DE9415849U1 - Vorrichtung zur stereolithographischen schichtweisen Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren Flüssigkeit - Google Patents

Description

Dr. Matthias Fockele, 33178 Borchen Dr. Dieter Schwarze, 33160 Paderborn

Vorrichtung zur stereolithographischen schichtweisen Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlunaseinwirkuna verfestiabaren Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stereolithographischen schichtweisen Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigaren Flüssigkeit, umfassend einen Behälter zur Aufnahme des Flüssigkeitsbades, eine Bestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung einer jeweils nahe der Oberfläche des Bades zu verfestigenden Schicht der Flüssigkeit zwecks Bildung einer betreffenden Schicht des Objektes, einen Träger zur Positionierung des bereits durch Bestrahlung der Flüssigkeit verfestigten Teils des Objektes relativ zur Oberfläche des Bades und eine mit einer entlang der Oberfläche des Bades horizontal verschiebbar geführten Abstreifvorrichtung mit einem starren Abstreifelement ausgestattete Einrichtung zur Präpierung einer jeweils nachfolgend zu verfestigenden, an ihrer Oberfläche im wesentlichen glatten Flüssigkeitsschicht über der jeweils zuletzt verfestigten Schicht, wobei das Abstreifelement an seinem der Badoberfläche benachbarten Ende eine sich quer zur Verschieberichtung erstreckende Abstreifrandzone in Form einer Klinge aufweist.

Stereolithographische Vorrichtungen der vorstehend genannten Art sind beispielsweise in der Publikation "A Review of 3D Solid Object Generation", A.J. Herbert, in Journal of Imaging Technology, Vol. 15, 1989, Seiten bis 190, beschrieben.

Bei der stereolithographischen Herstellung von Kunststoffobjekten erfolgt die Verfestigung des Objektes schichtweise, wobei man eine Trägerplatte zunächst dicht unterhalb

der Badoberfläche anordnet und die über der Trägerplatte liegende Schicht der Flüssigkeit nach Maßgabe des gewünschten Querschnitts des Objektes bestrahlt, um so eine Basisschicht des Objektes zu verfestigen, die auf der Trägerplatte aufliegt. Sodann wird die Trägerplatte mit der darauf verfestigten Schicht weiter in das Kunststoffbad hineinbewegt, um eine nachfolgend zu verfestigende Flüssigkeitsschicht über der bereits verfestigten Schicht vorzusehen, wobei die Flüssigkeitsschichtdicke mit der Dicke der nachfolgend verfestigten Schicht korrespondiert. Durch entsprechende Bestrahlung der Flüssigkeitsschicht wird nun die nächste feste Objektschicht gebildet, die an der zuvor gebildeten Objektschicht anhaftet. Auf diese Weise werden weitere Schichten verfestigt bis das gewünschte Objekt insgesamt verfestigt ist.

Die Bestrahlung der Flüssigkeit erfolgt bei den üblicherweise herangezogenen Photopolymeren vorzugsweise mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere ultraviolettem Licht. In der EP 0 171 &Oacgr;69 Al ist ferner auf die Verwendung von Elektronenstrahlen zur Aushärtung entsprechender flüssiger Kunststoffe hingewiesen.

Zu den Grundlagen der stereolithographischen Herstellung von Modellen kann ferner auf den Artikel von Hideo Kodama, "Automatic Method for Fabricating a Three-Dimensional Plastic Model with Photohardening Polymer", Rev. Sei. Instr. 52 (11), November 1981, Seiten 1770 bis 1773 verwiesen werden.

Bei den bekannten Verfahren der schichtweisen stereolithographischen Herstellung eines Objektes tritt das Problem auf, daß es schwierig ist, eine für den folgenden Bestrahlungsvorgang hinreichend gleichmäßige Flüssigkeitsschicht auf der zuletzt verfestigten Schicht auszubilden. Insbesondere wurden nach Absenkung der zuletzt verfestigten Schicht häufig Stellen unzureichender Benetzung der zuletzt

verfestigten Schicht und Stellen mit Flüssigkeitsüberschuß gegenüber dem allgemeinen Pegel des Flüssigkeitsbades beobachtet.

Zur Glättung der jeweils nachfolgend zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht verwendet die in der DE 41 34 265 Al vorgeschlagene Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes eine flexible Abstreiflippe, die entlang der Oberfläche des Bades bewegt wird, um die Badoberfläche glattzustreichen, nachdem die zuletzt verfestigte Schicht abgesenkt worden ist. Die flexible Abstreiflippe ist so bemessen, daß sie mit ihrem unteren Ende in das Bad eintaucht, wenn sie in Ruhe ist. Im Bewegungszustand ist das untere Ende der Abstreiflippe in eine der Bewegungsrichtung entgegengesetzte Richtung aufgrund des von der Flüssigkeit entgegengesetzten Widerstandes gebogen und dabei geringfügig angehoben, wobei die Unterkante der Abstreiflippe in diesem angehobenen Zustand den Pegel der glattzustreichenden Badoberfläche definiert. Eine solche flexible Abstreiflippe funktioniert jedoch nur dann einigermaßen zuverlässig, wenn ihre Verschiebegeschwindigkeit im wesentlichen konstant ist und darüber hinaus keine wesentlichen Unebenheiten an der Badoberfläche vorliegen, da sonst der Verformungszustand nicht in der gewünschten Weise aufrechterhalten werden kann. Bei Versuchen mit einer derartigen flexiblen Abstreiflippe zeigte es sich, daß bei ausgeprägter Welligkeit der Badoberfläche die Unterkante der Abstreiflippe dem Welligkeitsprofil bis zu einem gewissen Grad folgte, anstatt die Wellenberge und die Wellentäler hinreichend gut auszugleichen. Dabei kam es ferner zu Ablösungen von Badflüssigkeit, die sich aufgrund von Kohäsionseffekten an der Abstreiflippe aufgestaut bzw. angesammelt hatte, wobei die Flüssigkeit insbesondere zur Ablösung neigte, während die Abstreiflippe die zuletzt verfestigte Schicht überstrich. Dies mag dadurch begründet sein, daß nach dem Absenken des Objektträgers eine

ausgeprägtere Welligkeit der Flüssigkeitsoberfläche regelmäßig genau über der zuletzt verfestigten Schicht entsteht und ferner Adhäsionseffekte zwischen dem bereits festen Polymer und dem an der Lippe angesammelten flüssigen Polymer die Ablösung begünstigen.

