ИСТОЧНИК МОДУЛИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B29C35/08 C08J3/28 

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов в изделия и предназначено для изготовления трехмерных объектов из фотоотвержающихся материалов.

Известен источник модулированного излучения для отверждения жидких фотополимерных материалов при послойном синтезе трехмерных изделий, содержащий излучатель и набор сменных масок, позволяющих изменять пространственную конфигурацию потока излучения согласно системе плоскостей, секущих изделие в направлении, параллельном формирующим его слоям. (см. авторское свидетельство СССР N 1277058, кл. C 03 F 7/16, 1986).

При послойной подаче жидкого фотоотвержающегося материала в реактор каждый слой облучается потоком заданной пространственной конфигурации, создаваемым источником. В результате последовательного избирательного отверждения слоев материала формируется изделие заданной формы.

Однако необходимость поочередной смены масок делает процесс изготовления изделий дискретным, низкопроизводительным и трудно поддающимся автоматизации.

Ближайшим к описываемому изобретению является известный источник модулированного излучения для изготовления трехмерных объектов из жидкого фотоотверждающегося полимерного материала, который содержит излучатель и набор сменных масок. Каждая такая маска состоит из набора непрозрачных для излучения конфигурационно оформленных пластин и прозрачных для излучения пластин с конфигурационно оформленными участками, непрозрачными для излучения, снабженных приводами перемещения (патент США N 5171490, кл. B 29 C 35/08, 1992).

Однако маски позволяют создавать только лишь отдельные типовые конфигурации потоков излучения, определяемые конструктивными (геометрическими) характеристиками масок, т.е. они не являются универсальными, не обеспечивают гибкости производственного процесса, что сдерживает их широкое использование.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности и производственной гибкости и обеспечение возможности более полной автоматизации процесса отверждения жидких фотоотверждающихся материалов при послойном синтезе трехмерных изделий.

Для достижения указанного технического результата, согласно изобретению, применяют электронно-лучевую трубку в качестве источника модулированного излучения для отверждения жидких фотоотверждающихся материалов при послойном синтезе трехмерных изделий.

Работа предлагаемого источника модулированного излучения осуществляется следующим образом.

Создают на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) светящееся изображение заданной конфигурации согласно системе плоскостей, секущих изготавливаемый объект в заданном направлении, и проецируют его на слой жидкого фотоотверждающегося полимерного материала. Под действием пространственно модулированного излучения, исходящего с экрана ЭЛТ, происходит отверждение слоя.

Модулирование потока излучения (изменение конфигурации светящегося изображения на экране трубки) осуществляют путем автоматического (компьютерного) управления отклонением электронного луча трубки с помощью известных средств как дискретно, так и непрерывно в зависимости от выбранного (дискретного или непрерывного) режима процессов формирования и отверждения слоев материала. При этом благодаря непрерывности процесса и быстродействию системы отклонения электронного луча обеспечивается высокая производительность.

Типы конфигураций изображений, создаваемых на экране ЭЛТ, а также последовательность их смены могут быть практически любыми, что обеспечивает сверхгибкость производства.

Примеры конкретного осуществления.

Пример 1. Изготавливают деталь в форме усеченного конуса. В качестве источника модулированного излучения применяют электронно-лучевую трубку с размером экрана по диагонали 170 мм и силой света 10⁴ лк, люминесцирующую в зеленой области спектра. С помощью электронно-вычислительной машины, управляющей работой ЭЛТ, последовательно формируют на экране святящиеся круги, отличающиеся друг от друга диаметром на 0,25 мм. С помощью проекционного объектива переносят изображение кругов на подложку, обеспечивая освещенность 10⁵ лк. На подложку с помощью ракеля наносят фотоотвержающийся полимер Ф-1 толщиной 0,25 мм. Для придания ему фоточувствительности к зеленому свету к нему добавляют краситель родамин 6-ж. Диаметр первого изображения 50 мм, последнего - 10 мм. Время экспозиции для каждого слоя 10 мин.

Пример 2. Изготавливают деталь в форме усеченного конуса при тех же условиях, что и в примере 1. В качестве фотоотверждающегося материала используют фотополимер ФПМ-1, чувствительный к зеленому свету. Время экспозиции для каждого слоя 10 с.

Использование: изобретение предназначено для изготовления трехмерных изделий из фотоотверждающихся материалов. Сущность изобретения: в качестве источника модулированного излучения используют электронно-лучевую трубку. Модулирование излучения осуществляют путем автоматического управления отклонения электронного луча трубки в зависимости от выбранного режима процессов формования и отверждения слоев материала.

Применение электронно-лучевой трубки в качестве источника модулированного излучения для отверждения жидких фотоотверждающихся материалов при послойном синтезе трехмерных изделий.