DE4408754A1 - Stereolithografisches Verfahren zur Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren Flüssigkeit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stereolithografisches Verfah­ ren zur Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren, dielektrischen Flüssigkeit, wobei man das Objekt durch Bestrahlung der Flüssigkeit nach Maßgabe der gewünschten Objektform ver­ festigt.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein stereolithogra­ fisches Verfahren zur schichtweisen Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren, dielektrischen Flüssigkeit, wobei eine jeweils zuletzt durch Bestrahlung nahe der Oberfläche des Bades verfestigte Schicht des Objektes weiter in das Bad bewegt wird und/oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades relativ zur Oberfläche der zuletzt verfestigten Schicht angehoben wird, um eine jeweils nachfolgend durch Be­ strahlung zu verfestigende Flüssigkeitsschicht auf der zuletzt verfestigten Schicht bereitzustellen.

Stereolithografische Verfahren 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 186 bis 190, beschrieben.

Bei einer der bekannten Verfahrensvarianten erfolgt die Verfestigung des flüssigen Fotopoylmer-Kunststoffs unter der Oberfläche des Bades im Überschneidungsbereich zweier Laserstrahlen, die von unterschiedlichen Seiten her in das Fotopolymerbad gerichtet sind. Durch entsprechende Bewegung der Laserstrahlen kann ihr Überschneidungsbe­ reich im Fotopolymerbad verschoben werden, um so zusam­ menhängende Bereiche eines Objektes zu verfestigen.

Gemäß einer anderen Variante der stereolithografischen Herstellung von Kunststoffobjekten, wie sie aus der EP 0 171 069 A2 bekannt ist, erfolgt die Verfestigung des Objektes schichtweise, wobei man eine Trägerplatte zu­ nächst 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 ver­ festigen, die auf der Trägerplatte aufliegt. Sodann wird die Trägerplatte mit der darauf verfestigten Schicht weiter in das Kunststoffbad hineinbewegt, um eine nach­ folgend zu verfestigende Flüssigkeitsschicht über der bereits verfestigten Schicht vorzusehen, wobei die Flüs­ sigkeitsschichtdicke mit der Dicke der nachfolgend ver­ festigten 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 üblicher­ weise herangezogenen Fotopolymeren vorzugsweise mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere ultraviolet­ tem Licht. In der EP 0 171 069 A2 ist ferner auf die Verwendung von Elektronenstrahlen zur Aushärtung entspre­ chender flüssiger Kunststoffe hingewiesen.

Ein Verfahren zur stereolithografischen schichtweisen Herstellung eines Kunststoffobjektes ist ferner in dem Artikel von Hideo Kodama, "Automatic Method for Fabri­ cating a Three-Dimensional Plastic Model with Photo­ hardening Polymer", Rev. Sci. Instr. 52 (11), November 1981, Seiten 1770 bis 1773, beschrieben. Bei diesen Ver­ fahren der schichtweisen stereolithografischen Herstel­ lung eines Objektes tritt das Problem auf, daß es schwie­ rig ist, eine für den folgenden Bestrahlungsvorgang hin­ reichend gleichmäßige Flüssigkeitsschicht auf der zuletzt verfestigten Schicht auszubilden. Insbesondere wurden nach der Absenkung der zuletzt verfestigten Schicht häu­ fig Stellen unzureichender Benetzung der zuletzt verfe­ stigten Schicht und Stellen mit Flüssigkeitsüberschuß gegenüber dem allgemeinen Pegel des Flüssigkeitsbades beobachtet.

Die an sich naheliegende Maßnahme, den bereits fertigge­ stellten Teil des Objektes und damit die zuletzt verfe­ stigte Schicht zunächst weiter als eine Schichtdicke in das Bad einzutauchen und dann nach ausreichender Benet­ zung der zuletzt verfestigten Schicht wieder anzuheben, bringt nur bedingt bessere Resultate, da durch Adhäsion anhaftender Überschuß auf diese Weise nicht wirksam be­ seitigt wird und ferner die Steuerung der jeweiligen Höheneinstellung des Trägers komplizierter wird.

Ein stereolithografisches Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ferner in der DE 41 34 265 A1 beschrieben. Zur Präparation einer hinreichend gleichmäßig dicken Flüssigkeitsschicht über der zuletzt verfestigten Schicht des Objektes wird in der DE 41 34 265 A1 vorgeschla­ gen, eine flexible Abstreiflippe heranzuziehen, um die Badoberfläche glatt zu streichen, nachdem die zuletzt verfestigte Schicht abgesenkt worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stereolitho­ grafisches Verfahren mit einer neuen Art der Präparation des nachfolgend zu verfestigenden Bereichs der Flüssig­ keit und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gemäß Anspruch 1 wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, daß man bei dem stereolithografischen Verfahren zur schichtweisen Herstellung eines Objektes ein elektrisches Feld mittels Hochspannungs­ elektroden erzeugt und auf die die nachfolgend zu verfe­ stigende Schicht bildende Flüssigkeit einwirken läßt.

Das elektrische Hochspannungsfeld wird zur dielektrischen Polarisation, insbesondere Orientierungspolarisation von Molekülen der dielektrischen Flüssigkeit ausgenutzt, so daß aufgrund der Wechselwirkung des elektrischen Feldes mit dem dielektrischen Material innere Kräfte erzeugt werden, die zum Ausgleich der Unebenheiten der Flüssigkeit über der zuletzt verfestigten Schicht des bereits verfestigten Teils des Objektes ausgenutzt werden. Die Hochspannungs­ elektroden können beispielsweise Plattenelektroden sein, die an gegenüberliegenden Seiten des entstehenden Objek­ tes angeordnet sind und zumindest teilweise in die Flüs­ sigkeit eintauchen. Gute Ergebnisse bezüglich der Benet­ zung der zuletzt verfestigten Schicht mit einer hinrei­ chend gleichmäßig dicken, nachfolgend zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht wurden mit einem elektrischen Feld erzielt, das Feldkomponenten parallel zur Oberfläche der zuletzt verfestigten Schicht enthielt, welche während des Absenkens oder-nach dem Absenken des bereits verfestigten Teils des Objektes die auf die zuletzt verfestigte Schicht nachströmende Flüssigkeit durchsetzten. Als elektrisches Feld kann ein homogenes oder inhomogenes statisches Feld herangezogen werden, um die nachfolgend zu verfestigende Schicht zu präparieren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren ist es insbesondere nicht erforderlich, die zuletzt verfestigte Schicht weiter in das Bad hineinzubewegen oder den Flüssigkeitsspiegel relativ zur zuletzt verfe­ stigten Schicht weiter anzuheben, als es die Dicke der nachfolgend zu verfestigenden Schicht erfordert. Ferner erfolgt die gewünschte Benetzung und die Glättung der nachfolgend zu verfestigenden Schicht berührungslos ohne mechanische Glättungsmittel. Das bei der Glättung mit mechanischen Mitteln auftretende Problem der Verletzung der zuletzt verfestigten Oberflächenschicht mit einem Glättungsmesser oder dgl. tritt somit nicht auf.

