DE4417083A1 - Coating device, in particular for a device for stereolithographically forming a three-dimensional object - Google Patents
Coating device, in particular for a device for stereolithographically forming a three-dimensional objectInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungsvorrichtung, insbesondere für eine Einrichtung zum stereolithographischen Bilden eines dreidimensionalen Objekts nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a coating device, especially for a device for stereolithographic Form a three-dimensional object according to the generic term of Claim 1.
In einer Stereolithographieeinrichtung werden dreidimensionale Objekte durch sukzessives schichtweises Verfestigen einer lichtaushärtbaren Substanz, in der Regel einer Photopolymerflüs sigkeit, mittels UV-Licht entsprechend dem jeweiligen Quer schnitt des Objekts gebildet. Das zu bildende Objekt wird von einem Träger unterstützt, der in ein Bad aus Polymerflüssigkeit getaucht ist. Nach Verfestigen einer Schicht aus Photopolymer befindet sich die Oberseite der verfestigten Schicht des Objekts auf der selben Höhe wie die Flüssigkeitsoberfläche des Bades. In a stereolithography device three-dimensional Objects by successively solidifying a layer light-curable substance, usually a photopolymer flux liquid, by means of UV light according to the respective cross section of the object formed. The object to be created is created by supports a carrier that is in a bath of polymer liquid is submerged. After solidifying a layer of photopolymer is the top of the solidified layer of the object at the same level as the liquid surface of the bath.
In herkömmlichen Beschichtungsvorrichtungen wird eine neue Schicht aus Polymerflüssigkeit durch Absenken des Trägers in dem Flüssigkeitsbad um genau eine Schichtdicke erzeugt, so daß Poly merflüssigkeit aus dem Bad vom Rand her über die schon verfe stigte Schicht zum Bilden der neuen Schicht fließen kann. Zum Beschleunigen des Beschichtungsvorgangs, insbesondere bei der Verwendung von Flüssigkeiten mit höherer Viskosität, wird mittels eines Spenders und eines Glättgliedes zusätzlich frische Polymerflüssigkeit auf die schon verfestigte Schicht aufgebracht und geglättet. Die Genauigkeit der eingestellten Schichtdicke hängt dabei ganz empfindlich von dem Flüssigkeitsniveau im Bad ab.In conventional coating devices, a new one Layer of polymer liquid by lowering the carrier in the Liquid bath generated by exactly one layer thickness, so that poly Mer liquid from the bathroom from the edge over the already constant layer can flow to form the new layer. To the Accelerate the coating process, especially at the Use of liquids with a higher viscosity additional fresh with a dispenser and a smoothing member Polymer liquid applied to the already solidified layer and smoothed. The accuracy of the set layer thickness depends very sensitively on the liquid level in the bathroom from.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Beschichtungsvorrichtung für Stereolithographieeinrichtungen bereitzustellen, mit der eine genauere Einstellung der Schichtdicke einer jeweils zu verfestigenden Schicht eines zu bildenden dreidimensionalen Objektes möglich ist.It is an object of the invention to provide a coating device for To provide stereolithography facilities with which one more precise adjustment of the layer thickness one each solidifying layer of a three-dimensional to be formed Object is possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1.The object is achieved by a coating device according to Claim 1.
Der Überlauf an dem Hauptbehälter gewährleistet eine Konstanthaltung des Niveaus der Substanz in dem Hauptbehälter. Dadurch ist eine präzise Einstellung der Schichtdicke der zu verfestigenden Schicht durch Absenken der Vorrichtung zum Halten um einen der Schichtdicke entsprechenden Wert möglich. Außerdem ermöglicht die Zufuhr von Substanz mittels der Fördereinrichtung in die Vorrichtung zum Auftragen eine präzise Dosierung der Substanzabgabe durch dieselbe.The overflow on the main tank ensures one Maintaining the level of the substance in the main tank. This enables a precise adjustment of the layer thickness solidifying layer by lowering the device for holding possible by a value corresponding to the layer thickness. also enables the supply of substance by means of the conveyor in the device for applying a precise dosage of Substance delivery by the same.
Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gegeben.Further developments of the inventions are in the subclaims given.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren.Further features and advantages of the invention result from the description of an embodiment with reference to Characters.
