in which it is applied, can be determined empirically based on the optimization of the positioning and scanning speed at the end of the first vector and the beginning of the second vector. It may be preferable to have a fault on the side of round corners, as overshooting them. This optimization may be based on the minimization of the overall interference in the position and / or scanning speed that results when the deformation proceeds. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Scanspiegelbefehle vorzugsweise alle 15 Mikrosekunden aktualisiert. In a preferred embodiment, the scanning mirror commands are preferably updated every 15 microseconds. Jede 15 Mikrosekunden-Periode wird als ein „Tick" betrachtet. In einem bevorzugten System würde die maximale Beschleunigung eingestellt auf ungefähr 25 Inches/Sekunde/Tick. In diesem System wurde empirisch bestimmt, dass die Verwendung einer Vorschubperiode von 4 Ticks ein gutes Ergebnis ergibt. Natürlich können auch andere Werte von N4 verwendet werden bei der Spezifizierung der Vorschubperiode in Abhängigkeit von den Systembedingungen und jeder gewünschten Positionierung und jedem Geschwindigkeitstoleranzkriterium. Each 15 microsecond period is considered one "tick". In a preferred system, the maximum acceleration was set to approximately 25 inches / sec / tick. In this system has been empirically determined that use of a feed period of 4 ticks gives good results . Of course, other values ​​may be used by N4 in specifying the feed period, depending on the system conditions and any desired positioning and speed tolerance each criterion.

Element Element 412 412 verlangt die Einstellung der Zeit und/oder der Länge des ersten Auslaufvektors RV1 _i auf einen Minimumbetrag, der notwendig ist, um es sowohl dem X-Scanner als auch dem Y-Scanner zu ermöglichen, eine gewünschte Scangeschwindigkeit zu erreichen, wenn ein gewünschtes maximales Niveau von Beschleunigung N2 angewendet wird. requires the adjustment of the time and / or the length of the first run-out vector RV1 _i to a minimum amount which is necessary to allow both the X-scanner and the Y-scanner to reach a desired scanning speed when a desired maximum level is applied acceleration of N2. Die Scanzeit für den ersten Auslaufvektor kann mathematisch ausgedrückt werden als der größere Teil von: (SX _i – N3 – N4 * N2)/N2 oder (SY _i – N3 – N4 * N2)/N2. The scan time for the first outlet vector can be expressed mathematically as the greater part of: _(i SX - N3 - N4 * N2) / N2 or (SY _i - N3 - N4 * N2) / N2.

Die Länge des Auslaufvektors kann bestimmt werden durch das abgeleitete Timing und den Geschwindigkeitswert N2, welcher verwendet wird. The length of the outlet vector can be determined by secondary timing and speed value N2 which is used.

Das Element The element 414 414 verlangt die Erschaffung eines Umwandlungsvektors TV _i der am Ende des ersten Auslaufvektors RV1 _i beginnt und sich in die gleiche Richtung, wie der erste Auslaufvektor erstreckt über eine Zeitdauer, welche einem normalen Vorschubbetrag N4 entspricht. requires the creation of a transformation vector TV _i the _i starts at the end of the first outlet vector RV1 and in the same direction as the first outlet vector extends over a period of time which corresponds to a normal amount of feed N4. In dieser Ausführungsform empfängt die gesamte Länge des Vektors Vorschubbeschleunigungsbefehle. In this embodiment, the entire length of the vector receives feed acceleration commands. Die Vorschubbefehle beschleunigen jeden Scanner adäquat durch Umwandeln in einen Übergangzu-einem-Sprung-Vektor, der in dem Element The feed commands accelerate each scanner adequately by converting into a Übergangzu-a-jump-vector in the element 420 420 geschaffen wird. is created. Daher können an diesem Punkt des Prozesses die Vorschubkriterien nicht spezifisch eingestellt werden. Therefore, at this point in the process the feed criteria can not be specifically set.

Das Element The element 416 416 verlangt die Einsetzung eines zweiten Auflaufvektors RV2 _i parallel zu dem nächsten Belichtungsvektor EV _i+1 , so dass der zweite Auslaufvektor RV2 _i am Anfang des EV _i+1 endet. requires the establishment of a second run-vector RV2 _i parallel to the next exposure vector EV _{i + 1,} so that the second outlet vector RV2 _i ends at the beginning of the EV _{i + 1.} Die X- und Y-Komponenten der Scangeschwindigkeit am Ende des zweiten Auslaufvektors sind gleich den gewünschten Werten für den nächsten Belichtungsvektor. The X and Y components of scanning speed at the end of the second spout vector being equal to the desired values ​​for the next exposure vector.

Das Element The element 418 418 verlangt die Einstellung der Zeit/Länge des zweiten Auslaufvektors RV2 _i . requires setting the time / length of the second outlet vector RV2 _i. Die Zeit/Länge wird eingestellt auf einen Betrag größer als oder gleich dem Minimum, welches notwendig ist zur Umwandlung von einer Scangeschwindigkeit N3 des Sprungvektors zu einer Scangeschwindigkeit des nächsten Belichtungsvektors. The time / length is set to an amount greater than or equal to the minimum that is necessary for the conversion of a scanning speed N3 of the jump vector to the scanning speed of the next exposure vector. Die Zeitperiode zum Scannen des zweiten Auslaufvektors kann spezifiziert werden als gleich zu sein wie oder größer zu sein als das Größere von (SX _i+1 – N3)/N2 oder (SY _i+1 – N3)/N2. The time period for scanning the second outlet vector can be specified as to be equal to or exceed the greater of _{(i + 1} SX - N3) / N2 or (SY _{i + 1} - N3) / N2.

Die Länge des Auslaufvektors kann bestimmt werden durch das abgeleitete Timing und den Beschleunigungswert N2, welcher verwendet wird. The length of the outlet vector can be determined by the derived timing and the acceleration value N2 which is used.

Das Element The element 420 420 verlangt die Einsetzung eines Sprungvektors JV _i von dem Ende des ersten Auslaufvektors RV1 _i zu dem Anfang des zweiten Auslaufvektors RV2 _i . requires the establishment of a jump vector JV _i from the end of the first outlet vector RV1 _i to the beginning of the second outlet vector RV2 _i. Vorschubbeschleunigungsbefehle werden angewendet während der letzten N4-Ticks des Sprungvektors JV _i . Feed acceleration commands are applied during the last N4 ticks of the jump vector JV _i. An dem Ende des Sprungvektors (dh Anfang des nächsten Belichtungsvektors) ist die Ausbreitung des Strahls ungehindert, so dass es gestattet ist, durch das optische System zu dem Aufbaumaterial zu gelangen. At the end of the jump vector (ie the beginning of the next exposure vector), the propagation of the beam is unhindered, so that it is allowed to pass through the optical system to the building material.

