CN1172451A - 逐个截面形成的三维物体的迅速再涂 - Google Patents

Abstract

用于逐个截面地形成三维物体的方法和设备,包括通过使用反向转动滚轮、喷墨再涂器、投射材料的转轮、施加独立材料流和/或通过月牙板施加材料的条形敷料器来形成连续层的方法和设备,也包括用于确定在其上形成一层并检查建筑缺陷的最佳区域的方法和设备。

Description

逐个截面形成的三维物体的迅速再涂

本发明的技术领域

本发明一般涉及称之为模型迅速制作(“RP&M”)、立体平板印刷或立体成象的技术领域，即逐个截面地制作三维物体。本发明特别涉及在一已形成的物体截面上生成一毗连的建筑材料层以便用该建筑材料层形成下一个物体截面。

背景技术

立体成象一般根据该物体的计算机辅助设计(“CAD”)或其他三维图象按照计算机指令形成三维物体。新近发展起来的一种立体成象技术是美国专利Nos.4,575,330和5,184,307所述的立体平板印刷，这两个专利的全部内容作为参考材料包括在本申请中。下面是一立体平板印刷实施例的基本步骤：

1、在一CAD系统中设计出一三维物体后把该设计数据存储在一CAD文件中；

2、把该CAD文件中的数据编译成许多“薄片”，每一薄片代表该三维物体的一截面薄层；

3、把该CAD文件送到一立体平板印刷设备(“SLA”)；

4、在一已形成的物体截面上涂上一层毗连的建筑材料以便形成下一个物体截面。该建筑材料层最好均匀涂成合适厚度，以便其后形成的物体截面满足公差要求；

5、在共同代表有待形成的物体截面的那些部位对该建筑材料层进行增效刺激而固化该建筑材料层或使之发生物理改变；

6、交替重复步骤4和5而相继形成各建筑材料层和物体截面直到形成该三维物体；以及

7、对新形成的物体进行后处理，例如除去粘在该物体上的多余建筑材料、再次对该物体进行增效刺激以确保建筑材料全部固化以及除去支撑物。

立体平板印刷的其他细节可见下列公告和专利，它们的全部内容作为参考材料包括在本申请中：

PCT Pub.#WO92/20505    PCT Pub.#WO91/06378

PCT Pub.#WO92/08200    JP Pat.A pp.#291647/1990

PCT Pub.#WO89/10256    US.Pat.5,059,359

PCT Pub.#WO89/10249    US.Pat.4,996,010

PCT Pub.#WO89/10254    US.Pat.4,999,143

PCT Pub.#WO89/10259    US.Pat.5,015,424

PCT Pub.#WO89/11085    US.Pat.5,058,988

PCT Pub.#WO89/10801    US.Pat.5,123,734

EPO Pub.#WO85/171069   US.Pat.5,059,021

JP Pub.#62-3596        US.Pat.5,184,307

PCT Pub.#WO90/03255    US.Pat.5,104,592

PCT Pub.#WO90/15674    US.Pat.5,143,663

US.Pat.5,182,056

US.Pat.5,130,064

US.Pat.5,174,931

US.Pat.5,096,530

US.Pat.5,141,680

US.Pat.5,192,469

US.Pat.5,321,622

US.Pat.5,182,715

US.Pat.5,234,636

US.Pat.5.238,639

US.Pat.5,256,340

US.Pat.5,182,055

一般使用在立体成象中的建筑材料呈液态，但在接受增效刺激时固化或起物理变化。液态便于在已形成的物体截面上涂覆毗连的建筑材料层并平整建筑材料层表面以便形成下一个物体截面。按照所使用的涂层技术，合适的材料包括热聚合树脂、光聚合树脂之类的可转变液体、两部分环氧树脂的第一部分、可烧结粉末、可粘接粉末或上述材料的组合等等。液体材料中可含有惰性填料。

可使用各种增效刺激，只要该建筑材料可对该增效刺激作出反应。这些增效刺激包括某些波长的电磁辐射，例如红外线辐射、可见光辐射和紫外线辐射。可使用的其他形式的增效刺激有施加于建筑材料上的粒子束、反应化合物，例如光引发剂、两部分环氧树脂的第二成分、粘合材料。

代表三维物体的设计数据可取自种种来源，包括CAD数据、CAT扫描数据、手工编程数据和从各种物体扫描技术取得的数据。若该数据原来为层式数据，则编译过程归结为生成合适的层填充数据。但希望或要求另外的编译以把数据转换成合适形式以满足精度、工艺或其他要求，例如如何在该物体中布置支撑物。合适的层数据的生成过程可见其全部内容作为参考材料包括在本申请中的美国专利Nos.5,182,055、5,184,307、5,192,469、5,209,878、5,238,639、5,256,340、5,273,691和5,321,622、5,345,391以及申请日为1994年4月25日的美国专利申请SerialNos.08/233,026和08/233,027。其全部内容作为参考材料包括在本申请中的还有题为“模型的迅速制作：立体平板印刷基础”的著作，第一版，作者为Paul F.Jacobs，Ph.D.，1992年由Society of M anufacturing Engineers,D earbom，M ichigan出版。

本发明主要涉及上述步骤4，即在一已形成的物体截面上涂一毗连的建筑材料层以便形成下一个物体截面。以往使用多种方法进行这一涂层步骤，它们多数使用包括液态光聚合树脂在内的建筑材料。但是，这些现有方法造成建筑材料层的精度不一和不均匀以及/或者进行涂层所需时间过长，这些问题造成如下结果。

首先，建筑材料层必须均匀且厚度合适以确保固化后所得物体截面的尺寸精度。事实上，鉴于物体各部分在增效刺激作用下可能会错位以及由相继各层的误差造成的累积误差，相继各建筑材料层的精度直接影响到最终物体的精度。

其次，由于相继各层的累计涂层时间占去物体整个建造时间的绝大部分，因此希望尽可能减少形成每一建筑材料层所需时间。事实上，光聚合树脂由于粘度和表面张力大而流速低。光聚合建筑材料若只靠重力流动到其表面全部平整所需的时间长到无法接受的程度。这转而加长了物体建造时间、降低生产率、提高立体成象的成本。

第三，建筑材料层的精度和均匀性以及形成该建筑材料层所需时间随已形成的截面的几何形状而变。因此，由于无法设定若涂层误差保持不变原本可使用的矫正参数，因此很难实现建筑材料涂层的自动化。

其全部内容作为参考材料包括在本申请中的下列美国专利和专利申请说明了若干现有方法：

1)Hull等人1989年9月28日申请的美国专利申请Serial No.07/414,200及其1994年4月20日申请的审理中的继续申请Serial No.08/230,443用一薄膜覆盖建筑材料层表面然后从该表面剥去该薄膜。在剥去薄膜之前和之后该表面受增效刺激的作用而形成下一个物体截面。

2)Jocobs等人1990年3月9日申请的美国专利申请Serial No.07/495,791及其1994年2月18日申请的审理中的继续申请Serial No.08/198,655把振动能直接加到建筑材料层表面或已形成的物体截面上而减少除去表面不平或平整到可接受程度所需时间。

3)授于Alm quist等人的美国专利No.5,174,931及其1993年11月2日申请的审理中的继续申请Serial No.08/146,562除了其他事项外，使用刮刀之类的部件在已形成物体截面上刮平建筑材料涂层。

4)授于Cohen等人的美国专利No.5,096,530形成一由一框架和表面张力支撑的建筑材料层。然后把该建筑材料层放到一已形成的物体截面上。

5)授于Heller等人的美国专利No.5,071,337及其1994年9月1日申请的审理中的部分继续申请Serial No.08/299,879除了其他事项外，使用条形敷料器之类的施加装置形成均匀的建筑材料层。

上述刮刀方法一般涉及用一棒或其他装置横扫建筑材料层表面而平整该表面。虽然这可减少涂层时间，但其他问题依然存在，例如与前缘鼓起、积水和挖出材料有关的问题以及上述美国专利5,174,931所述其他问题。

除上述方法外还提出了其他涂层方法。Deckard的PCT专利申请No.PCT/US87/02653、公告No.WO88/o22677以及授与Beaman等人的美国专利No.4,938,816公开了一种把粉末团压平成均匀层的充电或不充电的反向转动滚轮。但这两个专利所公开的滚轮不适用于液态建筑材料，因为与上述专利所述粉末不同，喷射到滚轮前方的液体会粘到滚轮上。这一粘着作用会造成建筑材料翻过滚轮而涂覆在滚轮后方而造成建筑材料层不均匀。而且液团会沉入或散开到原先施加的未固化液体中。总之，上述两专利未涉及如何把该滚轮用于液态建筑材料。

Morihara等人申请的日本专利申请59-237054、即1986年6月2日向公众公开的日本公告61-114817(A)公开了在立体平板印刷工艺中使用施加切口或幕涂机的若干要点。该切口式涂层机当液态建筑材料容器在它下方来回移动时保持静止。该切口式涂层机所施加的建筑材料的厚度等于所需固化物体截面的厚度。但Morihara的切口式涂层机至少由于下列原因而不适合于生成高分辨率的物体。

首先，形成其厚度等于所需固化物体截面的厚度的建筑材料层并未计及建筑材料固化时一般会发生的收缩。这转而导致物体的垂直线度不准确、特别是在一截面的受支撑和不受支撑部位之间的过渡区形成不平的物体截面而无法控制工作表面的定位。

其次，Morihara的切口式涂层机未考虑到容器以不变速度移动和在其行程起始和终止时加速和减速这两种情况下所施加的建筑材料的容积差。这造成建筑材料层的厚度不均匀。

第三，Morihara的切口式涂层机无法在切口式涂层机的该容器够不着部位施加材料。这降低了所形成的整个涂层的精度或减小了该容器的可使用工作区。

第四，Morihara的切口式涂层机没有认识到，在某些立体平板印刷实施例中，在建筑材料层达到预定厚度前必须在以该容器为界的整个液面上涂建筑材料层。这是因为当在不受固化材料牢固支撑的部位施加建筑材料时，建筑材料在容器中并不只是保持液面。相反，它用来升高整个容器的液面，从而减小建筑材料刚施加部位的厚度。仅当建筑材料施加到所有这类不受支撑的部位后，建筑材料表面才达到预定高度。但在某些情况下、例如当建筑材料涂层薄到约0.004英寸以下时，这一问题可予忽略。

第五，Morihara容器中的建筑材料会由于容器的反复来回移动而发生位移。这一位移会造成涂层厚度不均匀和/或增加涂层形成时间。事实上，即使容器的移动速度不高，容器中的材料也会溅出容器。由于上述原因，Morihara显然未公开迅速、准确再涂建筑材料层的设备或方法。

除了上述特殊方法的问题外，其他问题涉及施加预定数量的建筑材料或避免在相继涂覆建筑材料层时微小误差累积成大误差。因此在RP&M技术中需要有可克服上述问题和其他问题的方法和设备。本领域的普通技术人员从下面说明中可清楚看出其他目的，不管这些目的是单独使用还是组合使用。

本发明概述

本发明涉及逐个截面地形成各建筑材料层以便形成一物体的各截面的改进设备和方法。

在第一实施例中，一反向转动滚轮横扫一初始建筑材料层而形成一厚度一定的均匀建筑材料层。公开了这一实施例的若干变种。

在第二实施例中，一喷墨印刷头从许多喷口施加建筑材料而形成一建筑材料层。公开了这一实施例的若干变种。

在第三实施例中，一敷料器包括许多转轮，送到这些转轮上的建筑材料从该敷料器中抛出而形成一建筑材料层。公开了这一实施例的若干变种。

在第四实施例中，用一敷料器从形成中的物体上方涂敷建筑材料层。公开了这一实施例的若干变种。

在第五实施例中，一敷料器从物体上方施加许多建筑材料流，这些建筑材料流接触到该物体或其他表面时汇合而形成一建筑材料层。公开了这一实施例的若干变种。

在下述实施例中，公开了如何把建筑材料供应给敷料器的种种方法或各种用来施加建筑材料的装置。还公开了在物体建造过程中控制物体整个尺寸、以便避免和/或矫正累积误差的方法和设备。还公开了考虑到积水而确定建筑材料层所应形成的大小的方法和设备。可单独使用上述实施例来提高涂层精度或缩短涂层形成时间或既提高涂层精度又缩短涂层形成时间。也可组合使用上述实施例或上述实施例中的不同部件来获得良好的再涂效果。

附图的简要说明

图1为一形成一建筑材料层的立体平板印刷设备的剖面图；

图2a-2d示出使用一反向转动滚轮形成一建筑材料层的设备和方法；

图2e示出一反向转动滚轮与建筑材料层之间的作用；

图3a-3b示出使用一具有一档板的反向转动滚轮形成一建筑材料层的设备和方法；

图4a示出使用一反向转动滚轮、挡板和一螺杆形成一建筑材料层的设备和方法；

图4b为图4a的螺杆的俯视图；

图4c示出使用一反向转动滚轮、挡板和一槽形成一建筑材料层的设备和方法；

图4d为图4c的槽的俯视图；

图5a-5b示出使用一反向转动滚轮、挡板和一施加器形成一建筑材料层的设备和方法；

图5c为图5a-5b的施加器的侧视剖面图；

图5d示出图5a-5c的施加器中的小孔网；

图6a-6b示出使用一反向转动滚轮、施加器、挡板和一螺杆形成一建筑材料层的设备和方法；

图7a示出一施加建筑材料的喷墨印刷头；图7b-7d示出喷口的各种布置；图7e示出施加建筑材料后所形成的一建筑材料层和一工作表面；图7f示出一喷墨印刷头在施加建筑材料；图7g为原先形成的一物体截面的俯视图；图8a示出一包括一施加建筑材料的滚轮的敷料器；图8b示出一滚轮；图8c示出另一种包括许多转轮的滚轮；图8d示出一包括多孔材料的转轮；图8e示出其上有若干孔的一转轮；图8f为一包括一施加建筑材料的转轮阵列的敷料器的剖面图；图8g示出一具有高点的转轮；图8h示出建筑材料沿一转轮的切向抛出；图8i示出一外壳中的许多转轮；图8j示出一包括施加材料的一转轮和推进器阵列的敷料器；图8k示出一包括施加建筑材料的活塞喷射器的敷料器；图8l-8m示出一包括一施加建筑材料的转轮阵列的转动敷料器；图8n示出一施加建筑材料的敷料器；图9a示出一使用一敷料器形成一建筑材料层的设备和方法；图9b示出一施加建筑材料的敷料器；图9c为一敷料器的立体图；图9d为一敷料器的端视图；图9e为一敷料器的侧视图；

图9f为一敷料器的仰视图；

图9g示出敷料器间隙；

图9h示出敷料器余隙；

图9i示出敷料器在吸收材料；

图9j示出敷料器在施加材料；

图9k为一敷料器的端视图；

图9l为一敷料器的立体图；

图9m为一敷料器的端视图；

图9n为一敷料器的端视图；

图9o示出一敷料器，其滚轮在吸收材料；

图9p示出一包括一施加建筑材料的真空装置的敷料器；

图9q′-9q″为各敷料器的端视图；

图10a示出一包括一喷嘴阵列、准备施加建筑材料的敷料器；

图10b-10c示出另两种布置的喷嘴阵列；

图10d示出图10a的敷料器在施加建筑材料；

图10e示出从一敷料器喷出的各材料流在达到预定表面前汇合在一起；

图10f示出一包括一喷嘴阵列的敷料器的偏心运动；

图10g示出达到预定表面之前的材料流；

图10h示出达到预定表面后的一行行材料。

实施本发明的最佳方式

图1示出一在其中形成物体12的立体平板印刷设备(“SLA”)10并使读者熟悉本申请所使用术语。SLA包括其中装有用来形成物体12的建筑材料16的一桶14。物体12可建造在可上下移动并与支撑臂17连接的平台18上，支撑臂又可与计算机控制的一升降机(未示出)连接。物体12由虚线所示逐个截面形成。最后形成的物体截面20有一在其上形成下一层建筑材料24的顶面22。

在准备形成下一个物体截面时，可用7种方式形成建筑材料层24。可在降低平台18的同时保持建筑材料16的表面即工作面26的高度不变。工作面26一般指桶14中的建筑材料16的表面。工作面26最好在预定高度或平面上，从而在受增效刺激作用时成为与增效刺激源28离开一定距离的“理想工作面”。在下文中，实际工作面和理想工作面都用标号26表示，但在它们不一致时说明这不一致。

或者，可保持平台18从而顶面22的高度不变，而是增加桶14中材料16的容积从而升高工作面26。为此，可从工作面26下方把更多的材料泵入桶14中或从工作面26上方把更多材料倒入桶14中或同时使用上述两种方法。