Von den Figuren zeigen:From the figures show:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine Beschichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung; Figure 1 is a schematic sectional view through a coating device according to the invention.
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Spenders von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; Fig. 2 is a perspective view of the dispenser of Fig. 1 on an enlarged scale;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Überlaufkante von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab. Fig. 3 is a perspective view of a preferred embodiment of the overflow edge of Fig. 1 on an enlarged scale.
Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Beschichtungsvorrichtung einen Hauptbehälter 1 zur Aufnahme einer mittels elektromagnetischer Strahlung verfestigbaren Sub stanz 10, bevorzugt einer Polymerflüssigkeit, auf. Der Hauptbe hälter weist einen Boden 2, bevorzugt mit rechteckigem Umriß, und diesen umgebende Seitenwände, ebenfalls bevorzugt mit rechteckigem Umriß, auf. Drei aneinandergrenzende Seitenwände 3a, 3b, 3c besitzen eine Höhe H während die vierte Seitenwand 3d eine Höhe H′ besitzt, wobei H′ kleiner als H ist. Dadurch bildet die vierte Seitenwand 3d einen Überlauf 6 für die Polymerflüs sigkeit in dem Hauptbehälter 1 in Form einer Überlaufkante 7 zum Abfließen überschüssiger Polymerflüssigkeit aus dem Hauptbehäl ter 1. Das Niveau 11 der Polymerflüssigkeit 10 in dem Hauptbe hälter 1 ist durch die Höhe H′, die durch die Überlaufkante 7 bestimmt ist, definiert. Die den Überlauf 6 bildende Seitenwand 3d beinhaltet eine Stufe, so daß der Hauptbehälter 1 im Bereich des Überlaufs 6 einen nach außen erweiterten Bereich 16 aufweist.As can best be seen from FIG. 1, the coating device has a main container 1 for receiving a substance 10 that can be solidified by means of electromagnetic radiation, preferably a polymer liquid. The main container has a bottom 2 , preferably with a rectangular outline, and surrounding side walls, also preferably with a rectangular outline. Three adjacent side walls 3 a, 3 b, 3 c have a height H while the fourth side wall 3 d has a height H ', H' being less than H. As a result, the fourth side wall 3 d forms an overflow 6 for the polymer liquid in the main container 1 in the form of an overflow edge 7 for the discharge of excess polymer liquid from the main container 1 . The level 11 of the polymer liquid 10 in the Hauptbe container 1 is defined by the height H ', which is determined by the overflow edge 7 . The side wall 3 d forming the overflow 6 includes a step so that the main container 1 has an outwardly widened area 16 in the area of the overflow 6 .
Der Hauptbehälter 1 kann auch andere Formen besitzen, und der Überlauf 6 kann auch beispielsweise durch ein Überlaufrohr realisiert werden.The main container 1 can also have other shapes, and the overflow 6 can also be realized, for example, by an overflow pipe.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Überlaufkante 7 Überlaufkanäle 17 in Form von V-förmigen Einschnitten mit sich jeweils nach unten in Richtung des Boden 2 des Hauptbehälters 1 verringerndem Querschnitt auf, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Überlaufkanäle 17 ermöglichen ein der Menge an überschüssi ger Polymerflüssigkeit (10) im Hauptbehälter (1) angepaßtes, kontrolliertes Abfließen der Flüssigkeit.In a preferred embodiment, the overflow edge 7 has overflow channels 17 in the form of V-shaped incisions, each with a cross-section that decreases downwards in the direction of the bottom 2 of the main container 1 , as can be seen from FIG. 3. The overflow channels 17 allow one of the amount of excess polymer liquid ( 10 ) in the main container ( 1 ) adapted, controlled drainage of the liquid.
Die Beschichtungsvorrichtung weist weiter einen Boden und diesen umgebende Seitenwände aufweisenden Überlaufbehälter 8 zum Auf fangen der aus dem Hauptbehälter 1 überfließenden Polymerflüs sigkeit auf.The coating device further has a bottom and this surrounding side walls having overflow container 8 to catch the overflowing from the main container 1 polymer liquid.