Bei einer aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 89 16 116 bekannten Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes ist eine längs der Badoberfläche verschiebbare Abstreifvorrichtung mit starren Abstreifklingen vorgesehen. Die Abstreifklingen reichen mit ihren unteren Enden bis zu dem gewünschten Niveau der nachfolgend zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht. Hierdurch wird die bei flexiblen Abstreiflippen beobachtete nachgiebige Auf- und Abwärtsbewegung der Unterkannte bei stärkeren Unebenheiten der zu glättenden Flüssigkeitsschicht vermieden. Die in dem deutschen Gebrauchsmuster G 89 16 116 vorgeschlagenen Abstreifklingen sind jedoch allesamt so geformt und orientiert, daß an der (in Bezug auf die Bewegungsrichtung) hinteren Seite ein Überhang einer Klingenfläche über der bereits glattgestrichenen Badoberfläche vorhanden ist. An einem solchen Überhang bildet sich aufgrund von Oberflächenspannungseffekten zwischen der Badflüssigkeit und dem Material der Abstreifklinge ein Meniskus mit einer entsprechenden Ansammlung von Flüssigkeit. Derartige kohäsiven Flüssigkeitsansammlungen werden selbst dann noch beobachtet, wenn die rückseitige Klingenfläche senkrecht zur Badoberfläche steht. Bei Versuchen unter Verwendung solcher Abstreifklingen aus starrem Material wurde beobachtet, daß die angesammelte Flüssigkeitsmenge sich häufig dann von der Klingenrückseite löste, wenn die Klinge direkt in den Bereich oberhalb der zuletzt verfestigten Schicht bewegt wurde. Derartige Ablösungen von Flüssigkeit bewirken nun ihrerseits Unebenheiten der nachfolgend zu verfestigenden Schicht, und zwar regelmäßig an den Stellen, an denen eine besonders gleichmäßige Schichtdicke angestrebt wird.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der mit einfachen Mitteln eine verbesserte Präparierung der Badoberfläche für den jeweils nachfolgenden Bestrahlungsvorgang erzielt wird.

Diese Aufgabe wird - ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 - erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klinge des Abstreifelementes derart geformt und ausgerichtet ist, daß ihre Schneide in eine der Verschieberichtung des Abstreifelements entgegengesetzte und gegebenenfalls nach unten abgelenkte Richtung weist, wobei eine der Klingenbreitseiten oberhalb einer durch den im wesentlichen tiefsten Punkt der Schneide verlaufenden horizontalen Bezugsebene liegt und dieser zugewandt ist oder in der Bezugsebene liegt und wobei die andere Klingenbreitseite oberhalb der Bezugsebene liegt und von der Bezugsebene abgewandt ist.

Bezogen auf die horizontale Verschieberichtung des Abstreifelementes definiert die Schneide den tiefsten und am weitesten zurückliegenden Teil der Abstreifrandzone. Eine solche Ausbildung der Abstreifrandzone gewährleistet, daß keine nennenswerte Menge der Flüssigkeit aufgrund von Oberflächenspannungseffekten an der Klingenrückseite angesammelt wird. Die klingenförmige Abstreifrandzone hinterläßt daher bei ihrer Bewegung eine ebene Badoberfläche, ohne daß es zu Abtropfungen von der Klingenrückseite kommen kann.

Wenngleich die Abstreifvorrichtung grundsätzlich mit einem starren Abstreifelement auskommen kann, das nach einem AbstreifVorgang angehoben und wieder in die Ausgangsstellung an einer Seite des Behälters zurückbewegt werden könnte, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, an der Abstreifvorrichtung zwei Abstreif-

elemente vorzusehen, die einander gegenüberliegen und deren jedes für eine bestimmte Verschieberichtung im Sinne des kennzeichenden Teils des Anspruchs 1 ausgebildet ist. In diesem Fall wird der angestrebte Abstreifeffekt bei jeder Hin- und Herbewegung der Abstreifvorrichtung erzielt, wobei das in Bezug auf die jeweilige Bewegungsrichtung hinten liegende oder nachlaufende Abstreifelement eine glatte Badoberfläche hinterläßt.

Dieser Effekt kann auch mit einem einzelnen Abstreifelement erhalten werden, wenn dieses nach jedem AbstreifVorgang winkelmäßig verstellt wird, so daß es in Bezug auf die dann jeweils folgende Bewegung in die entgegengesetzte Richtung im Sinne des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 ausgerichtet ist.

Vorzugsweise umfaßt die Einrichtung zur Präparierung einer jeweils nachfolgend zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht eine Flüssigkeitsabgabevorrichtung zur Bereitstellung von durch Strahlungseinwirkung verfestigbarer Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeitsabgabevorrichtung Flüssigkeitsabgabemittel aufweist, die zusammen mit der Abstreifvorrichtung längs der Badoberfläche bewegbar angeordnet sind, und die dazu eingerichtet sind, während der Verschiebung der Abstreifvorrichtung Flüssigkeit an einer in Bezug auf die Verschieberichtung der Abstreifvorrichtung vor der betreffenden Abstreifrandzone liegenden Stelle abzugeben. Durch die von der Flüssigkeitsabgabevorrichtung bereitgestellte Flüssigkeit kann Flüssigkeitsmangel, etwa aufgrund unzureichender Benetzung der zuletzt verfestigten Schicht, ausgeglichen werden.