Das Element The element 422 422 verlangt die Steuerung der Scanspiegel gemäß den Belichtungsvektoren und allen erzeugten Nicht-Belichtungsvektoren. requires the control of the scanning mirror according to the exposure vectors and any generated non-exposure vectors.

Das Element The element 424 424 wird erreicht durch die Schlussfolgerung im Element is reached by conclusion in element 408 408 , dass die Veränderung in sowohl den X- als auch den Y- Scangeschwindigkeitskomponenten kleiner ist als ein akzeptabler Betrag, der durch die HSBorder-Variable eingestellt wurde. That the change in both the X and the Y scanning speed components is less than an acceptable amount set by the HSBorder variable. Das Element The element 424 424 verlangt eine Analyse, ob der Endpunkt des „iten" Belichtungsvektors EV _i übereinstimmt mit dem Anfangspunkt des (i+1)ten Belichtungsvektors EV _i+1 . requires an analysis of whether the ending point of the "i th" exposure vector EV _i coincides with the start point of the (i + 1) th exposure vector EV _{i + 1st}

Wenn die Endpunkte äquivalent sind, fährt der Prozess zu Element If the endpoints are equivalent, the process proceeds to element 424 424 fort. continued. Durch Verfehlen des Kriteriums von Element By missing the criterion of element 408 408 und Einhalten des Kriteriums von Element and compliance with the criterion of element 424 424 kann geschlossen werden, dass eine Umwandlung zwischen dem „iten" Belichtungsvektor und dem (i+1)ten Belichtungsvektor mit ausreichender Genauigkeit erfolgen kann unter ausschließlicher Verwendung von Vorschubbefehlen, welche angewendet werden am Ende des „iten" Belichtungsvektors. it can be concluded that a conversion between the "ith" exposure vector and the (i + 1) th exposure vector can be done with sufficient accuracy using only feed commands that are applied at the end of the "ith" exposure vector.

Wird das Kriterium des Elements If the criterion of the element 424 424 nicht eingehalten, gelangt der Prozess zu dem Element not met, the process passes to the element 426 426 , wobei ein Umwandlungsvektor JV _i eingesetzt wird zwischen den „iten" und (i+1)ten Belichtungsvektoren. Dieser Umwandlungsvektor wird verwendet, um die Lücke zu schließen zwischen den zwei Vektoren. Zusätzliche Nicht-Belichtungsvektoren werden typischerweise nicht benötigt, da es möglich ist, die gewünschten Änderungen der Richtung und der Geschwindigkeit zu erreichen auf der Basis der Verwendung von Vorschubbeschleunigungsbefehlen an dem Ende des „iten" Umwandlungsvektors und dem Ende des Sprungvektors JV _i . Wherein a transformation vector JV _i is inserted between the "i th" and (i + 1) th exposure vectors. This transformation vector is used to close the gap between the two vectors. Additional non-exposure vectors are not typically needed as it is possible to achieve the desired changes in the direction and speed based on the use of feed acceleration commands to the end of the "ith" transformation vector and the end of the jump vector JV _i.

Das Element The element 428 428 fragt an, ob EV _i der letzte zu bildende Vektor ist. asks whether EV _i is the last to be formed vector. Wenn er es nicht ist, wird die Variable „i" um 1 zunehmen (Element If he is not, the variable "i" will increase by 1 (Element 432 432 ) und der Prozess geht zurück durch die Elemente ) And the process goes back through the elements 402 402 bis to 428 428 . , Wenn der „ite" Belichtungsvektor der letzte Vektor ist, gelangt der Prozess zum Element If the "ite" is exposure vector of the last vector, the process reaches the element 430 430 , wo der Strahl gehemmt wird und der Prozess endet. Where the beam is inhibited and the process ends.

Die Anwendung der Prozedur, die in The application of the procedure in 5 5 dargestellt ist, wird mit Hilfe der is shown, with the aid of 6 6 und and 7 7 illustriert. illustrated. 6 6 stellt eine Draufsicht einer Menge von Vektoren dar, welche für das Formen einer hypothetischen Lage benutzt wird. represents a plan view of a set of vectors which is used for molding a hypothetical situation. Diese Vektoren repräsentieren ein Schnittbild des Objektes, welches geformt werden soll und sind in der XY-Ebene ausgelegt. These vectors represent a cross-sectional image of the object which is to be formed and are laid out in the XY plane. Diese Vektoren beinhalten eine Menge von 4 Grenzvektoren These vectors contain an amount of 4 boundary vectors 440 440 , . 442 442 , . 444 444 und and 446 446 . , Sie beinhalten ebenfalls einen Satz von Vektoren They also include a set of vectors 448 448 , . 450 450 und and 452 452 innerhalb der Grenze und parallel zu der Y-Achse (z. B. Y-Schraffur oder Y-Füllvektoren). within the boundary and parallel to the Y-axis (z. B. Y-hatch or Y-fill vectors). Diese Querschnittsvektoren beinhalten ebenfalls eine Menge von Vektoren These cross-sectional vectors also include a set of vectors 454 454 , . 456 456 und and 458 458 innerhalb der Grenze und parallel zu der X-Achse (z. B. X-Schraffur oder X-Füllvektoren). within the boundary and parallel to the X-axis (z. B. X-hatch or X-fill vectors). Jede der Bündelungen von Vektoren kann unterschiedliche Belichtungsmengen verwenden, unterschiedliche Positionstoleranzkriterien haben und mit unterschiedlichen Strahlgrößen geformt werden: beispielsweise kann die Strahlleistung, die mit jeder dieser Bündelungen benutzt wird, unterschiedlich sein. Each of the bundles of vectors may use different amounts of exposure, have different position tolerance criteria and are formed with different beam sizes: for example, the beam power that is used with any of these bundles vary.

