南極熊曝光：價值上億美元，美國Carbon的CLIP高速3D打印技術專利

高速3D打印技術CLIP專利在南極熊3D打印網(wǎng)曝光了,，長達44頁。3D打印機還沒有開始賣，Carbon3D就已經(jīng)融資了上億美元,，主要靠的就是這個專利技術。

近日,，有熊友讀者投稿,，向南極熊曝光了著名的Carbon3D公司的連續(xù)液態(tài)界面（CLIP，Countinuous Liquid Interface Production）3D打印技術專利文件,。這項技術的核心是“利用一層透氧膜,，隔離光敏樹脂液體和空氣中的氧氣，實現(xiàn)高速,、連續(xù)的3D打印成型”,，這項革命性的CLIP技術比現(xiàn)有的3D打印快25-100倍，而且取消了層的概念,。下面是南極熊分析整理CLIP技術的專利（想要精讀的熊友,，請在文章最后下載）。

本篇專利基本信息：
三維制造的方法和設備
申請?zhí)枺?01480008397.7 申請日：2014-02-10
申請(專利權(quán))人： 卡本桑迪有限公司
地址 ：美國加利福尼亞州
發(fā)明(設計)人 ：J.M.德西蒙  A.埃爾莫什金  E.T.薩穆爾斯基
主分類號 G03F7/00(2006.01)I
分類號 G03F7/00(2006.01)I
公開(公告)號 105122136A
公開(公告)日 2015-12-02
專利代理機構(gòu)： 中國專利代理(香港)有限公司 72001
代理人： 周李軍  石克虎
權(quán)利要求書4頁 ,，說明書24頁,，附圖16頁

南極熊從申請人可以看出，“卡本桑迪有限公司”就是Carbon3D的音譯，這是美國加利福尼亞州的Carbon3D作為權(quán)利主體,，發(fā)明人是 J.M.德西蒙 等3人,，德西蒙是Carbon3D的創(chuàng)始人，對其技術在中國進行專利保護申請,。中國一些想做CLIP高速3D打印技術的廠商,，就要瞪大眼睛看看了，很容易一不小心就侵犯了Carbon的專利,，到時候受到法律制裁,。

我們從申請時間可以看到，2014年2月10日,，CLIP技術登上《science》雜志封面的時間是2015年3月份左右,，也就是Carbon公司早在發(fā)布論文之前的一年多時間，就已經(jīng)注冊了公司并申請了專利,。對原創(chuàng)的知識產(chǎn)權(quán)如此看重,，南極熊不得不佩服。

△本發(fā)明的實施方案示意圖

發(fā)明主要內(nèi)容：
1 形成三維物體方法

(a) 提供承載體和構(gòu)建板,，所述構(gòu)建板包含半滲透性元件,，所述半滲透性元件包含構(gòu)建表面和與所述構(gòu)建表面分開的進料表面（例如，在相對側(cè)上,，或半滲透性元件的邊緣,，和/或在它們的頂上但是與構(gòu)建區(qū)域分開的位置），其中所述構(gòu)建表面和所述承載體限定它們之間的構(gòu)建區(qū)域,，和其中所述構(gòu)建表面與（液體或氣體）聚合抑制劑抑制流體接觸,；

(b) 用可聚合液體填充所述構(gòu)建區(qū)域，所述可聚合液體與所述構(gòu)建表面接觸,，

(c) 通過所述構(gòu)建板照射（例如,，用光化輻射）所述構(gòu)建區(qū)域以在所述構(gòu)建區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生固體聚合區(qū)域，同時形成或保持在所述固體聚合區(qū)域和所述構(gòu)建表面之間形成的由所述可聚合液體組成的液膜脫離層,，其中通過所述聚合抑制劑抑制液膜的聚合,；和/或同時；