或者，可“深深浸入”平台18而形成图1的建筑材料层24。即，可把平台18从而表面22下降得比获得工作面26下方的下一个物体截面的预定厚度所需高度更低而便于材料16流到表面22上。然后升高平台18而使建筑材料层24的厚度接近预定厚度。或者，可过量升高工作面26后再降低工作面26。之所以使用深深浸入，是因为若平台18的降低量或工作面26的升高量只等于一层的厚度，材料16会由于粘性和表面张力作用而不流动或至少流动所化时间过长。而材料16一般会在表面22的周边上形成一边界(见图5a中的边界68)。如下文所述，最后形成的截面20下方的各物体截面的形状会影响到边界68的生成部位。该边界可保持静止或慢慢向里移向上一个截面的中心。上述美国专利No.4,575,330和5,174,931详细讨论了深深浸入。也可用其他方法相对顶面22升高工作面26以便于形成建筑材料层24。

建筑材料层24的厚度可大致等于下一个物体截面的预定厚度或可与预定厚度不同。建筑材料层24的厚度可与下一个物体截面厚度不同的一个原因是补偿在形成前面各物体截面时生成的误差或补偿预期误差。

例如，由于光聚合树脂之类的液体在固化时会收缩，因此所形成的建筑材料层24应比相应物体截面厚，以便补偿因收缩而失去的厚度。此外，为了确保实际工作面26与增效刺激源28保持合适距离从而保持理想工作面26并矫正前面各层所积累的厚度误差，可在每一层或每隔几层进行再涂时矫正液面。根据液面矫正的时机、数量和方向，建筑材料层的厚度可稍大于或稍小于下一个物体截面的预定厚度。最后，由于用来形成上一个物体截面20的建筑材料层可能不精确或由于上一个物体截面20可能因收缩或卷曲而发生变形，因此当前的建筑材料层厚度可与预定厚度不同。

建筑材料层24的厚度可与下一个物体截面(至少在开始时)不同的另一个原因是因为建筑材料层24可分步形成，即在起先形成某一厚度后调整到预定厚度。例如，在使用深深浸入时，建筑材料层24由于在平台18回升后表面22上有过量的材料16而起初比预定厚度厚。然后用下文所述刮刀或其他装置把该过厚的建筑材料层24调整到预定厚度。当用刮刀或其他平整装置形成建筑材料层24时，由于刮刀刮去的材料16过多，因此建筑材料层24的最终厚度可能小于预定厚度。而当刮刀刮去的材料过少时，该厚度会大于预定厚度。这造成实际工作面与理想工作面不一致。在某些情况下可相对顶面22升高或降低工作面26一增量而加以补偿从而把起初的建筑材料层24调整到预定厚度。总之，一般最好确定第一层的涂层误差而调整下一建筑材料层的涂层厚度而即刻补偿该误差。

在形成预定厚度的建筑材料层24后，用增效刺激源28对该建筑材料层进行增效刺激。这使得建筑材料层24固化或发生物理改变而形成下一个物体截面。然后交替形成各建筑材料层24和物体截面20而最终形成物体12。

反向转动滚轮

图2a-2d示出本发明第一实施例的形成一建筑材料层24的各阶段。与图1相同的部件用同一标号表示。在该实施例中，首先如上所述相对顶面22升高工作面26而形成一建筑材料层24，然后一反向转动滚轮30扫过建筑材料层24而使它大致均匀并达到预定厚度。该实施例可使用光聚合树脂之类的液态建筑材料，一种优选树脂为由Ciba-Geigy,Ltd.生产的由3D System，Inc.of Valencia，Califomia销售的SL5170。一优选的增效刺激源28为HeCd激光器生成的325nm辐射线。

如下文详述，反向转动滚轮一边在工作面26上平动一边以与平动方向相反的方间转动，从而(a)其与材料的工作面交点处的转动(切向)速度即滚轮30的角速度(弧度/单位时间)乘以滚轮30的半径所得线速度与(b)其平动速度即转动滚轮30的圆心的平动速度之和大于该转动速度或平动速度。换言之，该转动方向与滚轮在工作面上滚动时的转动方向相反。

图2a示出建造过程中上一个物体截面20因受增效刺激源的作用而已形成的阶段。在此阶段，上一个物体截面20的顶面22与工作面26大致共平面或由于材料16固化而收缩而微微下凹。如图所示，物体截面20由于该物体的设计或用来形成该物体的特殊的立体平板印刷建造样式的设计而在物体12的非实心部位有一空洞29。还示出先前各物体截面中的空洞29。

在此阶段，滚轮30最好位于或停在桶14的周边处或至少是表面26的受增效刺激作用的区域之外。这样，滚轮30及其硬件不位于物体12上方，从而不妨碍增效刺激正对物体12。在增效刺激作用于物体12时滚轮30的停放位置决定于许多因素。这些因素包括：1)滚轮30在增效刺激作用时是否停止转动，2)滚轮30是否来回扫过桶14从而转动速度不断变向，3)建筑材料层24受增效刺激作用时该作用区的大小，4)刚受增效刺激作用的上一个物体截面20的大小以及5)在形成前几层、例如在形成相应于先前1/25-1/4英寸的各物体截面的各层时该作用区的大小。最好是，反向滚轮30每层的扫动距离尽可能短以便减少再涂所需时间。总之，现在可形成建筑材料层24以便形成下一个物体截面。

图2b示出相对顶面22升高工作面26而初步形成建筑材料层24a。这可把物体12降入桶14中或在保持物体不动的同时升高工作面26。也可在工作面26上使用刮刀或其他平整装置。如上所述，建筑材料层24a的初始厚度可与下一个物体截面的预定厚度不同。事实上，建筑材料层24a的初始厚度远大于下一个物体截面的预定厚度。但建筑材料层24a的初始厚度可不均匀，某些部位比预定厚度薄，而某些部位比预定厚度厚。

在起初形成建筑材料层24a后，工作面26会出现鼓起40、下凹42和孔44之类的缺陷，这些缺陷如不减小或消除，就会造成下一个物体截面的不准确。这些缺陷如过大或经若干层的积累，就会在各物体截面之间造成层离或造成上一个截面20与在理想工作面26上扫过的涂层装置之间发生碰撞。表面缺陷的大小和起因在很大程度上决定于起初如何形成建筑材料层24a。如使用深深浸入，就可能造成鼓起40以及表面22上方的厚度过厚。如用一料斗横扫工作面26上方而施加建筑材料而形成初始建筑材料层24a，则施加速度的变动就会造成鼓起40和下凹42。如在起初形成建筑材料层24a时使用刮刀或其他平整装置，则会由于前沿鼓起或积水中的材料的底流而形成鼓起40，或由于从浅区挖出材料而形成下凹42或孔44。

总之，在起初形成建筑材料层24a后，可用一反向转动滚轮30形成一均匀且预定厚度的建筑材料层24以便形成下一个物体截面。或者，也可不首先形成初始建筑材料层24a而用一反向滚轮即反向转动滚轮扫过上一个截面上方。图2c示出从左向右横扫到上一个物体截面20中途的反向滚轮30。图2d示出完成横扫的反向滚轮30。图2c中滚轮30左边示出已局部形成的建筑材料层24b，而图2d中示出在上一个截面20上方所完成的建筑材料层24b。

滚轮30最好为圆柱体，其轴向长度接近桶14的横向尺寸(与滚轮30扫动方向垂直方向上的尺寸)。这可使得滚轮30一下子扫过桶14的大部分、更重要的是桶14的包括下一个物体截面的横向尺寸在内的整个部分。或者，也可使用轴向长度较短的多个滚轮30。使用多个滚轮的优点是可建造较小的物体，因为此时只需要较短滚轮之一作用在工作面26中的下一个物体截面上。

在另一种实施例中，滚轮30的扫动方向可不与滚轮30的轴向方向垂直。此时，滚轮30的轴向与扫动方向所成角度小于90°但大于0°，最好为45°-60°。若在形成建筑材料层时单独或与一反向滚轮一起使用母申请即美国专利申请SerialNo.08/146,562所公开的那类刮刀，可以上述方向使用它们以便提高再涂效果。

一般无需用滚轮30平整整个工作面26，因为表面26不受增效刺激作用的部位一般无所谓准确不准确。这是因为表面26在大流动路径处的任何高度变动会迅速平复。而且，最好只平整表面26的对物体精度有影响的那些部分，因为平整整个表面26会增加再涂时间从而增加整个物体的建造时间。一般有三条标准决定着表面26的应受滚轮30平整的大小。

首先，在滚轮30扫动而形成一均匀的建筑材料层24后，滚轮及其附件应位于工作面26的在用刚形成的建筑材料层24形成下一个物体截面时受增效刺激作用的区域之外。第二，应平整足够大的表面26区域以便在形成上一个物体截面20上受增效刺激作用的区域上方形成一均匀的建筑材料层24。因此，按照这两条标准，滚轮30应扫到在形成上一个截面时的增效刺激作用区和在形成下一个物体截面时的增效刺激作用区之外的一部位。在许多情况下，若这两个标准得到满足，一般可继续进行物体的建造。但是若要确保再涂万无一失，则应考虑第三条标准，这第三条标准如下文所述涉及在形成上一个截面20之前的一个或多个截面时的增效刺激作用区。

当使用内装光聚合树脂的桶14时，我们发现，所有由大流动路径连通的深水区部位的液面很容易达到同一高度。这示出在图2d中，在图2d中，液面区A1和A2位于深水区R1和R2上方；而深水区R1与R2连通，从而它们之间的流动路径一般无所阻挡。如把建筑材料加到液面区A1上，桶14中的材料16一般会在深水区R1与R2之间流动，从而液面区A2迅速达到与液面区A1相同的高度。

但是，当把材料加到空洞29和面向上区31、33之类浅水区上方液面区上时，该液面区达到深水区同一高度所需时间就过长。从而浅水区上材料厚度过厚只靠重力和表面张力要降低或升高到预定高度所需时间就过长。同样，涂层厚度不足的浅水区要提高到预定厚度所需时间也过长。

浅水区会引起麻烦的深度决定于建筑材料的粘度和表面张力以及已发生物理变化的建筑材料的表面能量。理想工作面26下方深度小于40密耳(1mm)到约240密耳(6mm)的浅水区会发生上述问题而可看作会引起麻烦。如使用比方说超过10,000厘泊的极粘建筑材料，可看作麻烦的深度可更深。

总之，第三条标准确保滚轮30扫到所有这些浅水区之外。这些浅水区计及上述麻烦深度之内所有原先形成的物体截面的最大尺寸，滚轮30不仅须扫到满足标准1和2的部位，还须扫到在麻烦深度范围内的所有截面的边界之外的部位。

例如，若麻烦深度范围定义成包括工作面26下方深度小于120密耳(3mm)的浅水区，而用每层厚度为4密耳(0.1mm)的建筑材料层建造物体12，则不仅要考虑标准1和2，而且还要考虑原先形成的30层截面的最大纵向(扫动方向)尺寸。若所有这三条标准都得到满足，则滚轮30扫过所有会在再涂过程中造成问题的区域。上述分析不仅适用于滚轮30和本申请的下述其他实施例，而且适用于本申请的母申请所述刮刀实施例。

滚轮30在横扫初始建筑材料层24a表面时的反向转动形成一剪切力作用于该表面。这样，滚轮30平动时从层24a的顶部除去过多的厚度，从而除去鼓起40和其他表面缺陷。该剪切力还把材料16“推入”下凹42和孔44中而除去它们。如下所述，最好一薄层材料16粘着在滚轮30上而在其上形成一边界层而该剪切力出现在该滚轮边界层与工作面26之间。

由于该剪切力，滚轮30在横扫桶14时不会造成液面下材料16与它一起横流过桶14。这可与现有刮刀作比较，现有刮刀会形成一定量的表皮深度，即材料16粘着在刮刀上，该粘着的材料使得液面下材料16随之流动。尽管滚轮30上粘有一定量的材料16，但该剪切力防止该粘着材料造成液面下材料的流动。从而滚轮30在横扫桶14时没有或只有很小的表皮深度，这是有利的，因为表皮深度决定着液面下物体形状可能影响到再涂过程的深度。

大表皮深度会使得再涂很难自动进行，因为再涂过程变得决定于物体的几何形状。例如，大表皮深度会造成原先形成的截面的损坏，因为力会从滚轮30或其他再涂装置传到原先形成、但尚未充分固化从而容易损坏的物体截面上。在严重情况下，大表皮深度会在位于一平整件与物体12之间的材料上造成一拉力而把材料拉出该区域而形成真空。这一真空会拉近物体12和平整件而使它们发生碰撞。与此对照，小表皮深度有利于自动再涂，因为物体12的形状对再涂过程的结果没有什么影响。

若滚轮30以“非反向”方向转动，则它只是“下压”建筑材料层24a而把所碰到的多余材料推向后下方。结果滚轮30基本上无法矫正表面26的缺陷，最终结果是建筑材料层不均匀。

滚轮30一般用一其上有臂(未示出)的支架装到SLA10上，这些臂装在滚轮30的两端上。该支架最好可使滚轮30相对工作面26精确定位而使最终建筑材料层24达到预定厚度并使工作面26处于理想平面上以便形成下一个物体截面。可用手工或计算机控制实现该支架和滚轮30相对于理想工作面26的精确定位。使滚轮30定位的该支架也可装在一比方说3点或4点的多点式机架上，而该机架可根据对滚轮30所扫过平面的手工或自动感知而手工或自动调节。滚轮30的转动速度和平动速度可用计算机改变和控制。

该支架最好使滚轮30横扫桶14时不触到工作面26。这使得滚轮30横扫工作面26后可如图2a所示回到原位而不破坏工作面26。或者，滚轮30的转动方向也可倒转，从而在扫过第一建筑材料层24后以相反方向和相反转动横扫下一建筑材料层24。

在另一实施例中，该设备可装有形状相近而转向相反的两个滚轮，其中只有一个滚轮垂直放置在扫动平面上而根据扫动方向接触层24a。或者，也可两个滚轮都始终放置在扫动平面上，前面的滚轮最好以非反向方向转动，而第二滚轮以反向方向转动。这里，扫动方向逐层改变方向，从而反向转动滚轮压平层24a而形成层24b。两滚轮的次序也可倒转，因为若首先用反向转动滚轮扫过，随后非反向转动滚轮对所形成的均匀涂层不会有什么影响。滚轮30可用链条和链轮装置(未示出)或其他合适装置转动。

或者，在生成建筑材料层24以便形成一物体截面时滚轮30也可在同一层24上横扫两次或多次。例如，第一次扫动可是“粗扫”而使建筑材料层24接近其预定厚度。因此，由于还要进行第二次“细扫”，粗扫的速度可很高。然后进行细扫而使建筑材料层24达到其预定厚度。

在如图2d所示滚轮30扫过工作面26后，可用增效刺激源28对建筑材料层24进行增效刺激。此时，滚轮30的位置最好不妨碍对工作面26的增效刺激作用。如上所述，为了形成下一建筑材料层24，滚轮30可以相反方向横扫下一个工作面，也可回到图2a所示位置后以图2c所示方向扫动。

图2c示出物体12经深深浸入而回到理想工作面下方一层厚度处后滚轮30平整起初形成的建筑材料层24a。如图所示，由于滚轮30最好从起初形成的层24a剪切掉原先形成的截面20上方多出一层厚度的所有材料即理想工作面26上方的所有材料，因此滚轮30在横扫桶14时其前方会形成建筑材料16的一积块46。因此转动速度32须足够低以避免该积块46从上翻过而从新沉积在滚轮30后方而抵销刚进行的削薄作用。实验表明，当材料从滚轮30顶上翻过而从新沉积在其后方时，仍可形成均匀涂层。但如此形成的建筑材料层24一般太厚，该厚度等于滚轮30扫动之前上一个物体截面20上方不均匀涂层的平均厚度。因此，若扫动前的该平均厚度等于建筑材料层的预定厚度，则从滚轮30顶上翻过的材料仍会生成预定厚度的涂层。

粘性强的建筑材料比粘性弱的建筑材料容易粘着在滚轮30上。因此，当建筑材料1 6的粘度提高时，最好降低滚轮30的转动速度以避免材料从滚轮顶上翻过。尽管这一基本的反向转动滚轮实施例可形成预定厚度的建筑材料层24，但应小心确保积起在滚轮30前方的材料量小到无法从滚轮顶上翻过。还应小心确保积块46保持在足够浮起状态(由滚轮30生成的向上拉力与重量的向下拉力平衡)而防止一压头造成积块46沉入桶14中而在滚轮30下方流动。最好是，积块46的大部分多余材料从理想工作面26向上提起而转动成滚轮30前方的一“烟卷”47，而烟卷47既不从滚轮30顶上翻过又不向下坍落回工作面26中。