Der Übergang zwischen 2 der Grenzvektoren The transition between the two boundary vectors 444 444 und and 446 446 ist in is in 7 7 dargestellt. shown. Obwohl die beiden Grenzvektoren einen gemeinsamen Punkt haben, resultiert die Kombination ihrer entsprechenden Scangeschwindigkeiten und ihrer Winkel in einem Übergang, der nicht mit ausreichender Präzision ausgeführt werden kann, ohne Verwendung einer Reihe von Nicht-Belichtungsvektoren. Although the two boundary vectors have a common point, the resulting combination of their respective scan speeds and their angle in a transition that can not be performed with sufficient precision, without the use of a number of non-exposure vectors. Beispielsweise zeigt For example, shows 7 7 einen ersten Auslaufvektor a first outlet vector 460 460 , beginnend an dem Ende des Belichtungsvektors Starting at the end of exposure vector 444 444 und sich erstreckend in eine Richtung parallel zu dem von Vektor and extending in a direction parallel to that of vector 444 444 und aufweisend eine benötigte Länge, um die Scangeschwindigkeit von and having a length required to the scanning speed of 444 444 auf eine gewünschte Menge (z. B. HS-Rest) überzuleiten. to a desired quantity (eg. as HS-rest) reconciled. Ein Überleitungsvektor beginnt an dem Ende des Auslaufvektors A transition vector begins at the end of the discharge vector 460 460 , erstreckt sich in eine Richtung parallel zu der des Auslaufvektors und hat eine Länge gleich der, der gewünschten Vorschubmenge (z. B. 4 Ticks). Extends parallel to the outlet of the vector in one direction and has a length equal to that of the desired feed rate (z. B. 4 ticks). Dem Überleitungsvektor folgt ein Sprungvektor, der sich bis zu dem Beginn eines zweiten Auslaufvektors The transfer vector follows a jump vector that up to the beginning of a second outlet vector 466 466 erstreckt. extends. Vorschubkommandos werden am Ende des Sprungvektors Feed commands are at the end of the jump vector 464 464 bereitgestellt, um den Übergang in der Richtung des zweiten Auslaufvektors zu bewerkstelligen, ohne notwendigerweise die Nettoscangeschwindigkeit zu verändern. provided to make the transition in the direction of the second spout vector without necessarily changing the net scanning speed. Der zweite Auslaufvektor The second outlet vector 466 466 verbindet den Sprungvektor connects the jump vector 464 464 mit dem nächsten Belichtungsvektor with the next exposure vector 446 446 . , Die Länge des Auslaufvektors ist ausreichend, um der Scangeschwindigkeit zu erlauben, den gewünschten Wert des nächsten Belichtungsvektors zu erreichen. The length of the outlet vector is sufficient to allow the scanning speed to attain the desired value of the next exposure vector.

8 8 beschreibt drei Diagramme von Werten für Scanvariablen (z. B. IR-Leistungserzeugung, UV-Leistung, welche den Behälter erreicht und Scangeschwindigkeit) gegenüber den beiden Belichtungsvektoren, welche durch die Nicht-Belichtungsvektoren aus describes three plots of values ​​for scanning variables (z. B. IR power production, UV power that reaches the container and scanning speed) versus the two exposure vectors from the non-exposure vectors 7 7 überbrückt sind. are bridged. Wie im unteren Teil der Figur angedeutet, bleibt die IR-Leistungserzeugung des Lasers vorzugsweise dieselbe. As indicated in the lower part of the figure, the IR power production of the laser preferably remains the same. Wie im mittleren Teil der Figur dargestellt, ist es bevorzugt, dass die UV-Leistung nur während des Scannens der beiden Belichtungsvektoren As shown in the middle part of the figure, it is preferable that the UV output only during scanning of the two exposure vectors 444 444 und and 446 446 den Behälter erreicht. reaches the container. Es ist bevorzugt, dass die UV-Leistungserzeugung während des Scannens der Nicht-Belichtungsvektoren aufhört. It is preferred that UV power production cease during the scanning of the non-exposure vectors. Mit einem AOM, der als Strahlhemmer wirkt, ist es möglich, den Strahl herunterzufahren und innerhalb weniger Mikrosekunden wieder herzustellen. With an AOM, which acts as a beam inhibitors, it is possible to shut down the beam and restore within a few microseconds. Der obere Teil der Figur zeigt ein Diagramm der Nettoscangeschwindigkeit, welche aus der Scangeschwindigkeit der beiden im Wesentlichen orthogonalen Spiegel-Scanner resultiert. The upper part of the figure shows a graph of the net scanning speed resulting from the scan speed of the two substantially orthogonal mirror scanners. Wie dargestellt, wird der Belichtungsvektor As shown, the exposure vector is 444 444 mit einer großen Geschwindigkeit with a high speed 470 470 gescannt, der Auslaufvektor scanned, the outlet vector 460 460 fährt die Geschwindigkeit herunter auf eine gewünschte niedrigere Menge, der Übergangsvektor shuts down the speed to a desired lower amount of the transition vector 462 462 behält dieselbe Nettogeschwindigkeit bei und der zweite Auslaufvektor erhöht die Scangeschwindigkeit auf die gewünschte Menge maintains the same net speed, the second run-out vector increases the scanning speed to the desired amount 472 472 für den Belichtungsvektor for the exposure vector 446 446 . ,

Es existieren viele Alternativen zu dieser Ausführungsform wie für den geschulten Fachmann erkennbar ist. There are many alternatives to this embodiment, as for the skilled artisan can be seen. Beispiele solche Alternativen beinhalten die Durchführung von Koinzidenz-Checks von Element Examples of such activities include conducting checks coincidence of element 424 424 , vor dem Durchführen des Geschwindigkeits-Differenzchecks von Element Before performing the speed differential element of checks 408 408 . , Ein Sprungvektor kann an dem Ende des ersten Belichtungsvektors EV _i initiiert werden, ohne das die Scangeschwindigkeit hochläuft. A jump vector can be initiated at the end of the first exposure vector EV _i without running up the scanning speed. Unterschiedliche Mengen von Vorschub können benutzt werden, im Bereich von Null Ticks aufwärts. Different amounts of feed can be used up in the range of zero ticks.

Unterschiedliche Werte für die globalen Steuerungsparameter können benutzt werden. Different values ​​for the global control parameters may be used. Unterschiedliche globale Steuerungsparameter können benutzt werden. Different global control parameters may be used. Die Parameterwerte können unterschiedlich sein für unterschiedliche Elemente des Prozesses. The parameter values ​​may be different for different elements of the process. Beispielsweise kann eine unterschiedliche Menge von Vorschub für unterschiedliche Vektortypen angewendet werden. For example, a different amount of feed for different vector types are applied.

