HINTERGRUND DER TECHNIK BACKGROUND ART
[0001] [0001]
Die Erfindung bezieht sich auf eine sogenannte Rapid-Prototyping-Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten durch additive Behandlung von Querschnitten des dreidimensionalen Objekts, das ein vollkommen oder teilweise lichtsensitives bzw. lichtempfindliches Material umfasst, wobei die Vorrichtung zumindest eine Lichtquelle umfasst, wie in dem Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegt. The invention relates to a so-called rapid prototyping apparatus for the manufacturing of three dimensional objects by additive treatment of cross sections of the three-dimensional object, comprising a wholly or partially light-sensitive or light-sensitive material, said apparatus comprising at least one light source, as in the preamble presented by claim 1.
[0002] [0002]
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels einer Rapid-Prototyping-Vorrichtung, bei dem ein vollkommen oder teilweise lichtsensitives Material von zumindest einer Lichtquelle behandelt wird, die einen Querschnitt des Materials mit zumindest einer räumlichen Lichtmodulatoranordnung von einzeln bzw. individuell steuerbaren Lichtmodulatoren beleuchtet, wie in dem Oberbegriff von Anspruch 15 dargelegt. The invention also relates to a method for producing three-dimensional objects by means of a rapid prototyping apparatus where a wholly or partially light-sensitive material is treated by at least one light source, which is a cross section of the material with at least one spatial light modulator arrangement of individually and individually controllable light modulators illuminated, as set out in the preamble of claim 15.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
[0003] [0003]
In Verbindung mit der Herstellung von mechanischen Prototypen, und insbesondere während den Produktionsdesignprozessen bzw. Produktionsentwurfsprozessen, wurden in den letzten Jahren verschiedenste Typen von Rapid-Prototyping-Techniken (RP) eingeführt, bei denen dreidimensionale Objekte durch sequentielle Querschnittsschichten hergestellt werden, die durch eine gegebene Beleuchtung, Sintern, Setzen oder Ablagern von Material usw. an jedem Querschnitt erzeugt werden. In connection with the manufacturing of mechanical prototypes, and especially during the production design processes or production design processes, various types have been in recent years of rapid prototyping techniques (RP) is inserted, in which three-dimensional objects are manufactured by sequential cross-sectional layers, said given by illumination, sintering, setting or depositing material, etc. are generated at each cross-section. Die individuellen Querschnitte werden beispielsweise als computerunterstützte Entwürfe (computer-aided-designs) erzeugt. The individual sections are generated, for example, a computer-aided design (computer-aided designs). Der Vorteil von RP besteht darin, dass die Herstellung von teuren Formwerkzeugen für den Entwurf bzw. das Design der Vorrichtung für ihre Herstellung überflüssig wird, genauso wie schwierige und zeitaufwendige Modifikationen eines Formwerkzeugs fast vollständig vermieden werden können. The advantage of RP is that the manufacturing of expensive molding tools for the design or the design of the apparatus becomes superfluous for its manufacturing, just as difficult and time-consuming modifications of a molding tool may almost be completely avoided.
[0004] [0004]
Außerdem wurden verschiedenste Techniken für die Herstellung eines relativ kostengünstigen und schnellen Prototyps oder Null-Serien-Formwerkzeugen auf der Grundlage eines hergestellten Rapid-Prototyps verfügbar gemacht. In addition, various techniques for the production of a relatively inexpensive and fast prototype or initial series molding tools have been made available on the basis of a manufactured Rapid Prototype.
[0005] [0005]
Ein Typ einer RP-Technik findet beispielsweise in stereolithographischen Vorrichtungen, die auch SLAs genannt werden, Verwendung. One type of RP technique is used for example in stereolithography apparatus, which are also called SLAs use. Diese Technik basiert auf den individuellen Schichten oder Querschnitten eines Prototyps, der aus einem lichtempfindlichen Medium hergestellt wird, und mittels einer computerunterstützten Beleuchtung in einen monolithischen Prototyp gehärtet wird. This technique is based on the individual layers or cross sections of a prototype, which is produced from a photosensitive medium, and is cured by means of a computer-aided illumination in a prototype monolithic.
[0006] [0006]
Vorrichtungen und Techniken des zuvor erwähnten Typs sind beispielsweise in US-Patent-Nummer 4,575,330 beschrieben, in dem die von dem Querschnitt bestimmte Beleuchtung als ein Laserzeichnen jedes Querschnitts oder eine Durchleuchtungsmaske beschrieben ist, die den gewünschten Querschnitt belichtet. Apparatus and techniques of the aforementioned type are described for example in U.S. Patent number 4,575,330, in which the certain of the cross-section lighting is described as a laser drawing of each cross section or a fluoroscopy mask that exposes the desired cross section.
[0007] [0007]
Unterdessen besteht eines der Nachteile des zuvor erwähnten Systems darin, dass die Verteilung von Licht über den Querschnitt die Designflexibilität des Systems beschränkt, da Einstellungen von vorhandenen Beleuchtungsquellen auf bestimmte Systemdimensionen beschränkt sind. Meanwhile, one of the disadvantages of the aforementioned system is that the distribution of light over the cross section, the design flexibility of the system is limited, since settings of existing sources of illumination are limited to certain system dimensions.
[0008] [0008]
Folglich ist es bei der Herstellung von Modellen großen Maßstabs erforderlich, einen gegebenen gewünschten Prototyp in mehrere Prototypteile zu unterteilen, diese Teile einzeln bei separaten Durchläufen herzustellen, und dann den Prototyp schließlich durch Verbinden der Teile durch beispielsweise Kleben fertig zu stellen. Consequently, in the manufacture of large-scale models, it is necessary to divide a given desired prototype into several prototype parts, manufacture these parts individually in separate runs and then finally to provide the prototype by joining the parts by, for example gluing finished.
[0009] [0009]
Jedoch umfasst dieser Prozess ein erhebliches Risiko, dass technische Probleme und Komplikationen auftreten. However, this process involves a substantial risk that technical problems and complications. Es ist notwendig, dass beispielsweise nebensächliche Probleme für jedes Prototypteil berücksichtigt werden, da sich der Toleranzpegel zwischen benachbarten Prototypenteilen von den Toleranzpegeln unterscheidet, die zwischen jeder der hergestellten Schichten vorhanden sind, die die einzelnen Prototyp-Teile umfassen. It is necessary, for example, minor problems for each prototype part to be considered because the tolerance level between adjacent prototype parts different from the tolerance levels that exist between each of the layers produced, including the individual prototype parts. Unterdessen kann dies verhindert werden, indem die richtigen Vorsichtsmaßnahmen in Bezug auf die Beleuchtungsalgorithmen vorgenommen werden, oder durch eine tatsächliche mechanische Herstellung der einzelnen Prototypteile, wenn erforderlich. Meanwhile, this can be prevented by the proper precautions are taken in relation to the illumination algorithms or by an actual mechanical manufacturing of the individual prototype parts if necessary. Diese Kompensationsstrategie wäre insbesondere auf der „vertikalen Ebene" schwierig und kann beispielsweise sowohl zu einer Unter- als auch einer Überbelichtung und konsequenterweise zu Toleranz- oder Verbindungsfehlern zwischen den einzelnen Schichten führen. This compensation strategy would be particularly on the "vertical plane" difficult and can lead, for example, both in under- and overexposure and consequently to tolerance or connection failures between the individual layers.
[0010] [0010]
Außerdem können in Verbindung mit der Verklebung der Prototypteile Probleme auftreten, da die Aushärtung des Klebers ein Zusammenziehen oder Ausdehnungen an Orten verursachen kann, an denen der Kleber Verwendung findet. Also can occur in connection with the gluing of the prototype parts problems, since the curing of the adhesive may cause a contraction or expansion in places where the adhesive is using. Diese Änderungen bei der Aushärtung würden oft einen nicht linearen Charakter aufweisen und wären daher schwierig im voraus zu schätzen oder vorauszusagen. These changes in the curing would often have a non-linear character and would therefore be difficult to estimate or predict in advance.
[0011] [0011]
Ein weiteres Problem besteht darin, dass diese Verbindung im allgemeinen Festigkeitsprobleme verursachen, wenn sie an Modellen großen Maßstabs Verwendung finden. Another problem is that this compound generally cause resistance problems when they are used in large-scale models.