或者，如图2e和图3a-3b所示，可在接近滚轮30表面处设置挡板54控制材料的翻越以及形成粘着在滚轮30上的材料16的边界层55。图3a-3b的组合使用反向转动滚轮和挡板54是一个比光使用反向转动滚轮更优选的实施例。

图2e示出滚轮30与其上已形成积块46的起初形成的建筑材料层24a的表面的相互作用。挡板54位于离滚轮30表面距离T处。尽管图2e所示出的挡板54的横截面呈长方形，但只要挡板54用来限制可通过它的积块46的数量，它也可使用其他种种形状。距离T的优选值为约1/2-4密耳(0.001-0.002英寸)，若为约1-2密耳则更好。通过挡板54的材料形成滚轮边界层55。

由于积块46碰到挡板54而生成的边界效应，通过挡板54的材料的厚度(W)可小于距离T而形成厚度为W的滚轮边界层55，其中，W大于0但等于或小于T。T与W之间的关系决定于若干因素，包括：滚轮30和挡板54上的材料、滚轮30和挡板54的物理形状和表面能量、建筑材料的粘度和表面张力以及滚轮30的转动速度。边界层55的精确厚度W据信并不直接影响涂层过程。但是，厚度W最好小于预定层厚，厚度W比预定层厚薄得多则更好。

总之，该边界层的精确厚度可用实验确定。这一确定可有多种方式，包括从一定距离把一干探头移向滚轮30的背面直到接触边界层55的材料。一旦接触，就明显可看到材料虹吸到探头上。若相对探头离开滚轮30的距离逐步校正探头的定位，就可确定边界层55的厚度。假定厚度一般为1/2T-T。还假定，当边界层55的材料碰到滚轮30底部36处的建筑材料时，一部分边界层55仍粘着在滚轮30上。从而一部分厚度W由滚轮30带动，一部分材料沉积到上一个截面20的表面22上方的材料上而构成所需层24b的一部分。

在再涂过程中，滚轮30的底面36与上一个截面20的表面22之间的距离定义成滚轮余隙(RC)。而滚轮30的底面36与理想工作面26之间的距离定义成滚轮间隙(RG)。在跟随滚轮30的材料与变成层24b的一部分的材料之间出现裂口的平面定义成“剪切平面”，它可位于滚轮30的底面36处或该底面下方，这视材料特性和其他系统参数而定。

可用实验确定该剪切平面的位置，为此，进行一次或多次再涂操作，在这些操作中，从滚轮余隙RC等于建筑材料层预定厚度开始改变滚轮余隙RC，然后测量所生成的建筑材料层的实际厚度。若发现所生成的建筑材料层的实际厚度等于建筑材料层的预定厚度，则剪切平面正好在滚轮30的底面36处。因此，对该实验所使用的转动速度32、平动速度34、挡板间距T、层厚、建造温度和树脂而言，合适的滚轮余隙等于建筑材料层的预定厚度，而滚轮间隙RG等于0。

或者，若所得层厚小于预定层厚，则有效剪切平面位于滚轮30底面36下方一定距离处。此时，可不断进行再涂操作，在这些操作中，不断增大滚轮余隙RC并测量所得涂层厚度直到获得预定建筑材料层厚度。在不断进行再涂操作时，滚轮余隙RC的每一次增加量建议等于所得实际涂层厚度与预定层厚之差。与前面一样，一旦涂层厚度等于预定层厚，即可断定该滚轮余隙RC和滚轮间隙RG可用来有效建造物体。

若从初步再涂实验中发现实际测得的层厚大于预定层厚，则需改变一个或多个再涂参数而重复进行再涂和测量直到在合适的再涂参数下涂层厚度等于预定层厚。

造成建筑材料层太厚的原因有两条：(1)转动速度32大于平动速度34同时剪切平面离滚轮30非常近和/或(2)滚轮30与挡板54之间的距离T太大而形成太厚的边界层55。因此，在重复进行再涂实验修正再涂参数以便把实际涂层厚度减小到预定层厚时，建议修正上述两个变量。

由于据认为滚轮余隙RC应大致等于滚轮间隙加上一层厚度，因此一般建议不要独立调节滚轮余隙RC和滚轮间隙RG。但若当使用本申请的母申请所述刮刀时一般所使用的那样使用超高液面，则滚轮余隙RC和滚轮间隙RG可独立调节。这两个参数也可由于其他原因而独立调节。

实际形成的涂层厚度与预定厚度之间的比较是首要的。由于再涂参数很容易调节到使这两个厚度一致，因此确定T与W之间的关系以及W与剪切平面的位置之间的关系是次要的。但是知道这些关系的趋势有助于加快实验以确定合适的再涂参数。

剪切平面上的剪切力最好由形成在滚轮30上的边界层55而非受通过挡板的材料16全部或局部干燥的滚轮30提供。这是因为边界层55的潮湿表面较之滚轮30的局部干燥局部潮湿的表面与层24a的相互作用更少破坏性而更为一致。

在一般情况下，估计滚轮30的低点36在一位于工作面26即建筑材料层24b上方一厚度即其大小在0与T之间的滚轮间隙RG的平面上扫动。还可预期，滚轮间隙RG更接近T而非0并等于剪切平面与滚轮30之间的距离。总之，当滚轮30横扫桶14时，剪切平面上方的所有材料16都被除去而留在其工作面与理想工作面26共平面的平整后建筑材料层24b后方。

如上所述，滚轮30在边转动边平动时，(a)其与工作面26交点36处的转动(切向)速度即滚轮30的角速度(弧度/单位时间)乘以滚轮30的半径所得线速度32与(b)其平动速度34之和大于该转动速度32或平动速度34。平动速度与转动速度之比可为1/6-6，但最好为1-4。作为举例，当使用Ciba-Geigy的光聚合树脂SL5131时优选的转动速度32为每秒2英寸，而优选的平动速度34为每秒2英寸。

通过实验发现，粘度越大，转动速度与平动速度之比也越大。因此，当使用粘度比SL5131低得多的(由3D Systems，Inc. of Valencia，Califomia出售的)优选光聚合树脂SL5170或SL5180时，可以预期，优选的平动速度34为每秒1-4英寸，而优选的转动速度32为每秒2-16英寸。在给定情况下平动和转动速度的最合适值可由实验确定。通过实验还发现，在平动和转动速度的合理范围内，转动速度的提高会造成斜切。

滚轮30的直径可为1/4-3英寸，最好为1/2-2英寸，约为1英寸则更好。优选的滚轮30的直径的容差为每英寸正负0.0002-0.0004英寸，而直径的最大方差为0.0005英寸。滚轮30的紧尺寸公差可确保建筑材料层24从而其后形成的物体截面并从而整个物体的精度。

滚轮30也可包括拷花或其他机制或包层表面以便接受材料16从而为滚轮边界层55提供基础。滚轮30的表面可包括特氟隆或其他防粘剂。但在这种结构中，滚轮30上最好仍形成边界层55以确保滚轮表面如上所述在与初始建筑材料层24a的表面接触时保持潮湿。

下面结合图3a-3c进一步讨论包括挡板54的反向转动滚轮实施例。图3a示出挡板54防止材料从滚轮顶上翻过。挡板54可用能承受积块46的铝之类的刚性、轻型材料制成。挡板54也可用不锈钢之类的其他金属、橡胶或毛刷或硬化的立体平板印刷建筑材料之类的柔性材料制成。挡板54可为长方形条状；其上有许多齿、纵向或横向元件的梳子；本申请的母申请所示各种刮刀或其组合。挡板54的表面上还可有特氟隆或其他涂层以控制积块46与滚轮表面之间的相互作用。作为另一实施例，挡板54可包括转动方向与滚轮30相反的第二滚轮(未示出)，该滚轮安装成在它们之间形成一间隙从而形成一定厚度的滚轮边界层55。

如结合图2e所述，挡板54用来调节通过挡板54后与滚轮30保持接触的材料16的数量。虽然与滚轮30保持接触的材料最好用作滚轮边界层55，但在最优选的实施例中不应有过量的材料16通过挡板54以防止干扰滚轮30后方的工作面26。如上所述，从滚轮顶上翻过的材料一般均匀沉积但造成层厚过厚。因此在过厚的建筑材料层可被接受的实施例中，在建造物体12时可有效使用从滚轮顶上翻过的材料。

也可结合其全部内容作为参考材料包括在本申请中的1993年11月8日申请的题为“热成形立体平板印刷”的U.S.SerialNo.08/148,544所述物体建造方法使用包括滚轮30和挡板54的实施例。

图3a示出位于滚轮30正上方的挡板54。在这种结构中，如图所示，随着滚轮30横扫工作面26积块46会向上累积。若积块46变得过大，它会在滚轮30前方向下坍落到桶14中而影响建筑材料层24b的均匀性。因此必须小心防止这种情况的发生。这只须确保初始建筑材料层24a的厚度不要厚到超过一定转动速度32和最大扫动面积的滚轮30所能承受的载荷。

在扫动终止时，滚轮30和挡板54可暂时保持其位置以防止积块46流遍桶14而不适当地抬高工作面26并破坏建筑材料层24的均匀性和预定厚度。当工作面26经增效刺激的作用后，可释放积块46以便其后在物体建造过程中使用该累积材料。在增效刺激作用之前或之后、但最好在之后改变转动和扫动方向以便形成下一个建筑材料层24。

或者，桶14的非物体所在区域的合适液面高度要求积块46在进行增效刺激前并入桶14的材料中。因此可停止滚轮30的转动或减慢转动速度32或增加间隙T而释放积块46的材料。或者，滚轮30在桶14的一侧槽(未示出)处停止平动而使积块46不影响桶14的液面高度。

图3b示出挡板54成一角度，从而积块46主要不形成在滚轮30前方而形成在滚轮30的上方。这减少了积块46坍落入桶14中的危险。总之，不管挡板54相对滚轮30如何放置，它可与滚轮30装在同一支架上。挡板54在该支架上可装成其位置随滚轮30的扫动而变动。例如，挡板54可如图3a所示位于滚轮30的正上方，但随着开始形成积块46，挡板54可适当后倾而如图3b所示成一角度。挡板54可动地装在支架上还可使它交替移入两位置而可用滚轮30在两个方向上横扫工作面26。这一实施例还可在横扫桶14后有效地从滚轮30上除去积块46。但应小心保持挡板54与滚轮30之间的间隙不变以保持滚轮边界层55的预定厚度W。

图4a-4d示出包括一反向转动滚轮30、挡板54和材料传送装置60的实施例。在图4a中，滚轮30扫过工作面26时生成积块46。但由于挡板54以一定角度放置，积块46会流到滚轮30的顶上而碰到如图4b所示一其上有螺纹62的螺杆之类的材料传送装置60。螺杆60与滚轮30和挡板54装在同一支架上而可转动。当积块46的材料到达螺杆60时，材料由于螺杆的转动而在螺纹之间流动而被送到螺杆60的一端。材料的这一传送还减小了仍在滚轮30前方生成的积块46的大小。这转而防止滚轮30前方的积块46的全部或一部分由于其重量而坍落入层24中。为使这种结构用于来回扫动，可在挡板54下方设置第二传送装置(未示出)。因此这两个传送装置可逐层交替空转和传送材料。

螺杆60最好足够长从而把材料传送到其端部后从新沉积到桶14的比方说周边部位从而不至于破坏工作面26的待受增效刺激部分的均匀性。或者，可把材料传送到一与桶14分开的储槽(未示出)中。该储槽也可连到桶14工作面26下方的底部从而从新引入桶14中的材料不影响工作面26。

图4c示出把积块46的材料送走的另一实施例。在此实施例中，流到滚轮30顶上的积块碰到一可与挡板54制成一体的液槽64。流进液槽64的材料然后如图4d所示被送走。液槽64可向其端部倾斜而靠重力传送材料。总之，液槽最好足够长以便材料从新沉积在桶14的不影响工作面26的均匀性的部位或另一储槽中。同样，该材料传送减少了积累在滚轮30前方的材料数量而防止积块46坍落入层24中。可使用其他类型的材料传送装置减小积块46，例如泵、吸力装置和其他种种传送装置。

图5a-5b示出使用反向转动滚轮30、挡板54和施加器66的另一实施例。如图所示，施加器66把从一储槽中取出的材料浇入桶14中升高工作面26而形成初始建筑材料层24a。或者，施加器66把从桶14抽出的材料施加在物体12上方的同时把物体12降低一层厚度而保持工作面26高度大致不变。图5a示出在只浸入一层厚度时所形成的初始建筑材料层24a，此时，由于粘性和表面张力材料无法迅速流到表面22上而沿着表面22周边形成边界68。图5在表面22的右边示出该边界68，左边的边界如下文所述已消除。

图5a示出装有建筑材料16的施加器66在滚轮30和挡板54之前横扫工作面26。施加器66把建筑材料16施加到上一个物体截面20上方后滚轮30把所施加的材料转变成均匀的建筑材料层24b。施加器66施加的材料16最好取自桶14。虽然桶14中的材料16的液面稍稍下降，但如图5a-5b所示，施加后液面恢复原位。可比方说用一泵(未示出)把从桶14抽出的材料送到施加器66。按照泵抽满和排空以及施加器66储满和排空的精确时间，桶14中的材料16的液面净高度会升高或下降。

如上所述，滚轮30在表面22上方一等于最终建筑材料层24b的预定厚度的高度上沿工作面26平动，该高度受从边界层注入层24b中的材料厚度所造成的额外距离的调节。如上所述，这一额外距离预期为0-T。滚轮30在工作面26上方平动的高度还要考虑到材料固化而收缩以及上述其他因素而予以调节。挡板54的工作方式与上述实施例相同。施加器66也可与滚轮30和挡板54装在同一支架上。或者，施加器66可装在另一支架上(未示出)。当施加器66把材料施加到表面22的上方时，边界68随着所施加的材料与图5a所示业已存在的那部分建筑材料层24和工作面26汇合而打断。然后反向转动滚轮30在施加器66后面把建筑材料层24压平到预定厚度。

图5b示出施加器66、滚轮30和挡板54先后在初始建筑材料层24a上扫动。在这里，表面22右边的边界68已被所施加的材料16消除。同时滚轮30已平整层24a的一部分而局部形成层24b即层24。积块46也因挡板54的斜置而从滚轮30顶部被送走。由于积块46不位于滚轮30前方，因此其重力不会造成它沉入层24中。滚轮30前方的积块46在深积水区比在层24的受表面支撑的部位更容易沉入，因为在深积水区中通向桶14的其他部分的流动路径更大，从而对流动的阻力小，材料16可更迅速地流动到各处。

支撑滚轮30、挡板54和施加器66的支架或其他装置可调节以便改变这些部件的位置次序，从而可在桶14上来回进行施加和扫动。

也可改动图5a-5b实施例而丝毫不浸入地把建筑材料层24施加到物体12上。此时，在上一个物体截面20形成后，物体12保持不动而施加器66把一层建筑材料16施加到物体12以及上一个物体截面20的顶面22四周的建筑材料16的表面上。然后滚轮30把建筑材料层24平整到预定厚度而除去所有表面缺陷。在该实施例中，工作面26可因逐层施加而升高，也可把整个桶14或桶14的底板下降一层厚度而保持工作面不动。在另一实施例中，施加器66可施加比一层厚度多的材料16，然后可用根据所施加的材料的精确数量或一高度检测装置或最好同时使用这两者加以控制的抽取装置除去多余的材料。

图5c-5d详细示出施加器66的一优选实施例。施加器66可包括斜壁67而便于材料的施加。施加器66还包括一网状或带孔底壁69把树脂均布到表面22上。图5d为沿图5c中5d-5d线方向上的带孔底壁69。可使用其他构型的施加孔，包括一个或多个长方形孔或其他孔型。若使用Ciba-Geigy树脂SL5149或SL5154作为建筑材料，孔径最好为约0.020英寸到大于0.100英寸以防止堵塞。但优选孔径可随粘度、表面张力和其他材料特性而改变。

图6a-6b示出图5a-5b的具有图4a-4b所示传送装置60的实施例。这里，累积材料46可传送到桶14的不影响工作面的将受增效刺激作用的部分的部位或传送到一分开的储槽。如上所述，材料的这一传送可进一步减小滚轮30前方的材料累积46而减小累积材料在滚轮30前方坍落入工作面26中的可能性。