Dritte bevorzugte Ausführungsform Third Preferred Embodiment

Die dritte bevorzugte Ausführungsform stellt eine Technik zur Verfügung, zur Einstellung der Leistung der vorgeschriebenen Stimulation. The third preferred embodiment provides a technique available to adjust the performance of the prescribed stimulation. Element Element 500 500 veranlasst das Setzen einer Prozesskontrollvariablen „i" = 1. Element causes the setting of a process control variable "i" = 1 element 502 502 veranlasst die Bestimmung einer gewünschten Laserleistung DLP basierend auf der gewünschten Belichtung für jeden der Vektoren, bildend einen „i"-ten Vektorsatz VS (i). Der Vektorsatz kann aus verschiedenen Vektoren gebildet sein. Beispielsweise kann VS alle Vektoren eines einzigen Typs eines gegebenen Querschnitts beinhalten. VS kann alle Vektoren von allen Typen eines einzigen Querschnitts oder einer Vielzahl von Querschnitten beinhalten. Die individuellen Vektoren VS können unterschiedliche Belichtungen haben, aber eine gemeinsame Laserleistung wird verwendet beim Zeichnen der Vektoren. causes determining a desired laser power DLP based on the desired exposure for each of the vectors forming an "i" th vector set VS (i). The vector set can be formed from various vectors. For example, VS all vectors of a single type of a given cross-section include, VS may include all vectors of all types of a single section or a plurality of cross-sections. The individual vectors VS can have different exposures but a common laser power is used in drawing the vectors.

Element Element 504 504 veranlasst die Bestimmung der aktuellen Laserleistung (ALP) durch temporäres Lenken des Strahles auf einen Sensor. causes the determination of the actual laser power (ALP) by temporarily directing the beam onto a sensor. Es ist bevorzugt, dass dieser Sensor ein Vollflächendetektor oder ein Punkt- oder Schlitzdetektor ist, an dem die volle Laserleistung gemessen werden kann. It is preferred that this sensor be a full area detector or a point or slot detector, where the full laser power can be measured. Es ist bevorzugt, dass der Sensor entlang des optischen Pfades hinter den Scanspiegeln angebracht ist, so dass die Scan-Spiegel benutzt werden können, um den Strahl zu bestimmten Zeiten auf den Sensor zu lenken und dann den Strahl auf die Oberfläche des Aufbaumaterials zu lenken. It is preferred that the sensor is mounted along the optical path beyond the scanning mirrors so that the scanning mirrors may be used to direct the beam at certain times on the sensor and then to direct the beam onto the surface of the building material.

Element Element 506 506 veranlasst die Bestimmung der Differenz zwischen der aktuellen und der gewünschten Laserleistung. causes the determination of the difference between the actual and the desired laser power. ALP – DLP = ΔLP ALP - DLP = ΔLP

Element Element 508 508 veranlasst die Bestimmung, ob die Differenz der Laserleistung innerhalb eines gewünschten Toleranzbandes δ LP ist. causes the determining whether the difference in laser power is within a desired tolerance band LP is δ. ΔLP < δLP ΔLP <δLP

Wenn ein positives Resultat durch die Analyse von Element If a positive result by the analysis of element 508 508 ausgegeben wird, geht der Prozess weiter zu Element is issued, the process proceeds to element 510 510 , welches die Benutzung des Strahles zur Belichtung von VS (i) veranlasst, da keine Änderung in der Laserleistung nötig ist. Which causes the use of the beam for exposing VS (i) as no change is required in the laser power. Element Element 512 512 veranlasst die Anwendung eines Korrekturfaktors auf die Leistung, basierend auf der Differenz in der Leistung Δ LP. causes the application of a correction factor to the power based on the difference in the power Δ LP. Der Prozess geht dann weiter zu Schritt The process then proceeds to step 514 514 , welcher die Belichtung die von VS (i) mit dem korrekten Strahl veranlasst. That the exposure of the VS (i) causes the correct beam.

Der Prozess fährt dann entweder von Schritt The process then continues from either step 510 510 oder or 514 514 fort, wo eine Abfrage gemacht wird, ob VS (i) der letzte Vektorsatz ist oder nicht. fort, where a query is made as to whether VS (i) is the last vector set or not. Wenn das der Fall ist, zeigt Element If this is the case, shows element 520 520 an, dass der Prozess vollständig ist. in that the process is complete. Wenn nicht, geht die Prozedur zu Element If not, the procedure goes to element 518 518 , wo „i" um 1 erhöht wird und der Prozess zurückspringt zu Element , Where "i" is incremented by 1 and the process jumps back to element 500 500 . ,

Verschiedene Alternativen zu dieser Ausführungsform sind möglich. Various alternatives to this embodiment are possible. Beispielsweise kann Element For example, element 512 512 die Korrektur der Laserleistung basierend auf einer bekannten Einstellung beinhalten, um eine gewünschte Leistung zu erhalten, anstatt die Korrektur auf einer Differenz der Leistung zu basieren. the correction of the laser power based on a known include setting to obtain a desired power instead of basing the correction on a difference in power. Element Element 512 512 kann neue Parametereinstellungen aus einer Tabelle ableiten, um die Parametereinstellung entweder mit einer Änderung der Laserleistung oder mit absoluten Werten der Laserleistung zu korrelieren. New parameters can be derived from a table to correlate the parameters setting with either a change in the laser power or to absolute values ​​of the laser power. Element Element 512 512 kann eine Anpassungs- oder Rückkopplungsschleife in Kombination mit einer Leistungsabtastung benutzen, um die Laserleistung auf eine neue gewünschte Ebene einzustellen, entweder alleine oder in Kombination mit geschickten Einstellungen basierend auf den Leistungsunterschieden. can be a matching or feedback loop used in combination with a power sensing to set the laser power to a new desired level either alone or in combination with skilful settings based on the power differences.