Hinzuweisen ist darauf, daß die Elektroden der Hochspan­ nungselektrodenanordnung nicht unbedingt in die Flüssig­ keit eingetaucht werden müssen. Der erwünschte Effekt ist auch zu erzielen, wenn die Elektroden dicht oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche entsprechend gehalten werden.

Der erwünschte Benetzungs- und Glättungseffekt kann noch gesteigert werden, wenn man ein elektrisches Hochspan­ nungswechselfeld auf die die nachfolgend zu verfestigende Schicht bildende Flüssigkeit einwirken läßt, wenn diese auf die zuletzt verfestigte Schicht nachströmt. Durch das Wechselfeld können bei entsprechender Wahl der Wechsel­ frequenz ganz bewußt dielektrische Verluste in dem vom Feld durchsetzten Bereich der Flüssigkeit oberhalb der zuletzt verfestigten Schicht erzeugt werden, die zu einer lokalen Erwärmung der Flüssigkeit führen und somit deren Fließfähigkeit verbessern. Es wird daher sowohl die Kraftwirkung des elektrischen Feldes auf die Moleküle der dielektrischen Flüssigkeit als auch die örtliche Verbes­ serung der Fließfähigkeit ausgenutzt, um eine gleichmäßig dicke Flüssigkeitsschicht für den folgenden Bestrahlungs­ vorgang zu präparieren.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante der Verfahrenswei­ se wird der Effekt ausgenutzt, daß dielektrische Flüssig­ keit bei der Wirkung eines elektrischen Feldes zwischen zwei Hochspannungselektroden in den Bereich zwischen den Elektroden hineingezogen wird, wenn die Elektroden hin­ reichend dicht an die Oberfläche des Bades herangeführt werden oder gegebenenfalls teilweise in das Bad einge­ taucht werden. Die vorzugsweise als Blattelektroden ausgebildeten Hochspannungselektroden werden zunächst seitlich des Bereichs gehalten, in dem das herzustellende Objekt entsteht. Nach Absenkung der jeweiligen zuletzt verfestigten Schicht wird die Hochspannungselektrodenan­ ordnung über die zuletzt verfestigte Schicht hinwegbe­ wegt, wobei die unteren Kanten der betreffenden Elektro­ den vorzugsweise knapp oberhalb oder exakt auf der Höhe des gewünschten Flüssigkeitsspiegels gehalten werden. Die elektrostatisch zwischen den Elektroden aufgenommene Flüssigkeit tritt durch einen Spalt zwischen den Elektro­ den aus, wenn die Elektrodenanordnung die zuletzt verfe­ stigte Schicht überstreicht. Dabei ist es zur Abgabe der Flüssigkeit aus dem Bereich zwischen den betreffenden Elektroden nicht erforderlich, die Elektrodenspannung herabzusetzen. Es hat sich gezeigt, daß aufgrund von Adhäsionseffekten Flüssigkeit von den Elektroden an die zuletzt verfestigte Schicht abgegeben wird.

Andererseits kann jedoch selbstverständlich die Elektro­ denspannung herabgesetzt werden, um die abzugebende Flüs­ sigkeitsmenge zu steuern. Die Elektrodenanordnung kann zur Präparation der gewünschten nachfolgend zu verfesti­ genden Schicht bei Bedarf ein oder mehrere Male über den bereits verfestigten Teil des Objektes hinwegbewegt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann über den Zweck der Herstellung einer gleichmäßig dicken, nachfolgend zu verfestigenden Schicht hinaus und unabhängig davon zu einer Präparierung des zu verfestigenden Materials im nachfolgend erläuterten Sinn eingesetzt werden.

Es hat sich gezeigt, daß dem verfestigten Material an­ isotrope physikalische Eigenschaften mitgegeben werden können, wenn während der Verfestigung durch Bestrahlung ein statisches elektrisches Hochspannungsfeld auf den aktuell bestrahlten Bereich der Flüssigkeit einwirkt. Es wird vermutet, daß die Flüssigkeitsmoleküle aufgrund der Orientierungspolarisation im elektrischen Feld eine Vor­ zugsausrichtung nach Maßgabe der Richtung des elektri­ schen Feldes erfahren und daß die entsprechende Struktur bei der Verfestigung quasi "eingefroren" wird, so daß sich eine texturartige Struktur bildet.

Dieser Gesichtspunkt der Erfindung ermöglicht es erst­ mals, nicht nur die Form eines stereolithografisch herzu­ stellenden Objektes vorzuwählen, sondern auch orts- und richtungsabhängige physikalische, insbesondere mechani­ sche Eigenschaften.

Zur Herstellung komplizierterer Anisotropien kann die Richtung und gegebenenfalls die Intensität des elektri­ schen Feldes in Abhängigkeit von der aktuell bestrahlten Stelle eingestellt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß der letztgenannte Aspekt der Erfindung sowohl bei einem Verfahren mit schichtwei­ ser Verfestigung des Objektes nach Anspruch 1 als auch bei einem stereolithografischen Verfahren ausgenutzt werden kann, bei dem die Verfestigung im Volumen des Bades stattfindet, etwa im Kreuzungsbereich zwei einander schneidender Laserstrahlen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 9 angegeben. Weiterbildungen der Vorrichtung zur Realisierung verschiedener Verfah­ rensvarianten sind in den Ansprüchen 10 bis 24 angegeben.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein stereolithogra­ fisches Verfahren zur schichtweisen Herstellung eines Objektes in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren Flüssigkeit, wobei eine jeweils zuletzt durch Bestrahlung nahe der Oberfläche des Bades verfe­ stigte Schicht des Objektes weiter in das Bad bewegt wird und/oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades relativ zur Oberfläche der zuletzt verfestigten Schicht angehoben wird, um eine jeweils nachfolgend durch Bestrahlung zu verfestigende Flüssigkeitsschicht auf der zuletzt verfe­ stigten Schicht bereitzustellen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man Schallwellen, insbe­ sondere Ultraschallwellen, auf die die nachfolgend zu verfestigende Schicht bildende Flüssigkeit einwirken läßt.