在另一实施例中，施加器66可把材料直接施加到挡板之前的滚轮30上，或者，若希望加厚涂层的话，可不使用挡板54。若使用挡板，挡板54与滚轮30之间的距离T仍最好设定成形成合适厚度的边界层55而使一层厚度或其他预定厚度的涂层沉积在滚轮30后方。在该实施例中，若施加器66靠近滚轮30，则施加器66的后臂可用作挡板。

最好在完成扫动后才进行增效刺激。若使用多次扫动形成建筑材料层24，则在最后一次扫动后开始增效刺激。在完成扫动与开始增效刺激之间可停顿一段时间以使表面的微小缺陷自动消失。或者，在使用多次扫动形成建筑材料层24时，可在完成第一次扫动前开始增效刺激。

在为达到预定厚度和均匀性而再涂参数有更大选择余地时，可用手工或最好用计算机控制在建造物体12过程中调节上述各参数。这些调节可用来在建造物体过程中改变层厚、在建造物体过程中改变温度或改变建筑材料而无需人的介入。例如可在各次扫动之间改变转动速度、平动速度、滚轮余隙、滚轮间隙和扫动距离。同样，在使用施加器66的实施例中，可改变材料16的施加流率。

上述实施例可用于组合使用滚轮30和各种刮刀而调节初始建筑材料层24a的厚度或有助于生成建筑材料层24以便形成下一个物体截面。桶14的两边可设置液槽(未示出)而用作滚轮30运动的始点和终点。在液槽所在部位，可除去仍存留在滚轮30上的建筑材料16和排走形成在滚轮30和/或挡板54上的积块46。与所有上述实施例一样，可使用独立的液面平整方法确保工作面26处于理想工作面的平面上。

如上所述，可使用转动方向与第一滚轮相反的第二滚轮以便来回交替扫动。每一滚轮的垂直位置可调节或不可调节，从而每次横扫桶14时只有一个滚轮接触建筑材料。在某些情况下，使用多个挡板是有利的。

可组合本节所述各实施例而形成新的实施例。也可组合本节的反向滚轮和下文所述再涂技术而形成新实施例。

喷墨再涂法

本发明另一实施例涉及图7a-7g所示喷墨印刷头再涂器100。与喷墨有关的下述专利作为参考材料包括在本申请中：

美国专利号	题目	主题
			4,383,264	具有相互作用的转换器和孔组合的即滴形成装置	喷墨印刷的基本技术
4,873,539	相变喷墨装置	基本数据产品的喷墨技术
			4,833,486	喷墨图象转移平板印刷	墨喷的非传统应用
4,659,383	高分子量、热熔脉冲喷墨	可喷材料
			4,822,418	含有Dubutyl Sebecate的即滴喷墨	可喷材料
5,021,802	热逆变溶胶-凝胶相变墨或气泡喷墨	可喷材料
			5,041,161	半固体喷墨及其使用方法	可喷材料

关于墨喷的进一步背景材料可见Academic Press，Inc.出版的电子学和电子物理进展1985年卷65上的J.Heinzl & C.H.Hertz的文章“喷墨印刷”，该文章的全部内容作为参考材料也包括在本申请中。在本申请中，“墨喷”一词指在形成物体的过程中喷射建筑材料，而不是指在印刷过程中通常所使用的喷墨或在美国专利No.4,575,330中那样在立体平板印刷过程中使用“墨喷”而喷射反应化合物而造成建筑材料的固化。

在本实施例中，一墨喷阵列从待涂表面上方喷射建筑材料液滴。在接触该表面时，各液滴变平而与相邻液滴汇合而形成建筑材料层。如下所述，可形成薄至0.5密耳或以下的建筑材料层而生成高分辨率物体。

如图7a所示，喷墨印刷头再涂器100包括一喷墨印刷盒102，其底面104上构作有喷口106阵列。再涂器100可用一支架(未示出)装在SLA上而使再涂器100横扫桶14并从上方喷射建筑材料。再涂器100的移动以及从中喷射的材料量最好用计算机控制。由于墨喷可喷射预定厚度的均匀涂层，因此无需其他再涂部件。例如在墨喷涂层形成过程中无需辅助使用刮刀，但在某些实施例中，最好每隔几层用刮刀消除积累起来的误差。此时，比方说可每隔20或200层使用一次刮刀。总之，由于无需使用刮刀，因此由刮刀造成的前述问题不复存在。可把本申请所述包括一个或多个喷墨印刷头和一平动装置的喷墨再涂装置装入现有立体平板印刷机中而取代刮刀再涂装置。

一把材料供应给喷口106的软管108可与墨盒102连接。墨盒102中可有通道(未示出)把软管108中的建筑材料16引到各喷口106。或者，软管108本身可分成许多细管而通向各喷口106。

如图7a所示，软管108可从桶14伸出，其上有泵110而把材料16从桶14直接送到再涂器100。或者，可用一个或多个液槽之类的材料源供应材料而使物体12的各部分由不同材料形成。从而，物体12可包括导电部；或物体12可呈柔性而形成一铰链或其他柔性部件；或物体12的各部分可颜色不同、硬度不同或化学或物理特性不同。还可在物体12内部喷涂“非建筑材料”，比方说可除去的蜡而制成蜡模铸型。

墨盒102可足够长而横跨大部分桶14。这样，用一个墨盒横扫桶14一次就可形成一层建筑材料24。或者，也可用许多墨盒102以带状横扫桶14的不同部分。例如可用4个墨盒102，桶14的每一象限用一个墨盒。或者只用一个墨盒102横扫14的不同部分直到形成足够大的建筑材料层24。总之，在形成建筑材料层24后，墨盒102最好位于桶14的边上而不档住增效刺激源28。或者与上述反向转动滚轮实施例一样，仍留在桶14的建造区中的墨盒102只须位于受增效刺激作用以便喷涂层24形成下一个物体截面的区域之外。

图7b-7d示出底面104的喷口106阵列的各种构型。可增加喷口106阵列中的喷口106的数量以提高所喷射的材料的流量而形成更大物体或缩短形成各层建筑材料层所需时间从而缩短物体建造总时间。

总之如上所述，每一喷口106喷射的液滴在碰到待涂表面时变平而汇合在一起。因此喷口106之间最好靠得足够近以便所喷射的液滴也靠得足够近而在碰到该表面时汇合在一起。喷口106之间的有效间距还随墨盒102横扫桶14时的位置而变。例如如图7d所示，喷口106的构型与图7b相同，但墨盒102相对其平动方向的角度有效减小了喷口106之间的距离。

喷口106的最佳间距决定于所喷射的液滴大小、所使用的建筑材料的类型、待形成的物体的所需分辨率等等因素。首先，液滴越大，喷口106的间距越大。这是因为在碰到待涂表面变平时，大液滴所占面积大而会与离得远的其他大液滴汇合在一起。

其次，建筑材料的粘度越高，喷口106供喷射材料通过的孔径112必须越大。这首先是因为粘度高的材料会堵塞小孔径112的喷口106。由于材料粘度高孔径必须大，因此液滴大从而喷口106的间距可大。但这必须考虑到粘度高的材料变平和汇合所需时间长。因此，喷口最好仍靠得足够近以便液滴的汇合。

总之，材料16的粘度不得超过喷口106的工作要求。高分辨率喷墨器一般要求材料16的粘度在工作温度下小于50厘泊，最好小于30厘泊。中等分辨率喷墨器一般要求材料16的粘度小于500厘泊。虽然可加热材料16降低其粘度，但应注意，材料16为光或热聚合物，加热最高温度受到其中的单体的稳定性的限制，从而实际单体的温度不得超过100C。此外，若在喷射和固化材料16时提高温度，材料在固化时由于热收缩的变形更甚。不过，可通过在固化前冷却材料16解决这一问题。

第三，在用薄建筑材料层形成高分辨率物体时，一般使用小液滴。因此，喷口106最好靠得足够近以便所喷射的液滴在碰到表面时汇合而迅速形成建筑材料层24。除了形成高分辨率物体，从靠得更近的喷口106喷出的更小液滴还可缩短物体建造时间。即，靠得近的液滴在碰到表面时变平而汇合所需时间短。这使得工作面26形成得更快，从而缩短进行增效刺激前所需时间。低粘度和表面张力的材料在碰到表面后变平得更快从而有助于缩短建造时间。

液滴不管多大，喷墨再涂可减少物体建造时间，因为所喷射液滴“雨”的向下力较小而不会影响固化中的上一个物体截面20。例如，若上一个物体截面20为受光照的光聚合物，必须有一段时间用来把建筑材料层20的光聚合物固化到显示出固体或准固体的强度。若在固化时间不足时就在层20上形成建筑材料层24，比方说使用深深浸入时材料16在层20上的流动力实际上会“冲走”基本上尚处在液态的物体截面20。但是，由于喷墨液滴雨的力较小，即使固化时间不足一般也不会冲走层20。因此，可更快地相继形成物体12的各层。

该实施例可使用若干市场上出售的喷墨印刷头100。孔径112为2密耳的一种喷墨印刷头是由Spectra，Inc. of Hanover，New Ham pshire制造的HDS96型号。这一墨喷所喷射的液滴在碰到待涂表面时变平成厚度为0.5-1密耳、直径为4-6密耳的圆片。为得到这些尺寸的圆片，喷墨印刷头底面104最好位于上一个物体截面20的顶面22上方约1-2mm处。

优选实施例使用具有两个Spectra HDS96喷墨印刷头的一墨盒102，每一印刷头的底面104上有96个喷口112。对喷射过程进行控制，从而墨盒102的平动速度为每秒56英寸，每一喷口阵列106的液滴喷射率为每秒16,000液滴，相当于每英寸300液滴。这样，可在约5秒的时间内在12×12的面积上形成厚0.0005英寸的建筑材料层。

一种能喷射直径为6-10密耳的液滴的喷墨印刷头为由Lee Corporation ofWestbrook，Conneticut制造的INZX050050CC型号，它的最大喷射率为每秒1,200个液滴。尽管液滴大会降低分辨率，但喷射大液滴的墨盒便宜，材料喷射流量大，从而有利于形成厚建筑材料层，且由于可使用粘度更大的材料从而可喷射的材料的范围一般更广泛。Dalaproducts of Woodland Hill，Califomia也制造可用于本喷墨再涂方法的喷墨印刷头。

下面示出层24的厚度与液滴大小之间的关系的若干例子例示出令人感兴趣的参数。首先，若使用可喷射直径约为2.2密耳的液滴的Spectra HDS96印刷头，则由关系式V＝(4/3)πr³可得每一液滴的体积为100微微升。若以每英寸300×300液滴印刷体积为100微微升的液滴，所得建筑材料层24约厚0.55密耳。其次，若使用可喷射直径约为10密耳的液滴的Lee IN ZX050050CC印刷头，则液滴体积为1,800微微升，在每英寸100×100液滴的速率下，所得建筑材料层24约厚1.1密耳。

下面讨论具有上述原理和优点的喷墨再涂的实施例。仍见图7a，上一个物体截面20的顶面22一般与工作面26即桶14中其余材料16的表面处于同一平面。然后随着再涂器100横扫桶14，喷口106喷出材料16的喷流120而形成建筑材料层24。

第一实施例构作成供应给喷墨印刷头100的材料16取自桶14。如图7a所示，再涂器100已横扫桶14的一部分而到达表面22的右边。但是，材料16的高度仍大致与表面22相平，因为随着经软管108从桶14中抽出材料16，再涂器把该材料喷回桶中，从而桶14中的材料16的体积大致保持不变。

当再涂器100横扫表面22后，喷流120形成预定厚度的建筑材料层24。但是，由于立体平板印刷中建筑材料层24的厚度只有0.5-10密耳，因此材料16的表面张力和粘度有效地使得材料在建筑材料层24两端处停滞不动，从而材料在表面22的两端上不流回桶14中。因此桶14中的材料16的体积稍稍减小一等于建筑材料层24的体积的数量。当再涂器100横扫桶14的表面22的左边部分时，由于抽出的材料又喷回桶中，因此材料16的体积又大致保持不变。

当再涂器100扫过桶14后，喷射到表面22上的材料16的表面126比桶14的其余表面高出(a)建筑材料层24的预定厚度与(b)在横扫表面22时因没有材料回到桶14中工作面26所下降高度之和。因此，为了形成均匀的工作面26，可把平台18降低这一累计高度而得到图7e所示形状。此时，印刷头100最好位于桶14的周边处而用增效刺激源对建筑材料层24进行增效刺激。可用喷墨再涂器100在表面22上多次扫动从而喷射足够数量的材料形成预定厚度的建筑材料层。而且，在印刷头100多次扫动之间会形成交替的液滴喷射点而确保涂层更均匀。同时为了减少喷射时间，可在该喷射装置中使用多个印刷头提高喷射率。

若假定无需在上一个已固化物体截面20及其积水区之外的区域喷射材料，则可使用喷射时间减少的实施例。如上述实施例所述，在合适条件下把材料喷射到表面22之外的区域增益甚少。因此可用于上述实施例的另一种方法是喷墨印刷头100只把材料喷射到表面22及其积水区上。在如此局部喷射后，可把上一个物体截面20降低一层厚度。这一降低可把上一个物体截面20相对于理想工作面26置于合适位置上并使表面22上方的建筑材料层24的顶面位于与桶14的其余材料16的表面处于同一水平面上。因此，经过一段短时以供截面20上方的涂层24的边界区的材料与周围材料汇合后即可进行增效刺激而形成三维物体的下一个截面。由于印刷头100的喷射量减少，因此这一实施例的再涂时间缩短。

图7f所示实施例与上述实施例相同，只是在用喷墨印刷头100喷射材料前平台18先降低一等于建筑材料层24的预定厚度的距离。由于粘度和表面张力防止材料16流到表面22上，因此此时在表面22四周会形成边界68。然后再涂器100只横扫桶14的物体12的表面部位即包括积水区在内的表面22上方。然后把建筑材料层24喷射到预定厚度而形成均匀的工作面26而无需象上述实施例那样须有一段短时间供边界68的材料汇合。总之，可使用喷射后须有一段短时间供边界材料汇合的实施例，且在某些情况下希望如此。

再涂临界区域

在另一实施例中，只在选定部位即只在上一个物体截面20的表面22上方喷射材料以便节省大量时间的同时确保材料喷射在所有所需部位。

如上面结合反向转动滚轮所述，与大流动路径连通的深水区区域液面才容易达到同一高度，因此为确保正确涂覆浅水区和与桶14中的大量材料之间流通不畅的区域，喷墨印刷头100最好把材料喷射到这些区域上。如上面结合反向转动滚轮所述，可看成麻烦浅水区的深度决定于建筑材料的粘度和表面能以及转变后的材料的表面能。此外如上所述，浅水区的深度一般不到约40密耳(1mm)-约240密耳(6mm)。因此，为了确保正确喷射，喷墨印刷头100最好把材料特别喷射在深度不到40-240密耳的所有浅水区上。对于粘度较低、比方说1-100厘泊的材料来说，估计浅水区包括深度不到40密耳的区域。对于中等粘度、比方说100-1,000厘泊的材料来说，估计浅水区包括深度不到40-120密耳的区域。当使用较高粘度、比方说1,000-10,000厘泊的材料时，浅水区可包括达120-240密耳以上的区域。

在这些条件下，可对描述物体12的各截面的数据进行建筑材料层或横截面的比较以正确确定每一层的那些区域应看成是浅水区。层比较方法可见分别于1994年4月25日和1994年6月16日申请的同在审理中的美国专利申请Serial Nos.08/233,027和08/259,333，其全部内容作为参考材料包括在本申请中。

为确定哪些区域为麻烦浅水区，可首先确定可看成是浅水区的深度。然后用该浅水区深度除以用来形成物体12的层厚。四舍五入后所得商代表层比较过程中所应使用的层数N。然后对上一个已固化截面20所含区域以及紧前面的所有N-1个截面所含区域进行逻辑加。这一逻辑加运算所得结果代表当前层最好用喷墨印刷头100进行喷涂的浅水区。每一层的浅水区可在物体12开始形成前确定也可按需要边形成物体边确定。在导出所需数据时可使用各种布尔运算，包括逻辑加(+)、逻辑减(-)、逻辑乘(×)以及其他运算。

还可确定孤立于桶14中的大量材料16或与之流通不畅的区域的材料。这类区域包括积水区和“近”积水区。在确定用喷墨印刷头所要喷涂的区域时有各种方法确保浅水区包括积水区和近积水区。最直接的方法是对该物体、所连接的物体和支撑物的先前截面上的所有区域进行逻辑加。由这一逻辑加所得结果确定在形成建筑材料层24时所要喷涂的区域。