(d)將附著有聚合區(qū)域的承載體提升遠離構(gòu)建板上的構(gòu)建表面以產(chǎn)生在聚合區(qū)域和構(gòu)建板頂區(qū)之間的后續(xù)構(gòu)建區(qū)域（例如,，在聚合區(qū)域和所述構(gòu)建表面之間沒有形成空氣,、氣體或蒸發(fā)團或間隙，而是通過所述可聚合液體保持液體與其接觸）,。
(e)步驟(b)和(d),，或步驟(b)至(d)，可以連續(xù)或逐步方式重復（同時,、連續(xù)或它們的任何組合）,，構(gòu)建表面始終保持固定,，以在每個重復中產(chǎn)生附著至先前聚合區(qū)域的后續(xù)聚合區(qū)域，直到聚合區(qū)域的重復沉積彼此附著形成所述三維物體（例如,，在所述連續(xù)和/或重復期間,，所述固體聚合區(qū)域保持與所述可聚合液體接觸，例如通過聚合區(qū)域梯度,，和例如經(jīng)過至少10,、20或30秒，或至少1或2分鐘的時間,，和/或通過制造至少0.5,、1、2,、3,、4或5厘米高度產(chǎn)品,直至完成（成品或中間產(chǎn)品，直到完成要形成的（成品或中間）三維物體）,。

2 可聚合液體形成三維物體設備

設備通常包含：
(a)支撐體,；
(b)操作關聯(lián)到所述支撐體的承載體，在承載體上形成所述三維物體,；
(c)連接到所述支撐體的構(gòu)建板,，構(gòu)建板包含固定在半滲透性元件，半滲透性元件包含構(gòu)建表面和（任選,，但在這一實施方案中優(yōu)選）構(gòu)建表面分開的進料表面,，構(gòu)建表面和承載體限定他們之間的構(gòu)建區(qū)域；
(d)與進料表面流體連通的聚合抑制劑來源,；
(e)液體聚合物供給，其操作關聯(lián)到所述構(gòu)建板并配置用以將液體聚合物供應至所述構(gòu)建區(qū)域中用于固化聚合,；
(f)照射源,，其操作關聯(lián)到構(gòu)建板并配置用以通過構(gòu)建板照射構(gòu)建區(qū)域和由液體聚合物在其中形成固體聚合區(qū)域；和
(g)控制器（任選）,，其操作關聯(lián)到承載體和照射光源,，用于構(gòu)建區(qū)域內(nèi)在液體聚合區(qū)間或之后，將承載體提升遠離構(gòu)建板（例如,，隨著三維物體形成,，控制器配置用以保持所述承載體上所述構(gòu)建表面和固體聚合材料之間的聚合區(qū)域梯度）。

下面對各部分進行說明：
1 可聚合液體
任何適合的可聚合液體可用于使本發(fā)明起作用,。實例包括,，但不限于，丙烯酸類,、甲基丙烯酸類,、丙烯酰胺,、苯乙烯類、烯烴,、鹵化烯烴,、環(huán)狀烯烴、馬來酸酐,、鏈烯,、炔、一氧化碳,、官能化低聚物,、多官能固化位點單體、官能化PEG等,，包括它們的組合,。
接著作者闡述了一些實例：酸催化可聚合液體、水凝膠,、可光固化的硅酮樹脂,、可光固化的聚氨酯、高性能樹脂,、其他實例樹脂,。
聚合抑制劑：可為液態(tài)或氣體形式，優(yōu)選氣體為抑制劑,，如：空氣,、富氧氣體。
2 設備
如圖2所示,，包含照射源11例如數(shù)字光處理器（DLP）,，提供電磁輻射12，穿過反光鏡13照射由壁14和剛性構(gòu)建板15限定的構(gòu)建室,，剛性構(gòu)建板15形成構(gòu)建室底部,，該構(gòu)建室填充有液體樹脂16.室15的底部由剛性構(gòu)建板構(gòu)造，其包含剛性半滲透性元件,。構(gòu)造中的物體17的頂部附著于承載體18,。在垂直方向通過線性平臺19驅(qū)動承載體，也可使用替代結(jié)構(gòu),。
構(gòu)建板15通常由半滲透性元件組成,，單獨或與一個或多個其他支撐基底組合。
半滲透性元件通常包含上表面部分,、下表面部分和測表面部分,。圖2的實施方案中，進料表面在下表面部分上,，但是其中在上表面部分上或測表面部分上提供進料表面的備選構(gòu)造可通過常規(guī)技術實現(xiàn),。在實施例中,，半滲透性元件具有0.01、0.1或1毫米-10或100毫米的厚度或更大,。半滲透性元件對聚合抑制劑的滲透性取決于：如大氣和抑制劑的壓力,，抑制劑的選擇或速度等。通常當抑制劑為氧時,，半滲透性元件對氧的滲透性可為10或20巴,，至1000或2000巴，或更高,。因此半滲透性元件可包含柔性聚合物膜,。