Entsprechend dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der Erfindung liegt auch diesem Verfahren die Idee zugrunde, ein Feld auf die Flüssigkeit einwirken zu lassen, um eine möglichst gleichmäßig dicke Benetzungsschicht auf der jeweils zuletzt verfestigten Schicht bereitzustellen. Jedoch wird in diesem Fall statt eines elektrischen Fel­ des ein Schallfeld herangezogen, um berührungslos Kräfte auf das Material zur Bildung der nachfolgend zu verfesti­ genden Schicht auszuüben.

Im Rahmen der Erfindung kann überdies eine Kombination des Verfahrens nach Anspruch 1 mit dem Verfahren nach Anspruch 8 realisiert werden, indem sowohl ein elektri­ sches Feld als auch ein Schallfeld herangezogen wird, um eine möglichst gleichmäßige Benetzung der zuletzt verfe­ stigten Schicht zu bewirken.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 ist in den Ansprüchen 25 bis 27 angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1a zeigt in einer schematischen, teils im Schnitt gezeichneten Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrich­ tung zur stereolithografischen Herstellung eines Objektes.

Fig. 1b zeigt eine Draufsicht auf den in Fig. 1a gezeig­ ten Behälter.

Fig. 2 zeigt Komponenten eines zweiten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung in einer schematischen Schnittsei­ tenansicht.

Fig. 3 zeigt eine Variante der in Fig. 2 dargestellten Hochspannungselektrodenanordnung.

Die in Fig. 1a gezeigte Vorrichtung zur stereolithografi­ schen Herstellung eines Objektes umfaßt einen Behälter 2 zur Aufnahme eines unter Normalbedingungen flüssigen Kunststoffs 4, der unter Einwirkung von Strahlung verfe­ stigbar ist. Geeignete, durch Einwirkung elektromagneti­ scher Strahlung vernetzbare bzw. härtbare Kunststoffmate­ rialien sind beispielsweise in der DE 41 38 309 A1 ge­ nannt.

In dem Behälter 2 ist eine Trägerplatte 6 zur Halterung des herzustellenden Objektes 8 vorgesehen. Die Träger­ platte 6 ist an einer Stange 10 befestigt, die sich durch eine Dichtungsanordnung im Behälterboden 14 hindurch aus dem Behälter 2 heraus erstreckt. Die Stange 10 ist mit­ tels eines nicht gezeigten Antriebs axial beweglich, so daß die Trägerplatte 6 und der darauf abgestützte und bereits verfestigte Teil des Objektes 8 tiefer in das Kunststoffbad 4 hineinbewegt werden können.

Mit 16 ist in Fig. 1a eine UV-Strahlungsquelle, insbeson­ dere Laser, gekennzeichnet, die das zur Verfestigung des Fotopolymer-Kunststoffs 4 erforderliche UV-Licht bereit­ stellt.

Etwa mittig oberhalb der Trägerplatte 6 ist ein Umlenk­ spiegel 18 angeordnet, der den gebündelten Lichtstrahl 20 zur Oberfläche 22 des Kunststoffbades 4 ablenkt. Der Umlenkspiegel 18 ist mittels einer schematisch angedeute­ ten Schwenkvorrichtung 24 schwenkbar, so daß der vom Spiegel 18 reflektierte UV-Strahl 25 in gesteuerter Weise auf jede gewünschte Stelle der Oberfläche 22 des Kunst­ stoffbades 4 gerichtet werden kann.

Zu Beginn der Herstellung eines Objektes befindet sich die Trägerplatte 6 in geringem Abstand von der Oberfläche 22 in dem Kunststoffbad 4. Die Schwenkvorrichtung 24 des Umlenkspiegels 18 wird sodann von einem nicht gezeigten Computer derart gesteuert, daß der UV-Strahl 25 an der Oberfläche 22 einen Flächenbereich abtastet, der dem ge­ wünschten Querschnitt der ersten zu verfestigenden Schicht des Objektes 8, nämlich der unmittelbar an der Träger­ platte 6 angrenzenden Schicht, entspricht.

Nachdem diese erste Schicht durch die Einwirkung der Strahlung verfestigt worden ist, wird die Trägerplatte 6 um ein bestimmtes Maß im wesentlichen entsprechend der Dicke der nachfolgend auszuhärtenden Schicht unter Kon­ trolle des Steuercomputers weiter in das Kunststoffbad 4 hineinbewegt, um auf der bereits verfestigten Schicht eine neue Schicht aus flüssigem Kunststoff 4 zu bilden.

Prinzipiell könnte nun die Flüssigkeitsschicht durch Abtastung mit dem UV-Strahl 25 entsprechend dem Quer­ schnitt der nächsten auszuhärtenden Schicht des Objektes 8 verfestigt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch Adhäsionseffekte und dgl. der Flüssigkeitsspiegel oberhalb der zuletzt verfestigten Schicht häufig nicht eben und die nachfolgend zu verfestigende Flüssigkeits­ schicht daher nicht gleichmäßig dick war. Bei komplizier­ teren Querschnitten kam es überdies vor, daß bei den üblichen Absenktiefen Oberflächenbereiche höchst unzu­ länglich benetzt wurden.

Die Erfindung zeigt Wege auf, wie die Präparation der jeweils nachfolgend zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht schnell und zuverlässig erfolgen kann. Zu diesem Zweck wird eine Hochspannungselektrodenanordnung 26 vorgeschla­ gen, mittels der ein elektrisches Feld in dem Bereich der nachfolgend zu verfestigenden Schicht erzeugt wird, um berührungsfrei Kraftwirkungen durch dielektrische Polari­ sation, insbesondere Orientierungspolarisation, auf die dielektrische Fotopolymerisationsflüssigkeit 4 auszuüben.

Wenngleich hinsichtlich der Anzahl, der Formen und Anord­ nungen der Elektroden der Hochspannungselektrodenanord­ nungen zahlreiche Variationen möglich sind, umfaßt das in Fig. 1a gezeigte Ausführungsbeispiel vier Hochspannungs­ plattenelektroden 28, 29, 30, 31, die paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind, und zwar derart, daß sie in der Draufsicht gemäß Fig. 1b das entstehende Ob­ jekt 8 zwischen sich aufnehmen. Die Plattenelektroden 28 bis 31 sind im wesentlichen quer zur Oberfläche 22 des Kunststoffbades 4 ausgerichtet und tauchen mit ihren unteren Rändern 32, 33 geringfügig in das Bad ein. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, daß die Elektroden 28 bis 31 eintauchen, da der beabsichtigte Zweck, ein elektrisches Feld auf die oberste Flüssigkeitsschicht einwirken zu lassen, auch dann erreicht werden kann, wenn die Elektro­ denkanten 32, 33 knapp oberhalb der Oberfläche 22 des Kunststoffbades 4 gehalten sind.