这一计算的一种简单修正涉及到包括一可由SLA操作员设定、用来表明物体12是否包含积水区和/或近积水区的转换器。根据这一转换器的设定值，可从N个先前已形成的物体截面或所有先前已形成的物体截面中确定每一层要喷涂哪些积水区。按照该物体的形状，若把该转换器设定到“无积水区”设定值，则材料喷涂量小于或等于在相反设定该转换器时所需喷涂量。

作为避免由积水区造成的困难的另一实施例，可使用每一物体截面的最大范围确定一最小长方形喷射区。为确定形成一给定层的净喷射区，可对紧前面的N个截面的最小长方形喷射区进行逻辑加。该逻辑加代表净喷射区。也可使用完全自动化技术导出在形成每一层时所需喷涂的最小区域。

对于给定材料，可用实验确定各浅水区的深度。可在一具有较大横截面和临界圆的截面上进行再涂试验。应根据一般在SLA上建造的物体的横截面尺寸选择该截面的横截面面积和临界圆。例如，若主要建造小物体、比方说横截面的临界圆半径小于1/2英寸的物体，则可使用临界圆半径为1/2英寸的试验表面。或者，若建造横截面临界圆半径达4英寸的物体，则应使用同样大小的试验面。然后把该表面浸入液体中不同深度而确定材料流到不同深度的横截面上所需时间。在合理短时间内、比方说不到2秒或5秒中形成涂层的最小深度可定义成浅水区深度。

可在确定要进行喷墨喷射的区域上进行一次或多次反向侵蚀程序即扩展程序以便用一定数量的材料扩展这些区域以确保喷墨印刷头100进行充分的喷涂。为了在形成各层时的喷墨喷射部位与在形成各截面时的照射部位之间无需进行精确对齐，更须如此。侵蚀程序和反向侵蚀程序可见上述若干美国专利申请，包括SerialNos.08/233,027；08/259,333。还可见其全部内容作为参考材料包括在本申请中的Hull等人8/31/94申请的美国专利申请Serial No.08/299,475。实质上，反向侵蚀程序与行宽、固化宽度或光线宽度补偿技术相似，只是补偿量为负值，从而横截面面积扩展而不是该区域收缩。

上述侵蚀技术和布尔运算可对界定这些区域的边界向量进行，也可对界定这些区域的软件或硬件构作的位图(象素图)进行。总之，最好根据表示待涂区域的位图控制墨喷。

图7g示出一可减少物体12的建造时间的喷墨再涂实施例。这里，一边对层24的已形成的一部分进行增效刺激，一边形成层24的其余部分。物体12还以下文所述合适时间降入周围液槽中。在该实施例中，喷墨印刷头100还可在表面22全部接受增效刺激之前开始在上一个物体截面20的顶面22之上喷涂层24。即，喷墨印刷头100可在表面22的接受增效刺激的部分上再涂，而不是等到整个表面22已接受增效刺激之后。图7g示出从上方看去的表面22，它分成段A和B。控制增效刺激源28的软件最好使得增效刺激作用在段B之前先作用在表面22中段A的所有部分。在段A作用完后，再涂器100可立即在其上形成下一层24同时增效刺激源作用于段B。同样，在段B作用完后，再涂器100可在其上形成下一层24同时增效刺激源28作用于层24的刚完成再涂的段A的那些部分。这一过程可交替进行而减少物体12的建造时间。

为了在段A接受增效刺激时不扰动段A的液面即工作面26，喷射到表面22的段B的材料16可取自一与桶14分开的储槽(未示出)。在段B接受增效刺激后，平台18可降低一层厚度或其他预定厚度并把降低平台18造成的材料升高量引入该储槽而矫正桶14中的材料16的体积。

在用喷墨再涂在桶14中形成物体12的另一实施例中，在起先形成物体12时桶14不灌满材料16。在此实施例中，在整个桶14上喷涂一建筑材料层24后局部接受增效刺激。然后保持平台18不动在整个桶14上相继形成各层24并局部接受增效刺激。这样，工作面26随着物体12的建造而升高。为了保持工作面26与增效刺激源28之间的距离合适，在形成每一层24时增效刺激源也升高。

为了减小由喷口误喷射或由各喷口喷涂量不同造成的再涂误差，可控制各喷口以不同流率喷涂材料。也可结合下文内容使用其他实施例解决在用本申请其他部分所述在上一个截面上喷涂精确数量的材料形成各建筑材料层和形成各截面时可能产生的液面不平问题。

可组合本节所述各实施例而形成新的实施例。也可组合本节的喷墨再涂和上文、下文所述其他再涂技术而形成新实施例。

投射再涂

图8a-8n所示本发明另一实施例涉及一横扫工作面26的敷料器210，它包括一从敷料器210投射或抛射建筑材料的转动件。建筑材料至少投射或抛射到上一个物体截面20上并还一般投射或抛射到至少一部分工作面26上。图8a所示优选实施例为一通过把建筑材料射流211投射到至少是上一个物体截面20的顶面22上而形成建筑材料层24的敷料器210的侧视图。

敷料器210可包括外壳212，外壳212内装其轴线与敷料器210平动方向垂直的抛射转轮213。抛射转轮213的轴线也可与敷料器210平动方向相交成其他角度。转轮213可如图8b所示为一装在轴216上的圆棍或如图8c所示为装在轴216上的一排靠得很近的轮子215。转轮213最好至少伸展待形成的物体20的宽度，更好大致伸展在工作面26的整个宽度的上方。或者，若桶14有侧室，则敷料器210和转轮213的伸展长度可超过桶14的宽度。转轮可自转或由一电动机(未示出)驱动。

装在外壳212上、沿转轮213长度等距分布的一排喷嘴219或一狭长切口把建筑材料16喷射到转轮13圆周面上或圆周面旁。每一喷嘴喷射的材料量最好都相同，从而转轮213的每一轮子215或每一段把相同数量的材料抛射到表面22或工作面26上。或者，如下所述，材料可经比方说轴216喷射到转轮213的轴线旁，然后材料向外流到转轮圆周面而抛射出去。

材料喷射到转轮213的圆周面上或圆周面旁后，特别是在转轮213以足够高的转速转动的情况下，由于喷嘴219喷射的材料在转轮未转满一圈的一段时间中粘附在转轮213上，因此材料会在选定时刻投射。以选定方向进行投射的另一种方法是使用凸轮或其他非圆柱形转轮或偏心转轮，同时脉动并定时把材料喷射到转轮上。此时，最好定时喷射材料而把材料喷射到不断转动的转轮213或轮子215上的同一部位，而材料在转轮213或轮子215转满一圈之前投射。为了减小作用在轮子或转轮组件轴承上的力的不平衡，转轮或轮子组件可设计成其重心与转动轴线重合。这只须适当均衡转轮213或轮子215的各部分或使得转轮213或轮子215长度上的各段“发射区”沿其圆周分布在不同位置上。

喷射到转轮213圆周面旁的材料最好有一与转轮213的切向速度平行的速度分量以便于转轮213接受材料。总之，从转轮213投射的一部分材料在敷料器210横扫桶14时被导向并穿过外壳212上的孔224而投射到表面22和工作面26上而形成建筑材料层24。外壳212上可有凸缘225防止被外壳212拦截的材料落到表面22或工作面26上或档住射流211。

当比方说用喷嘴219把材料喷射到转轮圆周面上时，材料沿转轮312圆周面的切向投射。当材料比方说通过轴216喷射到转轮213中心上或中心旁时，材料在到达转轮圆周面时会有一径向速度分量。但由于径向速度分量比切向速度分量小，因此该材料一般沿转轮圆周面的切向投射。但若控制喷射到转轮中心或中心旁的材料的径向和切向速度分量，就可从转轮圆周面以在切向与径向之间的预定角度投射材料。

总之，转轮213最好如图8a所示全部位于外壳212中，从而射流211的大小和方向取决于孔224和凸缘225的大小和位置。为此，可调节孔224和凸缘225的大小和方向而获得预定形状的射流211。凸缘225最好构作成不从孔224直接投射的材料以后不由于从外壳212滴落而间接或残留地穿过孔224。

如图8n所示，外壳212上还有材料捕获件226和材料清除件228进一步减小材料不受控制地流出的可能性。凸缘225和材料捕获件226和材料清除件228从而防止材料因滴落等原因造成的不均匀投射从而造成所形成的建筑材料层24不均匀。因此，凸缘225最好构作成尽可能减小所投射材料射到其外表面后向下滴落到表面22或工作面26上的可能性。为此，可如图8a所示把凸缘225的方向设置成与材料投射方向平行或与材料投射路径成一角度而使所投射材料射到凸缘225的内部。可适当使用辅助凸缘和/或吸水或排水装置之类的材料清除装置清除仍可能射到凸缘225外表面上的任何残留材料。

外壳212的形状也可修正成与图8a所示不同而更好地清除和/或捕获外部材料。如上所述，外壳212可对称设计或有从凸缘225伸展的向下斜面。这种外壳212的一个例子示出在图8n中，其上还有捕获件226和清除孔228。

如上所述，也可把材料不喷射到转轮圆周面上或圆周面旁，而是经比方说轴216喷射到转轮213或轮子215的中心。然后材料沿径向向外流到转轮圆周面后投射。为此，轴216可为一灌满建筑材料的带孔空心管。从而材料可从轴216流过这些孔和转轮213或轮子215上的通道(见图8e)而到达转轮213的圆周面。

转轮213也可绕有一根或多根钢丝(未示出)或表面拷花或机加工出各种图案而形成转轮213的供射流211从其上投射的部分。这样，转轮213上可有图8g中点211之类的“高”点。高点221有助于形成均匀的射流211，因为材料会被吸到高点上后从其上投射。转轮213或轮子215也可用多孔材料制成或如图8d所示表面上贴有多孔材料。这样，喷射到转轮213或轮子215轴线旁的材料会通过多孔材料到达转轮圆周面后投射。或者，多孔材料会使转轮213或轮子215吸收比方说用喷嘴219喷射到转轮圆周面上或圆周面旁的材料。或者，如图8e所示，转轮213或轮子215上可有许多从轴区伸展到转轮圆周面的径向孔用作材料流的通道。

图8f-8j示出从一转动敷料器投射材料进行投射再涂的另一实施例。图8f为把建筑材料射流211投射到上一个物体截面20的表面22上而形成建筑材料层24的一敷料器210的侧视图。敷料器210还包括可用一支架(未示出)装在SLA上而可在表面22上平动的外壳212。敷料器210最好用计算机控制。

外壳212内装一排喷嘴219把建筑材料16喷射到相应排的转轮组件240上。一从桶14或其他材料源伸出的管道(未示出)把材料16送到敷料器210，然后该敷料器把材料16分配给各喷嘴219。

外壳212的长度最好足够长以便内装一排约10-40个喷嘴219以及相应的转轮组件240。这些喷嘴219和转轮组件240可装在长约10英寸的外壳212中。可用不同长短的外壳、不同数量的喷嘴218和转轮组件240再涂大小不同的表面22，或用较短敷料器210或多个敷料器210多次扫动表面22的不同部位。在使用较短敷料器210或多个敷料器210时，可交替改变喷射部位以便形成均匀的建筑材料层24。此外，若使用一个或多个较短敷料器210，可用各转轮组件随机或轮换喷涂各部位，以便减轻在用同一转轮组件固定喷涂同一部位时由于各转轮组件喷射量的微小差别而累积起来的厚度不均匀。

每一转轮组件240可包括由一电动机246驱动的转轴244所转动的转轮242。转轮242和转轴244最好用铝之类的轻型材料制成。转轮242的驱动转速最好恒定以减小材料抛射量由于转轮组件运行不稳而造成的变动。但可根据建筑材料层24的预定厚度改变转轮242的转速和敷料器210横扫桶14的平动速度。最好在逐次扫动过程中进行这一改变。

外壳212上可有供从转轮218上投射的材料穿过的孔224。由于如图8h所示材料一般更多地沿切向而非径向从转轮242上投射，因此转轮242最好不突出到外壳212之外。图8h示出一逆时针转动的转轮242，材料从转轮242大致以与圆周面上抛射点相切的方向投射。

图8i为从转轴244上方向下看去的侧视图，示出以逆时针方向260转动而在所有方向上抛射材料16的多个转轮242中的三个转轮。只有在孔224的方向上抛射的材料才实际上从敷料器210投射到工作面26或表面22上。在所有方向上抛射的材料流入可由一部分凸缘225形成的液槽262中。液槽262中的材料可用一泵或其他装置(未示出)循环而再喷射到转轮242上。可以看出，凸缘225沿切向指向相应转轮而使材料直接从孔224抛射出外壳212。

从图8i可见，外壳212的顶部可包括环形段264，从而在此方向上投射的材料不仅碰到外壳212后向下滴落，而且，在碰到外壳212后该材料的投射力使得材料沿弧形段264流动后流入液槽262中。外壳212的内表面上可涂有防粘剂以便于材料流入液槽262中。或者，外壳212的内表面上可涂有多孔材料而利用毛细管作用使所抛射的材料在流向液槽262过程中附着在外壳212上。

从图8i可见，外壳212最好包括罩266防止材料从一转轮242抛射到相邻转轮上。罩266还防止材料从相邻转轮的孔224抛射出去。罩266可一直伸展到液槽262的底面上而隔开从各转轮抛射的材料。这有助于各转轮242从其孔224抛射出的材料量大致相同。把材料隔开加上下文所示反馈机构可以预定大小保持稳态抛射。总之，若把一定量的材料喷射到每一转轮上并确定材料残留量与抛射量之差，就可得到由每一转轮组件240所抛出的材料量的一级近似值。

图8i还示出，由于材料从转轮242沿切向投射，因此孔224的位置最好相对转轮242偏心。此外，各转轮242之间的间距、孔224的大小和位置以及敷料器210底面276与工作面26之间的距离最好互相配合而形成预定厚度的均匀建筑材料层24。为此，可用各种办法帮助形成所需建筑材料层24：1)由于各投射点与工作面26的距离以及投射角度均不同，因此使用不对称投射样式，2)敷料器210的每一格中可包括以相反方向转动的两个转轮242而使孔224位于两转轮242的中心，3)可交替改变两两相邻转轮242的转动方向，4)使用其转轮242的位置互相交错的两个敷料器，以及5)各转轮可位于不同垂直高度上，例如转动方向相同的相邻转轮可互相上下错开并适当调节孔而更对称地投射材料。

另一种由于上述原因而较次的办法是，外壳212可包括一连续伸展在外壳大部分长度上的、供所有转轮投射材料的狭长切口。与上述各实施例一样，各喷嘴219的位置设置成把材料16喷射到转轮242的内部或外部。但是最好喷射到转轮215的外部从而材料粘附在转轮215上不到一圈而使更多材料以给定方向投射。

外壳212捕获的材料一般向下流动。凸缘225可位于孔224上方而把向下流动的材料16引导到孔224的四周后到达外壳212的底面而形成积液270。该积起的建筑材料可经一管道(未示出)引回桶14或其他建筑材料源而重复使用。因此该实施例可有效使用建筑材料16而降低SLA的工作成本。

敷料器210在投射建筑材料射流211的同时以X-方向217在表面22上平动。各转轮242投射的射流211汇合在一起横扫表面22而形成建筑材料层24。这样形成建筑材料层24克服了使用幕涂机时发生的气泡问题。

为了保持稳态，一旦开始建造物体，最好转轮242恒速转动，材料16不停喷射。即使材料16源为桶14，不停喷射也不至于不利地改变桶14中的材料16的体积，例如相对增效刺激源28错置工作面26，因为随着材料16抽入外壳212中，它又作为建筑材料层24喷回桶14中。因此，桶14中的材料16的体积的净变化并不大。在给定稳态情况下，存留在外壳212中的材料量可与其他情况下不同。如此造成的桶中材料的变化可使用上述液面平整装置加以调节。

敷料器210在连续进行扫动过程中在开始和结束平动时须加速和减速，从而单位面积的材料喷射量发生变动而造成建筑材料层24的不均匀。但这一加速/减速最好发生在桶14的周边处而远离建造中的物体。另一种由于会失去稳态而较次的办法是此时降低转轮242的转速而减少敷料器210的材料16的喷射量而补偿敷料器的速度下降。

虽然可使用其他转速，但转轮242的转速最好为约1,000-10,000rpm，转轮242的直径可为1/2-2英寸，最好为1/2-1英寸，更好为约3/4英寸。如图8g所示，转轮242的边缘最好呈齿形而形成许多沿圆周等距分布的点221，这些点用作转轮242的材料发射点。这使得材料16在到达发射点时力量更大而更均匀地甩出液滴而形成更均匀的建筑材料层24。