Bei Ausführungsformen der Erfindung mit zwei einander gegenüberliegenden Abstreifelementen sind die Flüssigkeitsabgabemittel in einem Zwischenraum zwischen den Abstreifelementen angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfaßt

• ·

die Flüssigkeitsabgabevorrichtung wenigstens zwei unter Bildung eines Flüssigkeitsabgabespaltes einander gegenüber1iegende Hochspannungs flächenelektroden unterschiedlicher Polarität, deren unteren Enden nahe der Badoberfläche, insbesondere geringfügig oberhalb der Badoberfläche, gehalten sind, wobei durch Anlegung einer Hochspannung an die Hochspannungsflächenelektroden ein Reservoir der dielektrischen Photopolymerflüssigkeit durch elektrostatische Kräfte in Zwischenräumen zwischen den Hochspannungsflächenelektroden speicherbar ist, aus denen Flüssigkeit über den Flüssigkeitsabgabespalt an die Badoberfläche gelangen kann. Die Aufnahme des Flüssigkeitsreservoirs aus dem Bad erfolgt vorzugsweise in der Ruhestellung der Abstreifvorrichtung in einer Ausgangsstellung am Behälterrand. Beim Überstreichen der zuletzt verfestigten Schicht des Objektes löst sich aufgrund von Adhäsionseffekten Flüssigkeit von den Elektroden ab, die zur besseren Benetzung der zuletzt verfestigten Schicht dient. Der Ablösevorgang der Flüssigkeit kann noch dadurch beeinflußt werden, daß die elektrische Hochspannung an den Elektroden während des AbstreifVorganges gesteuert und insbesondere nach und nach verringert wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform umfaßt die Flüssigkeitsabgabevorrichtung als Flüssigkeitsabgabemittel einen mittels einer Eintaucheinrichtung in das Bad eintauchbaren Schwamm zur Speicherung der Flüssigkeit. Der Schwamm kann die Flüssigkeit während der Verschiebebewegung der Abstreifvorrichtung an die Badoberfläche abgeben. Das Eintauchen des Schwamms erfolgt vorzugsweise in Ruhestellung der Abstreifvorrichtung in einer Ausgangsstellung am Behälterrand. Danach wird der Schwamm angehoben, so daß er vorzugsweise oberhalb des gewünschten Pegels der Badoberfläche während des Abstreifvorgangs verbleibt.

Die Flüssigkeitsabgabe des ggf. synthetischen Schwamms kann beispielsweise durch eine den porösen Schwamm

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zusammendrückende Vorrichtung gesteigert werden.

Sehr gute Ergebnisse wurden bei einer Ausführungsform mit Hochspannungsflächenelektroden der vorstehend erläuterten Art und zwischen den Elektroden eingesetzten Schwämmen erzielt.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird -ausgehend von der gattungsgemäßen Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen- vorgeschlagen, daß der Träger von einem sich in abgedichteter Weise durch den Behälterboden erstreckenden Haltegestänge in dem Bad gehalten ist, wobei das Haltegestänge vertikal verschiebbar ist, um die jeweils zuletzt verfestigte Schicht des entstehenden Objektes jeweils um eine der gewünschten Schichtdicke der nachfolgend zu verfestigenden Schicht im wesentlichen entsprechendes Maß in das Bad einzutauchen, und daß an dem Träger oder an dem Haltegestänge ein sich aus dem Bad heraus nach oben erstreckendes Volumenausgleichelement befestigt ist, welches so bemessen ist, daß das von ihm beim Absenken des Trägers verdrängte Flüssigkeitsvolumen im wesentlichen dem Volumen desjenigen Teils des Haltegestänges entspricht, welches während des jeweiligen Absenkvorgangs durch den Behälterboden hindurch das Behälterinnere verläßt.

Durch diese verblüffend einfachen Maßnahmen wird sichergestellt, daß die Badoberfläche ungeachtet der Absenkung des Trägers einen konstanten mittleren Pegel beibehält, was ebenfalls dazu beiträgt, daß die jeweils nachfolgend zu verfestigende Flüssigkeitsschicht in determinierter Weise für den Bestrahlungsvorgang bereitgestellt werden kann. Insbesondere sind keine Detektionsmittel zur Überwachung des Pegels der Badoberfläche während des laufenden Betriebes erforderlich.

Das Haltegestänge und das Volumenausgleichselement sind

vorzugsweise gleichartige Stangen, die über ihre gesamte Länge einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen.

Das insbesondere in Form einer Haltestange ausgebildete Haltegestänge ist vorzugsweise unterhalb des Behälterbodens betriebsmäßig lösbar an einer Antriebseinrichtung für die Vertikalverschiebung angekuppelt. Auf diese Weise kann der Behälter schnell freigemacht werden, um gegen einen anderen entsprechenden Behälter ausgetauscht werden zu können'.

Die Austauschmöglichkeit der Behälter ist ein wichtiger Gesichtspunkt, da in der Praxis häufig Objekte aus unterschiedlichen Polymermaterialien in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen ein- und derselben Stereolithographievorrichtung herzustellen sind. Die unterschiedlichen Photopolymere werden in den verschiedenen austauschbaren Behältern bereitgestellt.

Damit nach einer solchen Behälterauswechslung die Badoberfläche des jeweils neu in die Vorrichtung eingebrachten Behälters rasch auf das gewünschte Höhenniveau eingestellt werden kann, wird eine Triangulationsmeßeinrichtung vorgeschlagen, die eine in Bezug auf die Bestrahlungseinrichtung ortsfeste Meßstrahlungsquelle zur Emission eines schräg auf die Badoberfläche einfallenden MeSstrahlenbündels und eine ebenfalls gesondert von dem Behälter angeordnete Strahlungsdetektionseinrichtung aufweist, die das von der Badoberfläche reflektierte Strahlenbündel an einer vorbestimmten Stelle empfängt, wenn die Badoberfläche das gewünschte Höhenniveau eingenommen hat. Der Behälter ist mittels einer Hubeinrichtung vertikal bewegbar, um die Höheneinstellung der Badoberfläche nach Maßgabe des von der Strahlungsdetektioneinrichtung bereitgestellten Signals vornehmen zu können. Die Höheneinstellung kann im Sinne einer Reglung vollautomatisch erfolgen. In einer vereinfachten Variante sind Mittel zur manuellen

&iacgr;&ogr;

Einstellung der vertikalen Position des Behälters vorgesehen.