△本發(fā)明設備的一個實施方案透視圖

如圖2所示，不同的不見安裝在支撐體或框架組件20上,，由基底21,、垂直元件22和水平桌23組成，照射源11牢固連接在基底21上,，線性平臺操作關聯(lián)到垂直元件22,、壁14可移除或牢固連接至水平桌23，其中構(gòu)建板堅固地固定,，以形成構(gòu)建室,。
構(gòu)建板可由剛性半滲透元件的單一整體或整體構(gòu)件組成，如圖3A顯示的多孔或微孔玻璃可層壓或固定到剛性半滲透材料,。

或者圖3B所示,，半滲透性元件作為上部可固定到透明下部元件上，所述下部元件其中形成有泄放通道,，用于使進料氣體攜帶聚合抑制劑至半滲透元件,。
優(yōu)選方案中，照射源為光化輻射源,，如一個或多個光源,，光源可為白熾光、熒光,、磷光或冷光、激光,、發(fā)光二極管,。包括它們的陣列，優(yōu)選包括關聯(lián)到控制器的圖案形成元件,。

圖4顯示備選承載體和制動器/驅(qū)動器裝置,。

3方法
具體方法在本文前半部分已提到過。此方法因為不需要將脫離層機械脫離,，或不需要機械移動構(gòu)建表面以補充氧,，所述方法可按連續(xù)方式實施,。在實施例中對于每個步驟或增量，以均勻的增量（0.1或1微米,，至10或100微米,，或更高）順序?qū)嵤┨嵘�步驟。

4控制器和控制過程
在實施例中,，控制器為運行軟件的通用計算機,，其通關適合的接口硬件和軟件操作關聯(lián)到監(jiān)控器、驅(qū)動器,、泵和其它部件,，用于控制三維打印或制造方法和設備的適合的軟件包括但不限于ReplicatorG開源3D打印程序、Slic3r,、Skeinforge等,。

5制造產(chǎn)品
通過本發(fā)明的方法和過程生產(chǎn)的三維產(chǎn)品可為最終成本或基本成品，或可為中間產(chǎn)品,，其進一步經(jīng)受制造步驟,，如表面處理、激光切割,、電火花加工等,。產(chǎn)品可具有0.1或1毫米至10或100毫米或更高的最大寬度。最大尺寸和寬度取決于具體的裝置的結(jié)構(gòu)和光源的分辨率,，且可調(diào)節(jié),，取決于實施方案的具體目標或要制造的制品。

下面是一些具體的實施例：
1 由分開的進料表面將抑制劑轉(zhuǎn)移到構(gòu)建表面


      
2 抑制劑通過構(gòu)建板轉(zhuǎn)移至構(gòu)建表面

            
3 增加制造速率：壓力




4 桿和纖維的制造


5 說明性設備

6 700微米微針陣列的制造


7 2000微米微針陣列的制造



8 環(huán)結(jié)構(gòu)制造



9 象棋棋子的制造


10 有肋的矩形棱柱的制造


11 盤管或螺旋結(jié)構(gòu)的制造


12 固化深度相對于曝光時間



13 承載體可溶性犧牲（或脫離）層



14 在脫離層上制造矩形棱柱



15 圓柱籠結(jié)構(gòu)制造


16 來自水凝膠的結(jié)構(gòu)制造



17 基于水凝膠的結(jié)構(gòu)制造




權(quán)利要求書4頁 ,，說明書24頁,，附圖16頁，一共44頁的專利文件
南極熊曝光：CLIP高速3D打印技術專利CN201480008397.pdf (1.32 MB, 下載次數(shù): 2175)

2017-4-6 17:46 上傳

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CLIP一種半滲透性元件組件CN205573042U.pdf (461.15 KB, 下載次數(shù): 2003)

2017-4-10 14:53 上傳

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非常好的資料