In dem Hauptbehälter 1 ist eine Plattform 20 zur Unterstützung eines zu bildenden Teiles 30 vorgesehen. Die Plattform 20 ist über einen - nicht gezeigten - Antrieb in vertikaler Richtung in dem Hauptbehälter 1 verfahrbar. Auf der der Flüssigkeitsoberflä che 11 zugewandten Seite 21 der Plattform 20 befindet sich das zu bildende Teil 30.A platform 20 for supporting a part 30 to be formed is provided in the main container 1 . The platform 20 can be moved in a vertical direction in the main container 1 via a drive (not shown ) . The part 30 to be formed is located on the side 21 of the platform 20 facing the liquid surface 11 .
Über dem Hauptbehälter 1 ist ein parallel zur Flüssigkeitsober fläche 11 über einen - nicht gezeigten - Antrieb verfahrbarer Spender 50 zur Abgabe von Polymerflüssigkeit 10 auf die Platt form 20 bzw. die zuletzt verfestigte Schicht des zu bildenden Teils 30 vorgesehen. Weiterhin ist eine - ebenfalls nicht gezeigte - Steuerung zum Einstellen der Verfahrgeschwindigkeit des Spenders 50 vorgesehen.Above the main container 1 is a parallel to the liquid upper surface 11 via a - not shown - drive movable dispenser 50 for dispensing polymer liquid 10 on the platform 20 or the last solidified layer of the part 30 to be formed. Furthermore, a control - likewise not shown - is provided for setting the travel speed of the dispenser 50 .
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist der Spender 50 als ein sich quer über die Plattform 20 erstreckender Balken ausgebil det, der an seiner der Flüssigkeitsoberfläche 11 zugewandten Unterseite 51 eine Mehrzahl von Ausströmdüsen 52 zur Abgabe von Polymerflüssigkeit 10 aufweist. Die Ausströmdüsen 52 erstrecken sich entlang der Mittellinie des Balkens. An den Längsseiten der Unterseite 51 des Spenders 50 sind sich nach unten in Richtung der Flüssigkeitsoberfläche 11 der Polymerflüssigkeit 10 er streckende Gummilippen 53 zum Glattstreichen der auf das zu bil dende Teil 30 aufgetragenen Polymerflüssigkeitsschicht vorgese hen.As can be seen from the figures, the dispenser 50 is designed as a bar which extends across the platform 20 and has a plurality of outflow nozzles 52 for dispensing polymer liquid 10 on its underside 51 facing the liquid surface 11 . The outflow nozzles 52 extend along the center line of the beam. On the long sides of the underside 51 of the dispenser 50 , he is stretching down towards the liquid surface 11 of the polymer liquid 10 he stretching rubber lips 53 for smoothing out the polymer liquid layer applied to the part 30 to be formed.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Spender 50 einen mit den Ausströmdüsen 52 verbundenen Eingang an seiner der Flüssig keitsoberfläche abgewandten Seite 54 auf. Dieser ist über einen Schlauch 60 mit einem als Überlaufbehälter 8 ausgebildeten Vor ratsbehälter verbunden. Eine Schlauchpumpe 70 ist zum Fördern der durch das Abflußrohr 12 aus dem Überlaufbehälter 8 in den Schlauch 60 abfließenden Polymerflüssigkeit 10 in den Spender 50 vorgesehen. Die Schlauchpumpe 70 weist eine - nicht gezeigte - Steuerung zum Steuern der Menge der zu fördernden Polymerflüs sigkeit 10 auf.As is apparent from Fig. 1, the dispenser 50 to a blow-off nozzles connected to the input 52 at its side facing away from the liquid keitsoberfläche 54th This is connected via a hose 60 to an overflow tank 8 formed before storage tank. A hose pump 70 is provided for conveying the polymer liquid 10 flowing out of the overflow container 8 into the hose 60 through the drain pipe 12 into the dispenser 50 . The peristaltic pump 70 has a control (not shown) for controlling the amount of the polymer liquid 10 to be conveyed.
Anstelle der Schlauchpumpe 70 ist in einer abgewandelten Ausfüh rungsform eine Zahnradpumpe, eine Membranpumpe oder eine Kolben pumpe vorgesehen.Instead of the peristaltic pump 70 , a gear pump, a diaphragm pump or a piston pump is provided in a modified embodiment.