Die in Fig. 1a schematisch gezeigte Vorrichtung nach der Erfindung ist gemäß einer Betriebsart derart betreibbar, daß nach dem Absenken der zuletzt verfestigten Schicht des Objektes 8 wenigstens zwei Elektroden unterschiedli­ cher Polarität, insbesondere einander gegenüberliegende Elektroden, mit einer elektrischen Hochspannung versorgt werden, um in dem Bereich der nachfolgend zu verfestigen­ den Schicht ein elektrisches Feld zu erzeugen, das auf­ grund der dielektrischen Polarisation mit der Flüssigkeit hier wechselwirkt. Es hat sich gezeigt, daß aufgrund der Einwirkung des elektrischen Feldes eine bessere Benetzung der zuletzt verfestigten Oberfläche des Objektes 8 er­ folgt und Unebenheiten an der Oberfläche 22 des Kunst­ stoffbades 4 im Bereich zwischen den Elektroden 28 bis 31 tendentiell ausgeglichen werden, so daß eine nachfolgende Belichtung mittels des UV-Strahls 25 ent­ sprechend dem gewünschten Querschnitt der nachfolgend zu verfestigenden Schicht stattfinden kann.

Das mittels der Elektroden 28 bis 31 erzeugte elektrische Feld kann ein statisches elektrisches Feld sein.

Sehr gute Ergebnisse wurden jedoch auch mit elektrischen Wechselfeldern erzielt. Hier kann insbesondere die Fre­ quenz des elektrischen Wechselfeldes derart eingestellt werden, daß ganz bewußt dielektrische Verluste in der Flüssigkeit im Bereich der nachfolgend zu verfestigenden Schicht auftreten, die zu einer lokalen Erwärmung des Kunststoffs 4 im Bereich der Schicht führen. Auf diese Weise wird die Fließfähigkeit des Kunststoffs im erwärm­ ten Bereich erhöht, wodurch ebenfalls ein Beitrag zur besseren und schnelleren Einstellung einer weitgehend gleichmäßigen Flüssigkeitsschicht über der zuletzt ver­ festigten Schicht geleistet wird.

In den bisher besprochenen Betriebsarten der Hochspan­ nungselektrodenanordnung wird das elektrische Feld abge­ schaltet, bevor der Belichtungsvorgang einsetzt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Ein- und Abschaltung sowie die gesamte Steuerung der Hochspannungselektroden­ anordnung 26 gesteuert durch den nicht gezeigten Steuer­ computer erfolgt. Darauf hinzuweisen ist ferner, daß nicht gezeigte, an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, die dafür sorgen, daß der Flüssigkeitspegel des Kunst­ stoffbades 4 während der Herstellung des Objektes 8 im wesentlichen konstant bleibt.

Die Elektrodenplatten 28 bis 31 sind an einem nur teil­ weise und schematisch gezeigten Halterungsmechanismus 34 angeordnet, der es ermöglicht, die Elektroden 28 bis 31 zu verschieben und somit die Abstände zwischen den Elektrodenplatten nach Bedarf einzustellen. Der Halte­ rungsmechanismus 34 ermöglicht ferner eine Höhenverstel­ lung der Elektrodenanordnung 26.

Auf eine von der beschriebenen Funktion der Elektrodenan­ ordnung 26 unabhängige, höchst interessante Verwendungs­ möglichkeit wird nachstehend noch eingegangen.

Zuvor wird eine weitere Möglichkeit erläutert, durch Einwirkung eines Feldes eine bessere und gleichmäßigere Benetzung der zuletzt verfestigten Schicht des Objektes 8 zu erreichen. Hierbei handelt es sich um ein Schallfeld, insbesondere Ultraschallfeld, welches mittels einer oder mehrerer Ultraschallquellen erzeugt und an die Flüssig­ keit zur Benetzung der zuletzt verfestigten Schicht des Objektes 8 angekoppelt wird.

Bei dem in Fig. 1a gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Ultraschall-HF-Modulatoren 38 an den Seitenwänden 40 des Behälters 2 etwa in Höhe der Oberfläche 22 des Kunst­ stoffbades 4 angebracht, um Ultraschallwellen zu erzeu­ gen, die sich in der Flüssigkeit, insbesondere im inte­ ressierenden Oberflächenbereich der Flüssigkeit 4, fort­ pflanzen. Die Ultraschallsender 38 können so beschaffen und angeordnet sein, daß sie die Behälterwände 40 in Vibration versetzen, um über die Behälterwände 40 Ultra­ schallenergie in die Flüssigkeit 4 einzuspeisen. Alterna­ tiv können die Ultraschallsender 38 jedoch auch dazu eingerichtet sein, die von ihnen erzeugte Schallenergie unmittelbar in die Flüssigkeit 4 einzukoppeln.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Einwirkung eines der­ artigen Ultraschallfeldes auf die Flüssigkeit unerwünsch­ te Unebenheiten im Bereich der nachfolgend zu verfesti­ genden Schicht weitestgehend beseitigt werden können und somit eine für den nachfolgenden Belichtungsvorgang hin­ reichend gleichmäßige Benetzung erzielt wird.

Wenngleich in Fig. 1a sowohl die Hochspannungselektroden­ anordnung 26 als auch die Ultraschallquellen 38 einge­ zeichnet sind, so kann dennoch jede dieser Einrichtungen unabhangig von der jeweils anderen, insbesondere auch unter Weglassung der jeweils anderen, herangezogen wer­ den, um eine hinreichend gleichmäßige Flüssigkeitsschicht bei oder nach dem Absenken der zuletzt verfestigten Schicht des Objektes 8 zu präparieren.

Selbstverständlich können auch beide Einrichtungen 26 und 38 simultan eingesetzt werden, um das verfolgte Ziel zu erreichen. In diesem Zusammenhang wird auf die Möglich­ keit hingewiesen, eine oder mehrere der Elektrodenplatten 28 bis 31 als Ultraschallvibratoren auszugestalten oder mit einem Ultraschallsender zu koppeln.

In einer bevorzugten Betriebsweise der Ultraschallsender 38 werden diese vor der Belichtung der nachfolgend auszu­ härtenden Schicht von dem Steuercomputer abgeschaltet.