Die Einstellung der Laserleistung geschieht bevorzugt durch Verwendung eines Verhinderungsgerätes (z. B. eines AOM), welches zwischen einem Laserresonator und wenigstens einem Frequenzumwandlungselement ansässig ist, benutzt zur Erzeugung der vorgeschriebenen Stimulation. The adjustment of the laser power is preferably done by using a prevention device (eg. As an AOM), which is located between a laser cavity and at least one frequency conversion element, used to produce the prescribed stimulation. Alternativ kann die Strahlleistung durch ein Verhinderungsgerät eingestellt werden, das entlang des optischen Pfades hinter den Frequenzumwandlungskristallen angebracht ist, oder sogar innerhalb des Laserresonators selbst. Anstatt einen Sensor zu benutzen, auf den der Strahl temporär gerichtet wird, kann ein Sensor wie z. B. Sensor Alternatively, the beam power may be adjusted by a prevention device which is mounted along the optical path beyond the frequency conversion crystals or even within the laser resonator itself. Instead of using a sensor onto which the beam is directed temporarily, a sensor such as, for. Example, can sensor 85 85 in in 1D 1D in Kombination mit einer Vielzahl von Leistungseinstellungsgeräten, statt des AOM benutzt werden (z. B. jene, die in Verbindung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform bekannt sind). be used in combination with a variety of power adjustment devices, instead of the AOM (eg. as those which are known in connection with the first preferred embodiment).

Um die Objektbildung zu optimieren, ist es bevorzugt, dass der Vektorsatz so klein als möglich ist. To optimize object formation it is preferred that the vector set be as small as possible. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Vektorsatz nicht alle Vektoren in Verbindung mit einem bestimmten Querschnitt beinhaltet. In particular, it is preferred that the vector set does not include all vectors in association with a particular cross-section. In anderen Worten, ist es bevorzugt, dass mehr als ein Vektorsatz für jedes Querschnittsbild existiert. In other words, it is preferred that more than one vector set exist for each cross-sectional image.

Die Vektorsätze können auf den vorher bekannten Vektortypen für jede Strahlgröße, welche diese Vektoren benutzt, basieren. The vector sets can click on the previously known vector types for each beam size, which uses these vectors are based. Es ist bevorzugt, dass die Leistungseinstellung in weniger als einer Sekunde erreicht wird, mehr bevorzugt weniger als 0,5 Sekunden, und am meisten bevorzugt in weniger als 0,1 Sekunden. It is preferred that the power adjustment be achieved in less than one second, more preferably less than 0.5 seconds, and most preferably in less than 0.1 seconds. Die Toleranz der Laserleistung δ LP kann nur einige mW oder bis 10 % der gewünschten Laserleistung betragen, abhängig von den genauen Kriterien, die in Betracht gezogen werden. The tolerance of the laser power LP δ may be only a few mW or up to 10% of the desired laser power, depending on the exact criteria being considered.

Die vierte Ausführungsform The fourth embodiment

Diese Ausführungsform stellt eine Technik zur Veränderung der Laserleistung zur Verfügung, basierend auf einer Abschätzung, ob die Änderung eine gewünschte minimale Einsparung an Belichtungszeit bewirken wird oder nicht, anstatt Änderungen der Laserleistung streng darauf zu basieren, ob der Leistungsgrad mit einem gewünschten Leistungsgrad übereinstimmt oder nicht. This embodiment provides a technique for changing the laser power is available, based on an estimation of whether or not the change will produce a desired minimum saving in exposure time or not, rather than basing changes in laser power strictly on whether the power level is consistent with a desired power level or not , Der Wert, der Leistungsänderung wird ermittelt durch Vergleich der Differenz der Scanzeit mit einem wertbasierenden Parameter. The value of the power change is determined by comparing the difference of the scan time of a value based parameter. Wenn der Wert der Änderungsleistung kleiner ist, als der durch den Wert basierenden Parameter Gegebene, bleibt die Strahlleistung unverändert. If the value of power change is lower than the based Shared by the value parameter, the beam power will remain unchanged.

Beispielsweise kann die Zeichnungszeit vom Scannen von VS (i) bei einer ersten Leistung eine erste Zeitperiode in Anspruch nehmen, während die Zeichnungszeit bei einer zweiten höheren Leistung eine zweite Zeitperiode in Anspruch nehmen kann. For example, the drawing time by scanning VS (i) take at a first output a first period of time to complete, during which time drawing can take at a second higher power, a second period of time to complete. Wenn der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Zeit nicht die Zeit zum Umschalten der Leistung überschreitet oder anderenfalls einen vorgegebenen Wert basierten Parameter erfüllt, dann wird das Scannen optimalerweise durch Verwendung der ersten Strahlleistung durchgeführt. If the difference between the first and the second time does not exceed the time to switch the power, or otherwise meet a specified value based parameter, then scanning will optimally be performed by using the first beam power. Eine entsprechende Prozedur kann benutzt werden, um zu bestimmen, ob zwischen verschiedenen Strahlgrößen umgeschaltet werden soll. A corresponding procedure may be used to determine whether to switch between various beam sizes.

Element Element 600 600 aus from 10 10 veranlasst das Setzen einer Prozessvariablen „i" gleich 1. Element causes the setting of a process variable "i" is the first element 602 602 veranlasst das Bereitstellen eines „i"-ten Vektorsatzes VS (i), wobei jeder Vektor in dem Satz belichtet werden wird mit einem Strahl, der eine einzige Strahlleistung besitzt. causing the provision of a "i" th vector set VS (i) where each vector in the set will be exposed with a beam having a single beam power.

Element Element 604 604 veranlasst das Erreichen einer gewünschten Belichtung für ausgewählte Vektortypen in dem Vektorsatz VS (i). caused the achievement of a desired exposure for selected vector types in the vector set VS (i). Element Element 606 606 veranlasst das Erreichen einer maximalen gewünschten Scangeschwindigkeit für zumindest einen Typ von Vektor in VS (i). caused the achievement of a desired maximum scanning speed for at least one type of vector in VS (i). Element Element 608 608 veranlasst die Bestimmung der höchsten verwendbaren Laserleistung (HLP) zur Benutzung der Belichtung mindestens eines Vektortyps VS (i). causes the determining the highest usable laser power (HLP) for use of the exposure of at least one type of vector VS (i). Der ausgewählte Vektortyp oder Typen sollten jene sein, für welche eine obere Scangeschwindigkeit nicht überschritten werden darf. The selected vector type or types should be those for which an upper scan speed must not be exceeded.

Element Element 610 610 veranlasst das Bereitstellen einer aktuellen oder gegenwärtigen Laserleistung ALP. prompted to provide a current or current laser power ALP. Element Element 612 612 veranlasst die Bestimmung einer Differenz zwischen der aktuellen Laserleistung und der höchsten verwendaren Leistung. causes the determination of a difference between the actual laser power and the highest verwendaren performance. Dies kann ausgedrückt werden als This can be expressed as ALP – HLP = ΔLP ALP - HLP = ΔLP

Element Element 614 614 bestimmt, ob die Differenz der Laserleistung größer als 0 plus einem Laserleistungstoleranzwert ist oder nicht. determines whether the difference in laser power is greater than 0 plus a laser power tolerance value or not. Dies kann ausgedrückt werden als This can be expressed as ΔLP ≥ 0 + δLP? ΔLP ≥ 0 + δLP?

