СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ПРЕДМЕТА Российский патент 2020 года по МПК B29C67/00 B29C64/135 B33Y10/00 

Изобретение касается способа 3-D-печати, точнее говоря, способа создания трехмерного предмета в стереолитографическом процессе путем формирования во временной последовательности множества слоев, совокупность которых образует трехмерный предмет, при этом по меньшей мере один из слоев подразделяется на две или больше подобластей, которые расположены по существу рядом друг с другом; установленные таким образом подобласти формируются на обособленных друг от друга этапах формирования. Формирование слоя или, соответственно, подобласти слоя осуществляется, как правило, путем отверждения предназначенного для этого вещества.

Способы этого рода известны, при этом наряду со стереолитографией, употребительны разные другие названия, такие как быстрое прототипирование, светоотверждение или 3D-печать. В стереолитографическом процессе путем послойного или непрерывного последовательного расположения слоев или, соответственно, информации о слое из фоточувствительного вещества создается трехмерное тело. В процессе изготовления этого рода применяется отверждаемое вещество, чтобы слой за слоем, путем создания геометрической информации о слое, которая, например, может создаваться с помощью цифровой маски или с помощью движущегося лазерного луча, создавать трехмерный предмет («тело» или «объект») при задаваемом желаемом формообразовании. Отверждаемое вещество, как правило, представляет собой светочувствительный материал, который является жидким или пастообразным и при облучении надлежащим светом отверждается, чаще всего образует жидкую мономерную форму.

Известны различные способы 3-D-печати для генерирования трехмерных объектов из фоточувствительного материала. В зависимости от способа, при этом пастообразные, жидкие или же гранулированные материалы упрочняются при воздействии электромагнитного излучения (например, ультрафиолетового излучения, инфракрасного излучения). Примером являются стереолитографические способы, которые используют способы экспонирования маски на основе пикселей для локального целенаправленного отверждения фоточувствительного материала. В этих способах первоначальная информация о слоях может преобразовываться в частичную информацию для подобластей отдельных слоев, чтобы затем осуществлять отверждение по областям.

Системы освещения, которые используют пиксельные системы освещения масок (например, Micro Optical Mirror Devices, MEMS (англ. микро-опто-зеркальные устройства) [microelectromechanical systems, англ. микроэлектромеханические системы], которые известны также под маркой с названием DLP (Digital Light Processing, англ. цифровая обработка света), чтобы генерировать информацию о слоях, при данном разрешении пикселей ограничены некоторой областью освещения определенного размера. Из-за этого способом 3-D-печати могут генерироваться только объекты, которые попадают в заданную область освещения. Это относится и к другим способам освещения, таким как, например, оптические системы, которые используют гальваносканеры.

Собственно известный метод обхода этого ограничения в отношении размеров заключается в том, чтобы слишком большая для данной области освещения информация о слоях разбивалась на более мелкие подобласти и освещалась последовательно в виде этих подобластей.

Один из примеров такого способа описан в EP 1946910 A2. В данном документе несколько проекционных устройств объединяются одной логической связью для получения области освещения большего размера. Эта область освещения имеет на кромках соприкасающихся отдельных изображений линейные пересечения, так называемые «Seams» (англ. швы). Кроме того, в EP 1946910 A2 описывается применение так называемых градаций серого, то есть областей порядка величины от до 1 пикселя, когда интенсивность не соответствует общей интенсивности, требующейся для полного формирования одного слоя. Таким образом вся информация о слоях путем установления граничных линий подразделяется на отдельные области, которые затем формируются с помощью соответствующего источника облучения, при этом края этих областей при помощи градаций серого полностью совмещаются.

В EP 1666235 A1 описан способ непрерывного освещения, при котором информация о слоях, которая больше отдельной поверхности освещения пиксельной маски при данном разрешении, и соответствующий процесс освещения осуществляется путем проецирования видео, синхронизированного с движущим устройством. При этом локально избирательным образом может отверждаться узкая, но теоретически не ограниченная в длину область. Так с помощью построчного растрирования может также сколь угодно расширяться протяженность в направлении поперек направления движения. При этом получаются, в свою очередь, области перекрытия, в которых осуществляется двойное освещение в результате модулирования интенсивности облучения, для получения комбинации полос, расположенных рядом друг с другом.