Die Strahlungsquelle der Triangulationsmeßeinrichtung kann - falls gewünscht - auf die Badoberfläche einer Nebenkammer des Behälters gerichtet sein, die mit dem eigentlichen Behälter kommuniziert.

Triangulationsmeßeinrichtungen sind auf dem Gebiet der Stereolithographie bekannt. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise auf das bereits zitierte deutsche Gebrauchsmuster G 89 16 116 verwiesen werden. Die bekannten Triangulationsmeßeinrichtungen dienen jedoch zur laufenden Überwachung des Pegels der Badflüssigkeit während des Betriebes und haben eine an dem Behälter angeordnete Meßstrahlungsquelle. Damit ist es jedoch nicht möglich ein Referenzmaß für die oft unterschiedlichen Pegel austauschbarer Behälter festzulegen. Die laufende Überwachung des Flüssigkeitspegels des jeweils in Betrieb befindlichen Behälters ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 10 gar nicht erforderlich, da das Haltegestänge und das am Träger befestigte Volumenausgleichselement automatisch für einen hinreichend konstanten Pegel sorgen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Darin zeigt:

Figur 1 in einer stark schematisierten Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung von Objekten.

Figur 2 eine alternative Ausführungsform einer Abstreifklinge für die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung,

Figur 2a eine Erläuterungsskizze mit einer Abstreifklinge

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nach dem Stand der Technik,

Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer Abstreifvorrichtung für die in Figur 1 gezeigte Stereolithographievorrichtung und

Figur 4 eine weitere Ausführungsform einer Abstreifvorrichtung für die in Figur 1 gezeigte Stereolithographievorrichtung .

Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht.

Die Vorrichtung 1 umfaßt einen Rahmen 3 mit horizontalen Schienen 5, auf denen die Räder 7 eines als Wagen ausgebildeten Behälters 9 abgestützt und geführt sind.

Der in Figur 1 im Schnitt gezeichnete Behälter 9 ist nach oben hin offen und beinhaltet eine durch elektromagnetische Strahlung verfestigbare Photopolymerflüssxgkeit 11.

Durch den Boden 13 des Behälters erstreckt sich in vertikaler Richtung eine Haltestange 15, die an ihrem oberen Ende eine Trägerplattform 18 für das herzustellende Objekt 17 trägt.

Die in abgedichteter Weise durch den Behälterboden 13 geführte Haltestange 15 ist mittels einer Antriebsvorrichtung 19 in gesteuerter Weise vertikal verschiebbar, um die Trägerplattform 18 in noch zu erläuternder Weise weiter in das Flüssigkeitsbad 11 einzutauchen. Damit beim Absenken der Trägerplattform 18 die Badoberfläche 21 auf einem im wesentlichen konstanten Höhenniveau bleibt, wird das Volumen des beim Absenken der Trägerplattform 18 unten aus dem Behälter herausgezogenen Teils der Haltestange 15 durch eine Ausgleichsstange 23 ausgeglichen, die über ihre

gesamte Länge den gleichen Querschnitt hat wie die Haltestange 15 und die von der Trägerplattform 18 vertikal nach oben absteht. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Maßnahme zur Aufrechterhaltung des Höhenniveaus der Badoberfläche 21 getroffen worden.

Die Haltestange 15 ist über eine Kupplung 25 betriebsmäßig lösbar mit dem Vertikalantrieb 19 verbunden, wobei diese Kupplung 25 unterhalb des Behälterbodens 13 vorgesehen ist. Soll der Behälter 9 gegen einen anderen Behälter entsprechender Bauart ausgewechselt werden, so ist lediglich die Haltestange 15 von dem Antrieb 19 durch Lösen der Kupplung 25 zu trennen und der Behälter 9 mit dem darin verbleibenden Träger 18 dann längs der Schienen 5 fortzubewegen. Ein gegebenenfalls mit einem anderen Photopolymer gefüllter Behälter kann dann den Platz des entfernten Behältes 9 einnehmen, und die entsprechende Trägerhaltestange 15 des neuen Behälters kann über die Kupplung 25 mit dem Vertikalantrieb 19 verbunden werden.

Damit nach einem solchen Auswechslungsvorgang die Badoberfläche 21 des neuen Behälters 9 mit einfachen Mitteln wieder auf ein vorbestimmtes Höheniveau gebracht werden kann, ist eine Triangulationsmeßeinrichtung vorgesehen, die einen an dem Rahmen 3 befestigten He-Ne-Laser 27 umfaßt, der so justiert ist, daß sein gebündelter Strahl 29 unter einem Winkel schräg zur Badoberfläche 21 auftrifft. Der von der Badoberfläche 21 reflektierte Strahl 29' des He-Ne-Lasers 27 trifft auf eine Photodetektorzeile 31, die ebenfalls an dem Rahmen 3 befestigt ist. Hat die Badoberfläche 21 das gewünschte Höhenniveau, dann trifft der reflektierte Strahl 29' auf ein vorbestimmtes Sensorelement 31' der Photodetektorzeile 31. Dieser Zustand wird über eine Kontrollanzeige 33 angezeigt. Hat die Badoberfläche 21 des Behälters 9 nicht den gewünschten Höhenpegel, so können die Schienen 5 vertikal nach oben oder nach unten verschoben werden, bis die Anzeige 33 die

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korrekte Höheneinstellung der Badoberfläche 21 anzeigt.