Wenn die Antwort der Bestimmung von Element If the answer to the determination of element 614 614 „ ja" ist, geht der Prozess weiter zu Element "Yes", the process proceeds to element 616 616 , wo die Laserleistung von ALP nach HLP vermindert wird. Where the laser power of ALP HLP is reduced. Sobald die Laserleistung festgesetzt ist, belichtet der Prozess den VS (i) unter Verwendung der HLP (Element Once the laser power is fixed, the process of the VS (i) exposed using the HLP (Element 618 618 ). ).

Wenn die Antwort der Bestimmung von Element If the answer to the determination of element 614 614 „nein" ist, geht der Prozess weiter zu Element Is "no", the process proceeds to element 620 620 und and 622 622 . , Element Element 620 620 veranlasst die Bestimmung der Belichtungszeit ET _H (i) für den vollen Satz von Vektoren in VS (i) unter Benutzung der höchsten verwendbaren Laserleistung HLP. causes the determination of the exposure time ET _H (i) for the full set of vectors in VS (i) using the highest usable laser power HLP. Element Element 622 622 veranlasst die Bestimmung der Belichtungszeit ET _A (i) für den vollen Satz von Vektoren in VS(i) unter Verwendung der aktuellen Laserleistung ALP. causes the determination of the exposure time ET _A (i) for the full set of vectors in VS (i) using the current laser power ALP.

Element Element 624 624 veranlasst die Bestimmung der Differenz zwischen der Belichtungszeit unter Verwendung der aktuellen Laserleistung und der Belichtungszeit unter Verwendung der höchstmöglichen Laserleistung. causes the determination of the difference between the exposure time using the current laser power and the exposure time using the highest possible laser power. Dies kann ausgedrückt werden als This can be expressed as ET _A (i) – ET _H (i) = ΔET ET _A (i) - ET _H (i) = ΔET

Element Element 622 622 prüft, ob die Differenz der Belichtungszeit oberhalb eines voreingestellten Wertes ist oder nicht. checks whether the difference in exposure time is above a preset value or not. Der voreingestellte Wert bietet einen Hinweis darüber, wie viel Zeit gespart werden muss, um die Änderung der Laserleistung zu garantieren. The preset value provides an indication of how much time must be saved in order to guarantee the change of the laser power. Diese Prüfung kann ausgedrückt werden als This test can be expressed as Ist ΔET > δET? Is ΔET> δET?

Wenn die Prüfung ein negatives Resultat produziert, findet die Belichtung unter Verwendung der aktuellen Laserleistung statt (Element If the test produces a negative result, the exposure takes place using the current laser power instead of (Element 628 628 ). ). Wenn die Prüfung ein positives Resultat produziert, wird die Laserleistung auf die höchste verwendbare Leistung erhöht (Element If the check produces a positive result, the laser power is increased to the highest useable power (Element 630 630 ). ). Element Element 632 632 veranlasst daraufhin die Belichtung des Vektorsatzes VS (i) unter Verwendung der höchstmöglichen Laserleistung HLP. then causes the exposure of the vector set VS (i) using the maximum laser power HLP.

Element Element 634 634 prüft, ob der „i"-te Vektorsatz VS (i) der letzte Vektorsatz ist. Wenn eine bejahende Antwort erhalten wurde, setzt der Prozess mit Element checks whether the "i" th vector set VS (i) is the last vector set. If an affirmative response was received, the process continues with element 636 636 fort und bestimmt. and determines. Wenn eine negative Antwort erreicht wurde, fährt der Prozess mit Element If a negative answer has been reached, the process proceeds to element 638 638 fort, wo die Variable „i" um 1 erhöht wird, wonach der Prozess zurückspringt zu Element continued, where the variable "i" is incremented by 1, after which the process jumps back to element 602 602 und wobei die Elemente and wherein the elements 602 602 bis to 634 634 wiederholt werden, bis alle Vektorsätze bearbeitet worden sind. are repeated until all the vector sets have been processed.

Verschiedene andere Alternativen und Modifikationen dieser vierten Ausführungsform sind möglich. Various other alternatives and modifications to this fourth embodiment are possible. Beispielsweise kann die Bestimmung der Belichtungszeit auf einer Abschätzung oder einer exakten Berechnung basieren. For example, based on an estimation or the calculation for determining the exposure time. Der voreingestellte Wert δET kann konstant sein oder eine Variable sein. The default value δET may be constant or a variable. Er kann einen 1-Wert annehmen, wenn die Änderung der Leistung eine Totzeit der Belichtung hervorrufen soll, oder er kann 0 sein, wenn die Änderung der Leistung keinen Einfluss auf die Aufbauzeit hat, weil die Änderung sowieso während einer Nicht- Zeichnungsperiode erfolgen wird. It can have a one value if the change in power is to cause a dead time of the exposure, or it may be 0, if the change in power has no impact on build time because the change will occur anyway during a non-drawing period. Einige Alternativen sind hierin diskutiert worden, während andere für den Fachmann ersichtlich sein werden. Some alternatives have been discussed herein, while others will be apparent to those skilled in the art.

Die fünfte Ausführungsform The fifth embodiment

Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung stellt eine andere Technik zum Setzen der Strahlleistung bereit, basierend auf der Betrachtung von einer Anzahl von Parametern. A fifth embodiment of the invention provides another technique for setting beam power available based on the consideration of a number of parameters. Diese Ausführungsform verwendet einen Strahl bestehend aus einer Serie von Pulsen mit einer Pulswiederholrate und einem Strahldurchmesser (der Durchmesser ist dabei die Querschnittsdimension des Strahls auf der Arbeitsoberfläche des Aufbaumaterials). This embodiment uses a beam consisting of a series of pulses with a pulse repetition rate and a beam diameter (the diameter is the cross-sectional dimension of the beam at the working surface of the building material).