[0012] [0012]
Ein zusätzliches und bedeutendes bzw. erhebliches Problem besteht darin, dass allgemeine RPA-Materialien (Materialien für Rapid-Prototyping-Vorrichtungen), wie beispielsweise Acrylsäureester und Epoxydharz ziemlich gefährlich sind, was manuelle Durchläufe nicht wünschenswert macht. An additional and important or significant problem is that general RPA materials (materials for rapid prototyping devices), such as acrylic acid ester and epoxy are quite dangerous, making it undesirable manual runs. In dieser Verbindung sollte erwähnt werden, dass die Verbindung der einzelnen Prototypen manuell ausgeführt werden muss, was sich zu den Kosten addiert und Arbeitsbedingungen schwierig gestaltet. In this connection it should be mentioned that the connection of the individual prototypes must be performed manually, which adds to the cost and just working conditions difficult. Darüber hinaus gestaltet es die Verkapselung der Vorrichtung, aufgrund der auszuführenden manuellen Arbeit, wie gemäß dem vorangehenden Verfahren beschrieben, für die Erzeuger noch schwieriger, ihre Arbeit auszuführen. In addition, it designed the encapsulation of the device even more difficult for producers to carry out their work due to the manual work to be performed, as described under the previous method. Dieses Problem ist in Bezug auf die Verwendung von beispielsweise gefährlichen oder direkt toxischen Materialien noch offensichtlicher. This problem is even more apparent in relation to the use of, for example, hazardous or toxic materials directly.
[0013] [0013]
Schließlich sollte auch erwähnt werden, dass das bekannte Verfahren ziemlich zeitaufwendig ist, welches abhängig von der Größe des Prototyps viele Stunden und manchmal mehrere Tage einschließt. Finally, it should also be mentioned that the known method is quite time consuming, which includes many hours and sometimes several days, depending on the size of the prototype.
[0014] [0014]
EP 0 676 275 EP 0676275 offenbart ein DMD-basierendes stereolithographisches Gerät, dass eine Vielzahl von Beleuchtungsmodulen umfasst, wobei jedes Modul eine zugewiesene bzw. dedizierte Lichtquelle umfasst. discloses a DMD-based stereolithographic apparatus that includes a variety of lighting modules, each module includes a dedicated or dedicated light source. Durch Verändern der Anzahl der verwendeten Module kann eine beliebige Größe und Form des Beleuchtungskopfes erlangt werden. By varying the number of modules used can be of any size and shape of the lighting head can be obtained. Jedoch weist das Gerät den Nachteil auf, dass es voluminös und ziemlich teuer ist. However, the device has the disadvantage that it is voluminous and quite expensive. Zudem resultiert die gegenseitige Variation der Lichtquellen in einem unterschiedlichen Beleuchtungsgrad der verschiedensten beleuchteten Unterbereiche und konsequenterweise in sowohl einer Unterbelichtung als auch einer Überbelichtung von sowohl der vertikalen als auch der horizontalen Ebene der Beleuchtungsfläche. Moreover, the mutual variation of the light sources results in a different degree of illumination of the various illuminated sub-areas, and consequently in both underexposure and overexposure of both the vertical and the horizontal plane of the illuminated surface. [0015] [0015]
Ein Problem des veranschaulichten Systems besteht jedoch darin, dass das System eine entsprechend große Anzahl von Beleuchtungsquellen erfordert, 1-zu-1, und dass die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung durch beispielsweise eine nicht gleichmäßige Einstellung der verschiedenen angewendeten Beleuchtungsquellen gefährdet werden kann. One problem with the system illustrated, however, is that the system requires a correspondingly large number of light sources, 1-to-1, and that the uniformity of illumination may be endangered, for example a non-uniform setting of different applied lighting sources.
[0016] [0016]
US 4 575 330 US 4,575,330 offenbart eine Rapid-Prototyping-Vorrichtung mit einem Beleuchtungssystem, das für die Beleuchtung eines lichtempfindlichen Mediums eingerichtet ist. discloses a rapid prototyping device with a lighting system that is set up for the illumination of a photosensitive medium. Das offenbarte System ist dahingehend ausgestaltet, um ein dreidimensionales Objekt so zu erzeugen, indem sukzessive, benachbarte, dünne Querschnittsschichten dieses Objektes an der Oberfläche eines flüssigen Mediums geformt werden, das ansprechend auf eine geeignete synergistische Stimulation in der Lage ist, seinen physikalischen Zustand zu ändern. The disclosed system is to the effect configured to generate a three-dimensional object so by successively adjacent thin cross-sectional layers of this object are formed on the surface of a liquid medium which is in response to appropriate synergistic stimulation is able to change its physical state , Ein Problem des veranschaulichten Systems besteht darin, dass das Beleuchtungssystem einen Einzelpunkt-Beleuchtungskopf umfasst, wodurch eine ziemlich zeitaufwendige Beleuchtungsprozedur hervorgerufen wird, insbesondere wenn es sich um Rapid-Prototyping großen Maßstabs handelt. A problem of the illustrated system is that the illumination system comprises a single point illumination head, whereby a quite time consuming illumination procedure is caused, especially if it is large scale rapid prototyping. [0017] [0017]
US 4 801 477 US 4,801,477 offenbart ein Rapid-Prototyping mit einem Einzelquellen-Beleuchtungssystem, das als eine Besonderheit eine optische Führung bzw. einen optischen Leiter an der Ausgabe des eingesetzten Modulators aufweist. discloses a rapid prototyping with a single source lighting system which has as a special feature an optical guide or an optical conductor at the output of the modulator used. Ein Problem des veranschaulichten Systems besteht darin, dass es aufgrund der Verwendung eines einzelnen Beleuchtungsmodulators nicht für eine Großmaßstabsverwendung erweitert werden kann. A problem of the illustrated system is that it can not be expanded for large scale use because of the use of a single illumination modulator. [0018] [0018]
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine RP-Technik und eine RP-Vorrichtung zu schaffen, die für die Herstellung von beispielsweise Prototypen großen Maßstabs verwendet werden können, während es außerdem das Ziel der Erfindung ist, ein Designsystem zu schaffen, dass in Bezug auf das Design von verschiedensten Typen von RPA-Systemen angewendet werden kann, ohne dass bedeutende bzw. signifikante Designmodifikationen erforderlich sind. The object of the invention is to create an RP technique and an RP apparatus that may be used for the production of, for example, prototype large scale, while it is also the object of the invention to provide a design system that regarding the design of various types can be used by RPA systems without substantial or significant design modifications are required.
DIE ERFINDUNG THE INVENTION
[0019] [0019]
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rapid-Prototyping-Vorrichtung für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten durch additive Behandlung von Querschnitten des dreidimensionalen Objekts, das ein vollkommen oder teilweise lichtsensitives bzw. lichtempfindliches Material umfasst, wobei die Vorrichtung zumindest eine Lichtquelle zur Beleuchtung eines Querschnitts des lichtsensitiven Materials mit zumindest einer räumlichen Lichtmodulatoranordnung von einzeln bzw. individuell steuerbaren Lichtmodulatoren umfasst, wobei zumindest eine Lichtquelle optisch mit einer Vielzahl von Lichtführungen bzw. Lichtleitern gekoppelt ist, die in Hinblick auf die räumliche Lichtmodulatoranordnung auf eine derartige Weise angeordnet sind, dass jede Lichtführung einen Unterbereich des Querschnitts beleuchtet. The invention relates to a rapid prototyping apparatus for the manufacturing of three dimensional objects by additive treatment of cross sections of the three-dimensional object, comprising a wholly or partially light-sensitive or light-sensitive material, the apparatus comprising at least one light source for illumination of a cross section of the light-sensitive material comprises at least one spatial light modulator arrangement of individually or individually controllable light modulators, wherein at least one light source is optically coupled to a plurality of light guides or optical fibers, which are arranged in regard to the spatial light modulator arrangement in such a manner that each light guide has a sub-region of the cross section illuminated.