Die Höheneinstellbarkeit der Schienen 5 ist in Figur 1 nur stellvertretend durch Stellschrauben 35 repräsentiert angedeutet. Selbstverständlich können alternativ oder zusätzlich automatische Hubantriebe für die Schienen 5 vorgesehen sein. Die Höheneinstellung der Schienen 5 und damit der Badoberfläche 21 kann auch durch eine Reglung erfolgen, wobei der Ist-Wert durch das jeweils von dem reflektierten Laserstrahl 29' getroffene Sensorelement der Photodetektorzeile 31 {Abstand zum Element 31') bereitgestellt werden kann.

Die Vorrichtung 1 weist ferner einen UV-Laser 37 auf, der einen gebündelten Strahl 39 für die Aushärtung des Photopolymers 11 bereitstellt. Der Laserstrahl 39 trifft auf einen steuerbaren Spiegelscanner 41, welcher den Strahl 39 zur Badoberfläche 21 hin ablenkt.

Der Spiegel-Scanner 41 wird von einem Steuerrechner 43 gesteuert und ist in der Lage, den abgelenkten Laserstrahl 39 innerhalb des bei 44 angedeuteten Raumkegels auf jeden Punkt der Badoberfläche 21 abzulenken.

Bei Beginn der Herstellung eines Objektes 17 befindet sich die Trägerplattform 18 dicht unterhalb der Badoberfläche 21. Der Steuerrechner 43 steuert den Spiegel-Scanner 41 dann in der Weise, daß letzterer mit dem Laserstrahl an der Badoberfläche 21 eine Fläche nach Maßgabe des Querschnitts der untersten herzustellenden Schicht des Objektes 17 beschreibt. Der von dem Laserstrahl 39 überstrichene Bereich der Flüssigkeit 11 an der Badoberfläche 21 wird auf diese Weise verfestigt und bildet die Bodenschicht des herzustellenden Objektes 17.

Der Steuerrechner 43 aktiviert daraufhin den Antrieb 19, um die Trägerplattform 18 um das Maß der Dicke der nachfolgend

zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht weiter in das Bad einzutauchen.

Zur Herstellung einer gleichmäßigen Dicke der nachfolgend zu verfestigenden Schicht ist eine Abstreifvorrichtung 45 vorgesehen, die entlang der Badoberfläche 21 horizontal verschiebbar geführt und mittels eines nicht näher gezeigten Schlittenantriebs antreibbar ist. Die Abstreifvorrichtung weist im gezeigten Beispiel nach Figur 1 zwei Abstreifelemente 47 auf, die sich senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1 mit Spiel im wesentlichen über die gesamte Innenbreite des Behälters 9 erstrecken und an ihren unteren Enden voneinander weggebogene Abstreifrandzonen 49 aufweisen, die nach außen hin unter Bildung einer Schneide 51 spitz zulaufen bzw. sich asymptotisch mit ihrer Unterseite der angestrebten Horizontalebene für den Flüssigkeitspegel nähern. Die Schneiden 51 bilden die am weitesten unten und am weitesten außen liegenden Elemente der aus den Abstreifelementen 47 bestehenden Baugruppe.

Durch die gezeigte Form der Abstreifrandzonen 49 wird erreicht, daß keine nennenswerte Flüssigkeitsmenge durch Kohäsion (Oberflächenspannungseffekte) am rückseitigen Ende des in Bezug auf die jeweilige Bewegungsrichtung der Abstreifvorrichtung 45 hinteren oder nachlaufenden Abstreifelementes aufsteigt und dann über der zuletzt verfestigten Schicht in unerwünschter Weise wieder abgegeben wird. Das in Bezug auf die jeweilige Bewegungsrichtung der Abstreifvorrichtung 45 nachlaufende Abstreifelement 47 hinterläßt daher eine glatte Badoberfläche und somit eine gleichmäßige nachfolgend zu verfestigende Schicht über der jeweils zuletzt verfestigten Schicht, wobei sich die Schneiden 51 der Abstreifelemente in Höhe des gewünschten mittleren Pegels der Badoberfläche 21 befinden.

Bei der in Figur 1 gezeigten Abstreifvorrichtung 45 sind in

einem Abstand von den unteren Enden der Abstreifelemente Öffnungen 53 in den Abstreifelementen 47 vorgesehen. Diese kleinen Öffnungen 53 erlauben den Durchtritt von Flüssigkeit, die sich auf der Vorderseite des in Bezug auf die jeweilige Bewegungsrichtung der Abstreifvorrichtung 45 vorlaufenden Abstreifelementes 47 gegebenenfalls sammelt. Wenigstens ein Teil dieser vorn aufgestauten Flüssigkeit kann somit in den Zwischenraum 55 zwischen den Abstreifelementen gelangen, um dort gegebenenfalls vorhandenen Flüssigkeitsmangel auszugleichen. Die Lage und die Form der Öffnungen 53 sind so gewählt, daß keinesfalls so viel Flüssigkeit in den Zwischenraum 55 gelangen kann, daß diese aus der jeweiligen Öffnung 53 des in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Abstreifvorrichtung 45 nachlaufenden Abstreifelementes wieder austreten kann.

Bei Bedarf kann die Abstreifvorrichtung 45 ein oder mehrere Male über der zuletzt verfestigten Schicht hinweg hin- und herbewegt werden, um die Badoberfläche 21 zu glätten. Bei den bisherigen Versuchen hat es sich jedoch gezeigt, daß ■ jeweils ein einmaliges Überstreichen der zuletzt verfestigten Schicht mit der Abstreifvorrichtung 45 ausreicht, um eine hinreichend gleichmäßige Flüssigkeitsschicht zu präparieren.

Die Abstreifvorrichtung 45 ist an einer Schlittenführung 57 in Form von Laufschienen horizontal geführt. Es sind Mittel vorgesehen, die eine Justierung der horizontalen Lage der Laufschienen 57 ermöglichen, etwa um Unebenheiten des Fundaments auszugleichen, auf dem der Rahmen 3 steht. Zu diesem Zweck sind die Schienen 57 bei 59 an einem Ende schwenkbar am Rahmen 3 gelagert und stützen sich am entgegengesetzten Ende an einem Verstellmechanismus 61 ab, der bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel durch eine horizontal verstellbare Justierschraube repräsentiert ist. Die schwenkbare Laufschiene 57 dient ferner in vorteilhafter und einfacher Weise dazu, die Abstreifvorrichtung 45

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vollständig aus dem Behälter 9 herauszuheben, wenn letzterer zum Austausch aus dem Rahmen 3 herausgefahren werden soll. Sie kann dann für den neu eingebrachten Behälter wieder zurückgeschwenkt werden, wobei die Abstreifvorrichtung dann automatisch ihre korrekte Höhenposition einnimmt.