Эти известные способы имеют некоторые недостатки. На границах между подобластями, которые создаются на отдельных этапах формирования, часто получаются граничные линии или даже промежутки, которые могут приводить к разрушению изготовленного объекта. Кроме того, зависящие от материала эффекты старения, в частности при использовании градаций серого в области перекрытия отдельных изображений, приводят к неполному отверждению. Кроме того, линейные области пересечения информации об отдельных слоях приводят к неравномерной прочности изготовленного объекта и могут, к тому же, ухудшать внешний вид.

Настоящее изобретение имеет цель устранить названные недостатки известных стереолитографических способов с помощью слоев, состоящих из подобластей. В частности, должны устраняться дефекты и места предполагаемого разрушения в областях перекрытия отдельных изображений вследствие неполного формирования, а воздействия линейных пересечений должны устраняться для достижения большей прочности с помощью улучшенного трехмерного комбинированного элемента. В частности, должны устраняться ошибки в процессе освещения вследствие неправильно выполненных граничных линий, которые могут приводить к разрушению объекта.

Поставленная задача решается, исходя из способа вышеизложенного рода, таким образом, что в соответствии с изобретением по меньшей мере одна из подобластей в краевой зоне по отношению к другой подобласти того же самого слоя содержит части зоны, которые с геометрическим замыканием вдаются в другую подобласть - например, гребнеобразно и/или крючкообразно и/или в форме ласточкина хвоста.

Это решение представляет собой новый метод сведения графической информации в подобластях в одну общую информацию и слое, исходя из подразделения первоначально общей слоевой информации на отдельные подобласти. Вместо прямой или только незначительно искривленной разделительной линии между подобластями граничная область между подобластями выполняется так, что подобласти входят в зацепление друг с другом и вступают друг с другом в соединение с геометрическим замыканием подобластей; тогда сумма подобластей в целом дает слой или, соответственно, информацию о этом слое.

При этом «соединение с геометрическим замыканием» означает, что по меньшей мере одна из подзон соединена с соотнесенной с ней подобластью, и ширина соединительной зоны в направлении соотнесенной с ней подобласти не увеличивается; при этом может быть особенно предпочтительно, если подобласть подзона соединена с относящейся к ней подобластью через соединительную зону, имеющую меньшую или даже уменьшающуюся ширину, как это, например, происходит при соединении в виде ласточкина хвоста, или при соединении через участок в виде «перешейка», который имеет меньшую ширину, чем основная часть подзоны. При соединении с геометрическим замыканием разъединение соединенных частей невозможно без деформации или даже разрушения этих частей, как, например, при отсоединении одной или нескольких частей зон, которые вдаются в другую подобласть. Также по сравнению с другими методами повышается прочность конструктивного элемента в подобласти, так как благодаря взаимному проникновению подобластей затрудняется распространение трещин. Эти подобласти формируются одна за другой и так вместе образуют желаемые области слоев, которые вместе, в свою очередь, образуют создаваемый трехмерный предмет.

В одном из предпочтительных аспектов изобретения может быть предусмотрено, чтобы краевые зоны подобластей, которые граничат друг с другом в одном слое, были взаимосвязанными; при этом они могут гребнеобразно и/или с геометрическим замыканием входить в зацепление друг с другом . По одному из удачных вариантов осуществления этого аспекта краевые зоны граничащих друг с другом подобластей могут входить в зацепление друг с другом вдоль некоторой линии раздела, которая не допускает раздвигания краевых зон или, соответственно, подобластей с сохранением формы. Таким образом может заметно улучшаться связность внутри объекта между подобластями.

Одна из модификаций этого аспекта расширяет исполнение взаимосвязанных краевых зон до нескольких расположенных друг над другом слоев. Соответственно этому может быть предусмотрено, чтобы некоторое количество расположенных друг над другом слоев разделялись на геометрически соответствующие друг другу подобласти, при этом краевые зоны соответствующих друг другу подобластей расположенных друг над другом слоев, вместе взятые, образуют взаимосвязанную трехмерную форму, при этом образованные таким образом трехмерные формы взаимно входят в зацепление друг с другом и не допускают раздвигания этих трехмерных форм с сохранением формы.

По одному из предпочтительных усовершенствований изобретения по меньшей мере две из подобластей, которые граничат друг с другом в одном слое, могут содержать части зоны, вдающиеся с геометрическим замыканием в соответственно другую подобласть.