Nachfolgend wird die bereits angedeutete weitere Verwen­ dungsweise der Hochspannungselektrodenanordnung 26 erläu­ tert. Diese Verwendungsweise bezieht sich ebenfalls auf die Präparation des Materials der nachfolgend zu verfe­ stigenden Schicht des Objektes 8, wobei jedoch nicht die Ausbildung einer möglichst gleichmäßig dicken Flüssig­ keitsschicht im Vordergrund steht, sondern die elektri­ sche Beeinflussung des Materials während des Verfesti­ gungsvorgangs. In der entsprechenden Betriebsart der Hochspannungselektrodenanordnung 26 werden bestimmte Elektrodenkombinationen mit entsprechenden Gleichspannun­ gen versorgt, um ein statisches elektrisches Feld ent­ sprechend gewünschter Richtung in der zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht auszubilden und während der Belich­ tung dieser Schicht - gegebenenfalls abhängig von der momentan belichteten Stelle - aufrechtzuerhalten. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise verfestigte Schichten mit gezielt anisotropen physikalischen Eigenschaften herstellbar sind. Auf diese Weise lassen sich insbesonde­ re mechanische und optische Eigenschaften, etwa Licht­ durchlässigkeit, Festigkeit, Elastizität, Dimensionssta­ bilität u. dgl., in Abhängigkeit von der betreffenden Lage des Materials im Objekt 8 und insbesondere rich­ tungsabhängig beeinflussen.

Um möglichst viele verschiedene Feldrichtungen einstellen zu können, wird vorgeschlagen, die Hochspannungselektro­ denanordnung 26 um die in Fig. 1a mit 42 bezeichnete Achse gesteuert drehbar auszubilden. Die jeweilige Dreh­ stellung der Hochspannungselektrodenanordnung 26 kann von dem Steuerungscomputer in Abhängigkeit von der aktuell belichteten Stelle der zu verfestigenden Schicht einge­ stellt werden, um die gewünschten anisotropen Effekte programmgesteuert bei der Belichtung der entsprechenden Stellen festzulegen. Hierdurch wird erstmals die Möglich­ keit geschaffen, nicht nur die Form des stereolithogra­ fisch herzustellenden Objektes, sondern bis zu einem gewissen Maße auch die Anisotropie physikalischer Eigen­ schaften des Objektes 8 vor der Herstellung des Objektes 8 programmgemäß festzulegen bzw. entsprechende Daten zur Steuerung der Schwenkvorrichtung 24 des Umlenkspiegels 18 und der Elektrodenanordnung 26 zwecks Festlegung der jeweiligen Richtung und gegebenenfalls Stärke des elektri­ schen Feldes in Abhängigkeit von der aktuell belichteten Stelle in einem Speicher des Steuercomputers abrufbar für den späteren Steuerungsverlauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu speichern.

Eine mögliche physikalische Erklärung des Effektes der gezielt herstellbaren Anisotropie des verfestigten Mate­ rials könnte sein, daß die üblicherweise ein permanentes Dipolmoment aufweisenden Moleküle des flüssigen Fotopolymers im elektrischen Hochspannungsfeld aufgrund der Orientierungspolarisation eine Vorzugsausrichtung entsprechend dem elektrischen Feldverlauf erfahren und daß diese Vorzugsausrichtung bei der Verfestigung sozusa­ gen "eingefroren" wird.

Weitere Versuche haben ergeben, daß der Effekt noch ge­ steigert werden kann, wenn das zur Aushärtung verwendete Licht der UV-Lichtquelle polarisiert ist, insbesondere linear polarisiert. Der Anisotropie-Effekt wird dann gesteigert, wenn die Polarisationsrichtung des E-Feldvek­ tors des Aushärtlichtes im Bereich der auszuhärtenden Flüssigkeitsschicht im wesentlichen parallel zum E-Feld­ vektor des von den Hochspannungselektroden 28 bis 31 erzeugten Feldes ist. Zur Ausnutzung dieses Effektes umfaßt die Vorrichtung nach Fig. 1a im Strahlengang des Strahls 25 eine Polarisationseinrichtung 46, um die Pola­ risationsrichtung des zur Aushärtung herangezogenen Lich­ tes in gesteuerter Weise, insbesondere abhängig von der Richtung des Hochspannungsfeldes der Elektrodenanordnung 26 am Ort der aktuell belichteten Stelle einzustellen.

Es sei betont, daß die Beeinflussung des momentan verfe­ stigten flüssigen Kunststoffs 4 durch ein elektrisches Feld einer Hochspannungselektrodenanordnung ein von den beschriebenen Ausführungsbeispielen unabhängiger Ge­ sichtspunkt der Erfindung sein kann. Insbesondere läßt sich die zugrundeliegende Idee ganz allgemein bei jeder beliebigen Form der stereolithografischen Herstellung von Objekten verwirklichen, und zwar auch dann, wenn die Flüssigkeit nicht im Bereich der Oberfläche eines Foto­ polymerbades ausgehärtet wird, sondern die Aushärtung im Inneren eines Fotopolymerbades stattfindet, wie es etwa in Journal of Imaging Technology, Vol. 15, No. 4, August 1989, S. 186-190, in dem Artikel "A Review of 3D Solid Objekt Generation", A. J. Herbert, beschrieben ist. Dabei kann durch entsprechende Anordnung von Hochspannungs­ elektroden jede beliebige Feldrichtung im dreidimensiona­ len Raum eingestellt werden, um entsprechende anisotrope Effekte zu erzielen.

Die Erfindung ist überdies keineswegs darauf festgelegt, daß zur Aushärtung elektromagnetische Strahlung herange­ zogen wird. Sie funktioniert in sämtlichen Ausprägungen auch dann, wenn ein durch Teilchenstrahlung, etwa Elektro­ nenstrahlung, verfestigbares Polymermaterial verwendet und entsprechend bestrahlt wird.

Die Möglichkeit der Herstellung in bezug auf physikali­ sche Eigenschaften anisotroper Kunststoffkörper läßt sich im Rahmen der Erfindung auch dazu ausnutzen, auf stereo­ lithografischem Weg zunächst nur verfestigtes Material bzw. Halbzeugmaterial herzustellen, das durch spätere mechanische Bearbeitung oder dgl. in eine gewünschte Form gebracht wird. So lassen sich beispielsweise ohne weite­ res zylindrische oder quaderförmige Körper mit anisotro­ pen Eigenschaften für die weitere Verarbeitung herstellen.

Insbesondere bei derart einfach geformten Körpern kann es zweckmäßig sein, anstelle der Einzelstrahlabtastung der betreffenden auszuhärtenden Schicht eine flächenhafte Belichtung zu wählen, wobei das mittels der Hochspannungs­ elektroden angelegte elektrische Feld während der Belich­ tung der betreffenden Schicht auch hinsichtlich der Feld­ richtung gegebenenfalls konstant gehalten werden kann.