Die Steuerung des Antriebs der Abstreifvorrichtung 45 erfolgt mittels des Steuerrechners 43.

Nachdem der GlättungsVorgang mittels der Abstreifvorrichtung 45 beendet worden ist, steuert der Steuerrechner 43 nach Maßgabe gespeicherter Daten, die die Form des herzustellenden Objektes 17 repäsentieren, erneut den Spiegel-Scanner 41 an, so daß dieser an der Badoberfläche 21 ein Flächenmuster entsprechend dem Querschnitt der nun zu verfestigenden Schicht des Objektes 17 mit dem Laserstrahl 39 beschreibt, um die Flüssigkeit entsprechend dem gewünschten Querschnitt des Objektes 17 über der zuletzt verfestigten Schicht auszuhärten. Daraufhin folgt dann wieder eine Absenkung der Trägerplattform 18 in der bereits beschriebenen Weise, und die Abstreifvorrichtung kommt wieder zum Einsatz. Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich, bis das in Form aneinanderhaftender Schichten gebildete Objekt 17 bis zum angestrebten Grad fertiggestellt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 weist gegenüber dem Stand der Technik mehrere hervorzuhebende Vorteile auf. In diesem Zusammenhang ist die einfache Auswechselbarkeit des Behälters 9 zu betonen, hier sei daran erinnert, daß lediglich das Trägerhaltegestänge vom Antrieb 19 zu lösen und die Schiene 57 zu verschwenken ist, um den Behälter frei zu machen.

In diesem Zusammenhang ist ferner zu betonen, daß der gewünschte Abstand zwischen dem Spiegel-Scanner 41 und der

Badoberfläche 21 nach Auswechslung eines Behälters 9 mit einfachen Mitteln einstellbar ist, wobei die in Bezug auf den Spiegel-Scanner 41 ortsfest angebrachten Elemente 27 und 31 der Triangulationsmeßexnrichtung eine präzise Einstellhilfe bieten.

Bedeutung kommt ferner der Kombination der durch den Behälterboden 13 geführten Haltestange 15 und der mit der Trägerplattform 19 nachgeführten Ausgleichsstange 23 zu. Durch diese Kombination ist mit geringstem Aufwand sichergestellt, daß die Badoberfläche 21 den gewünschten Höhenpegel beibehält.

Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Seitenansicht das Profil einer Abstreifrandzone 149 eines Abstreifelements 147, wie es alternativ zu dem Abstreifelement 47 aus Figur 1 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes verwendbar ist. Zu Erläuterungszwecken zeigt der Pfeil F in Figur 2 die aktuelle Bewegungsrichtung der Abstreifvorrichtung an. Aus Figur 2 ist deutlich zu erkennen, daß die Schneide 151 des Abstreifelementes 147 in eine der Verschieberichtung F entgegengesetzte und nach unten abgelenkte Richtung K weist, wobei die Klingenbreitseite 160 oberhalb der durch den tiefsten Punkt der Schneide 151 verlaufenden horizontalen Bezugsebene E liegt und dieser Bezugsebene E zugewandt ist. Die andere Klingenbreitseite 162 liegt ebenfalls oberhalb der Bezugsebene E, wobei sie jedoch von der Bezugsebene E abgewandt ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Breitseite 162 mit der Badoberfläche 121 einen Winkel einschließt, der größer als 90* ist. Hierdurch wird vermieden, daß am rückseitigen Ende der Abstreifrandzone ein Überhang über der Badoberfläche vorliegt, welcher der Flüssigkeit die Möglichkeit gäbe, aufgrund von Oberflächenspannungseffekten am Abstreifelement aufzusteigen bzw. zeitweilig anzuhaften.

Eine solche unerwünschte Situation, wie sie bei Abstreifvorrichtungen nach dem Stand der Technik beobachtet wurde, ist in Figur 2a skizziert. Die in Figur 2a gezeigte Abstreifklinge X weist eine im wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene E ausgerichtete Schneide S auf. Hierbei kommt es zu einem Überhang Ü an der in Bezug auf die Bewegungsrichtung F hinten liegenden Breitseite der Klinge X. An einem solchen Überhang 0 bildet sich ein Meniskus M der betreffenden Flüssigkeit 111 aufgrund der Oberflächenspannungswirkungen zwischen dem Material der Klinge X und der Flüssigkeit 111 aus. Es hat sich gezeigt, daß die so gesammelte Flüssigkeitsmenge an der Rückseite der Abstreifklinge X dazu neigt, sich dann von der Abstreifklinge zu lösen, wenn diese über der zuletzt verfestigten Schicht des herzustellenden Objektes angekommen ist.

Dieser unerwünschte und der angestrebten Glättung der Badoberfläche zuwiderlaufende Effekt wird bei der Abstreifvorrichtung nach der Erfindung vermieden.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abstreifvorrichtung 245, wie sie bei der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung verwendbar ist. Die Abstreifvorrichtung 245 nach Figur 3 hat Abstreifelemente 247, die den unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen Elementen 47 ähnlich sind. Die Abstreifelemente 247 nach Figur 3 haben eine im wesentlichen horizontale Sohle 248. Im Zwischenraum 255 zwischen den Abstreifelementen 247 sind quer zur Horizontalen ausgerichtete Hochspannungselektroden unter Bildung jeweiliger Spalte 272 zwischen den Elektroden angeordnet und an einem Träger 274 gehalten. Bei Einschaltung der Elektrodenhochspannung wird eine Menge der dielektrischen Flüssigkeit 211 aufgrund elektrostatischer Kräfte in die Spalte 272 zwischen den Elektroden gezogen. Diese Flüssigkeitsmenge kann während des AbstreifVorgangs wieder abgegeben werden, um Flüssigkeitsmangel an bestimmten Stellen der Badoberfläche auszugleichen.