Один из вариантов осуществления изобретения может предусматривать между двумя граничащими друг с другом подобластями одного слоя зону перекрытия, которая содержит краевые зоны обеих задействованных в зоне перекрытия подобластей, причем эти краевые зоны содержат части зоны, вдающиеся с геометрическим замыканием в соответственно другую подобласть; при этом в каждой зоне перекрытия формирование слоя будет осуществляться частично на тех этапах формирования, которые относятся к задействованным в зоне перекрытия подобластям. Предпочтительно эти две задействованные подобласти в зоне перекрытия комплементарны друг другу в отношении создаваемого слоя или, соответственно, информации о слое. При этом варианте осуществления разделение в зоне перекрытия может осуществляться, например, таким образом, что зона перекрытия, подобно мозаике, разделяется на элементы зоны, и образованные таким образом элементы зоны случайным образом соотносятся с задействованными в зоне перекрытия подобластями. Вследствие этого случайного распределения получается надежный и стабильный переход, который одновременно предотвращает образование шаблона упорядоченными структурами. Для достижения как можно более филигранного взаимного проникновения может быть предпочтительно, если мозаичное разделение осуществляется при согласовании с разделением слоя на пиксели или предопределенные группы пикселей.

Формирование слоев может, как правило, осуществляться путем освещения излучением, инициирующим отверждение слоя. Такое излучение, которое предназначено для инициирования отверждения вещества, называется здесь также актиничным излучением.

Как правило, процесс формирования организован так, что подобласти освещаются во временной последовательности, предпочтительно подобласти каждого одного слоя во времени непосредственно друг за другом.

Кроме того, в расположенных друг над другом слоях подразделение слоев на подобласти может осуществляться таким образом, что краевые зоны разных слоев (например, слоев, следующих друг за другом) имеют зеркальные и/или обратные друг другу геометрии.

Во избежание ухудшения формообразования создаваемого тела в отношении его наружного контура может быть предпочтительно, если части зоны, которые с геометрическим замыканием вдаются в другую подобласть, находятся на расстоянии от создаваемого трехмерного предмета, предпочтительно на некотором заданном минимальном расстоянии.

В одном из усовершенствований изобретения формирование всех слоев или отдельных из этих слоев может осуществляться за несколько (т.е. два или больше) фаз освещения, при этом фазы освещения одного слоя происходят во временной последовательности и каждая по существу для всего слоя. В этом случае изобретение может осуществляться так, что по меньшей мере в одной из фаз освещения упомянутый слой подразделяется по меньшей мере на две подобласти, которые лежат по существу рядом друг с другом и формируются каждая на обособленных этапах формирования, при этом по меньшей мере одна из этих подобластей в краевой зоне по отношению к другой подобласти того же самого слоя в той же самой фазе освещения содержит части зоны, которые с геометрическим замыканием вдаются в другую подобласть.

В объеме изобретения освещение, и вместе с тем создание информации о слое, может также осуществляться непрерывно. Например, это может достигаться путем относительного движения между поверхностью освещения и источником света, при этом находит применение, например, система освещения масок (напр., DMD (Digital Micromirror Device, анг. цифровое микрозеркальное устройство), DLP (Digital Light Processing, анг. цифровая обработка света)), у которой созданный шаблон освещения непрерывно изменяется в зависимости от положения поверхности освещения или источника света соответственно положению и соответствующей относительной скорости и, таким образом, представляет собой непрерывную проекцию.

Далее изобретение вместе с другими вариантами осуществления и преимуществами описывается подробнее на одном из не ограничивающих примеров осуществления, который изображен на прилагаемых чертежах. На чертежах схематичным образом показано:

фиг. 1: конструкция трехмерного объекта из множества слоев, которые разделяются каждый на подобласти;

фиг. 2a-2e иллюстрируют разделение слоя на две подобласти, при этом на фиг. 2a показан слой с информацией о слое для трехмерного объекта, на фиг. 2b изображено разделение слоя на две подобласти, на фиг. 2c установление области перекрытия, и на фиг. 2d и 2e разделение области перекрытия с граничными областями, сцепленными гребнеобразно или, соответственно, крючкообразно;

фиг. 3 иллюстрирует один из вариантов осуществления с разделением пикселей области перекрытия в соответствии со случайным распределением по двум подобластям;

фиг. 4 иллюстрирует один из вариантов осуществления с разделением пикселей области перекрытия в соответствии со случайным распределением и градациями серого;

фиг. 5: показан один из вариантов осуществления изобретения, в котором расположенные друг над другом слои сцепляются друг с другом зубцами;

фиг. 6: показан вид сверху слоя фиг. 5.