[0020] [0020]
Besondere Ausführungsbeispiele der Rapid-Prototyping-Vorrichtung gemäß der Erfindung sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 14. Particular embodiments of the rapid prototyping apparatus according to the invention are the subject of dependent claims 2 to 14.
[0021] [0021]
Die Erfindung stellt die Möglichkeit zur Verfügung, ein gegebenes RP-System zum Behandeln von Prototypen beliebiger Größe zu entwerfen, da die Anzahl von Lichtemittern und dadurch abzudeckende individuelle Bereiche erhöht oder vermindert werden können, bis sie mit der Größe des fraglichen Prototyps übereinstimmen, da die selbe Beleuchtungsquelle von zumindest zwei verschiedenen Unterbereichen gemeinsam genutzt werden kann. The invention provides the possibility available to design a given RP system for handling prototypes of any size as the number of light emitters and thereby be covered individual regions can be increased or decreased, to match the size of the relevant prototype, since the same illumination source may be shared by at least two different sub-areas. Auf diese Weise wird es möglich und einfach, ein Beleuchtungssystem für ein RP-System zu entwerfen, das als ein Modulsystem mit einer Anzahl von Beleuchtungsmodulen konstruiert ist, die in Bezug auf den Systementwurf geeignet hinzugefügt oder angeordnet werden können. In this way, it becomes possible and simple to design an illumination system for an RP system constructed as a module system having a number of illumination modules that may be suitably added or arranged in relation to the system design. Diese Flexibilität kann im Prinzip sowohl für den Entwurf bzw. das Design von RPs für Prototypen großen Maßstabs als auch für mehr kundenorientierte RPs für Modelle kleinen Maßstabs Verwendung finden. This flexibility can be found in principle for both the design and the design of RPs for large-scale prototypes as well as more customer-oriented RPs models for small-scale use.
[0022] [0022]
Außerdem stellen die vielfachen Lichtemitter die Möglichkeit zur Verfügung, Lichtquellen in der Form von Punkten zu verwenden. Moreover, the multiple light emitters provide the opportunity is available to use light sources in the form of dots. Durch Einsatz eines Systems gemäß der Erfindung ist es möglich, einen so kleinen Durchmesser des punktförmigen Beleuchtungspunkts wie 10 μ zu erhalten, im Vergleich mit der vorhandenen Technik mit einem absoluten Tiefpunkt von 80 μ. By using a system according to the invention, it is possible to obtain such a small diameter of the dot-shaped illumination point such as 10 μ, in comparison with the existing technique with an absolute low of 80 μ. Dies bedeutet einen großen Vorteil, wenn Prototypen hergestellt werden, bei denen große Präzisionseigenschaften erforderlich sind. This means a great advantage when prototypes are produced, in which great precision properties are required. Dies umfasst beispielsweise die Herstellung von Werkzeugen, bei denen der Prototyp nach der Herstellung mit einem Metallüberzug bzw. -beschichtung ausgestattet wird, bevor er für das Formen eines Werkzeugs verwendet wird. This includes for example the manufacturing of tools where the prototype after manufacture is equipped with a metal plating or coating, before it is used for the molding of a tool.
[0023] [0023]
Bestimmte Bereiche dieser Technik setzen eine verlängerte bzw. ausgedehnte Lichtquelle wie beispielsweise eine fluoreszierende Lampe oder eine Excimer-Lampe ein, um in der Lage zu sein, Prototypen in einer gewissen Dimension zu produzieren. Certain areas of this technology set a prolonged or extended light source such as a fluorescent lamp or an excimer lamp to be able to produce prototypes in a certain dimension. Jedoch stellen, gemäß den optischen Gesetzen, verlängerte Lichtquellen allein nur die Möglichkeit zur Verfügung, einen verlängerten bzw. ausgedehnten Beleuchtungspunkt zu schaffen, welcher wiederum das Potential zum Anfertigen von Einzelheiten bzw. Details bei dem Prototyp signifikant beschränkt. However provide, in accordance with the laws of optics, extended light sources alone only option available to create an extended or expanded lighting point, which in turn significantly limited the potential for making of details or details on the prototype. Zusätzlich dazu unterliegen verlängerte Lichtquellen relativ großen Verlusten. In addition, extended light sources are relatively large losses.
[0024] [0024]
Gemäß der Erfindung ist die Definition von Licht breit und umfasst elektromagnetische Strahlung, sowohl innerhalb als auch außerhalb des sichtbaren Spektrums. According to the invention, the definition of light is broad and includes electromagnetic radiation, both within and outside the visible spectrum.
[0025] [0025]
Alternativ müssen in Verbindung mit den verlängerten Lichtquellen ziemlich viele optische Instrumente verwendet werden, um die Form des Beleuchtungspunktes einzustellen. Alternatively, quite a lot of optical instruments to be used in connection with the prolonged light sources in order to adjust the shape of the illumination point. Natürlicherweise gestaltet dies das System teuerer, während außerdem ein großes Maß von Genauigkeit erforderlich ist, wenn die optischen Instrumente überwacht werden. Naturally, this made the system more expensive, while there is a high degree of accuracy is required when the optical instruments are monitored.
[0026] [0026]
Die vielfachen bzw. vielen Lichtemitter stellen außerdem die Möglichkeit zur Verfügung, den Beleuchtungseffekt über den beleuchteten Querschnitt zu erhöhen, da jeder Bereich durch einen einzelnen Lichtemitter oder sogar einen Leuchtkörper beleuchtet werden kann. The multiple and many light emitter also provide the opportunity available to increase the lightening effect on the illuminated cross section, as each area can be illuminated by a single light emitter or even a luminous body. Dies stellt einen Vorteil dar, da es möglich wird, den Beleuchtungseffekt auf den individuellen Prototyp auf eine derartige Weise maß zu schneidern, dass er mit optimalem Beleuchtungseffekt geschaffen wird. This constitutes an advantage, since it becomes possible to measure the illumination effect to the individual prototype in such a way to tailor that it is created with optimal illumination effect.
[0027] [0027]
Wie in Anspruch 1 spezifiziert ist, ist es durch Beleuchtung der Unterbereiche möglich, eine effektive Summe der Anzahl von Unterbereichen zu erlangen. Is as specified in claim 1, it is possible by the illumination sub-regions, to obtain an effective sum of the number of sub-areas.
[0028] [0028]
Ein besonderer Vorteil eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems besteht außerdem darin, dass die Beleuchtung der Unterbereiche die Möglichkeit zur Verfügung stellt, Unterbereiche in separaten Beleuchtungsmodulen zu entwerfen, die einfach ausgetauscht werden können, da die einzelnen Beleuchtungsmodule gegenseitig bzw. gemeinsam ausgerichtet werden können. A particular advantage of an illumination system according to the invention also is that the illumination of the sub-regions, the possibility of available sub-regions to design separate lighting modules that can be replaced simply because the individual lighting modules can be aligned with each other or together.
[0029] [0029]
Dies sollte unter dem Licht der Tatsache betrachtet werden, dass die Beleuchtungsmodule in Bezug zu verschiedensten RP-Technologien als ziemlich verwundbar angesehen werden müssen, da das Beleuchtungssystem dauerhaft beschädigt werden wird, sobald es in Kontakt mit bestimmten Arten von Medien gebracht wird, weshalb die Möglichkeit zum Schaffen eines ziemlich einfachen Verfahrens zum Austausch der Beleuchtungsschließer wünschenswert ist. This should be considered in the light of the fact that the lighting modules with respect to various RP technologies must be considered quite vulnerable because the lighting system will be permanently damaged when it is brought into contact with certain types of media, so it is possible is desirable for providing a fairly simple method to replace the lighting closer.
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[0030] [0030]
Außerdem weisen etliche der vorhandenen Beleuchtungstechnologien eine beschränkte Brauchbarkeitsdauer auf. In addition, many of the existing lighting technologies have a limited useful life. Dies umfasst die LCD-basierenden Lichtventile, bei denen die starke Lichtanregung, insbesondere mit UV-Licht, eine Gefahr eines allmählichen Defekts der aktiven Kristalle zur Folge hat, was auch bei dem mikromechanischen Schließer der Fall ist, wobei gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erwartet wird, dass die mikromechanischen Schließer eine beschränkte Anzahl von Ein-/Aus-Umschaltungen aufweisen. This includes the LCD-based light valves where the strong light excitation, especially with UV light, a risk of a gradual failure of the active crystals, a result, which is the case with the micro-mechanical contact, wherein according to an embodiment of the invention is expected that the micromechanical normally have a limited number of on / off switches.