In dieser Ausführungsform spezifiziert ein Systembenutzer eine maximale Zeichengeschwindigkeit mittels einer graphischen Benutzerschnittstelle. In this embodiment a system user specifies a maximum draw speed by means of a graphical user interface. Die maximale Zeichengeschwindigkeit ist spezifiziert für ausgewählte Vektoren. The maximum symbol rate is specified for selected vectors. Die ausgewählten Vektoren sind jene, deren Scangeschwindigkeit als kritisch für den Aufbauprozess betrachtet werden. The selected vectors are those whose scan speed are considered critical for the development process. Alternativ können die Vektoren, für welche eine maximale Scangeschwindigkeit spezifiziert ist, jene sein, deren Belichtungen bekanntlich den Prozess steuern, basierend auf ihrer Aushärtungstiefe und ähnlichem, so dass, sobald sie spezifiziert sind, die Spezifikation der maximalen Geschwindigkeit für die anderen Vektortypen den Prozess nicht ändern würde. Alternatively, the vectors for which a maximum scanning speed is specified the process may be those whose exposures known to control the process, based on their depth of cure and the like, so that once they are specified, the specification of the maximum speed for the other types of vectors not would change. Basierend auf den bekannten Materialeigenschaften, gewünschten Aushärtungstiefen und vielleicht Strahlprofilinformationen wird die Strahlleistung für jeden der Vektortypen berechnet, die benötigt wird, um die maximale Geschwindigkeit zu produzieren. Based on the known material properties, desired cure depths and maybe beam profile information, the beam power is calculated for each of the types of vectors needed to produce the maximum speed. Beispielsweise kann der Vektortyp, für den maximale Scangeschwindigkeiten spezifiziert sind, ein Typ von Grenzvektoren und ein Typ von Schraffurvektoren sein, oder alternativ nur Grenz- oder nur Schraffurvektoren sein. For example, the vector type specified for the maximum scan speeds, a type of boundary vectors and a type of hatch to be, or alternatively only limit or hatch.

Eine höchste Scangeschwindigkeit wird für jeden Vektortyp abgeleitet. A maximum scanning speed is derived for each vector type. Die Höchstgeschwindigkeit basiert auf dem Laserstrahldurchmesser, der Pulswiederholrate und einem Überlappungskriterium, welches für jeden Vektortyp spezifi ziert ist. The top speed is based on the laser beam diameter, pulse repetition rate and an overlap criterion which decorates for each vector type specifi. Das Überlappungskriterium spezifiziert, wie nahe zwei aufeinander folgende Pulse sein müssen, so dass eine ausreichende Überlappung erzielt wird. The overlap criterion specifies how close two consecutive pulses must be so that sufficient overlap is obtained. Diese Überlappung wird üblicherweise hinsichtlich des Prozentsatzes des Strahldurchmessers betrachtet. This overlap is usually considered in terms of percentage of beam diameter. Eine Beispielgleichung für die Höchstgeschwindigkeit ist An example equation for the speed limit is Höchstgeschwindigkeit = Q·B·(1-OL) Top speed = Q · B · (1-OL)

Dabei ist Q die Pulswiederholrate in Hz, B ist der Strahldurchmesser auf der Arbeitsoberfläche in Inch oder Millimeter und OL ist das minimale Überlappungskriterium. Here Q is the pulse repetition frequency in Hz, B is the beam diameter on the work surface in inches or millimeters and OL is the minimum overlap criterion. Das Resultat der Berechnung ist die Scangeschwindigkeit in Inches/Sekunden oder Millimeter/Sekunden. The result of the calculation is the scanning speed in inches / second or millimeters / second. Überlappungskriterien können empirisch bestimmt werden durch Bildung von Testobjekten mit unterschiedlichen Überlappungsbeträgen und Bestimmung, welcher Überlappungsbetrag Objekte mit ausreichender Integrität oder anderer Aufbaueigenschaft oder Aufbaueigenschaften produziert. Overlap criteria can be determined empirically by the formation of test objects with different overlap amounts and determination, which produced amount of overlap objects with sufficient integrity or other property or building structure properties. Minimale Überlappungsbeträge in der Größenordnung von 40 % bis 60 % des Strahldurchmessers haben sich als effektiv herausgestellt. Minimum overlap amounts on the order of 40% to 60% of beam diameter have been found to be effective.

Wenn ein Mehrfachstrahldurchmessersystem und Prozess benutzt wird, wird die Laserleistung des kleinen Spots auf den niedrigsten Wert gesetzt von: If a multiple beam diameter system and process is used, the laser power of small spots is set to the lowest value of:

• (1) der Leistung für maximale Scangeschwindigkeit für die Grenze, die abgeleitet wird von der Menge, wie in die graphische Benutzerschnittstelle eingegeben; (1) power for maximum scanning speed for the boundary that is derived from the amount as entered in the graphical user interface;
• (2) der Leistung wie abgeleitet von der Höchstgeschwindigkeitsberechnung basierend auf der Strahlgröße eines kleinen Spots, Grenzüberlappungskriterien und gewünschten Aushärtungstiefen etc.; (2) the performance as derived from the maximum calculation based on the size of a small beam spots, boundary overlap criteria and desired cure depths, etc .;
• (3) einer Leistung für eine Scangeschwindigkeit ganz am Limit, welche in einer Datenbank kodiert ist zur Benutzung mit einer kleinen Spotgrenze, basierend auf gewünschten Aushärtungstiefen etc.; (3) a performance for a scan rate right at the limit, which is encoded in a database for use with a small spot boundary based on desired cure depths, etc .;
• (4) der Leistung für maximale Scangeschwindigkeit für die Schraffur, wie abgeleitet von der Menge, die in die graphische Benutzerschnittstelle eingegeben wurde; (4) power for maximum scanning speed for the hatch as derived from the amount entered into the graphical user interface;
• (5) der Leistung wie abgeleitet von der Höchstgeschwindigkeitsberechnung basierend auf der Strahlgröße eines kleinen Spots, Schraffurüberlappungskriterien und gewünschten Aushärtungstiefen etc.; (5) of the power as derived from the maximum calculation based on the size of a small beam spots, Schraffurüberlappungskriterien and desired cure depths, etc .;
• (6) einer Leistung für eine Scangeschwindigkeit ganz am Limit, kodiert in einer Datenbank zur Benutzung mit auf Schraffur basierenden kleinen Spots auf gewünschter Aushärtungstiefe etc. (6) a performance for a scan rate right at the limit, encoded in a database for use with small spots hatching based on the desired depth of cure, etc.

Wenn ein Strahl einer einzigen Größe benutzt wird, anstatt von zwei oder mehr Strahlen, würde der Grenzwert abgeleitet durch den obigen Prozess benutzt werden, um die Laserleistung einzustellen. When a beam of a single size is used instead of two or more beams the limit derived would be used by the above process, to set the laser power. Ein ähnlicher Satz von Vergleichen, wie oben benannt, würde benutzt werden, um die Laserleistung des großen Spots einzustellen. A similar set of comparisons as named above would be used to set the laser power of the large spot.