Je nach Bedarf kann erfindungsgemäß mit weitgehend homo­ genen elektrischen Feldern oder aber mit inhomogenen elektrischen Feldern gearbeitet werden. Hier bleiben dem Fachmann im Rahmen der Erfindung weitestgehende Gestal­ tungsfreiheiten in bezug auf die Geometrie, die Anzahl, die Kombination jeweils unter Spannung stehender Elektro­ den und die jeweilige Richtungseinstellung der Elektro­ den, um ein gewünschtes elektrisches Feld am Ort der aktu­ ell verfestigten Stelle bereitzustellen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung mit einer Hochspannungselektrodenanordnung zur Glät­ tung einer nachfolgend zu verfestigenden Schicht aus flüssigem Fotopolymer über der zuletzt verfestigten Schicht eines-stereolithografisch herzustellenden Objek­ tes.

Elemente in Fig. 2, die wirkungsmäßig Elementen des in Fig. 1a gezeigten Ausführungsbeispiels im wesentlichen entsprechen, sind mit entsprechend gleichen Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet, so daß insoweit auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1a und 1b verwiesen werden kann.

Abweichend von dem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zwei schräg zueinander angestellte Hochspannungselektroden 128, 129, die elekt­ risch voneinander isoliert an einem Schlitten 134 ange­ ordnet sind, der entsprechend den Richtungen der mit 170 bezeichneten Pfeile verfahrbar an einem nicht gezeigten Rahmen geführt ist. Die Elektroden 128, 129 sind Blatt­ elektroden, die sich im wesentlichen über die gesamte Innendimension des Behälters 102 in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2 erstrecken. Die Blattelektro­ den 128, 129 befinden sich im wesentlichen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 122 und sind im wesentlichen derart angeordnet, daß sie in Richtung zum Behälterinneren hin aufeinander zu laufen, so daß die der Flüssigkeit zuge­ wandten Elektrodenränder 132, 133 den geringsten Abstand zwischen den Elektroden 128, 129 definieren. Die wählbare Höheneinstellung des Schlittens ist so justiert, daß die Elektrodenränder 132, 133 an dem gewünschten Pegel des Kunststoffbades 104 enden. Die Elektroden 128, 129 oder wenigstens eine der Elektroden 128, 129 können dann zusätzlich als Abstreifmesser wirken. Der gewünschte Erfolg wird jedoch auch dann erzielt, wenn die Elektro­ denränder 132, 133 geringfügig oberhalb des Flüssigkeits­ spiegels 122 oder geringfügig unterhalb des Flüssigkeits­ spiegels 122 enden. Der lichte Abstand der Elektroden 128, 129 zwischen den Rändern 132, 133 liegt vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 5 mm und dient dazu, einen Auf­ nahme- und Abgabespalt zur Aufnahme von Flüssigkeit 104 zwischen den Elektroden 132, 133 und zur Abgabe dieser Flüssigkeit bereitzustellen.

Während der Belichtung einer zu verfestigenden Schicht des Objektes 108 und während des Absenkens der Träger­ platte 106 um das Maß der Schichtdicke der nachfolgend zu verfestigenden Schicht befindet sich die Hochspannungs­ elektrodenanordnung 126 in einer Außerbetriebsstellung nahe einer der Behälterwände 140. Nach dem Absenken des bereits fertiggestellten Teils des Objektes 108 wird dann an die Hochspannungselektroden 128, 129 Hochspannung angelegt, was zur Folge hat, daß die elektrische Foto­ polymerflüssigkeit 104 in den Zwischenraum zwischen den beiden Hochspannungselektroden hineingezogen wird. Der Schlitten 134 wird dann in Bewegung gesetzt, um die Elektrodenanordnung 126 über die zuletzt verfestigte Schicht des Objektes 104 hinwegzubewegen, wobei die Hoch­ spannung an den Elektroden 128, 129 eingeschaltet bleibt. Es hat sich gezeigt, daß Flüssigkeit aus dem Zwischenraum zwischen den Elektroden 128, 129 durch den Spalt 172 austritt, wenn die Elektrodenanordnung nachher über be­ reits verfestigte Flächenbereiche hinwegfährt, was auf Adhäsionseffekte zurückzuführen ist. Auf diese Weise wird die Benetzung der betreffenden Flächenbereiche verbessert und insgesamt eine gleichmäßigere Flüssigkeitsschicht von der in Fig. 2 in einem Moment bei ihrer Bewegung von rechts nach links gezeichneten Elektrodenanordnung 126 über der zuletzt verfestigten Schicht hinterlassen. Bei Bedarf kann die Elektrodenanordnung 126 auch wiederholt über den bereits verfestigten Teil des Objektes 108 hinweggefahren werden, was jedoch regelmäßig nicht erfor­ derlich ist. Die Flüssigkeitsabgabe durch den Spalt 172 kann darüber hinaus gesteuert werden, indem die Elektro­ denspannung variiert wird. Bei kleinerer Elektrodenspan­ nung tritt pro Zeiteinheit mehr Flüssigkeit aus dem betreffenden Zwischenraum aus als bei höherer Elektroden­ spannung.

Nachdem die Elektrodenanordnung 126 wieder in ihre Außer­ betriebsstellung bewegt worden ist, kann der nächste Belichtungsvorgang vorgenommen werden, um die betreffende Flüssigkeitsschicht nach Maßgabe des entsprechend ge­ wünschten Querschnitts des Objektes zu verfestigen. Da­ nach erfolgt eine weitere Absenkung der Trägerplatte 106 und ein wiederholter Einsatz der Elektrodenanordnung 126, um die nächste zu verfestigende Schicht zu präparieren.

Selbstverständlich kann auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine den Benetzungs- und Glättungsvorgang unterstützende Ultraschalleinrichtung vorgesehen sein, um Ultraschallwellen auf die Flüssigkeit im Bereich der zu verfestigenden Flüssigkeitsschicht einwirken zu lassen.