[0031] [0031]
Behandlung ist in ihrem breitesten Sinne definiert und umfasst beispielsweise Aushärten oder Zersetzung des lichtempfindlichen Materials. Treatment is defined in its broadest sense and includes, for example curing or decomposition of the photosensitive material.
[0032] [0032]
Wie in Anspruch 2 spezifiziert, ist es durch Zulassen, dass jede räumliche Modulatoranordnung lichtdurchlässige Lichtventile umfasst, gemäß der Erfindung möglich, ein zusätzliches vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zu erlangen. As specified in claim 2, it is by allowing each spatial modulator assembly comprises transmissive light valves according to the invention makes it possible to obtain an additional advantageous embodiment. Unter Verwendung von Lichtführungen bzw. Lichtleitern wird der zuvor erwähnte Vorteil des einfachen Austauschs der Beleuchtungsmodule ausgeprägt sein, da die gegenseitige Ausrichtung der Beleuchtungsmodule nur ein zusätzliches unkritisches Zusammenbauen oder Auseinanderbauen des lichtemittierenden Endes einer Lichtquelle erfordert. Using light guides or optical fibers, the aforementioned advantage of easy replacement of lighting modules will be pronounced, since the mutual orientation of the lighting modules requires only one additional non-critical assembly or disassembly of the light-emitting end of a light source. Folglich ist keine kritische Kalibrierung des Beleuchtungssystems notwendig. Thus, no critical calibration of the illumination system is necessary.
[0033] [0033]
Durch Verteilung des Lichts durch mehrere Lichtführungen, die jede eine Anzahl von Lichtventilen beleuchtet, ist es außerdem möglich, mehr Lichtquellen auf eine einfache Weise zu verwenden, da jede Lichtquelle einer bestimmten Lichtführung zugeordnet werden kann, so dass der Effekt maximiert wird. By distributing the light through several light guides, which illuminates each of a number of light valves, it is also possible to use more light sources in a simple manner as each light source of a specific light guide can be associated, so that the effect is maximized.
[0034] [0034]
Ein weiterer Vorteil des Verteilens von Licht mittels einer Lichtführung besteht darin, dass das Licht in optischen Kopplern oder ähnlichen Geräten geeignet gemischt werden kann, um in der einzelnen Lichtführung einen größeren Gesamtdurchlasseffekt zu erlangen. Another advantage of distributing light by means of a light guide is that the light may be suitably mixed in optical couplers or similar devices in order to obtain a larger total passage effect in the individual light guide.
[0035] [0035]
Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es allmählich möglich wird, erhöhte Leistungseingaben von beispielsweise Lampen in dem UV-Bereich zu erlangen, was darin resultiert, dass der an die Lichtventile übertragene Effekt so groß ist, dass die einzelnen Lichtführungen ein Licht emittieren können, das ausreichende Energie aufweist, um gleichzeitig mehr Lichtventile zu beleuchten. Yet another advantage of the invention is that it gradually becomes possible to obtain increased power inputs from, for example, lamps in the UV range, which results in that the transmitted to the light valves effect is so great that the individual light guides emit a light can which has sufficient energy to illuminate more light valves simultaneously.
[0036] [0036]
Im Zusammenhang mit der Verwendung von beispielsweise W-Lampen ergab sich außerdem, dass die Einführung von „Makro-Beleuchtungsbereichen", das heißt Bereichen, die durch eine einzige optische Faser pro Bereich beleuchtet werden, keine signifikanten Kanteneffekte zwischen jedem Beleuchtungsbereich zur Folge hat, genauso wie es sich ergab, dass Potential und signifikante Variationen zwischen den emittierten Effekten von jeder Lichtführung (resultierend aus einem variierenden Intensitätsprofil einer verbundenen Lampe beispielsweise aufgrund von verschiedensten Anordnungen der optischen Kopplungsinstrumente und der einzelnen Fasern in Bezug auf die Lampe) durch eine geeignete Vermischung der Lichtführungen kompensiert werden können, wodurch das Ergebnis der Beleuchtung einen sichtbaren homogenen Eindruck hinterlässt, ohne das irgendwelche signifikanten Intensitätsunterschiede bei den Kantenbereichen vorhanden sind. In connection with the use of, for example, W lamps is also found that the introduction of "macro-light areas," that is, areas that are illuminated by a single optical fiber per region, no significant edge effects between each illumination area with the result, just as it turned out that potential and significant variations between the emitted effects from each light guide (resulting from a varying intensity profile of a connected lamp, for example, due to various arrangements of the optical coupling instruments and the individual fibers in relation to the lamp) through a suitable mixing of the light guides can be compensated, thus the result of the illuminating leaves visible homogeneous impression without any significant differences in intensity at the edge regions are present.
[0037] [0037]
Die zuvor erwähnte Vermischung kann beispielsweise in Bezug auf die benachbarten Makro-Beleuchtungsbereiche ausgeführt werden, die mit einem optischen Effekt ausgestattet werden können, der nicht signifikant variiert, während sich relativ weit voneinander entfernt befindende Makro-Beleuchtungsbereiche in der Intensität variieren können, ohne signifikante sichtbare Unterbrechungen an der Beleuchtungsfläche zur Folge zu haben. The aforementioned mixing can for example be carried out in relation to the adjacent macro lighting areas, which can be equipped with an optical effect which does not vary significantly, while relatively far apart are in dividend macro lighting ranges, can vary in intensity, with no significant visible interruptions to the illuminated surface to have the effect.
[0038] [0038]
Ein zusätzlicher Vorteil gemäß der Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, zu oder von den einzelnen optischen Fasern emittiertes Licht zu filtern, so dass die Beleuchtungsintensität für alle oder einen Teil der optischen Fasern homogen ist. An additional advantage of the invention is that it is possible to or from the individual optical fibers to, emitted light filter so that the illumination intensity for all or part of the optical fibers is homogeneous.
[0039] [0,039]
Erfindungsgemäß kann eine derartige Vorrichtung verglichen mit den vorhandenen Techniken einer relativ einfachen Technik zugrunde liegen, während außerdem eine hohe Auflösung, eine hohe Beleuchtungsgeschwindigkeit, gute Präzisionseigenschaften und eine gleichmäßige Beleuchtungsintensität über einen sehr großen Beleuchtungsbereich geschaffen wird. According to the invention, such a device compared to the existing techniques of a relatively simple technique may underlie while also a high resolution, high lighting speed, good precision properties and a uniform illumination intensity is created over a very large area lighting.
[0040] [0040]
Die Erfindung ist insbesondere in Bezug auf Lichtventile vorteilhaft, die mit einem relativ großen Verlust in Zusammenhang stehen. The invention is particularly advantageous in relation to light valves associated with a relatively large loss. Ein Beispiel von derartigen Lichtventilen können beispielsweise räumliche Lichtmodulatoren sein wie beispielsweise LCD, PDLC, PLZT, FELCD und Kerr-Zellen. An example of such light valves can be, for example, such as LCD, PDLC, PLZT, FELCD and Kerr-cell spatial light modulators. Andere Typen von Lichtventilen können beispielsweise elektromechanische reflexionsbasierende Lichtventile des DMD-Typs sein. Other types of light valves can be, for example, electro-mechanical reflection based light valves of the DMD type.
[0041] [0041]
Folglich ist es gemäß der Erfindung möglich, Licht auf eine einfache Weise über eine große Fläche mit der Verwendung von relativ wenigen Lichtführungen aufzusummieren, genauso wie es möglich ist, die Lichtemitter des Beleuchtungssystems relativ frei zu orientieren, da die Lichtemitter aus Lichtführungsenden und nicht aus einem optischen System, Treibern und Kühleinrichtungen bestehen. Consequently, it is according to the invention possible to sum up light in a simple manner over a large area with the use of relatively few light guides, just as it is possible to orient the light emitters of the illumination system relatively freely as the light emitters of the light guide and not from a optical system, drivers, and cooling devices exist.