На виде в перспективе фиг. 1 показана область 1 пространства, в которой стереолитографическим способом создается трехмерное тело 2. В соответствии с обычным подходом область 1 пространства разделяется на множество расположенных друг над другом слоев 3; слои 3 имеют предпочтительно неизменную толщину. В области 1 пространства образуется трехмерное тело 2 из множества расположенной друг на друге информации 4 о слое. При этом информацией о слое называются те области в одном слое, которые формируются в соответствии с создаваемым телом 2. Ссылочным обозначением 4 обозначена, например, информация о слое крайнего верхнего слоя. На фиг. 1 показаны также в качестве примера два из слоев 3a, 3b с содержащейся в каждом из них информацией 4a, 4b о слое. информация 4, 4a, 4b о слое формируется во временной последовательности друг за другом, например, начиная с крайнего верхнего слоя и продвигаясь вниз (в других вариантах осуществления при необходимости, наоборот), вследствие чего слой за слоем создается тело 2. Форма тела 2 может быть выбрана любая. Тело 2 удерживается держателем (не показано), с которым оно соединено через первую созданную информацию 4 о слое (т.е. здесь крайний верхний слой) и, как правило, остается соединенным в течение процесса изготовления. Чаще всего тело 2, за исключением этого места удерживания на первом созданном слое, полностью находится в общей области 1. Однако помимо этого тело 2 может прилегать к одной или нескольким боковым поверхностям области 1 пространства; например, как показано в показанном примере осуществления, тело 2 может прилегать к передней стороне общей области 1.

В соответствии с изобретением формирование светочувствительного материала в слое осуществляется по меньшей мере за два обособленных во времени этапа формирования, на каждом из которых формируется по одной подобласти слоя. Для этого слой разделяется на две или больше подобластей, которые расположены в слое по существу рядом друг с другом, при этом одна подобласть в краевой зоне по отношению к другой подобласти того же самого слоя содержит части зоны, которые с геометрическим замыканием вдаются в другую подобласть. Эти подобласти формируются одна за другой и таким образом вместе образуют желаемые области слоев каждого слоя. При этом подобласти всех слоев вместе образуют все трехмерное тело.

Слои 3, 3a, 3b на фиг. 1 изображены уже с разделением на предлагаемые изобретением подобласти. В показанном примере осуществления разделение слоев по существу неизменно, однако в объеме изобретения разделение может также варьироваться от слоя к слою.

На фиг. 2a-2e проиллюстрировано разделение слоя на две подобласти. На фиг. 2a показан примерный слой 30 с информацией 40 о слое некоторого трехмерного объекта. Слой 30 - в качестве примера, потому что он слишком велик для одного отдельного процесса освещения, или по другим причинам - делится на две подобласти 31, 32, которые, например, как показано на фиг. 2b, лежат с двух сторон одной разделительной линии 33. Показанная здесь разделительная линия 33 прямая, однако, в других вариантах осуществления она может быть также изогнутой или состоять из прямых или искривленных частей кривой. Затем - фиг. 2c - устанавливается зона перекрытия (или переходная область) 34, которая проходит по разделительной линии, например, с шириной B, которая в показанном примере осуществления остается одинаковой по разделительной линии. Однако ширина зоны перекрытия может также варьироваться по ходу разделительной линии, в частности, когда разделительная линия искривлена или состоит из отдельных отрезков, имеющих разные ориентации. Затем зона перекрытия снова делится на две подобласти, при этом части зоны, которые относятся к одной подобласти, вдаются между частями зоны, которые относятся к другой подобласти. Таким образом получается соединение с геометрическим замыканием двух подобластей 31, 32. В числе многих примеров на фиг. 2d показано разделение зоны 35 перекрытия сцепленными зубцами в виде гребня граничными областями, а также на фиг. 2e зона 36 перекрытия, имеющая входящие в зацепление друг с другом в виде крючков части зоны.