In Figur 4 ist eine weitere Abstreifvorrichtung 345 nach der Erfindung gezeigt. Die Besonderheit der Abstreifvorrichtung nach Figur 4 besteht darin, daß ein Schwamm 374 in dem Zwischenraum 355 zwischen den Abstreifelementen 347 angeordnet ist. Der Schwamm 374 kann mittels einer nicht gezeigten Eintauchvorrichtung in die Badflüssigkeit eingetaucht werden, um ein Reservoir aufzunehmen. Vor der jeweiligen Inbetriebsetzung der Abstreifvorrichtung 345 wird der Schwamm 374 wieder in den Zwischenraum 355 zurückgezogen. Er kann dann während der Verschiebebewegung der Abstreifvorrichtung 345 Flüssigkeit an die Badoberfläche 321 abgeben, um Stellen mit Flüssigkeitsmangel an der Badoberfläche mit Flüssigkeit zu versorgen. Es können Mittel vorgesehen sein, die während der Verschiebebewegung der Abstreifvorrichtung 345 einen Druck auf den Schwamm 374 ausüben, um die Flüssigkeitsabgabe zu forcieren.

Wenngleich in den Figuren 1, 3 und 4 jeweils zwei Abstreifelemente an der Abstreifvorrichtung gezeigt sind, so kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes auch mit nur einem Abstreifelement auskommen, wenn dieses jeweils nach einem Abstreifvorgang von der Badoberfläche abgehoben und in eine definierte Startposition zurückgeführt wird. Eine andere Möglichkeit der Verwendung nur eines Abstreifelementes im erfindungsgemäßen Sinne liegt darin, die winkelmäßige Ausrichtung des Abstreifelementes nach jedem Abstreifvorgang zu ändern, so daß sich die unter Bezugnahme auf Figur 2 diskutierten geometrischen Beziehungen einstellen. Hizuzufügen ist noch, daß die klingenförmige Abstreifrandzone nicht unbedingt die in Fig. 2 gezeigte Form mit sich konisch verjüngender Spitze haben muß, zumal eine Spitze in der realistischen Ausführung immer einen endlichen, wenn auch kleinen Spitzenradius hat. Der erfindungsgemäß angestrebte Erfolg wird beispielsweise auch

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dann in befriedigender Weise erzielt, wenn die Abstreifrandzone als hinreichend dünne Blattklinge ausgebildet ist, bei der es einer Verjüngung am untersten Ende (an der Schneide) gar nicht bedarf.

Claims (13)

Dr. Matthias Fockele, 33178 Borchen Dr. Dieter Schwarze, 33160 Paderborn Schut zansprüche

1. Vorrichtung zur stereolithographischen schichtweisen Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren Flüssigkeit, umfassend

- einen Behälter (9) zur Aufnahme des Flüssigkeitsbades

- eine Bestrahlungseinrichtung (37, 41) zur Bestrahlung einer jeweils nahe der Oberfläche (21) des Bades (11) zu verfestigenden Schicht der Flüssigkeit zwecks Bildung einer betreffenden Schicht des Objektes (17),

- einen Träger (18) zur Positionierung des bereits verfestigten Teils des Objektes (17) relativ zur Oberfläche (21) des Bades und

- eine mit einer entlang der Oberfläche (21) des Bades (11) verschiebbar geführten Abstreifvorrichtung (45; 145; 245; 345) mit einem starren Abstreifelement (47; 147; 247; 347) ausgestattete Einrichtung zur Präparierung einer jeweils nachfolgend zu verfestigenden, an ihrer Oberfläche im wesentlichen glatten Flüssigkeitsschicht über der jeweils zuletzt verfestigten Schicht, wobei das Abstreifelement (47; 147; 247; 347) an seinem der Badoberfläche benachbarten Ende eine sich quer zur Verschieberichtung der Abstreifvorrichtung (45; 145; 245; 345) erstreckende Abstreifrandzone (49; 149; 249; 349) in Form einer Klinge aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Klinge (49; 149; 249; 349) derart geformt und ausgerichtet ist, daß ihre Schneide (51; 151; 251; 351) in eine der Verschieberichtung der Abstreifvorrichtung entgegengesetzte und gegebenenfalls nach unten abgelenkte Richtung weist, wobei eine (160) der Klingenbreitseiten (160, 162) oberhalb einer durch den im wesentlichen

tiefsten Punkt der Schneide (151) verlaufenden horizontalen Bezugsebene (E) liegt und dieser zugewandt ist oder in der Bezugsebene (E) liegt und wobei die andere Klingenbreitseite (162) oberhalb der Bezugsebene (E) liegt und von der Bezugsebene (E) abgewandt ist.

2. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die klingenfönnige Randzone (49; 249; 349) von einem im wesentlichen vertikalen Halterungssteg seitlich absteht.

3. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtung wahlweise in einander entgegengesetzte horizontale Richtungen entlang der Badoberfläche verschiebbar ist und daß das Abstreifelement mittels einer Positioniereinrichtung in die jeweilige Arbeitsstellung positionierbar ist, in der die Klingenschneide in die betreffende, der Verschiebungsrichtung entgegengesetzte und gegebenenfalls nach unten ausgelenkte Richtung weist.

4. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abstreifvorrichtung (45; 245; 345) entlang der Badoberfläche hin- und herverschiebbar ist und zwei in Verschieberichtung einander gegenüberliegende Abstreifelemente (47; 247; 347) aufweist, deren jedes eine in Form einer Klinge im Sinne des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 ausgebildete Abstreifrandzone (51; 151; 251; 351) an dem der Badoberfläche benachbarten Ende hat, wobei die in Bezug auf die jeweilige Verschieberichtung hintere Abstreifrandzone mit ihrer Schneide (51; 251; 351) in eine der betreffenden Verschieberichtung entgegengesetzte und gegebenfalls nach unten abgelenkte Richtung weist.

5. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zur Präparierung einer jeweils nachfolgend zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht eine Flüssigkeitsabgabevorrichtung (270, 272; 374) zur Bereitstellung von durch Strahlungseinwirkung verfestigbarer Flüssigkeit an der Badoberfläche aufweist und daß die Flüssigkeitsabgabevorrichtung Flüssigkeitsabgabemittel umfaßt, die zusammen mit der Abstreifvorrichtung (245; 345) längs der Badoberfläche bewegbar angeordnet sind und die dazu eingerichtet sind, während der Verschiebung der Abstreifvorrichtung (245; 345) Flüssigkeit an einer in Bezug auf die Verschieberichtung der Abstreifvorrichtung (245; 345) vor der Abstreifrandzone (247; 347) liegenden Stelle abzugeben.

6. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Flüssigkeit dielektrisch ist und daß die Flüssigkeitsabgabevorrichtung als Flüssigkeitsabgabemittel wenigstens zwei unter Bildung eines Flüssigkeitsabgabespaltes einander gegenüberliegende, quer zur Badoberfläche angeordnete Hochspannungselektroden (270) unterschiedlicher Polarität aufweist, deren unteren Enden nahe der Badoberfläche, insbesondere geringfügig oberhalb der Badoberfläche, gehalten sind, wobei durch Anlegung einer Hochspannung an die Hochspannungsflächenelektroden (270) ein Reservoir der dielektrischen Flüssigkeit durch elektrostatische Kräfte zwischen den Hochspannungsflächenelektroden (270) speicherbar ist, aus dem Flüssigkeit an die Badoberfläche über den Flüssigkeitsabgabespalt gelangen kann.

7. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Flüssigkeitsabgabemittel quer zur Badoberfläche verlaufende Kapillarkanäle aufweisen, in denen Flüssigkeit durch Kohäsion bzw. Oberflächenspannungswirkung speicherbar ist, und die die gespeicherte Flüssigkeit während der Verschiebebewegung der Abstreifvorrichtung wenigstens teilweise an die Badoberfläche abgeben.

8. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Flüssigkeitsabgabevorrichtung als Flüssigkeitsabgabemittel einen mittels einer Eintaucheinrichtung in das Bad eintauchbaren und wieder herausziehbaren Schwamm (347) zur Speicherung von Flüssigkeit aufweist, der dazu eingerichtet ist, gespeicherte Flüssigkeit während der Verschiebebewegung der Abstreifvorrichtung (345) gegebenenfalls über eine Trichteranordnung - an die Badoberfläche abzugeben.

9. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet ,

daß die Flüssigkeitsabgabevorrichtung eine den Schwamm während der Verschiebebewegung der Abstreifvorrichtung zusammendrückende Einrichtung aufweist.

10. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Träger (18) von einem sich in abgedichteter Weise durch den Behälterboden (13) erstreckenden Haltegestänge (15) in dem Bad (11) gehalten ist, wobei das Haltegestänge (15) vertikal verschiebbar ist, um die jeweils zuletzt verfestigte Schicht des entstehenden Objektes jeweils um

ein der gewünschten Schichtdicke der nachfolgend zu verfestigenden Schicht im wesentlichen entsprechendes Maß in das Bad (11) einzutauchen, und daß an dem Träger (18) oder an dem Haltegestänge (15) ein sich aus dem Bad (11) heraus nach oben erstreckendes Volumenausgleichselement (23) angeordnet ist, welches so bemessen ist, daß das von ihm beim Absenken des Trägers (18) verdrängte Flüssigkeitsvolumen im wesentlichen dem Volumen desjenigen Teils des Haltegestänges (15) entspricht, welcher während des jeweiligen Absenkvorgangs durch den Behälterboden (13) hindurch das Behälterinnere verläßt.

11. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltegestänge (15) und das Volumenausgleichselement (23) Stangen mit gleichen und über ihre Länge im wesentlichen konstanten Querschnitten sind.

12. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Halterungsgestänge (15) unterhalb des Bodens (13) des Behälters (9) betriebsmäßig lösbar an einer Antriebseinrichtung (19) für die Vertikalverschiebung angekuppelt ist und daß der Behälter (9) auswechselbar in einem Rahmen (3) der Stereolithographie-Vorrichtung in einer vorbestimmten Stellung relativ zur Bestrahlungseinrichtung (37, 41) gehalten ist.

13. Vorrichtung zur stereolithographischen Herstellung eines Objektes nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß zur Einstellung eines vorbestimmten Arbeitsabstandes zwischen der Badoberfläche (21) und einer die Strahlung der Bestrahlungseinrichtung (37, 41) auf die Badoberfläche richtenden Komponente (41) der Bestrahlungseinrichtung eine Triangulationsmeßeinrichtung (27, 31, 33) und eine

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Einstellvorrichtung (35) zur Einstellung des Arbeitsabstandes vorgesehen ist, wobei die Triangulationsmeßeinrichtung (27, 31, 33) eine in Bezug auf die Komponente (41) der Bestrahlungseinrichtung (37, 41) ortsfeste, von dem Behälter gesondert angeordnete MeßstrahlungsquelIe (27) zur Emission eines Meßstrahlenbündels (2 9) und eine gesondert von dem Behälter in einer vorbestimmten Position relativ zu der Meßstrahlungsguelle (27) angeordnete Strahlungsdetektionseinrichtung (31) aufweist, die das von der Badoberfläche (21) reflektierte Strahlenbündel (29) an einer vorbestimmten Stelle (31') empfängt, wenn der mittels der Einstellvorrichtung (35) justierbare Arbeitsabstand eingestellt ist, und die ein die korrekte Einstellung des Arbeitsabstandes indizierendes Signal abgibt.

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