[0042] [0042]
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit lichtdurchlässigen Lichtventilen erlangt, da sie wenig optische Verluste erzeugen, was für die Funktionalität von gewissen Anwendungen zwingend notwendig sein kann. A particularly advantageous embodiment of the invention is obtained with translucent light valves because they produce little optical losses, which may be essential for the functionality of certain applications.
[0043] [0043]
Wie in Anspruch 3 spezifiziert, wird es durch Zulassen, dass die Vorrichtung eine erste Linsenanordnung umfasst, wobei die erste Linsenanordnung zumindest eine in Bezug auf jedes Lichtventil auf eine derartige Weise angeordnete Mikrolinse umfasst, dass das emittierte Licht von der (den) Lichtführung(en) (8) auf oder in der Nähe der optischen Achse der einzelnen Lichtventile fokussiert, möglich, ein hohes Verwendungsmaß des Lichteffekts und schnelle von der Lichtquelle erzeugte Durchgangszeiten zu erlangen. As specified in claim 3, it is by allowing the apparatus comprising a first lens arrangement, said first lens arrangement includes at least one in respect to each light valve is arranged in such a manner microlens that the emitted light from the (the) light guide (s ) (8) to get on or focused in the vicinity of the optical axis of the individual light valves, it is possible a high Verwendungsmaß of the light effect and rapid generated by the light source transit times.
[0044] [0044]
Wie in Anspruch 4 spezifiziert, wird es durch Zulassen, dass die Rapid-Prototyping-Vorrichtung zwischen den Lichtventilen und der Beleuchtungsfläche eine zweite Mikrolinsenanordnung auf eine derartige Weise umfasst, dass durch die Lichtkanäle der individuellen Lichtventile hindurchgelassenes Licht geeignet auf der Beleuchtungsfläche fokussiert ist, möglich, das Licht von jedem Kanal in kleineren Punkten mit hoher Intensität auf die Beleuchtungsfläche hindurchzulassen. As specified in claim 4, it is by allowing the rapid prototyping device between the light valves and the illumination surface comprising a second microlens array in such a manner that through transmitted light is properly focused on the illumination surface through the light channels of the individual light valves, it is possible , the light from each channel in smaller dots with high intensity to pass therethrough the illumination area.
[0045] [0045]
Die Erfindung stellt auch eine sehr vorteilhafte Möglichkeit des Verhinderns von Operationsfehlern bzw. Betriebsfehlern zur Verfügung. The invention also provides a very convenient way of preventing operation errors or improper operation is available. Folglich wird es möglich, die Beleuchtungsfläche so weit wie möglich von der Lichtventilanordnung hinweg zu bewegen, was das Risiko reduziert, dass die fraglichen Medien mit der Lichtventilanordnung in Kontakt kommen. Consequently, it becomes possible to use the lighting area of the light valve array to move as far away as possible, thus reducing the risk that the media in question coming into contact with the light valve arrangement.
[0046] [0046]
Die Beleuchtungsentfernung bzw. der Beleuchtungsabstand kann durch den Entwurf bzw. das Design der Mikrolinsen bestimmt werden. The lighting distance or of the lighting distance can be determined by the design or the design of the microlenses.
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[0047] [0047]
Diese Eigenschaft ist insbesondere vorteilhaft, da diese Technik – im Gegensatz zu anderen Anwendungen -für Positionsungenauigkeiten in der z-Fläche technisch verwundbar ist. This property is particularly advantageous as this technique - as opposed to other applications -for position inaccuracies in the z surface is technically vulnerable.
[0048] [0048]
Wie in Anspruch 5 spezifiziert, ist es durch Zulassen, dass die Lichtführungen vorzugsweise aus Multimode-Fasern bestehen, möglich, einen beschränkten Beleuchtungsintensitätsverlust und eine große Flexibilität in dem Design durch die großräumige Anordnung der einzelnen Elemente zu erlangen. As specified in claim 5, it is by allowing the light guides preferably consist of multimode fibers, it is possible to obtain a limited illumination intensity loss and great flexibility in the design of the large-scale arrangement of the individual elements.
[0049] [0049]
Durch Verwendung von Multimode-Fasern wird es außerdem möglich, die Beleuchtungsfläche mit einem breiten Spektrum von Licht zu beleuchten. By using multi mode fibers it also becomes possible to illuminate the illumination surface with a wide spectrum of light.
[0050] [0050]
Wie in Anspruch 6 spezifiziert, wird durch Zulassen, dass zumindest eine der Lichtquellen aus einer Kurzbogenlückenlampe besteht, ein hoher Effekt emittierten Lichts von einem Bereich eines beschränkten physikalischen Geltungsbereichs erlangt (hohe Strahlungsleistung). As specified in claim 6, a high emitted light effect is by allowing at least one light source consists of a short arc gap lamp, of an area of a limited physical scope obtained (high radiation power).
[0051] [0051]
Wie in Anspruch 7 spezifiziert, wird es durch Zulassen, dass die einzelnen Lichtventile in Reihen in der Querrichtung der Fläche bei einem gegebenen gegenseitigen Abstand angeordnet sind, wobei die Reihen in der Querrichtung gegenseitig versetzt sind, möglich, das Licht linear und weit aufzuteilen. As specified in claim 7, it is by allowing the individual light valves are arranged in rows in the transverse direction of the surface at a given mutual distance, said rows being mutually offset in the transverse direction, it is possible to divide the light linearly and wide.
[0052] [0052]
Wie in Anspruch 8 spezifiziert, wird es durch Anordnen der Reihen auf eine derartige Weise, dass die Projektion auf die Querrichtung der Fläche, die durch die Lichtventile zur Verfügung gestellt wird, eine Anzahl von Beleuchtungspunkten mit einem gegebenen gegenseitigen Abstand in der Querrichtung zur Folge hat, möglich, Licht in Punkten mit einer signifikant verbesserten Auflösung zu emittieren, als es der Fall gewesen wäre, wenn sie durch die physikalische Ausdehnung der Ventile bestimmt worden wären, und wenn sie in einer einzigen Reihe in Querrichtung angeordnet worden wären. As specified in claim 8, it is by arranging the rows in such a manner that the projection onto the transverse direction of the surface which is provided by the light valves are available, has a number of illumination points at a given mutual distance in the transverse direction to the sequence , it is possible to emit light in dots with a significantly improved resolution, than would have been the case had they been determined by the physical extent of the valves and if they had been arranged in a single row in the transverse direction.
[0053] [0053]
Wie in Anspruch 9 spezifiziert, wird erfindungsgemäß durch Zulassen, dass das (die) Flächenprofil(e) der räumlichen Modulatoranordnungen an einem oder mehr Belichtungsköpfen angeordnet sind, wobei die Belichtungsköpfe und die Beleuchtungsfläche entworfen sind, um eine relative Bewegung vorzunehmen, wobei die Rapid-Prototyping-Vorrichtung mit einer Steuerschaltung zur Steuerung der räumlichen Lichtmodulatoranordnungen abhängig von der Bewegung zwischen dem Belichtungskopf und der Beleuchtungsoberfläche ausgestattet ist, ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel erlangt. As specified in claim 9, according to the invention by allowing the (the) surface profile (s) of the spatial modulator arrangements on one or more exposure heads are arranged, wherein the exposure heads and the illumination area are designed to make a relative movement, said rapid- prototyping apparatus comprising a control circuit for controlling the spatial light modulator arrays is equipped depending on the movement between the exposure head and the illumination surface, obtains an advantageous embodiment.
[0054] [0054]
Wie in Anspruch 10 spezifiziert ist, wird es durch Zulassen, dass der Belichtungskopf (die Belichtungsköpfe) einen Balken umfassen, dessen Bewegung über der Beleuchtungsfläche aus einer einzigen fortschreitenden Bewegung in der Querrichtung des Balkens besteht, möglich, beleuchtete Punkte zu schaffen, die aufgrund der Abtastbewegung die gesamte oder einen signifikanten Teil der Beleuchtungsfläche abdecken. Is as specified in claim 10, it is by allowing the imaging head (exposure head) comprise a bar whose movement is to the area of illumination from a single progressing movement in the transverse direction of the beam, it is possible to create illuminated dots, due to the scanning the whole or cover a significant portion of the illuminated surface.