Разделение может осуществляться, например, таким образом, что зона перекрытия сегментируется на части зоны, следующие друг за другом вдоль разделительной линии, и эти части зоны попеременно соотносятся с прилегающими подобластями. Части зоны могут, например, представлять собой параллельно ориентированные полосы или прямоугольники, вследствие чего может получаться деление в виде гребня, как на фиг. 2d. Дополнительно части зоны могут образовывать выступы или меандровый шаблон, вследствие чего зоны сцепляются крючками друг с другом. Во всех этих случаях получается сцепление зубцами частями зоны, которые с геометрическим замыканием вдаются в соответственно другую подобласть, при этом предпочтительно краевые зоны подобластей, которые в одном слое граничат друг с другом, всегда взаимосвязаны. Как можно видеть также на примерах фиг. 2d и 2e, в зоне 34 перекрытия разделительная линия заменяется сложной делительной линией, по которой краевые зоны граничащих друг с другом подобластей входят в зацепление друг с другом . Таким образом гарантировано внутреннее соединение двух подобластей; в частности, раздвигание краевых зон невозможно без наступления деформации или разрушения в зоне перекрытия или рядом с ней.

В соответствии с изобретением образовавшаяся в подобластях графическая информация может варьироваться от слоя к слою не только по своему локальному положению и протяженности, но и по образовавшейся геометрии. Это означает, например, что образовавшийся в подобластях или, соответственно, зонах перекрытия шаблон отличается от шаблона предыдущего слоя и/или следующего создаваемого слоя в этой области.

Так, например, в простейшем случае от слоя к слою в зоне перекрытия или ее части может образовываться зеркальное отображение и/или инверсия геометрической информации шаблона в зоне перекрытия предыдущего слоя. Зеркальное отображение может, например, осуществляться на разделительной линии или средней линии зоны перекрытия, или на линии, перпендикулярной ей; также может производиться зеркальный поворот относительно точки (напр., средней точки упомянутой зоны). инверсия означает изменение соответствия частей зоны двум составляющим подобластям на противоположное; или, другими словами, выражаясь в градациях серого, инверсия означает замену какого-либо значения x градации серого значением 1-x. При этом зеркально отображенный и/или инвертированный шаблон или, соответственно, инвертированная форма шаблона с геометрическим замыканием применяется в следующих друг с другом зонах перекрытия разных слоев. Это упрощает расчет шаблона в зоне перекрытия.

Зона перекрытия может также делиться на элементы зоны подобно мозаике, и затем мозаичные элементы зоны ранее установленным способом или случайно (напр., посредством генератора псевдослучайных чисел) присваиваться составляющим подобластям. В одном из особенно простых, но, тем не менее, эффективных особых случаев мозаичное разделение может осуществляться по пикселям (или предопределенным группам пикселей, напр., зонами пикселей по n x m пикселей каждая, где n и m являются положительными целыми числами, возможно также n=m > 1), которые кладутся в основу формирования слоя, базирующегося на растре.

Фиг. 3 иллюстрирует один из примеров разделения зоны 23 перекрытия с шириной 3 пикселя. Пиксели зоны перекрытия беспорядочным («случайным») образом присваиваются одной подобласти 21 или другой подобласти 22, что обозначается на фигуре соответствующей штриховкой.

Предлагаемый изобретением способ может также комбинироваться с освещением в соответствии с градациями серого. При этом присвоение подобластей или пикселей (или, соответственно, групп пикселей) в зоне перекрытия осуществляется не непосредственно двум подобластям, а оттенкам серого, которые могут принимать значения от 0 до 1, соответственно значениям между 0% и 100%. Оттенки серого для освещения в областях перекрытия при стереолитографических процессах известны. При этом для некоторой зоны необходимая для формирования доза освещения соответственно частично подается частями на каждом из двух этапов формирования двух задействованных подобластей, так что в целом достигается необходимая доза освещения, например, по 50%, или по 40% и 60% (соответственно градации серого x=0,4=40%). В граничном случае значение градации серого x=100% означает, что освещение целиком осуществляется в шаге освещения первой подобласти, в то время как x=0% означает освещение (только) в шаге освещения второй подобласти.

Ширина B и место зоны перекрытия может оставаться одинаковой или варьироваться от слоя к слою. Так, например, полоса перекрытия в слое n могла бы образовываться из B=5 рядов пикселей, в предыдущем слое n-1 из 4 рядов пикселей, а в последующем слое n+1 из 8 рядов пикселей; эти числа носят, конечно, лишь примерный характер. Таким образом, протяженность зон перекрытия или, соответственно, образовавшихся в них подобластей может изменяться от слоя к слою.