Fig. 3 zeigt eine Variante der in Fig. 2 dargestellten Elektrodenanordnung 126. Abweichend von der Elektrodenan­ ordnung 126 in Fig. 2 weist die Elektrodenanordnung 226 zwischen entsprechenden äußeren Elektroden 228 und 229 zwei weitere entsprechende Blattelektroden 274, 276 auf, die sich ebenfalls in Richtung quer zur Zeichenebene in Fig. 3 im wesentlichen längs der Innendimension eines entsprechenden (nicht gezeigten) Behälters für das Foto­ polymer 204 erstrecken. Wie in Fig. 3 gezeigt, können auch die beiden inneren Elektroden 274, 276 schräg ange­ stellt sein. Bei der in Fig. 3 gezeigten Elektrodenanord­ nung 226 weisen jeweils benachbarte Elektroden unter­ schiedliche Spannungspolaritäten auf. Der Vorteil einer Anordnung nach Fig. 3 besteht darin, daß bei vergleichba­ rer Elektrodenhochspannung eine größere Flüssigkeitsmenge in den Zwischenraum zwischen den beiden äußeren Elektro­ den 228, 229 aufgenommen werden kann. Diese Flüssigkeits­ menge wird dann zur Realisierung einer besseren Benetzung der zuletzt verfestigten Schicht des Objektes ganz oder teilweise wieder abgegeben, wenn die Elektrodenanordnung über den bereits verfestigten Teil des betreffenden Ob­ jektes hinwegbewegt wird.

Wie bei 280 angedeutet, können im Rahmen der Erfindung mechanische Abstreifer vorgesehen sein, die zur Glättung der Flüssigkeitsoberfläche 222 beitragen. Vorzugsweise sind die mechanischen Abstreifer 280 als elastische Lippen ausgebildet, die sich beispielsweise über die gesamte Länge der Elektroden 228, 229 in Richtung senk­ recht zur Zeichenebene erstrecken und an den äußeren Elektroden 228, 229 an deren Außenseiten angeordnet sind.

Vorzugsweise werden die Hochspannungselektroden bei sämt­ lichen Ausführungsbeispielen der Erfindung von einer betreffenden Hochspannungsquelle aus betrieben, die eine Strombegrenzung auf einen vergleichsweise kleinen Strom­ wert, insbesondere unterhalb 1 mA, und eine Sicherheits­ schaltung aufweist, so daß bei versehentlicher Berührung der Elektroden durch eine Person keine lebensgefährlichen Ströme fließen und im Falle von Stromfluß unverzüglich eine Notabschaltung der Spannungsquelle stattfindet. Die bei erfolgreichen Versuchen eingestellte Elektrodenhoch­ spannung lag in dem Bereich von etwa 5-10 kV.

Die Hochspannungselektroden sind vorzugsweise geblockt, d. h. mit einer dünnen isolierenden, insbesondere material­ abweisenden Schicht versehen.

Soweit bisher von Schallwellen die Rede war, sei ange­ merkt, daß der Begriff Schallwellen mechanische Wellen irgendeiner geeigneten Wellenlänge umfaßt. Vorzugsweise wird zur Herstellung einer gleichmäßigen Flüssigkeits­ schicht auf der zuletzt verfestigten Schicht ein konti­ nuierliches Schallfeld verwendet, wobei die Schallwellen­ länge so einstellbar ist, daß Resonanzeffekte ausgenutzt werden, um hinreichend starke Flüssigkeitsbewegungen auszulösen.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diskontinierlich mechanische Stoßwellen in der Fotopolymerflüssigkeit zu erzeugen, um eine Flüssigkeitsbewegung zu bewirken.

Erfindungsgemäß kann das verfestigte Objekt oder Teilob­ jekt einer Ultraschallnachbehandlung in irgendeiner geeigneten Flüssigkeit, vorzugsweise aber in der Foto­ polymerflüssigkeit in dem Behälter, ausgesetzt werden. Hierbei tritt zumindest bei thermisch nachhärtbaren Polymeren eine Nachhärtung des verfestigten Objektes ein.

Claims (30)

1. Stereolithografisches Verfahren zur schichtweisen Her­ stellung eines Objektes (8; 108) in einem Bad einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren, dielektri­ schen Flüssigkeit (4; 104; 204), wobei eine jeweils zuletzt durch Bestrahlung nahe der Oberfläche (22; 122; 222) des Bades verfestigte Schicht des Objektes (8; 108) weiter in das Bad bewegt wird und/oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades relativ zur Oberfläche der zuletzt verfestigten Schicht angehoben wird, um eine jeweils nachfolgend durch Bestrahlung zu verfe­ stigende Flüssigkeitsschicht auf der zuletzt verfe­ stigten Schicht bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels Hochspannungselektroden (26; 126; 226) ein elektrisches Feld erzeugt und auf die die nachfolgend zu verfestigende Schicht bildende Flüssigkeit einwir­ ken läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld ein statisches elektrisches Feld ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld ein Wechselfeld ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das elektrische Feld zumindest zeitweise während der Bestrahlung der Flüs­ sigkeit (4) der zu verfestigenden Schicht auf die Flüssigkeit einwirken läßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei man die jeweils zu verfestigende Schicht gemäß dem betreffenden Quer­ schnitt des herzustellenden Objektes (8) bereichswei­ se, insbesondere durch Abtasten mit gebündelter elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß man das elektrische Feld auf den aktuell bestrahlten Bereich der zu verfestigenden Schicht einwirken läßt und daß man die Richtung des elektrischen Feldes ab­ hängig vom aktuell bestrahlten Bereich einstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß man zur Bestrahlung polarisiertes Licht, ins­ besondere linear polarisiertes Licht, heranzieht und daß man die Polarisationsrichtung abhängig vom aktuell bestrahlten Bereich und/oder abhängig von der Richtung des elektrischen Feldes der Hochspannungselektroden im bestrahlten Bereich einstellt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Präparation der jeweils nachfolgend zu verfestigenden Schicht Schall­ wellen, insbesondere Ultraschallwellen, auf die die nachfolgend zu verfestigende Schicht bildende Flüssig­ keit einwirken läßt.

8. Stereolithografisches Verfahren zur schichtweisen Herstellung eines Objektes (8) in einem Bad (4) einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren Flüssigkeit, wobei eine jeweils zuletzt durch Bestrahlung nahe der Oberfläche des Bades (4) verfestigte Schicht des Ob­ jektes (8) weiter in das Bad (4) bewegt wird und/oder der Flüssigkeitsspiegel des Bades relativ zur Oberflä­ che der zuletzt verfestigten Schicht angehoben wird, um eine jeweils nachfolgend durch Bestrahlung zu ver­ festigende Flüssigkeitsschicht auf der zuletzt verfe­ stigten Schicht bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß man Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, auf die nachfolgend zu verfestigende Schicht einwirken läßt.