Der obige Prozess kann durchgeführt werden basierend auf dem oben bekannten Vergleich oder anderen Vergleichen, die dasselbe oder ein ähnliches Resultat zur Verfügung stellen. The above process can be carried out based on the above known comparison or other comparisons that provide the same or a similar result available. Beispielsweise können die Geschwindigkeiten von (1), (2) und (3) verglichen werden und die niedrigste dieser Geschwindigkeiten benutzt werden, um die maximal verwendbare Laserleistung für Grenzen kleiner Spots zu bestimmen. For example, the speeds of (1), (2) and (3) may be compared and the lowest of these speeds are used to determine the maximum usable laser power for small spot boundaries. Ähnlich können die Geschwindigkeiten (4), (5) und (6) verglichen werden und der niedrigere Wert benutzt werden, um die maximal verwendbare Laserleistung für Schraffuren mit kleinen Spots zu bestimmen. Similarly, the speeds (4), (5) and (6) may be compared and the lower value are used to determine the maximum usable laser power for small spot hatch. Die maximalen Laserleistungen für Schraffuren und Grenzen mit kleinen Spots können dann verglichen werden und der niedrigste Wert als der maximal verwendbare Spot ausgewählt werden zur Benutzung mit kleinen Spots und den Vektoren in dem Satz von betrachteten Vektoren. The maximum laser power for hatching and borders with small spots can then be compared and the lowest value is selected as the maximum usable spot for use with small spots and the vectors in the set of observed vectors. Der Prozess kann wiederholt werden zur Bestimmung von Leistungseinstellungen großer Spots. The process can be repeated for the determination of power settings of large spots.

Viele Alternativen existieren zu dieser Prozedur. Many alternatives exist for this procedure. Beispielsweise dürfen die in dem obigen Vergleich betrachteten Vektortypen nur jene sein, welche in dem betrachteten Vektorsatz beinhaltet sind. For example, the consideration in the above comparison vector types may only be those which are included in the considered vector set. Die maximale Laserleistung kann bestimmt werden für unterschiedliche Typen von Grenzen, Schraffuren und sogar Füllungen. The maximum laser power can be determined for different types of boundaries, hatches and even fillings. Die maximale Laserleistung muss in manchen Fällen nicht auf einer benutzerdefinierten maximalen Scangeschwindigkeit basieren. The maximum laser power need not be based on a user-defined maximum scanning speed in some cases. Die maximale Laserleistung muss nicht auf einer existierenden fest eingebauten Grenze basieren. The maximum laser power need not be based on an existing built-limit. Der Prozess ist nach wie vor anwendbar für einen einzigen Vektortyp, der in dem Vektorsatz beinhaltet ist. The process is still applicable for a single type of vector, which is included in the set of vectors.

Verschiedene weitere Alternativen und Modifikationen zu dieser Ausführungsform sind möglich. Various further alternatives and modifications to this embodiment are possible. Einige dieser Alternativen sind oben diskutiert worden, während andere für den Fachmann offensichtlich sein werden. Some of these alternatives have been discussed above, while others will be apparent to those skilled in the art.

Weitere Alternativen Other alternatives

Die Implementierung der hierin beschriebenen Verfahren zur Ausgestaltung eines Geräts zum Formen von Objekten gemäß der vorliegenden Lehre kann implementiert werden durch Progammierung eines SLA-Steuerungscomputers oder eines separaten Datenverarbeitungscomputers, durch Software oder durch hartes Codieren. The implementation of the methods described herein for the design of a device for molding objects according to the present teachings may be implemented by progamming an SLA control computer, or separate data processing computer, through software or by hard coding. Verfahren und Geräte in jeder Ausführungsform können modifiziert werden gemäß den alternativen Lehren, die explizit beschrieben wurden in Verbindung mit einer oder mehreren der anderen Ausführungsformen. Methods and apparatus in any embodiment can be modified according to the alternative teachings explicitly described in association with one or more of the other embodiments. Weiterhin können die Verfahren und Geräte in diesen Ausführungsformen und ihren Alternativen gemäß den Lehren in oben eingefügten Patenten und Anmeldungen modifiziert werden. Furthermore, the methods and devices in these embodiments and their alternatives in accordance with the teachings above inserted patents and applications can be modified. Es wird angenommen, dass die Lehren hierin auf andere RP&M Technologien angewendet werden können. It is believed that the teachings herein can be applied to technologies other RP & M.

Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurden, sind viele vorgeschlagene Alternativen, viele zusätzliche Ausführungsformen und Alternativen für den Fachmann nach Durchsicht dieser Lehren ersichtlich. Although specific embodiments have been illustrated and described, many proposed alternatives, many additional embodiments and alternatives to those skilled in the art upon review of these teachings are apparent. Demzufolge beabsichtigen diese Ausführungsformen nicht, den Geist der Erfindung zu beschränken, sondern sie sollen exemplarischer Natur sein. Accordingly, these embodiments are not intended to limit the spirit of the invention, but should be exemplary in nature.

Es wurde oben Bezug genommen auf die US-Patentanmeldung Nr. 09/246,504 eingereicht am B. Februar 1999. Diese entspricht der europäischen Patentanmeldung eingereicht mit demselben Datum mit der vorliegenden Anmeldung (Lloyd Wise Tregear & Co., Case 44409). It was above reference is made to US patent application Ser. No. 09 / 246.504 filed as February 1999. This corresponds to the European patent application filed on the same date of the present application (Lloyd Wise Tregear & Co., Case 44409).

Bezug genommen wurde ebenfalls auf die US-Anmeldungen mit den folgenden Seriennummern, deren Offenbarung wie folgt veröffentlicht wurde: Reference has been made also to U.S. applications having the following serial numbers the disclosure of which has been published as follows:
08/722,326: US-Patent 5,943,235 (Earl et al.) 08 / 722.326: US Patent 5,943,235 (Earl et al.)
08/920,428: US-Patent 5,902,538 (Krueger et al.) 08 / 920.428: US Patent 5,902,538 (Krueger et al.)
08/855,125: US-Patent 6,084,980 08 / 855.125: US Patent 6,084,980
09/247,120: US-Patent 6,241,934 09 / 247.120: US Patent 6,241,934