在该实施例中最好使用可消除微小缺陷的光聚合树脂，例如都由Ciba Geigy生产的SL5149，SL5154和LMB5463。这些树脂的液滴一旦喷射到表面22上会迅速互相汇合从而其间丝毫不出现边界。从而当每一转轮242喷射的射流211接触到表面22时，所喷射建筑材料迅速调整而除去任何不平而形成均匀的建筑材料层24。

应该看到，该实施例也可结合使用本申请其他实施例所述矫正各物体截面建造过程中的累积误差、由不均匀喷射建筑材料层造成的误差以及收缩造成的误差的各种方法。例如，敷料器210可每隔n层多喷射一建筑材料层24以校正整个高度不足。此外，外壳212的底面276可用作刮刀矫正厚度的不均匀。可在使用比方说深深浸入的过量涂层时比方说每隔10-200层使用这种外壳212式刮刀矫正在先前形成各物体截面过程中造成的累积误差。或者，可因投射装置所喷射的材料过量而造成过量喷涂，此时可用刮刀除去过量材料。此外，可提高或降低敷料器210的扫动速度而矫正先前各层的厚度误差。

图8j示出图8f实施例的另一种构型。与图8a实施例一样，孔224的大小和位置直接控制着射流221的尺寸和射流221与表面22的接触方向。因此，可把精确控制的射流引导到表面22上。此外，为了防止孔224堵塞或从孔224投射过量材料，外壳212上可装有引导件280把外壳212截获的材料从孔224引开。

该实施例包括如下所述反复循环供应给转轮242的材料16的装置。引导件280把外壳截获的材料引到外壳212底面处的积液270。管道282和阀284可除去过量材料或按需要添加材料而把积液270中的材料16保持在一定高度上。可用螺旋泵之类的泵(未示出)和一液面检测装置控制积液270的高度。如图所示转轮242上装有浸入积液270中的推进器286从而其叶片287可把原来由喷嘴219供应的材料16送回转轮242。在到达转轮242后，该材料16又流到转轮242的圆周或点221上后投射出去。推进器286也可为一装在一套筒内的螺杆而把材料向上抽到转轮242中心。与图8e的转轮215一样，图8j的转轮242可包括从转轮242的轴区伸展到周边区的径向孔。此时，从积液270向上抽取的材料流过径向孔后从转轮242投射出去。

在开始喷射时，积液270可由外壳212截获的材料以及管道282流入的材料提供。随着积液270的升高，推进器286把更多的材料送给转轮242从而射流211增加。射流211不断增加直到达到比方说从喷嘴219和/或管道282流入敷料器210的流率等于从孔224喷射的材料的流率的稳态。

在稳态下，由推进器286和/或喷嘴219供应给转轮242的材料16的流率已知并恒定，从而从孔224喷射的材料的流率也已知。由于敷料器210在表面22上的平动速度是已知的，因此可算出建筑材料层24的厚度。由于上述关系，调节敷料器210的平动速度和供应给它的材料16的流率即可获得建筑材料层24的预定厚度，即敷料器210的喷射量等于供应给它的材料16的数量。

或者，在推进器286把材料16推进到转轮242上后，引导件280把外壳截获的材料16向下引回桶14中。此时，如送到转轮242上的材料16的流率已知且恒定，从孔224喷射的那部分材料16已知且恒定并且敷料器210的平动速度已知且恒定，则同样可知道建筑材料层24的厚度。

在上述使用推进器286的实施例中，材料16可从桶14中不断泵入敷料器210中，因为达到稳态后从桶14中取出的材料流率等于材料送回桶14中的流率。为了精确控制比方说从喷嘴219和管道232引入敷料器210中的材料量，在喷射材料16时可使用一具有一转速可调电动机的泵(未示出)和一位于一最后的节流器之前的压力传感器(未示出)。为此，可使用一伺服(未示出)控制电动机而提供恒定压力从而提供材料的恒定流率。

图8k示出替代转动投射再涂的另一实施例，包括一排活塞驱动的喷射器290而非转轮242或213。可从管道292把材料16供应给活塞290。材料16源可以是桶14、由外壳截获的材料16的积液270或其他储槽。活塞290的尺寸最好很小而高频率运行以防止材料16的喷射呈可看得出的波浪形从而造成不均匀的建筑材料层24。活塞喷射器290的材料16经一喷嘴喷射到工作面26上。

在图8l-8m所示投射再涂的另一实施例中，敷料器210在把射流211喷射到表面22上而形成建筑材料层24时不平动。在该实施例中，用转轮242操纵敷料器210，但同时使用图8a-8e的转轮213或图8k的活塞。外壳212可包括一以枢轴298可转动地装在支架296上的支座294。支架296可与SLA连接。

如图8m所示，敷料器210可围绕枢轴298顺时针转动而形成建筑材料层24。为形成下一个建筑材料层24，敷料器210可逆时针转动。在形成一建筑材料层24后，敷料器210最好可由支架296移动到桶14的周边处以防止妨碍层24接受增效刺激。或者，该敷料器可位于桶14的边缘处而可转动到喷射层24的一边。可转动一圈形成层24，也可来回转动多圈形成建筑材料层24。

为了获得均匀的建筑材料层24，可通过敷料器210的转动调节射流211的流量，从而在敷料器210转向向下垂直喷射射流211的位置时减小流率或提高扫动速度，而在敷料器210转动到垂直喷射位置之外时提高射流或降低速度。

图8l-8m的实施例的另一实施例是在桶14上方各部位安装多个转动敷料器210，例如在桶14的每一象限安装一敷料器210。在这一实施例中，每一敷料器210所需转动量减小，从而对射流211的调节控制更容易。

可组合本节所述各投射再涂实施例而形成新的实施例，也可组合投射再涂实施例和前文和下文所述其他再涂技术而形成新实施例。

条形敷料器再涂

图9a-9n示出本发明另一实施例，在此实施例中，敷料器310同时施加和平整建筑材料层24。在这一方法的第一优选实施例中，在上一个物体截面20因其建筑材料接受增效刺激而形成后，把物体12浸入建筑材料16的理想工作面26下方一层厚度或其他预定厚度。在进行增效刺激时敷料器310至少局部灌满材料16，而在进行增效刺激后敷料器310在理想工作面26上或其稍稍上方扫动的同时从开口315施加材料而形成建筑材料层24。在施加材料16后按需要调节上一个物体截面20的顶面22的垂直位置而使其位于理想工作面26下方一层厚度或其他预定厚度处。

敷料器310可用一支架和驱动装置连接到SLA上从而它可在理想工作面26上或其稍稍上方水平扫动。敷料器310最好用计算机控制而精确形成建筑材料层24。敷料器310最好只扫动到所需位置(而不是横扫整个桶14)以确保足以形成建筑材料层24但不妨碍增效刺激源28进行增效刺激。对于这一增强扫动标准的要求前面已结合反向转动滚轮实施例和喷墨喷涂实施例讨论过。

在建筑材料层24形成后对该建筑材料层进行增效刺激而形成物体12的下一个截面。在这下一个截面形成后反复进行建筑材料层的形成过程和截面形成过程。但在反复进行这两个步骤时，敷料器310在施加材料形成相继各层时可来回扫动。来回扫动地不断反复进行截面形成步骤和建筑材料层形成步骤直到完成物体的建造。

在这第一实施例中，用真空泵321、调压器323和真空管道325把树脂保持在敷料器310中。经管道325在敷料器310的室327顶部所形成的真空造成室327内与敷料器310外部之间有一压力差。敷料器310除了其顶部处的一个或多个孔以及其底部的开口315外与外界密封。敷料器310顶部的孔用来连接真空管道325，而底部的开口构成敷料器310吸入和施加建筑材料16的狭长切口。

由于敷料器310位于理想工作面26上或稍稍上方且由于建筑材料16自发或人为地接触敷料器310的底面，因此形成如图9a所示一桥接工作面26与敷料器310的底面之间间隙的弯液面331。由于弯液面331密封敷料器310，因此当敷料器310顶部的真空形成压力差时建筑材料16被向上吸入敷料器310中直到敷料器310的内外压力平衡。调压器323用来调节所形成的压力差从而调节吸入敷料器310中的材料16的数量。

受调节的材料16的数量设定成至少为形成下一层24所需的最大材料量。若设层24形成在桶14的整个面积上，则材料16的这一最大量的体积等于待形成的层24的厚度乘以内装建筑材料16的桶14的横截面面积。但是，敷料器310中的受调节的材料16的数量最好大大大于形成层24的预期最大量。过量材料确保敷料器310在扫动时不至于流空从而确保不破坏弯液面331。这一点是很重要的，因为弯液面的破坏会造成暂时失去真空，转而造成在准备形成下一层24时无法迅速补充敷料器310施加掉的材料。虽然可在扫动过程中切断真空，但在优选实施例中，即使在扫动过程中也连续保持真空。

敷料器310的长度最好如图9c所示稍小于桶14的内部宽度或至少稍伸展到物体12的最大尺寸之外。图9a示出紧接着物体12由与平台18连接的升降器17浸入工作面26下方一层厚度后置于物体12左边的敷料器310。从图9a中可看出，材料16被抽到室327中很高处。图9b示出几乎扫完上一个物体截面20的整个距离的敷料器310。从图9b可见，室327中的树脂高度由于在扫动过程中施加材料16而下降。由于敷料器310和桶14中的材料总量大致保持不变(忽略固化后材料的收缩和由孔的波动造成的体积变化)，若敷料器310中的材料量变动，桶14中的材料量从而液面高度也随之变动。

因此敷料器310中的树脂量在进行增效刺激时最好相对保持不变。而且最好是结合桶14使用独立的液面平整装置。如前所述并从比较图9a与9b可看出，在开始扫动前敷料器310中最好含有足够数量的材料。否则会造成空白点或涂层厚度不足。敷料器310包括凸缘312，凸缘213又包括图9a-9b所示斜角部，从而有助于减轻前缘鼓起问题。

图9c为优选敷料器310的立体图。从图9a-9c可看出，敷料器310可呈具有空心内部的长条形。图9c还示出敷料器310顶面上若干供一根或多根真空管道325连接其上的孔326。管道325与孔326之间必须确保紧配合以防止失去真空。图9c还示出在敷料器310上钻孔然后在其上装上玻璃窗以保持真空而形成的观察口335。从观察口335可用肉眼确定敷料器310中的建筑材料16的高度。

图9d-9f为图9a-c优选敷料器310的正视图、侧视图和俯视图，但未示出敷料器310顶面上的孔。这些图示出用在3D Systems，Inc. of Valencia，Califomia出售的SLA-250立体平板印刷设备中的上述类型敷料器的尺寸。孔337为把敷料器310装到已装在3D Systems的SLA-250立体平板印刷设备上的刮刀上的安装孔。用于图9d-9f敷料器的优选泵为Apollo pumps of Ontario，Califomia出售的Model No.3020。对图9d敷料器来说，最好真空调节器供应一稳定的真空压力而足以把材料16向上吸入敷料器310达约1/2。对图9d敷料器310来说，向上抽入其中的材料16的容积一般为20-25mL，而由SLA250生成的0.15mm厚的一层材料的容积约为9-12mL。一优选的调压器为可连续供应少量空气而泄放入敷料器310中从而形成足以把材料吸入敷料器310中预定深度的平衡真空压力的一泄放阀。

在用上述优选敷料器310所进行的试验中形成了各种厚度的建筑材料层24。从这些试验中，可获得至少为2-19密耳的层厚，最优选的层厚为4-6密耳。还可看到，若使用具有均匀性的建筑材料，可用该优选实施例的敷料器310形成薄至0.5-1密耳的建筑材料层24。还可看到，只要室327中有足够的材料，该优选实施例的敷料器310所形成的层厚没有上限。

图9g为位于工作面26上方很小间距处的敷料器310的侧视图。扫动过程中敷料器310底面与理想工作面26之间的这一间距相当于使用刮刀时的“刮刀间隙”而称为“敷料器间隙”(AG)。在上述优选实施例中，最好使用SL5170立体平板印刷树脂，但也可使用3D Systems的其他立体平板印刷树脂。用3-10密耳的敷料器间隙成功地进行了形成建筑材料层的试验。虽然敷料器间隙AG的下限为零，但由于前缘鼓起问题以及敷料器310与形成中的物体12发生碰撞的几率增加，因此一般不使用为零的敷料器间隙。

敷料器间隙AG的上限为在工作面26上方保持敷料器310与工作面26之间形成弯液面331的最大高度。该最大敷料器间隙AG一般稍稍小于30-35密耳，但取决于所使用的建筑材料。敷料器间隙AG的最佳值为确保敷料器310与物体12之间大致不发生碰撞且前缘鼓起不成为问题时的最小间隙。这一最佳值据信决定于所使用的材料16的粘度之类的特性以及敷料器310的构造。敷料器间隙的最优选值为5-8密耳。

图9h示出扫动过程中敷料器310底面与上一个物体截面20的顶面20之间的间距。这一间距称为“敷料器余隙”AC而相当于使用刮刀时的“刮刀余隙”。敷料器余隙AC一般为约一层厚度到三层厚度。敷料器余隙AC的最优选范围为1.1-1.7层厚，最优选值为1.4层厚。

从敷料器间隙和余隙的上述范围可看出，上一个物体层的顶面可位于其为了一材料层接受增效刺激以便形成下一个物体截面所需位置上方或下方。因此，决定于所使用的间隙和余隙的精确值，在用敷料器310扫动后可能需要稍稍升高或降低物体以便完成该涂层过程而可形成下一个物体截面。

用图9d-9f所示构造的敷料器310进行的试验表明在使用SL5170树脂时的最优选扫动速度为约1-4英寸/秒。但是，这些试验还表明，若把该SLA或其他设备设计成以更高速度平移敷料器310而不至造成SLA过份振动，也可提高扫动速度。还发现，在给定敷料器310构造下，随着建筑材料16的粘度增加，最好降低扫动速度以使材料16有足够的施加时间。若从上一个物体截面上方挖出的材料16过多，则可知道扫动速度太高。

在试验过程中观察到上述实施例的下述优点：(1)建筑材料层24的建造精度大大提高，(2)扫动后的延迟大大减小或完全消除，(3)预浸入延迟大大减小或完全消除，(4)可不管物体12的形状而使用一般化的再涂参数。

此外，还可看到，上述再涂实施例在再涂过程中作用在物体12上的力减小从而物体12的变形大大减小。由于作用在物体12上的力减小，比方说上一个物体截面20等等先前形成的物体各截面用来保持其整体性所需的结构件减少，而这又使得建造参数的选择范围更宽并由于可接受的标准降低而无需费力寻找合适的物体建筑材料，例如环氧树脂。上述优选实施例所形成的建筑材料层24据信还能自动矫正比方说由于收缩或只是由于涂层误差造成的逐层的微小厚度误差，从而无需每隔几层便检查和/或矫正累积误差。总之，需要时仍可每隔若干层进行深深浸入后扫除过量材料而矫正累积误差。

总之，敷料器310的这一优选实施例同时实现两个功能：(1)施加材料16而形成初始建筑材料层24a以及(2)同时平整建筑材料层24a而形成其工作面与理想工作面26大致共平面的最终建筑材料层24。该优选实施例还：(1)形成更精确的建筑材料层，(2)大大减少再涂时间以及(3)可使用一般化即容易自动化的再涂参数。还可看到，可在敷料器310在上一个物体截面20上方对层24的后一部分施加材料的同时对层24的前一部分进行增效刺激，从而进一步减少建造时间。

图9i和9j示出敷料器310的第二实施例。在该实施例中，不是用真空泵321、调压器323和真空管道325在敷料器310的室327中灌满建筑材料16，而是用泵340、抽水管342和进水管344把材料16保持在室327中。在该实施例中，材料16从敷料器310经抽水管342抽到泵340后从泵340经管344回流入桶14中。图中的箭头示出材料在这些管中的流向。为了防止进水管344在把建筑材料16送回桶14中时形成气泡，进水管344进入建筑材料16的部位可用围墙、壁或气泡捕获器(未示出)围住。

在与图9d-9f的敷料器310和SL5170立体平板印刷树脂一起使用时，优选泵30为Cole Pamer出售的Model No.50000-072膜式或活塞泵。该泵的最大可控流率为0.3加仑/小时。在给定应用中，所需流率可大于在给定时间中形成的层数所含材料量。但是，该流率最好远大于这一材料量以保持弯液面311的整体性。为进一步保持弯液面311，泵340最好连续运转从而不管敷料器310是否扫动不断把材料16抽入敷料器310后送回桶14中。