9. Vorrichtung zur stereolithografischen schichtweisen Herstellung eines Objektes gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, umfassend

• - einen Behälter (2; 102) zur Aufnahme eines Bades aus einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren, dielektrischen Flüssigkeit (4; 104; 204),
• - einer Bestrahlungseinrichtung (16, 18, 46) zur Bestrahlung einer jeweils nahe der Oberfläche des Bades zu verfestigenden Schicht der Flüssigkeit (4; 104; 204),
• - einen Träger (6; 106) zur Halterung des bereits durch Bestrahlung der Flüssigkeit (4; 104; 204) verfestigten Teils des Objektes (8; 108), und
• - eine Einrichtung (6, 10; 106, 110) zur Benetzung der zuletzt verfestigten Schicht mit einer nachfolgend zu verfestigenden Schicht der Flüssigkeit (4; 104), insbesondere eine Einrichtung zur Bewegung des Trä­ gers (6; 106) relativ zur Oberfläche (22; 122; 222) des Bades, um die jeweils zuletzt verfestigte Schicht des Objektes (8; 108) weiter in das Bad zu bewegen und eine jeweils nachfolgend zu verfestigende Flüs­ sigkeitsschicht auf der zuletzt verfestigten Schicht bereitzustellen,

gekennzeichnet durch eine elektrische Hochspannungselektrodenanordnung (26; 126; 226), die dazu eingerichtet ist, ein das Bad zumindest nahe der Badoberfläche im Bereich der nach­ folgend zu verfestigenden Schicht durchsetzendes elektrisches Hochspannungsfeld zu erzeugen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrodenanordnung (26; 126; 226) dazu eingerichtet ist, ein statisches elektri­ sches Feld zu erzeugen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrodenanordnung dazu einge­ richtet ist, ein inhomogenes elektrisches Feld be­ reitzustellen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hochspannungselektrodenanordnung (26) dazu eingerichtet ist, ein elektrisches Wechsel­ feld zu erzeugen.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektro­ denanordnung (126; 226) zwei im Abstand voneinander angeordnete Elektrodenelemente (128, 129; 228, 229) mit im wesentlichen parallel zueinander angeordneten, länglichen Elektrodenkanten (132, 133; 232; 233), insbesondere Flächenelektroden, aufweist und daß die Elektrodenelemente (128, 129; 228, 229) beweglich ge­ führt sind, so daß sie im wesentlichen parallel zur gewünschten Badoberfläche über die zuletzt verfestig­ te Schicht des Objektes (8; 108) hinweg bewegbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenelemente mittels einer Antriebsvor­ richtung, insbesondere Schlittenanordnung, relativ zu dem Behälter verfahrbar sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektrodenelemente (128, 129; 228, 229) schräg zueinander angeordnete Flächenelektroden sind, die zwischen sich ein Reser­ voir der Flüssigkeit (104; 204) aufnehmen können.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei Elektro­ denelementen (228, 229) wenigstens zwei weitere Elektrodenelemente (274, 276) angeordnet sind, wobei samtliche Elektrodenelemente in Abstand voneinander angeordnet sind und wobei unmittelbar benachbarte Elektrodenelemente unterschiedliche Polaritäten haben.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, ge­ kennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Steue­ rung der Antriebsvorrichtung der Elektrodenanordnung (126; 226), derart, daß die Elektroden in einem ins­ besondere vorbestimmten Abstand von der zuletzt ver­ festigten Schicht über diese Schicht hinweg bewegt werden.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ge­ kennzeichnet durch mit der Elektrodenanordnung (226) bewegbare mechanische Abstreifelemente (280) zum Glattstreichen der Badoberfläche umfaßt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifelemente von den Elektroden (128, 129; 228, 229) gebildet - oder mit diesen verbunden sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrodenanordnung (26) ein Paar im wesentlichen parallel gegenüberliegend ange­ ordneter Flächenelektroden (28, 29) aufweist, die dazu eingerichtet sind, den zu verfestigenden Bereich der nachfolgend zu verfestigenden Schicht quer zur Schichtebene zwischen sich aufzunehmen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrodenanordnung (26) mehrere Paare im wesentlichen parallel einander gegenüberlie­ gend angeordneter Flächenelektroden (28, 29 bzw. 30, 31) aufweist, die dazu eingerichtet sind, gemeinsam den zu verfestigenden Bereich der nachfolgend zu ver­ festigenden Schicht quer zur Schichtebene zwischen sich aufzunehmen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen der jeweiligen Elektrodenpaare (28, 29 bzw. 30, 31) unabhängig voneinander einstell­ bar sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Elektroden eines Elektrodenpaares betriebsmäßig ein­ stellbar ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelektroden (28, 29, 30, 31) gemeinsam um eine Drehachse (42) gesteuert drehbar gehalten sind, die quer zur Ober­ fläche (22) des Bades verläuft.

25. Vorrichtung zur stereolithografischen schichtweisen Herstellung eines Objektes gemäß dem Verfahren nach Anspruch 8, umfassend

• - einen Behälter zur Aufnahme eines Bades aus einer durch Strahlungseinwirkung verfestigbaren Flüssig­ keit,
• - eine Bestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung einer jeweils nachfolgend nahe der Oberfläche des Bades zu verfestigenden Schicht der Flüssigkeit (4),
• - einen Träger (6) zur Halterung des bereits durch Bestrahlung der Flüssigkeit (4) verfestigten Teils des Objektes (8) und
• - eine Einrichtung (6, 10) zur Benetzung der zuletzt verfestigten Schicht mit einer nachfolgend zu ver­ festigenden Schicht der Flüssigkeit (4), insbeson­ dere eine Einrichtung zur Bewegung des Trägers (6) relativ zur Oberfläche (22) des Bades, um die je­ weils zuletzt verfestigte Schicht des Objektes (8) weiter in das Bad zu bewegen und eine jeweils nach­ folgend zu verfestigende Flüssigkeitsschicht auf der zuletzt verfestigten Schicht bereitzustellen,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung (38) zur Erzeugung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, im Bereich der nach­ folgend zu verfestigenden Schicht.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (38) zur Erzeugung von Schallwel­ len wenigstens einen eine Wand (40) des Behälters (2) in Schwingungen versetzenden Schallsender (38) auf­ weist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schallfrequenz der schallerzeugen­ den Einrichtung (38) änderbar ist.

28. Verfahren zur Herstellung eines Objektes in einem Bad aus einem unter Normalbedingungen flüssigen Kunst­ stoffmaterial, wobei man das Objekt durch Bestrah­ lung des Kunststoffs nach Maßgabe der gewünschten Ob­ jektform verfestigt, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Bestrahlung ein mittels Hochspannungs­ elektroden erzeugtes elektrisches Feld auf den aktu­ ell bestrahlten Bereich einwirken läßt.