Der Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Beschichtungsvorrichtung ist
so, wie im Folgenden beschrieben:
Die das zu bildende Teil 30 auf ihrer Oberseite 21 tragende
Plattform 20 wird, nachdem eine zuvor gebildete Schicht aus
Polymerflüssigkeit verfestigt ist, um die Schichtdicke der näch
sten zu verfestigenden Schicht in dem die Polymerflüssigkeit 10
enthaltenden Hauptbehälter 1 abgesenkt. Je nach nach Viskosität
der Polymerflüssigkeit 10 wird die Oberseite 31 des zu bildenden
Teils 30, welche die zuletzt verfestigte Schicht darstellt,
schnell oder langsam durch die nachfließende Polymerflüssigkeit
10 benetzt. Ist die Viskosität der Polymerflüssigkeit hoch, so
fließt diese zunächst von den Rändern der Oberseite 31 des zu
bildenden Teils 30 her nach und nach über die Oberseite. Mit dem
Spender 50 wird sodann eine der gewünschten Schichtdicke ent
sprechende, genau dosierte Menge an Polymerflüssigkeit 10, die
durch die Einstellung der Steuerung bestimmt ist, auf die
Oberseite 31 des zu bildenden Teils 30 aufgetragen. Dabei wird
der Spender 50, wie in Fig. 1 gezeigt ist, planparallel zur
Flüssigkeitsoberfläche 11 der Polymerflüssigkeit 10 in dem
Hauptbehälter 1 verfahren. Die durch die in Fig. 2 gezeigten
Ausströmdüsen 52 des Spenders 50 austretende Polymerflüssigkeit
wird jeweils durch die in Fahrtrichtung des Spenders 50 hinter
den Ausströmdüsen 52 angebrachte Gummilippe 53 geglättet. Dabei
wird die aufgetragene Schichtdicke durch die Fördermenge der
Schlauchpumpe 70 bzw. die Verfahrgeschwindigkeit des Spenders 50
bestimmt.
The operation of the coating device shown in FIG. 1 is as described below:
The the supporting part 30 to be formed on its upper surface 21 is platform 20, after a layer previously formed is solidified from the polymer liquid to the layer thickness of the night vi sten to be solidified layer in which the polymer liquid lowered containing 10 main container. 1 Depending on the viscosity of the polymer liquid 10 , the top 31 of the part 30 to be formed , which represents the last solidified layer, is wetted quickly or slowly by the flowing polymer liquid 10 . If the viscosity of the polymer liquid is high, it initially flows gradually from the edges of the upper side 31 of the part 30 to be formed over the upper side. The dispenser 50 is then applied to the desired layer thickness accordingly, precisely metered amount of polymer liquid 10 , which is determined by the setting of the control, on the top 31 of the part 30 to be formed. The dispenser 50 , as shown in FIG. 1, is moved plane-parallel to the liquid surface 11 of the polymer liquid 10 in the main container 1 . The polymer liquid emerging through the outflow nozzles 52 of the dispenser 50 shown in FIG. 2 is smoothed in each case by the rubber lip 53 arranged behind the outflow nozzles 52 in the direction of travel of the dispenser 50 . The applied layer thickness is determined by the delivery rate of the peristaltic pump 70 or the travel speed of the dispenser 50 .