[0055] [0055]
Wie in Anspruch 11 spezifiziert, wird es durch Zulassen, dass das Beleuchtungsgerät zwischen der räumlichen Lichtmodulatoranordnung und der Beleuchtungsfläche zusätzliche optische Einrichtungen für das Aufspreizen von Lichtstrahlen umfasst, die durch eine räumliche Lichtmodulatoranordnung über der Beleuchtungsfläche zur Verfügung gestellt werden, möglich, einen Bereich zu belichten, der physisch größer als der Bereich ist, der von den Lichtkanälen abgedeckt ist, wodurch auch nicht aktive Kantenbereiche um eine Lichtventilanordnung herum beleuchtet werden können. As specified in claim 11, it is by allowing the illumination device between the spatial light modulator arrangement and the illumination surface comprising additional optical means for the spreading of light beams provided by spatial light modulator arrangement over the illumination surface is available, possible to expose a region that is physically larger than the area that is covered by the light channels whereby also active edge areas around a light valve arrangement around can not be illuminated.
[0056] [0056]
Wie in Anspruch 12 spezifiziert, wird durch Zulassen, dass die räumliche Lichtmodulatoranordnung der Beleuchtungseinheit aus räumliche Lichtventilen, wie beispielsweise LCD, PDLC, PLZT, FELCD oder Kerr-Zellen, angefertigt ist, in Bezug auf das Lichtmodulatorprinzip der einzelnen Anwendungen eine große Designflexibilität erlangt, was die Herstellung von standardisierten Komponenten preiswerter gestaltet. As specified in claim 12, by allowing the spatial light modulator arrangement of the illumination unit of spatial light valves, such as LCD, PDLC, PLZT, FELCD or Kerr cells, is made with respect to the light modulator principle of individual applications gained great design flexibility, which makes the production of standardized components designed cheaper.
[0057] [0057]
Wie in Anspruch 13 spezifiziert, wird es durch Zulassen, dass die räumliche Lichtmodulatoranordnung des Beleuchtungsgeräts aus reflektierenden elektromechanischen Lichtventilen, wie beispielsweise DMD, besteht, möglich, ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erlangen, welches auf kommerziell weit verbreiteten Technologien basiert. As specified in claim 13, it is by allowing the spatial light modulator arrangement of the illumination device of reflective electromechanical light valves such as DMD exists, it is possible to obtain a further advantageous embodiment of the invention, which is based on commercially widespread technologies.
[0058] [0058]
Durch zulassen, dass die Lichtventile der Beleuchtungseinheit aus durchlassbasierenden elektromechanischen Lichtventilen bestehen, wird durch den Modulator eine Auflösung mit nur einer kleinen Lichtreduktion erlangt. By let the light valves of the lighting unit consisting of transmitting based electromechanical light valves, a resolution is obtained with only a small light reduction by the modulator. Dies ist in Bezug auf selbst kleine Verbesserungen der verfügbaren Strahlungsintensität insbesondere vorteilhaft, was eine signifikant reduzierte Beleuchtungsdauer zur Folge hat. This is particularly advantageous in terms of even small improvements in the available radiation intensity, resulting in a significantly reduced illumination time result. Dies muss unter dem Licht der Tatsache betrachtet werden, dass ein RP-Prototyp durch etliche Materialschichten aufgebaut wird, und die zu gewinnende Gesamtzeit daher signifikant ist. This must be viewed in the light of the fact that an RP prototype is built up by several layers of material, and to winning total time is therefore significant.
[0059] [0059]
Wie in Anspruch 14 spezifiziert, wird durch Zulassen, dass die Lichtführungen der Beleuchtungseinheit in Bezug auf die räumliche Lichtmodulatoranordnung auf eine derartige Weise angeordnet sind, dass die gelieferte optische Energie für jede Untergruppe von Lichtmodulatoren nicht signifikant variiert, sobald die Untergruppen von Lichtmodulatoren benachbarte Unterbereiche in großer Nähe zueinander auf der Beleuchtungsfläche beleuchten, die zulässige Variation der Lichtintensität zwischen allen Lichtquellen erlangt, und sie kann ohne sichtbar zu sein erhöht werden. As specified in claim 14, by allowing the light guides of the illumination unit are arranged with respect to the spatial light modulator arrangement in such a manner that the delivered optical energy for each subset of light modulators does not vary significantly once the subsets of light modulators adjacent sub-areas in close proximity to each other on the light illumination surface, obtains the allowable variation in light intensity between all light sources, and it can be visible without having to be increased.
[0060] [0060]
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren, wie in Anspruch 15 spezifiziert, für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels einer Rapid-Prototyping-Vorrichtung, bei der zumindest eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Lichtführungen optisch gekoppelt ist, die in Bezug auf die räumliche Lichtmodulatoranordnung auf eine derartige Weise angeordnet sind, dass jede Lichtführung einen Unterbereich des Querschnitts beleuchtet. The invention also relates to a method as specified in claim 15, for the production of three-dimensional objects by means of a rapid prototyping apparatus in which at least one light source having a plurality of light guides is optically coupled, which in relation to the spatial light modulator arrangement are arranged in such a manner that each light guide illuminates a sub-area of the cross section.
[0061] [0061]
Besondere Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche 16 und 17. Particular embodiments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims 16 and 17th
[0062] [0062]
Auf diese Weise ist es möglich, ein Beleuchtungssystem zu erlangen, dass in der Lage ist, Prototypen mit einer Geschwindigkeit zu produzieren, welche gegenwärtig bis zu zehnmal schneller als die vorhandenen Techniken und Verfahren ist. In this way, it is possible to obtain an illumination system that is capable of producing prototypes at a speed which is currently up to ten times faster than the existing techniques and methods.
[0063] [0063]
Je größer das Modell, desto größer ist der Vorteil gemäß der Erfindung. The bigger the model, the bigger the advantage according to the invention.
[0064] [0064]
Wie in Anspruch 16 spezifiziert, wird durch Zulassen, dass das vollkommen oder teilweise lichtempfindliche Material als eine Schicht an einer Platte in einem Behälter angeordnet wird, und nachfolgend von dem RP-Gerät belichtet wird, bevor eine neue Schicht auf die vorangehende Schicht angeordnet wird, ein allmählicher Aufbau des gewünschten Prototyps erlangt. As specified in claim 16, by allowing the completely or partially light-sensitive material is arranged as a layer on a plate in a container and subsequently exposed by the RP device before a new layer to the previous layer is arranged, obtains a gradual attainment of the required prototype. Erfindungsgemäß ermöglicht das Verfahren die Konstruktion einer Schicht und ihre Verbindung mit einer vorangehenden Schicht bei einem einzigen Arbeitsprozess. According to the invention, the method allows the construction of a layer and its connection with a previous layer in one single work process.
[0065] [0065]
Wie in Anspruch 17 spezifiziert, wird es durch Zulassen, dass das RP-Gerät ein computerunterstütztes Entwurfsprogramm umfasst, das in der Lage ist, die dreidimensionalen Repräsentationen des zu konstruierenden Prototyps in Dateien umzuwandeln, die einen Querschnitt des Prototyps enthalten, wobei die Inhalte der Dateien Verwendung finden, um die steuerbaren Lichtmodulatoren zu steuern, möglich, beispielsweise graphische Repräsentationen in einen gegebenen Prototypen umzuwandeln. As specified in claim 17, it is by allowing the RP device comprises a computer aided design program which is able to convert the three-dimensional representations of the to be constructed prototype into files containing a cross section of the prototype, the contents of the files are used to control the controllable light modulators possible to convert graphical representations, for example, in a given prototype. Erfindungsgemäß findet dieser Prozess mit einer sehr langsamen Umwandlungsgeschwindigkeit statt. According to the invention, this process takes place at a very slow conversion speed.