从长远观点看来最好使用螺旋泵以便在改变SLA所使用的建筑材料时减小清扫时间和问题。或者，SLA也可对于每种材料使用单独的泵和管道。也可对于每种材料使用单独的敷料器310。

在该实施例中，可在上一个物体截面20接受增效刺激的同时把足以形成建筑材料层24的材料16的数量泵入敷料器310。也可边形成建筑材料层24边把材料16泵入敷料器310。

图9k示出敷料器310的另一实施例，它包括一最好比方说由螺线管和计算机控制开合的电动泄放阀350。在扫动前，以箭头352所示向下方向把敷料器310局部降入建筑材料16中同时打开泄放阀350从而把材料16装入敷料器310。在材料16在敷料器310中灌满到预定高度时关上泄放阀150而以箭头352所示向上方向把敷料器310垂直举出材料16而使其底面位于理想工作面26上方预定敷料器间隙AG处。

由于敷料器310通过弯液面331与桶14中的材料16保持接触并由于敷料器310因泄放阀350关闭而完全密封，因此材料16吸入在敷料器310中。然后敷料器310可在上一个物体截面20上方如箭头354所示水平扫动而形成下一建筑材料层24。

在图9i和9j所示实施例的另一实施例中，材料泵动的方向可相反。只要带槽口的敷料器310的底部位于连接敷料器与工作面的弯液面中，只要材料施加流率与扫动速度匹配而在上一个物体截面20和任何其他浅水区上方形成预定厚度的涂层，据信就可形成可接受的涂层。敷料器310在不扫动时可不断从浅水区抽走材料。

图9l示出敷料器310的另一实施例。在该实施例中，敷料器310可包括若干可相对移动的部件，包括顶部件311、凸缘312和端帽313(敷料器310的另一端的端帽未示出)。与上述实施例一样，这些部件构成一密封的敷料器310。在该实施例中，如此把材料16装入敷料器310中：(1)在敷料器310与材料16接触前或接触时减小室327的体积，(2)然后在敷料器310的底面与建筑材料16接触的同时扩大室327的体积。在顶部件311和端帽313上滑动两凸缘312而使它们靠拢和分开即可收缩和膨胀室327。凸缘312的收缩和膨胀最好使用螺线管、具有球状螺杆的电动机、液压等等在计算机控制下进行。由于在膨胀时敷料器310因其部件之间为紧配合而密封，因此平衡室327中所生成的真空的唯一途径是把材料16抽入敷料器310。一旦足够的材料16抽入敷料器310，即可停止膨胀而开始扫动并同时施加材料。

图9m为也可收缩和膨胀的另一敷料器310的端视图。这里，在敷料器310接触材料16前或接触时向下移动顶部件314并在敷料器310接触材料16后向上移动顶部件314而实现室327的收缩和膨胀而形成真空而把材料吸入室327中。当敷料器310横扫桶14时，可再次向下移动顶部件311而在材料16上作用一力而便于施加材料。

在另一实施例中，可把用其他虹吸材料制成的海绵(未示出)插入图9a、9i、9l和9m的敷料器310中。在图9k中，可用该海绵在阀350打开时把材料向上吸入敷料器310中而无需为了把材料装入室327中而把敷料器310降入建筑材料16中。同样，可在图9l-9m实施例中使用海绵从而如上所述膨胀室327而把材料16抽入海绵中。内有海绵的敷料器310可用密封的敷料器310在扫动时施加材料。或者，扫动时也可打开阀350，除去端帽313或收缩室327。由于海绵的虹吸能力，因此敷料器310在扫动时无需密封。不同的建筑材料可使用不同的虹吸材料而使虹吸速率和材料施加能力最佳。在使用海绵时，敷料器310中的海绵最好放置成海绵的底面稍高于凸缘312的底面。

图9n示出使用虹吸力的敷料器310的一例。在该实施例中虹吸件包括若干放置在凸缘312和顶部件311中的间距很小的内部凸缘364，其大小做成其虹吸力可把材料吸入敷料器310中。各内部凸缘364之间的距离362可随材料粘度而变动，但若材料16使用SL5170之类的光聚合树脂，则间距362最好为0.05-0.150英寸。为便于吸收材料，内部凸缘364的表面最好涂有多孔材料以提高凸缘364的毛细管作用。也可上下移动内部凸缘364从而浸入桶14中的建筑材料16中而吸满材料。或者也可把材料16泵入到各内部凸缘364之间。

图9o示出在两凸缘312之间有一滚轮370的敷料器310的另一实施例。这里，滚轮370可为其两端用轴372连接到敷料器310上的一圆筒。滚轮370最好受驱动而使其以与敷料器310的平动速度相配的切向速度转动从而滚轮370的底部与工作面26之间不存在水平运动。滚轮370也可自由转动从而可随着敷料器310沿着工作面26的平动而转动。滚轮370最好用铝制成，但也可包括海绵状材料或有海绵状涂层或表面。在另一实施例中，滚轮370可有拷花或机加工表面以便增大接受材料16的表面积。

滚轮370的底部可位于凸缘312底部上方并最好位于凸缘312底部上方约0.002-0.200英寸处。工作时，室327内的材料16不必碰到敷料器310的内壁，但只粘附在滚轮370上而随之转动。材料也可均匀注入室327而到达预定高度。上述实施例中所使用的把材料16注入敷料器310的方法也可用于图9o的实施例。滚轮370也可在转动的同时接触材料16而在其上累积一定量的转动材料16。

图9p示出包括真空/管道380和灌注装置382的另一敷料器实施例。该实施例可与上述其他类型的敷料器310一起使用。管道380从桶14中伸出、与灌注装置382连接后经顶部件311插入敷料器310中。管道382也可经凸缘312进入敷料器310。管道380也可从另一内装材料16的储槽(未伸出)伸出。

图9p实施例可依靠由包括阀384的灌注装置382起初产生的真空的真空压力工作。为产生真空，可在打开阀384和387并关闭阀385的情况下开动真空泵388。可打开或关闭、最好打开可把空气泄放入该真空装置中的阀383。这可把材料16从桶14中经管道380、阀384抽入储槽386，直到材料16灌满一部分储槽386而材料一般位于阀384上方。此时，阀387关闭，阀385打开，阀388关闭和/或阀383打开或进一步打开。这使得材料流入敷料器310而确保生成弯液面。然后调节阀388和阀383在敷料器310中吸入并保持一定量的材料。在完成灌注后，敷料器310即可横扫表面22而施加材料。当敷料器310施加材料时，阀383和388把敷料器中的材料保持在一定高度上。

在扫动过程中，也可关闭阀384而打开阀385和387。在这种实施例中，由于已有真空和虹吸作用可把更多材料16从桶14中经管道380吸入敷料器210中。这样，可在形成建筑材料层24的过程中源源不断地把材料16供应给敷料器310。在形成建筑材料层24时，凸缘312的后缘最好位于表面22上方一定高度处以确保层24为预定厚度。

虽然在上述实施例中敷料器310最好来回横扫桶14，但敷料器310在再涂过程中也可始终以同一方向扫动。敷料器也可在形成下一个建筑材料层24的过程中在上一个物体截面20上扫动多次。在形成每一建筑材料层24时若始终以同一方向扫动并扫动偶数次，则敷料器310的形状不必严格对称。而且，敷料器310的形状可与上述实施例所示不同。例如，敷料器310或其一部分、例如凸缘312或凸缘312的接近工作面26的部分可用橡胶或毛刷之类柔性材料制成。

图9q-9q″例示出敷料器的若干可能形状。图9q中的部件390示出凸缘在靠近工作面处向里弯的敷料器。图9q″示出凸缘垂直的敷料器。图9q中的部件394示出不对称的敷料器。若部件394的凸缘呈刚性，所示敷料器最适用于再涂时使用同一扫动方向、扫动数为偶数或同时使用多个条形敷料器的场合。若凸缘底部为柔性，则敷料器可用来来回扫动，因为凸缘在来回扫动时会改变方向。图9q′的部件396和图9q″的部件398示出两个更大的敷料器，从而敷料器中可吸入更多材料而形成更大的建筑材料层、从而便于使用粘度更高的材料或提高扫动速度。也可使用多个敷料器。

如上所述，敷料器310的长度最好横伸在大部分桶14上，以便一次扫动就形成建筑材料层24。也可使用多个较短的敷料器310在桶14的不同部位上扫动。也可使用多个较短的敷料器在工作面26的不同部位上扫动多次。

为了便于敷料器310在桶14上方平动，敷料器310和把敷料器310连接到SLA上的支架(未示出)最好用铝之类的轻型材料制成。这可减小平动过程中加速和减速所需的力。

为了形成高精度的物体，工作面26应相对增效刺激源28位于理想高度上，该理想高度一般可看成一理想平面。而且，这一理想高度一般由前述母申请08/146,562和美国专利No.4,575,330所述那类独立液面控制装置保持在预定高度上。最优选的独立的液面控制装置包括液面检测装置和有效升降液面的桶升降装置。

若在形成建筑材料层24时敷料器310从桶14吸取材料16后又把材料施加回桶14中，并且若希望形成材料16的理想平面后接受增效刺激而形成下一个物体截面，则在每一层进行增效刺激时敷料器310中的材料量必须大致保持不变。若敷料器310只含少量材料16而在进行增效刺激过程中注入材料以便增加其中的材料量，则可忽略桶中比方说深水区液面的下降。但若敷料器310中含有大量材料16，则应防止在进行增效刺激过程中敷料器310中的材料量发生变动，以免工作面26变动过大、所形成的物体截面不精确或在最坏情况下，层与层之间发生分离。

工作面26的可容许变动量决定于若干因素，包括：(1)物体所要达到的精度，(2)建筑材料层24接受增效刺激的方法，(3)液面的变动方向，(4)形成建筑材料层24时所使用的增效刺激源的高度，(5)所形成的物体12的几何形状。按照所使用的液面平整方法，即使在形成各物体截面的过程中敷料器310中的材料量保持不变，但还应考虑对于不同建筑材料层敷料器310中的材料量也不同。

可用几种方法处理这一问题。首先可看到，敷料器310中材料16的变动量在进行增效刺激时很小而不造成问题。因此可在施加后以及在进行增效刺激时变动、例如补充敷料器310的材料量。其次，在进行增效刺激时不让敷料器310中材料16的高度发生变动。在这种情况下，应在施加后、进行增效刺激前或在进行增效刺激后、施加前补充敷料器310中的材料16。决定于补充所需时间，这一方法由于再涂时间加长而不可接受。第三，可使桶14中材料16作相应但相反的位移来平衡敷料器310中的材料16的变动。第四，可在任何给定时间用桶14中材料相应的位移来平衡桶14中的材料16的数量。第三和第四种平衡方法可涉及两位移量之间的相互作用，或者，只是估计两位移量相配。

作为第五种方法，敷料器310可从其材料16的液面对桶14中的材料16的液面很少影响或毫无影响的一独立室中抽取材料16而避免扰动桶14中的材料16的液面。在施加材料与进行增效刺激之间，可用一连通管在该独立室与桶14之间迅速传送材料16以抵销经敷料器310在这两个室之间传送的材料16。可只由材料16的浅水区把该独立室连通到桶14，而敷料器310可从桶14扫动到该独立室。在这种方法中，桶14的两边最好都有侧室。由于该独立室与桶14由浅水区连通，因此敷料器310可从独立室扫动到桶14，也可从桶14扫动到独立室。此外，由于该液面区很浅，因此桶14和独立室的液面变动由于材料16经浅水区传送所需流动时间很长而几乎互不相干。

与上述其他实施例一样，在使用带切口、密封敷料器时，可使用多次扫动、各次扫动之间的扫动速度可不同、各次扫动之间的敷料器余隙可不同、扫动后可作停顿、可使用多个较短敷料器、使用具有多个构成平行线的切口的敷料器或首尾相接的敷料器等等。

可组合上述带切口、密封敷料器的各种实施例而形成新实施例，也可组合上述实施例与前文和下文再涂方法而形成新实施例。

独立材料流

图10a-10h示出本发明另一实施例，该实施例使用施加独立材料流的带孔条形敷料器410，这些独立材料流在接触工作面26或上一个物体截面20的顶面22时汇合在一起。图10a示出已与上一个物体截面分开而位于上一个物体截面20的顶面22上方一层厚度或其他预定厚度处的工作面26。如图所示，顶面22的周边上有边界层68。与上述其他实施例一样，边界层68可整个或局部形成在若干先前形成的物体截面上方区域的四周。只要敷料器间隙足够大，也可在施加材料后降低上一个物体截面20。

图10d示出敷料器410在先前形成的物体截面22上方扫动。敷料器410的宽度最好大于待涂物体截面22的宽度，其方向最好设定成一次扫动便能扫过物体截面22的所有部分。特别是在优选实施例中，敷料器410的宽度稍小于内装材料16的桶14的宽度。如图所示，敷料器410一般以X方向在顶面22上方扫动而形成建筑材料层24。

敷料器410可用最好是由计算机控制的支架(未示出)和驱动装置(未示出)连接到SLA上。如图所示，敷料器410可包括其底面414上有一阵列孔416的集流腔412，图10b和10c详示出孔阵列的两个例子。敷料器410除了底面414上的孔外在集流腔412的后缘418上也可有喷射孔416。同样，集流腔412的前缘420上也可有喷射孔416或其前后缘420和418上都有喷射孔416。

每一孔416把建筑材料16喷射到表面22以及工作面26的其他部分上。一根或多根管道422从桶14或其他材料源(未伸出)伸出而把材料16送到集流腔412而分配给各孔416。各孔416之间有一定间距。图10b中用长度430a、430b和430c(总间距430)例示这类间距。下面讨论间距430的优选范围。

图10d所示敷料器410的后下部分切去以便更清除示出材料16从底面414喷射到表面22上。如图所示，敷料器410用从每一孔416喷射的材料流440形成建筑材料层24。如下所述，孔416之间的间距430最好足够大从而材料流440在集流腔412的底面与表面22之间并不相互碰到。若材料弯液面桥接敷料器410的底面414与表面22之间的间隙，则各材料流440会形成一片状材料。虽然在本实施例中不希望出现这种结果，但如前述美国专利申请Serial No.08/299,879所述这一片状材料可形成所需涂层。

总之，间距430最好仍足够接近从而在材料流440接触表面22时其接触点变成所喷射材料的线442，这些线442迅速汇合、变平而如图所示形成建筑材料层24。在最优选实施例中，材料流440在接触表面22时由于自然变平从而线442一旦形成就立即互相接触。这一初步汇合使得表面张力可立即帮助所喷射的材料变平而成为厚度均匀的建筑材料层而不是表面张力妨碍各线442的汇合从而大大增加形成均匀建筑材料层24所需时间。

图10g和10h示出这一优选的材料流440相互分开而线442立即汇合。图10g示出材料流440即将接触上一个物体截面20的表面22。箭头450示出正向表面22下落的材料流440。图10h示出材料流440变成线442后线442由于接触表面22而变平而迅速汇合。尽管起初汇合时存在过厚区452和过薄区454，但重力和表面张力如表示材料16向下流动和水平流动的箭头458所示使初始涂层456变平而成为均匀涂层24。

材料从过厚区452流动的时间决定于过厚区452与过薄区454之间的间距、建筑材料16的粘度和层厚。为了减小变平时间，最好尽可能减小区452与454之间的间距从而在保持各材料流440分开的同时尽可能减小相邻材料流440之间的间距。同样，建筑材料16的粘度应尽可能低。

线442要想按要求汇合，下列两个条件之一最好被满足或同时被满足：1)层厚必须较大，以便表面张力对建筑材料16湿润构成物体截面20的已固化建筑材料的表面22的能力很少影响或没有影响，以及2)材料16的表面能量应等于或小于已固化材料的表面能量。若第二个标准得不到满足，薄材料涂层会在物体截面20的表面22上结成小珠而不是顺利地形成建筑材料层24。这决定了所能形成的建筑材料层的最小厚度。

若各线442的汇合或其后的变平并不迅速自动进行，则可用紧随敷料器410之后的平整装置(未示出)帮助线442中的材料散开。这一平整装置可包括刚性或柔性刮刀、其上有位置与过厚区452对应的齿的梳子、一般有助于把材料从过厚区452分布到过薄区454的毛刷或其他扫动装置。平整装置也可包括造成振动能而加快材料16的流动的部件。