Durch das Auftragen von Polymerflüssigkeit 10 durch den Spender 50 steigt das Niveau 11 der Polymerflüssigkeit 10 in dem Haupt behälter 1. Dies führt zum Überlaufen überschüssiger Polymer flüssigkeit 10 über die Überlaufkante 7 in den Überlaufbehälter 8. Aufgrund der in Fig. 3 gezeigten Überlaufkanäle 17 der Über laufkante 7 in Form von V-förmigen Einschnitten findet ein der jeweiligen überschüssigen Flüssigkeitsmenge angepaßtes kontrol liertes Überfließen der Polymerflüssigkeit 10 statt. Somit weist die Flüssigkeitsoberfläche 11 der Polymerflüssigkeit 10 zum Zeitpunkt des Verfestigens der neu aufgetragenen Schicht gemes sen vom Boden 2 des Hauptbehälters eine konstante Höhe H′ auf. Die Konstanthaltung des Niveaus der Polymerflüssigkeit 10 gewährleistet eine präzise Einstellung der Dicke der zu verfe stigenden Polymerflüssigkeitsschicht auf der Oberseite 31 des zu bildenden Teils 30.By applying polymer liquid 10 through the dispenser 50 , the level 11 of the polymer liquid 10 in the main container 1st This leads to overflow of excess polymer liquid 10 over the overflow edge 7 in the overflow container 8th Due to the overflow channels 17 shown in FIG. 3 of the overflow edge 7 in the form of V-shaped incisions, a controlled overflow of the polymer liquid 10 takes place, adapted to the respective excess amount of liquid. Thus, the liquid surface 11 of the polymer liquid 10 at the time of solidification of the newly applied layer measured from the bottom 2 of the main container has a constant height H '. Keeping the level of the polymer liquid 10 constant ensures precise adjustment of the thickness of the polymer liquid layer to be finished on the upper side 31 of the part 30 to be formed .
Nachdem der Spender 50 die für eine neue Schicht erforderliche Polymerflüssigkeit 10 auf die Oberseite 31 des zu bildenden Teils 30 abgegeben hat, wird er in eine Ruhestellung über dem erweiterten Bereich 16 des Hauptbehälters 1 gefahren zum Freige ben der Oberfläche 31 für die anschließend an die Beschichtung stattfindende Belichtung.After the dispenser 50 has dispensed the polymer liquid 10 required for a new layer onto the upper side 31 of the part 30 to be formed, it is moved into a rest position over the extended area 16 of the main container 1 for clearing the surface 31 for the subsequent coating exposure taking place.
Die vom Hauptbehälter 1 über die Überlaufkante 7 in den Über laufbehälter 8 überfließende Polymerflüssigkeit 10 wird mittels der Schlauchpumpe 70 über den Schlauch 60 vom Überlaufbehälter 8 an den Spender 50 gefördert, der sie beim nächsten Beschich tungsvorgang wieder abgibt.The overflowing from the main container 1 over the overflow edge 7 in the overflow container 8 polymer liquid 10 is conveyed by means of the hose pump 70 via the hose 60 from the overflow container 8 to the dispenser 50 , which releases them again during the next coating process.
Claims (16)
einem Hauptbehälter (1) zur Aufnahme einer mittels elektro magnetischer Strahlung verfestigbaren Substanz (10),
einer Vorrichtung (20) zum Tragen des zu bildenden dreidimensio nalen Objekts (30) in dem Hauptbehälter (1) und einer Vorrich tung (50) zum Auftragen einer Schicht der Substanz (10) über der Vorrichtung (20) bzw. über einer bereits verfestigten Schicht des dreidimensionalen Objekts (30),
dadurch gekennzeichnet, daß
der Hauptbehälter (1) einen Überlauf (6) zum Einstellen des Niveaus (11) der Substanz (10) in dem Hauptbehälter (1) aufweist und daß ein Vorratsbehälter (8) und eine den Vorratsbehälter (8) mit der Vorrichtung (50) zum Auftragen verbindende Leitung (60) und eine Förderpumpe (70) vorgesehen sind.1. Coating device, in particular for a device for stereolithographically forming a three-dimensional object ( 30 ) with
a main container ( 1 ) for receiving a substance ( 10 ) that can be solidified by means of electromagnetic radiation,
a device ( 20 ) for carrying the three-dimensional object to be formed ( 30 ) in the main container ( 1 ) and a device ( 50 ) for applying a layer of the substance ( 10 ) over the device ( 20 ) or over an already solidified one Layer of the three-dimensional object ( 30 ),
characterized in that
the main container ( 1 ) has an overflow ( 6 ) for adjusting the level ( 11 ) of the substance ( 10 ) in the main container ( 1 ) and that a reservoir ( 8 ) and the reservoir ( 8 ) with the device ( 50 ) for Apply connecting line ( 60 ) and a feed pump ( 70 ) are provided.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4417083A DE4417083A1 (en) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | Coating device, in particular for a device for stereolithographically forming a three-dimensional object |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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