FIGUREN FIGURES
[0066] [0066]
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. The invention with reference to the figures is described in detail. Es zeigen: In the drawings:
[0067] [0067]
1 1 ein Beispiel einer SLA-Anwendung gemäß der Erfindung und an example of an SLA application according to the invention and
[0068] [0068]
2 2 ein zusätzliches Beispiel der SLA-Anwendung gemäß der Erfindung. an additional example of the SLA application according to the invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
[0069] [0069]
1 1 zeigt ein schematisches Schaubild eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung. shows a schematic diagram of an embodiment of the invention.
[0070] [0070]
Mikroschließer oder Lichtventile sind in dem breitesten Sinne als lichtdurchlässige Lichtblenden definiert, die beispielsweise aus mikromechanischen Schließern angefertigt sein können. Micro contact or light valves are defined in the broadest sense as a translucent lens hoods that can be made for example of micromechanical closers. Die einzelnen Schließerelemente können beispielsweise der Typ sein, der in der französischen Patentanmeldung Nummer 9412928 beschrieben ist, oder der Typ sein, der in der entsprechenden EP-A 709 706 beschrieben ist, da es für das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung für entscheidend gehalten wird, dass das zu modulierende Licht direkt durch den einzelnen Mikroschließer hindurchgelassen wird, um einen minimalen Durchlassverlust zu schaffen. The individual closers elements may be, for example, the type described in French Patent Application No. 9412928, or the type described in the corresponding EP-A 709 706, because it is considered the preferred embodiment of the invention is crucial that to be modulated light is transmitted directly through the individual micro-contact, to provide a minimum transmission loss.
[0071] [0071]
Die gezeigte Rapid-Prototyping-Vorrichtung (RP-Vorrichtung) umfasst einen stationären Teil, dessen signifikanteste Komponente aus einem Behälter The rapid prototyping apparatus shown (RP) apparatus comprises a stationary part whose most significant component consists of a container 1 1 besteht, der entworfen ist, um eine geeignete Menge von flüssigem RP-Material exists, which is designed to provide a suitable amount of liquid RP material 2 2 zu enthalten. to contain. Ein RP-Material ist das Material, aus dem der RP-Prototyp angefertigt wird, wie beispielsweise Epoxydharz, Acrylsäureester oder andere RP-Materialien. An RP material is the material from which the RP prototype is made, such as epoxy, acrylic acid esters or other RP materials. Zusätzlich ist der stationäre Teil mit einer Führung In addition, the stationary part is with a guide 4 4 entworfen, die für verschiedenste Zwecke zwischen dem stationären Teil und einem beweglichen Beleuchtungsgerät designed for various purposes between the stationary part and a movable illumination device 3 3 angeordnet werden kann. can be arranged. Das Beleuchtungsgerät kann auch eine (nicht abgebildete) entsprechende Führung für beispielsweise eine vertikale Bewegung umfassen. The lighting device can also be a (not shown) comprise respective guide for example, a vertical movement. Die RP-Vorrichtung umfasst auch andere (nicht abgebildete) computergesteuerte Einrichtungen, die entworfen sind, um eine relative Bewegung des Beleuchtungsgeräts The RP apparatus also comprises other (not shown) computer-controlled means which are designed to permit relative movement of the lighting device 3 3 entsprechend einem geeigneten computerunterstützten Design des Beleuchtungssystems der RP-Vorrichtung zu steuern. to control in accordance with a suitable computer-aided design of the illumination system of the RP apparatus.
[0072] [0072]
Das Beleuchtungsgerät The illumination device 3 3 ist auch mit einem Beleuchtungssystem ausgestattet, dessen wichtigste Komponenten nachfolgend beschrieben werden. is also equipped with an illumination system whose most important components will be described below.
[0073] [0073]
Das Beleuchtungsgerät The illumination device 3 3 umfasst eine an einem Gestell includes a on a frame 5 5 angebrachte Lichtquellenanordnung mounted light source arrangement 6 6 , die zusammen mit einer Energieversorgungseinrichtung und einer Kühleinrichtung bekannte notwendige Einrichtungen der Beleuchtung umfasst. Which, together with a power supply device and a cooling device includes known devices of the necessary illumination. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Lichtquelle als eine W-Quelle veranschaulicht. In the example shown the light source is illustrated as a W-source. Die Lichtquelle mit ihren Aggregaten und Kühleinrichtungen kann stationär oder beweglich sein. The light source with its units and cooling equipment can be mobile or stationary.
[0074] [0074]
Die Lichtquellenanordnung The light source arrangement 6 6 ist optisch mit Bündeln is optically with bundles 7 7 von optischen Multimode-Fasern verbunden. connected by multimode optical fibers. Diese Bündel These bundles 7 7 spreizen sich in acht einzelnen Fasern spread into eight individual fibers 8 8 auf, bei denen jede Faser eine Mikroschließeranordnung von beispielsweise 588 mikromechanischen Lichtventilen beleuchtet. on where each fiber illuminates a micro closer arrangement, for example, 588 micro-mechanical light valves. Folglich beleuchten die acht einzelnen Fasern im Gleichklang ein Beleuchtungsgerät Consequently, the eight individual fibers illuminate in unison a lighting device 9 9 , das acht Mikroschließeranordnungen umfasst, die jeweils einen einzelnen Bereich der gesamten Mikroschließeranordnung darstellen. Comprising eight micro closer arrangements, each representing a different area of the entire micro closer arrangement.
[0075] [0075]
Die Konstruktion selbst und die Orientierung dieser Lichtventile wurde von dem Erfinder dieser Erfindung auch in den internationalen Anmeldungen Nr. PCT/DK98/00154 und Nr. PCT/DK98/00155 beschrieben. The design itself and the orientation of these light valves was described by the inventors of this invention in the international application Nos. PCT / DK98 / 00154 and no. PCT / DK98 / 00155.
[0076] [0076]
Jeder einzelne Bereich umfasst eine Anzahl von Lichtventilen, die von einer (nicht abgebildeten) angeschlossenen Steuerschaltung individuell elektrisch gesteuert werden können. Each individual area comprises a number of light valves which are connected by a (not shown) control circuit can be individually electrically controlled. Die Lichtventilanordnung kann beispielsweise eine LCD-Anzeige mit einer gegebenen gewünschten Auflösung sein. The light valve arrangement may be, for example, an LCD display with a given desired resolution. Jedoch sind mikromechanische Schließer vorzuziehen. However micromechanical closers are preferable.
[0077] [0077]
Der gesamte Bereich von Lichtventilen wird durch eine einzige Lichtführung The entire range of light valves is a single light guide 8 8 beleuchtet, die in einer derartigen Weise angeordnet ist, dass ein von der Lichtführung illuminated, which is arranged in such a manner that a light guide of the 8 8 emittierter Lichtstrahl alle einen individuellen Bereich belegenden Lichtventile mit optischer Energie beliefern bzw. speisen kann. emitted light beam can supply or feed all a personalized occupying light valves with optical energy.
[0078] [0078]
Es sollte beachtet werden, dass der Lichtstrahl normalerweise durch die kollimierenden optischen Instrumente an die Unterbereiche in einer derartigen Weise gespeist wird, dass der Lichtstrahl, mit welchem der räumliche Lichtmodulator gespeist worden ist, über den Modulatorbereich in Bezug auf Energie gleichmäßig ist. It should be noted that the light beam is normally energized by the collimating optical instruments to the sub-areas in such a manner that the light beam has been with which the spatial light modulator is fed, via the modulator region in terms of energy is uniform.
[0079] [0079]
Die Mikroschließer in den Beleuchtungsmodulen The micro closer to the lighting modules 9 9 wurden entworfen, um eine Abtastung über eine Abtastzeile von 25 bis 30 cm in der gezeigten Beleuchtungsanordnung auszuführen. were designed to perform a scan across a scan line of 25 to 30 cm in the lighting arrangement shown.