Фиг. 4 иллюстрирует один из вариантов разделения фиг. 3 с помощью градаций серого. В свою очередь, штриховкой символизированы соответствия пикселей в зоне 43 перекрытия подобластям 41 и 42 (= градации серого 100% или, соответственно, 0%). Изображенные пунктиром пиксели 44 содержат какую-либо градацию серого. Например, значение этой градации серого 50%, т.е. пиксели освещаются наполовину в каждом из двух шагов освещения двух подобластей 41 и 42. В других вариантах могут быть выбраны разные градации серого. Например, градации серого могут попеременно или случайно распределенным образом принимать значения 30% и 70%. Конечно, могут также использоваться другие значения градаций серого, в зависимости от желаемой цели применения.

Другой вариант проиллюстрирован на фиг. 5 и 6. Когда на пиксель (или часть зоны) подается доза освещения больше 100%, то в результате получается область слоя, имеющая большую толщину, чем остальной слой. Таким образом могут формоваться штифты или зубцы, вдающиеся в слой, расположенный соответственно выше. Например, на фиг. 5 подобласть 51 на границе с подобластью 52 имеет зубцы 53, которые, напр., могут создаваться путем освещения с 200% «нормальной» дозы освещения в основной зоне подобласти. Эти зубцы 53 вдаются в отверстия 60 подобласти 61 слоя, расположенного выше. Эти отверстия соответствуют освещению 0%. Другая область 62 верхнего слоя имеет, в свою очередь, зубцы, которые могут входить в зацепление в (не показанный) третий слой, и т.д. На фиг. 6 показан вид сверху верхнего (второго) слоя фиг. 5, при этом по разделительной линии между подобластями 61 и 62 различимы выдающиеся зубцы слоя, расположенного ниже.

Этот аспект изобретения позволяет модифицировать геометрическую информацию слоев и их подобластей так, что они в сумме способствуют сцеплению зубцами слоев образовавшегося объекта, в то время как избегают выполнения простого линейного шва, который мог бы облегчить возникновение разрушения или разделения.

В соответствии с изобретением суммой подобластей, которая образуется по меньшей мере частичным совмещением по меньшей мере двух граничащих друг с другом подобластей, создается информация о слое, снова геометрически согласующаяся с желаемой геометрией слоя образуемого объекта. В объеме изобретения каждая подзона в зоне перекрытия одной подобласти по меньшей мере в сумме представляет собой часть поверхности освещения создаваемого слоя. При этом процесс освещения может включать в себя различные периоды освещения, последовательности и интенсивности между подзоной и подобластью, к которой она относится.

Вообще несколько расположенных друг над другом слоев - но предпочтительно не обязательно соответствующих друг другу геометрически - могут делиться на подобласти, и эти подобласти с геометрическим замыканием входят в зацепление друг с другом . При этом краевые зоны соответствующих друг другу подобластей расположенных друг над другом слоев могут, к тому же, вместе взятые образовывать взаимосвязанную трехмерную форму, так что образовавшиеся таким образом трехмерные формы взаимно входят в зацепление друг с другом и не допускают раздвигания с сохранением формы.

Разумеется, изобретение не ограничено показанными примерами осуществления, более того, изобретение содержит все варианты осуществления по пунктам формулы изобретения. В соответствии с изобретением область перекрытия подразделяется на «секторы» (т.е. подзоны), которые переходят за первоначальную граничную линию, представляющую собой разделительную линию между граничащими подобластями, и поэтому больше не соответствуют первоначальной геометрической информации. Только путем совмещения секторов задействованных подобластей восстанавливается первоначальная геометрическая информация области слоя.

При комбинировании соответствующих секторов подобластей снова получается полная информация о слое каждого слоя, например, таким образом, что соответствующие секторы действуют, дополняя друг друга своей геометрической информацией, т.е. комплементарны друг другу. Благодаря этому предотвращается избыточное освещение слоев. Это может осуществляться также в комбинации с вышеописанными градациями серого, напр., с градациями серого со значениями x и 1-x. Вместо градаций серого у пиксельных систем освещения может также обеспечиваться широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