为形成完全均匀的建筑材料层24，每一孔416最好以大致相同的流率喷射材料16。或者，敷料器410可包括一前一后的两个或多个集流腔412，从而第二集流腔412喷射的材料16的流440和线442与第一集流腔喷射的流440和线442交替。同样也可使用一个或多个敷料器410。这种双敷料器方法使得每一敷料器410中的材料流440可分得更开，从而进一步防止材料流440在接触顶面22之前发生汇合。

从前述“幕涂式”敷料器具有的问题中可看出本实施例的敷料器410的优点。前述幕涂式敷料器一般有一沿敷料器的长度伸展的切口而从中喷出幕状材料。但是，这些幕涂机为保持幕状材料的稳定在喷射材料时一般须有一最小流率。这一最小流率决定于所使用幕涂机的雷利极限以及所喷射材料的特性、特别是材料粘度。

所使用幕涂机的最小流率转而决定着幕涂机为形成预定厚度建筑材料层在形成中的物体上方所必须扫动的速度。即，幕涂机必须以足够高的速度扫动以防止材料喷射量过多而形成过厚的建筑材料层。

上述幕涂机由于一般必须以所需高速扫动而发生若干问题。首先，该幕状材料周围的相应气流一般会破坏幕状材均匀性而形成不均匀的建筑材料层。其次，高扫动速度会在幕状材料与上一个物体截面之间引入气泡。当幕状材料盖在上一个物体截面上时，这些气泡会造成所形成的建筑材料层不均匀和含有气泡。第三，由于幕涂机高速扫动，因此每次扫动开始和结束时的速度变动更大从而流率不加调节的话会形成不均匀的建筑材料层。

因此，上述幕涂机一般无法形成立体平板印刷中所需的薄层。还应看到，上述问题无法通过保持幕涂机不动而来回移动内装物体的桶以及周围材料予以解决。这是因为来回移动桶会扰动建造中的物体周围的材料从而会损坏物体。此外，桶在每一次扫动开始和结束时的加速和减速又会造成形成中的建筑材料层不均匀。

本敷料器410由于使用许多小孔416而不是狭长切口，从而减小了材料喷射的总面积，从而减小了敷料器单位时间所喷射的总材料流，从而克服了上述问题。但仍得保持从每一孔416稳定喷射粘性材料所需大流率，但由于净流率减小，每一孔喷射的材料不多，从而可形成立体平板印刷所要求的足够薄的建筑材料层24。

适用于本方法的最优选材料为Ciba Geigy生产的LMB5463(使用比方说由HeCd激光器输出的约为325nm的增效刺激辐射)。该材料具有约为500厘泊的较低粘度并在形成层厚为2-4密耳的薄层时显示出良好的湿润先前已固化的物体截面的能力。本再涂方法也可使用其他Ciba Geigy材料，包括SL5170使用325nm辐射)和SL5180(使用比方说由氩离子激光器输出的约351nm辐射)，它们具有约为200厘泊的较低粘度，但由于在形成约薄于4-6密耳的建筑材料层时湿润先前已固化的截面的能力降低，因此没有LMB5463那样优选。诸如SL5149、5154、5081和5131之类其他Ciba Geigy树脂的粘度较高，例如为2,000-2,500厘泊，但显示出较优越的湿润性，因此也可考虑用于本方法。

总之，本实施例所使用的材料的粘度小于10,000厘泊，最好小于约2,500厘泊，小于500厘泊则更好，以便材料线442迅速汇合和变平。如上所述，所使用的材料16的表面能量在液态下最好小于或等于固态下的表面能量。这便于涂在表面22上的材料的流动而便于线442的迅速汇合。

如上所述，材料流440在接触表面22前最好不汇合，因为这一汇合会造成其流动性不可预料的幕状材料或一部分幕状材料。这转而造成某些相邻材料流440中的材料形成比所要求靠得更近的线442，而使其他相邻线442远离该汇合材料流。由于这相邻线442之间的距离增大，这两根孤立线442汇合而形成均匀层24所需的时间增加。图10e例示出这种情况，其中，材料流440a和440b过早汇合而在到达表面22前拉近在一起。这造成相邻材料流440与线442之间的区域459比预定的宽。由于区域459的宽度增加，因此由正常材料流440生成的线442与由过早汇合的材料流440a，b生成的线442a，b汇合的时间增加。

可改变孔416的位置、直径和/或形状以避免材料流440过早汇合。若敷料器410主要沿X方向移动，孔416可构作成如图10b所示，即在Y方向上的间距430足够大而防止材料流440互相碰到，但又足够小从而线442可汇合，即间距430a和430c或间距430a和间距430b与430c的组合。也可如图10c所示减少孔416的数量。若使用图10c的敷料器，间距430d可能太大而阻止线442的汇合。在这种情况下，可交替使用第二敷料器410，也可使单个敷料器410作第二次扫动并在Y方向上稍稍位移而交替扫动。也可同时在X方向和Y方向上位移而使材料流440从而线442靠得更近。在另一实施例中，敷料器410可与扫动方向成一角度而不是垂直。敷料器410的角度越大，孔416之间的有效间距430变得越小。

因为材料流440在流向表面22时由于气流或弯液面从工作面26向上爬迎材料流440等等不稳定而散开成扇形或汇合，所以敷料器410最好离开表面22足够近以减小发生这种扇形散开或其他不稳定的可能性或减小其大小以防止或至少是减小材料流440的汇合。集流腔414的底面在表面22上方的优选高度决定于敷料器410的结构以及所使用的材料16。但是，为了减轻过早汇合问题，该优选间距小于约200密耳，最好小于100密耳。但是，如上所述，弯液面最好不把敷料器的底面414连接到工作面26，从而优选的最小间距为20-60密耳，这视所使用材料而定。

为了减小所散开的扇形的大小，孔416可为高压喷嘴而使材料16以高流率喷出敷料器410。可使用用于无气喷漆的可以预定角度喷射材料的喷嘴。孔416也可为长方形横截面的喷嘴，该长方形的长边与敷料器410的平动方向平行。

最好控制从敷料器410喷出的材料16的流率以便形成预定厚度的建筑材料层24。为此，对于在X方向上平动的宽度为W的敷料器410可使用如下关系式：从所有孔416喷出的材料的累积流率(cm³/sec)除以X方向的平动速度(cm/sec)以及敷料器的宽度W所得商即为预定层厚(cm)。该方程假定：(1)敷料器的宽度W比表面22的宽度宽，(2)敷料器410从桶14所抽出的材料又送回桶14以及(3)敷料器在表面22上方的平动速度不变。若另外添加材料形成建筑材料层24，则必须：(1)在表面22之外部位另外施加足够的材料以补偿工作面26的未被敷料器410扫到的部位以及(2)补偿敷料器410在加速和减速时所施加的过量材料。

为了在施加材料时便于控制，在形成每一物体截面时最好在表面22之外部位进行加速和减速。为了形成材料16的均匀涂层，每一孔416所喷射的材料量最好大致相同。例如，可以设想，若敷料器410有40个喷嘴，每一个喷嘴喷射0.16cc/sec，则一秒钟喷射6.25cc建筑材料，从而在一秒内形成长宽为250mm、厚度为0.1mm的建筑材料层。

图10f示出另一实施例的敷料器410的俯视图，该图示出敷料器410在再涂上一个物体截面20的顶面22时的运动。如图所示，敷料器410在横扫表面22时作正弦波或其他离心图案460运动。孔416最好为上述喷嘴，敷料器410的离心运动生成离心的喷射流。为便于敷料器410作离心运动，集流腔412上可装有平衡块462。也可加上第二敷料器410，它在Y方向上的运动方向与第一敷料器410相反。

可检测由于敷料器410所喷射的材料不均匀、材料固化时发生收缩或材料喷射量不正确等原因逐层累积起来的误差而予以矫正或保持在可容许范围内，这只须每隔若干层进行矫正。这些矫正可采取如下方式：定期深深浸入，定期形成过厚涂层并用刮刀之类除去过多材料，例如把敷料器410下移到一定位置而其底面414用作刮刀，也可相对敷料器410把局部形成的物体12升高到合适位置并仍把敷料器410用作刮刀。若把敷料器410 、特别是集流腔412用作刮刀，最好慢慢移动集流腔412以防止前缘鼓起和积水区问题。也可结合敷料器410使用单独的刮刀。

可组合本节各独立材料流实施例而形成新实施例或组合独立材料流实施例与前述实施例而形成新实施例。

与上述其他实施例一样，总是最好使用独立的液面检测装置和调节装置以把工作面26相对增效刺激源28保持在预定位置上。也可使用敷料器410根据所要矫正的程度在物体12之外部位或在物体12上以及其他区域施加过量材料或不足材料矫正误差。

虽然以上讨论了若干具体方法和实施例，但本领域普通技术人员根据以上所公开内容显然可看出许多其他实施例和实施例的组合。因此本发明不受上述内容的限制而只受后附权利要求的限制。

Claims (25)

1、一种用在接受增效刺激时可发生物理改变的材料的各层形成一三维物体的立体平板印刷方法，包括下列步骤：接收描述该三维物体的各截面的数据，按照描述所述各截面的数据形成所述材料的各层并使所述各层接受增效刺激从而逐层建造该三维物体。

2、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种设备，包括：

供应描述该物体的数据的装置；

在上一个物体截面上形成毗连的一层材料的装置，包括一横扫该层表面的至少一部分而形成预定厚度的材料层的反向转动滚轮；以及

一按照描述性数据对该层进行增效刺激的增效刺激源。

3、按权利要求2所述的设备，其特征在于进一步包括：

在反向转动滚轮横扫该层表面前深深浸入上一个物体截面后升高该物体截面的装置。

4、按权利要求2所述的设备，其特征在于进一步包括：

放置在反向转动滚轮旁、减少从滚轮前方流到滚轮后方的材料量的一档板。

5、按权利要求4所述的设备，其特征在于，该档板距离该反向转动滚轮1/2-4密耳。

6、按权利要求2所述的设备，其特征在于进一步包括：

在反向转动滚轮前方起初形成该层的一施加器。

7、按权利要求2所述的设备，其特征在于进一步包括：

一位于反向转动滚轮旁、除去累积在反向转动滚轮前方的材料的材料转移器。

8、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种方法，包括下列步骤：

供应描述该物体的数据；

在上一个物体截面上形成一毗连的材料层，包括用一反向转动滚轮横扫该层表面的至少一部分而形成预定厚度的材料层；以及

按照描述性数据对该层进行增效刺激而在上一个物体截面上形成下一个毗连的物体截面；以及

反复进行上述材料层形成步骤和对材料层进行增效刺激步骤而形成该物体。

9、按权利要求8所述的方法，其特征在于进一步包括下列步骤：在反向转动滚轮横扫该层表面前深深浸入上一个物体截面后升高该物体截面。

10、按权利要求8所述的方法，其特征在于进一步包括下列步骤：减少从滚轮前方流到滚轮后方的材料量。

11、按权利要求10所述的方法，其特征在于进一步包括下列步骤：在距离反向转动滚轮1/2-4密耳处设置一档板。

12、按权利要求8所述的方法，其特征在于进一步包括下列步骤：在反向转动滚轮前方施加一初始材料层。

13、按权利要求8所述的方法，其特征在于进一步包括下列步骤：移走累积在反向转动滚轮前方的材料。

14、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种设备，包括：

供应描述该物体的数据的装置；

在上一个物体截面的至少一部分上形成一材料层的喷墨施加器；以及

按照描述性数据对该层进行增效刺激而形成下一个毗连的物体截面的增效刺激源。

15、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种方法，包括下列步骤：

供应描述该物体的数据；

在上一个物体截面的至少一部分上形成一材料层，包括用一喷墨施加器施加材料；以及

按照描述性数据对该层进行增效刺激而在上一个物体截面上形成下一个毗连的物体截面；以及

反复进行上述材料层形成步骤和对材料层进行增效刺激的步骤而形成该物体。

16、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种设备，包括：

供应描述该物体的数据的装置；

在上一个物体截面的至少一部分上施加材料而形成一材料层的敷料器，该敷料器包括一壳体，一装在该壳体中的转动件和一把材料供应给该转动件的材料源，从而该转动件把所供应的材料抛射到上一个物体截面的表面上；以及

按照描述该物体的数据对该层进行增效刺激而形成下一个物体截面的增效刺激源。

17、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种方法，包括下列步骤：

供应描述该物体的数据；

在上一个物体截面的至少一部分上形成一材料层，包括用一敷料器施加材料该敷料器包括一壳体，一装在该壳体中的转动件和一把材料供应给该转动件的材料源，从而该转动件把所供应的材料抛射到上一个物体截面的表面上；

按照描述性数据用一增效刺激源对该层进行增效刺激而形成下一个物体截面；以及

反复进行上述材料层形成步骤和对材料层进行增效刺激的步骤而形成该物体。

18、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种设备，包括：

供应描述该物体的数据的装置；

一容器，该容器内装有一定体积的材料，该材料有一工作面；

一在上一个物体截面的至少一部分上形成一材料层的敷料器，该敷料器的底面上有一靠近该工作面的开口；

一与该敷料器连接、把材料从工作面经该底面开口向上抽入敷料器从而在敷料器与工作面之间形成一弯液面的装置；

使该敷料器横扫上一个物体截面的至少一部分的装置；

按照描述性数据对该材料层进行增效刺激而形成下一个物体截面的增效刺激源。

19、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种方法，包括：

供应描述该物体的数据；

在一容器中注入一定体积的材料，该材料有一工作面；

把其底面上有一开口的敷料器放置到该工作面旁；

把材料从工作面经该底面开口向上抽入敷料器从而在敷料器与工作面之间形成一弯液面；

用该敷料器施加材料而在上一个物体截面的至少一部分上形成一材料层，包括使该敷料器横扫上一个物体截面的至少一部分；

按照描述性数据对该材料层进行增效刺激；以及

反复进行上述材料层形成步骤和对材料层进行增效刺激的步骤而形成该物体。

20、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种设备，包括：

供应描述该物体的数据的装置；

在上一个物体截面的至少一部分上施加材料而形成一材料层的敷料器，该敷料器包括许多喷射材料流的孔，这些孔之间的有效间距足够大从而这些材料流在接触上一个物体截面前基本独立但又足够小从而这些材料流在接触上一个物体截面后相互汇合；

使该敷料器横扫上一个物体截面的至少一部分的装置；以及

按照描述性数据对该层进行增效刺激而形成下一个物体截面的增效刺激源。

21、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种方法，包括：

供应描述该物体的数据；

用一敷料器在上一个物体截面的至少一部分上施加材料而形成一材料层，该敷料器包括许多喷射材料流的孔，这些孔之间的有效间距足够大从而这些材料流在接触上一个物体截面前基本独立但又足够小从而这些材料流在接触上一个物体截面后相互汇合；

使该敷料器横扫上一个物体截面的至少一部分；

按照描述性数据用一增效刺激源对该层进行增效刺激而形成下一个物体；以及

反复进行上述材料层形成步骤和对材料层进行增效刺激的步骤而形成该物体。

22、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种方法，包括：

供应描述该物体的数据；

在一容器中注入一定体积的材料，该材料有一工作面；

确定该工作面的最小区域，为此，对下列区域中的至少两个区域进行逻辑加运算：(1)上一个截面区，(2)待接受增效刺激的下一个截面区，以及(3)上一个截面区下方的至少一个截面区；

至少在工作面的最小区域上形成一材料层，包括用一敷料器至少横扫工作面的最小区域；

按照描述性数据用一增效刺激源对该层进行增效刺激而形成下一个物体；以及

反复进行上述材料层形成步骤和对材料层进行增效刺激的步骤而形成该物体。

23、按权利要求22所述的方法，其特征在于，在工作面的一部分上形成该材料层，该部分的大小至少等于(1)上一个截面区，(2)待接受增效刺激的下一个截面区，以及(3)上一个截面区下方的至少一个截面区的逻辑加。

24、用在接受增效刺激时可发生物理改变的液体材料逐个截面地形成一三维物体的一种设备，包括：

供应描述该物体的数据的装置；

一容器，该容器内装有一定体积的材料，该材料有一工作面；

确定工作面的最小区域的装置，包括对下列区域中的至少两个区域进行逻辑加运算的装置：(1)上一个截面区，(2)待接受增效刺激的下一个截面区，以及(3)上一个截面区下方的至少一个截面区；

至少在工作面的最小区域上形成一材料层的一敷料器；

按照该描述性数据对该材料层进行增效刺激的一增效刺激源。

25、按权利要求24所述的设备，其特征在于，进行逻辑运算的装置对(1)上一个截面区，(2)待接受增效刺激的下一个截面区，以及(3)上一个截面区下方的至少一个截面区进行该运算。

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