[0080] [0080]
Aus dem Beispiel ist ersichtlich, dass die Länge der zu verwendenden Abtastzeile, das heißt, eine der Maximaldimensionen eines hergestellten RP-Prototyps, im Gegensatz zu vorhandenen Techniken wie gewünscht geformt werden kann, da die „lokale bzw. örtliche" Beleuchtung der einzelnen Beleuchtungsmodule in beliebiger Richtung an der Beleuchtungsfläche orientiert werden kann. Abgesehen davon ist es auch unmittelbar ersichtlich, dass das Beleuchtungsverfahren mittels einer zentralen Lichtquelle und den gekoppelten optischen Führungen einen gewaltigen Vorteil in Bezug auf das Design zur Verfügung stellt, was sich natürlicherweise finanziell und in der Qualität der fertiggestellten Konstruktion widerspiegelt. Die gezeigte Konstruktion ist folglich extrem robust, und beliebige Defekte oder beschädigte Lichtmodulatoren können einfach ausgetauscht werden. From the example it can be seen that the length of the to-use scanning line, that is, one of the maximum dimensions of a manufactured RP prototype, in contrast to existing techniques can be shaped as desired, as the "local or local" illumination of the individual illumination modules in any direction on the illuminated surface can be oriented. Apart from that it is immediately apparent that the illumination method is by means of a central light source and the coupled optical waveguides a huge advantage in terms of design available, what is naturally financially and in the quality completed construction reflects. The design shown is consequently extremely robust, and any faulty or damaged light modulators can be easily replaced.
[0081] [0081]
Zusätzlich ist die Vorrichtung mit einer (nicht abgebildeten) Steuerschaltung ausgestattet, die entworfen ist, um eine relative Z-Positionierung (vertikale Bewegung) und Orientierung zwischen dem Beleuchtungssystem und einem Material Additionally, the apparatus having a (not shown) control circuit is provided, which is designed to provide a relative Z positioning (vertical movement) and orientation between the illumination system and a material 2 2 zur Verfügung zu stellen. to make available. Ein Beispiel derartiger Materialien wurde bei dem Beispiel eines in An example of such materials has been, in the example of a in 2 2 gezeigten Ausführungsbeispiels ausführlich beschrieben. shown embodiment described in detail.
[0082] [0082]
2 2 zeigt eine RP-Vorrichtung mit einem stationären Teil, der aus einem starr angebrachten Balken besteht, der mit einem auf der x- und Y-Ebene beweglichen Schlitten shows an RP apparatus comprising a stationary part consisting of a rigidly mounted bar provided with a movable on the X and Y plane carriage 27 27 ausgestattet ist. is provided. Dieser Schlitten ist mit einer Halteeinrichtung This carriage is equipped with a holding means 28 28 zur Fixierung eines Beleuchtungsgeräts ausgestattet, wobei das Beleuchtungsgerät horizontal bewegbar bzw. beweglich ist, während das Gerät vertikal fixiert ist. equipped for fixing a lighting device, the lighting device is horizontally movable or movable, while the device is vertically fixed.
[0083] [0083]
Das Beleuchtungsgerät umfasst auch einen Lichtmodulator The lighting device includes a light modulator 21 21 , der aus einer Anzahl von Lichtventilen besteht. Consisting of a number of light valves. Die Speisung von Licht von einer Lichtquelle an die Ventile wird durch Befestigungspunkte für Lichtfasern The supply of light from a light source to the valves is by mounting points for optical fibers 22 22 zur Verfügung gestellt, wobei die lichtemittierenden Enden der Lichtfasern mit einem Verbinder ausgestattet sind, der es leicht und einfach gestaltet, eine Verbindung ohne eine tatsächliche Kalibrierungsanforderung zu schaffen. provided, wherein the light emitting ends of the optical fibers are equipped with a connector easily and simply designed to create a connection without an actual calibration request.
[0084] [0084]
Der stationäre Teil der RP-Vorrichtung umfasst auch einen Aufzug The stationary part of the RP apparatus also includes a lift 20 20 , mit dem ein Schlitten , With which a carriage 29 29 vertikal bewegt wird. is moved vertically. Der Schlitten ist mechanisch mit einer Platte The carriage is mechanically connected to a plate 24 24 verbunden, wodurch es möglich ist, die Platte vertikal zu bewegen. , whereby it is possible to move the plate vertically. Die Platte wird in einen Behälter The plate is in a container 23 23 untergetaucht, der entworfen ist, um eine geeignete Menge von flüssigem RP-Material zu enthalten, und sie kann unter der Oberfläche gehalten werden. submerged, which is designed to contain a suitable amount of liquid RP material and may be kept below the surface.
[0085] [0085]
Der Behälter The container 23 23 ist unter dem Beleuchtungsgerät angeordnet, welches von der Schlittenanordnung is positioned below the lighting apparatus, which of the carriage assembly 26 26 bis to 28 28 horizontal über den Behälter bewegt werden kann, während das RP-Material auf die geeignete Weise durch die Lichtventile des Beleuchtungsgeräts beleuchtet wird. can be moved horizontally across the container, while the RP-material is illuminated in the suitable manner through the light valves of the illumination device. Wird es beleuchtet, wird die belichtete Menge des RP-Materials von der Oberfläche und herunter nach dort aushärten, wo die Platte untergetaucht ist. If it lights, the exposed amount of the RP material will cure from the surface and down to there, where the plate is submerged. Nach dem Aushärten wird die Platte erneut in das flüssige Material untergetaucht, und da die Platte mit einer Anzahl von Perforationslöchern After curing, the plate is submerged into the liquid material once again and as the plate having a number of perforations 23 23 ausgestattet ist, findet das Untertauchen schnell statt, während ein nicht notwendiges Durchrühren bzw. Aufwühlen des Materials vermieden wird. is appointed, the immersion takes place quickly, while an unnecessary by stirring or agitation of the material is avoided.
[0086] [0086]
Sobald die Platte erneut vertikal positioniert wurde, wird sie nur so viel untergetaucht, um es möglich zu machen, eine neue Schicht von flüssigem RP-Material auf den zuvor ausgehärteten Schichten zu schaffen. Once the plate was again positioned vertically, it is submerged just enough to make it possible to create a new layer of liquid RP material on the previously cured layers. Dann wird eine Beleuchtung der neuen Schicht ausgeführt. Then, an illumination of the new layer is carried out.
[0087] [0087]
Diese Technik ist beispielsweise in This technique is, for example, US 4,575,3.30 US 4,575,3.30 und and US 5,174,931 US 5,174,931 beschrieben. described. [0088] [0088]
Es versteht sich natürlich von selbst, dass bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Behälter auch beweglich und die Beleuchtungsmodule stationär sein können, oder dass beide Einheiten beweglich sein können, da zwischen den beiden Einheiten eine relative Bewegung stattfinden muss. Of course, it goes without saying that, in another embodiment, the container also movable and the lighting modules can be stationary, or that both units can be moved as a relative movement must take place between the two units. Jedoch wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem beweglichen Behälter das RP-Material am wahrscheinlichsten viskoser oder fest sein, um ein Bremsen bzw. Dämpfen und die Bildung von Wellen zu vermeiden. However, in the first embodiment with the movable container, the RP material will most likely be more viscous or solid, in order to avoid a braking or damping and the formation of waves.
[0089] [0089]
Liste von in der Zeichnung/den Figuren verwendeten Bezugszeichen: List of terms used in the drawings / Figures reference numerals:
- 1. First
- Behälter Container
- 2. . 2
- Flüssiges RP-Material Liquid RP material
- 3. . 3
- Beleuchtungsgerät Lighting device
- 4. . 4
- Führung Leadership
- 5. . 5
- Gestell Frame
- 6. . 6
- Lichtquellenanordnung Light source arrangement
- 7. . 7
- Bündel von optischen Fasern Bunch of optical fibers
- 8. . 8
- Lichtführungen bzw. Lichtleiter Light guides or light guide
- 9. . 9
- Beleuchtungsmodule Lighting Modules
- 20. 20th
- Aufzug Elevator
- 21. 21st
- Beleuchtungsmodule Lighting Modules
- 22. 22nd
- Befestigungspunkte für lichtemittierende Enden Attachment points for light-emitting ends
- 23. 23rd
- Behälter für RP-Material Container for RP material
- 24. 24th
- Platte Plate
- 25. 25th
- Perforationen in Platte Perforations in plate
- 26. 26th
- Balken Beam
- 27. 27th
- Schlitten für Beleuchtungsgerät Carriage for lighting equipment
- 28. 28th
- Halteeinrichtung für Beleuchtungsgerät Holding device for lighting equipment
- 29. 29th
- Schlitten für Platte Carriage Board