Кроме того, может быть предпочтительно, если образованные в зонах перекрытия подзоны - т.е. «секторы» - учитывают первоначальную геометрию информации о слое подобластей - в частности контуры, которые соответствуют поверхности создаваемого трехмерного тела; например, один сектор может содержать часть контура геометрии подобласти, т.е. разделительной линии. Так как при создании тела должен сохраняться или, соответственно, точно отображаться по меньшей мере его наружный контур, может быть удобно, если сначала, начиная с некоторого минимального расстояния от наружного контура, напр., 2 пикселя, осуществляется сложное деление в соответствии с изобретением (напр., в виде мозаики или сцепления зубцами, как описано выше). Например, в этом случае генератор псевдослучайных чисел только на некотором расстоянии от наружной поверхности тела начинал бы разделение подзон или, соответственно, пикселей в зоне перекрытия в соответствии с изобретением; это (минимальное) расстояние может задаваться, напр., в соответствии с офсетом, который определяется в пикселях или абсолютных единицах (напр., миллиметрах).

Кроме того, освещение сектора может также осуществляться многократно, а именно, в следующих шагах освещения дополнительно к тем двум, которые относятся к указанным двум подобластям, и с различными временными последовательностями и интенсивностями. В частности, один слой может освещаться за несколько (k > 1) фаз, которые производят по некоторой части освещения (например, с интенсивностью освещения = 1/k желаемой конечной интенсивности); в каждой фазе может быть предусмотрено другое подразделение слоя на подобласти, так чтобы зоны перекрытия фаз отличны друг от друга. Так, один элемент зоны в одной фазе может соответствовать одному сектору зоны перекрытия, причем этот сектор может один раз освещаться с интенсивностью, которая соответствует одной из задействованных подобластей данной фазы; в остальных фазах этот элемент зоны может лежать в середине одной подобласти, так что в этих фазах освещение осуществляется с интенсивностью в соответствии с данной подобластью. В одном из вариантов для этого для определенного элемента зоны значения интенсивности разных фаз могут дополнительно варьироваться так, чтобы общая сумма интенсивностей оставалась одинаковой, то есть желаемой интенсивностью освещения. Это может дополнительно улучшать внутреннюю связность подобластей и секторов в одном слое, а также слоев между собой.

Изобретение относится к способу создания трехмерного предмета. В стереолитографическом процессе во временной последовательности отверждается множество слоев (30), так что их совокупность образует трехмерный предмет. Слои разделяются на две или больше подобластей (31, 32), которые лежат в слое рядом друг с другом. При этом одна подобласть в краевой зоне (34) с другой подобластью того же самого слоя содержит части (35) зоны, которые с геометрическим замыканием вдаются в другую подобласть. Эти подобласти формируются также одна над другой и так вместе образуют желаемые области слоев. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в устранении дефектов и места предполагаемых разрушений в областях перекрытия отдельных изображений вследствие неполного формования. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ создания трехмерного предмета (2) в стереолитографическом процессе путем формирования во временной последовательности множества расположенных друг над другом слоев (3), совокупность которых образует трехмерный предмет,

при этом слои (3) разделяются на геометрически соответствующие друг другу подобласти (51, 52, 61, 62),

причем каждая из подобластей (51, 52, 61, 62) имеет основную зону, а также краевую зону по отношению к другой подобласти, при этом краевая зона содержит части (53, 63) зоны, которые с геометрическим замыканием входят в зацепление с краевой зоной другой подобласти выше расположенного слоя (3).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что краевые зоны подобластей входят в зацепление друг с другом гребнеобразно, и/или крючкообразно, и/или в виде ласточкина хвоста.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что краевые зоны граничащих друг с другом подобластей входят в зацепление друг с другом по линии раздела, которая не допускает раздвигания краевых зон с сохранением формы.

4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что у по меньшей мере двух из подобластей краевые зоны, включая части зоны, вдающиеся в краевую зону другой подобласти, лежат в зоне (23, 24, 43) перекрытия между основными зонами подобластей.

5. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что формирование слоев осуществляют путем освещения излучением, инициирующим отверждение слоя.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что подобласти освещают во временной последовательности, предпочтительно подобласти соответственно одного слоя во времени непосредственно друг за другом.

7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в расположенных друг над другом слоях осуществляют каждый раз подразделение слоя на подобласти, при этом краевые зоны в разных слоях имеют зеркальные друг другу и/или обратные геометрии.

8. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что части зоны, которые с геометрическим замыканием вдаются в другую подобласть, находятся на расстоянии от наружного контура создаваемого трехмерного предмета (2), а именно на заданном минимальном расстоянии.