阅读说明：本技术 具有旋转膜的三维打印系统和方法 (Three-dimensional printing system and method with rotating film ) 是由 G·兹泰利 A·N·雷切特勒 L·特林加利 于 2018-07-09 设计创作，主要内容包括：3D打印设备包括容纳光固化液体聚合物的罐(20)。可透过的膜(22)形成罐的底部表面。圆形盘(30)布置在膜的下方,并由具有可透过辐射的打印窗口的框架(40)支撑。当膜围绕轴旋转时,通过暴露于辐射(52)而将液体聚合物(82)固化成所需的形状。膜的旋转导致其第一区域旋转退出打印窗口,并且其第二区域旋转进入打印窗口。光源(50)将辐射投射穿过打印窗口、穿过膜的第二区域到光固化液体聚合物中且光固化液体聚合物中的焦平面上,从而固化部分光固化液体聚合物。(The 3D printing device comprises a tank (20) containing a photo-curable liquid polymer. A permeable membrane (22) forms the bottom surface of the can. A circular disc (30) is arranged below the membrane and is supported by a frame (40) having a radiation-transparent printing window. The liquid polymer (82) is cured to a desired shape by exposure to radiation (52) as the film is rotated about an axis. Rotation of the membrane causes a first region thereof to rotate out of the print window and a second region thereof to rotate into the print window. A light source (50) projects radiation through the printing window, through the second region of the film, and onto a focal plane in the photocurable liquid polymer, thereby curing the partially photocurable liquid polymer.)

具有旋转膜的三维打印系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月10日提交的美国临时申请62/530,806的优先权。

技术领域

本发明涉及通常称为3D打印的三维打印领域，并且特别地涉及具有旋转膜的3D打印系统，该系统通过使膜围绕垂直于膜表面的旋转轴旋转来刷新膜。

技术背景

3D打印变得越来越普遍，其允许在任何设施(例如房间、车库、实验室等)中制造(通常是在很短的时间内)三维物体。通常地，对三维物体的横截面建模并将其保存为数字格式，然后使用这些横截面模型逐层制造三维物体。

以下描述了用于改进3D打印系统设计的技术，该改进的设计提供了可靠性提高、系统组件的使用寿命延长以及更易于使用的优点。

发明内容

在本发明的一个实施例中，3D打印设备包括罐和膜；该罐具有侧壁，并且配置成容纳光固化液体聚合物；该膜可透过光源发射的辐射，其中该膜形成该罐的底部表面。圆形盘布置在该膜的下方，并且该圆形盘也可透过辐射。框架支撑圆形盘，并且框架的基座部分包括可透过辐射的打印窗口。设备还包括用于使膜围绕旋转轴旋转的装置，其旋转轴平行于该辐射的传播方向。

在一些实施例中，该罐侧壁和该膜为一体式形式。另外，该罐侧壁和该膜可以是分开制造的部件，并且该膜摩擦配合到该罐侧壁的下部。

在一些示例中，该膜可透过第一频带内的辐射，该第一频带包括对应于包括在该光固化液体聚合物中的光固化剂的激活频率的一个或多个频率。类似地，该圆形盘可能是对第一频带内的辐射可透过的，该第一频带包括对应于包括在该光固化液体聚合物中的光固化剂的激活频率的一个或多个频率。

优选地，该框架的该基座部分包括圆形边缘，在该圆形边缘上方布置有所述圆形盘，并且其中，所述可透过辐射的打印窗口位于所述圆形边缘的中心附近的位置。

该3D打印设备还可以包含提取板，提取板配置成从其悬挂至少部分地在该光固化液体聚合物内的部分形成的光固化物体。还可存在配置成将光固化液体聚合物从光固化液体聚合物的储液器中输送到罐中的通道。此外，配置为发射辐射的光引擎可以布置在框架的可透过辐射的打印窗口下方。该设备及其各种部件优选地处于基于处理器的控制器的控制之下，该控制器通信地耦合至光引擎和用于使膜旋转的装置，该装置可以例如包括步进电机和具有端部执行器的传动系统，其中由该电机产生的旋转运动通过该端部执行器经由该传动系统传递到该圆形盘。在某些情况下，用于旋转所述膜的装置包括在该框架中并且配置为经由该旋转装置与该罐侧壁之间的磁耦合而向该罐施加旋转运动。

该3D打印设备还包括润滑剂刷，该润滑剂刷配置为将润滑剂散布到所述膜上。这种润滑剂刷可以布置在罐的内部中的、框架上的除了可透过辐射的打印窗口之外的区域上，该区域可以由在该基座部分中的切口形成。该框架还可以包括配置为围绕该罐侧壁的框架侧壁。在一些实施例中，圆形盘可以由硼硅酸盐玻璃制成并且可以摩擦耦合到膜。

在本发明的实施例中，可通过将光固化液体聚合物在膜围绕着平行于该辐射传播方向的旋转轴旋转的进程期间暴露在辐射中而固化(例如，成为三维物体的形状。该膜形成罐的基座，该罐配置成容纳光固化液体聚合物，并且该膜的第一区域布置在支撑罐的框架的打印窗口上方。该膜的旋转导致该膜的该第一区域旋转退出该打印窗口，并且该膜的该第二区域旋转进入该打印窗口。光源将辐射投射穿过打印窗口、穿过膜的第二区域到光固化液体聚合物中且光固化液体聚合物中的焦平面上，从而固化一部分光固化液体聚合物并形成该三维物体的固化层。

在一些实施例中，该打印进程还涉及通过润滑剂刷将润滑剂散布到所述膜上，所述润滑剂基本防止所述固化层附着到所述膜上。此外，在形成该固化层之后，相对于该罐升高该三维物体，从而增加该膜与该三维物体之间的距离。当该罐中的光固化液体聚合物的供应耗尽时，向所述罐补充额外的光固化液体聚合物。

本发明的又一实施例提供了一种配置成容纳光固化液体聚合物的旋转对称的罐，并且该罐包括可透过从光源发出的辐射的圆形膜和圆柱形罐侧壁。该膜形成该罐的底部表面，并且罐配置成接收在框架中，然后在不同时间从框架的腔中移除。罐的顶部未密封，以允许提取板提取至少部分在光固化液体聚合物中形成的物体。该膜可以由自润滑的基于硅酮的聚合物材料构成，并且附接到圆柱形罐侧壁的向内表面。例如，该膜可以配合在该圆柱形罐侧壁的边缘上，或者该罐侧壁和该膜可以是整体结构的一部分。在某些情况下，这种用于容纳光固化液体聚合物的罐的膜可通过热压自润滑化合物以形成该膜，其中该膜具有圆形基座部分和从圆形基座部分的边缘大致垂直延伸的锚定部分、然后从热压机取出形成的膜来进行塑造。

附图说明

现在参考示例性实施例，并且不限制本发明的范围，参考示出本发明实施例的附图来描述本发明，其中：

图1描绘了具有滚动膜的3D打印系统；

图2A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜的3D打印系统的分解图；

图2B描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜的3D打印系统的局部分解图；

图3A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜的3D打印系统的俯视图；

图3B描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统沿着线I-I的横截面；

图3C描绘了根据本发明的一个实施例的当3D打印系统在形成物体的进程中的图3B的横截面；

图4A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜和润滑剂刷的3D打印系统的俯视图；

图4B描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统沿线II-II的横截面；

图4C描绘了根据本发明的一个实施例的当3D打印系统在形成物体的进程中的图4B的横截面；

图5A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜、润滑剂刷和光固化液体聚合物分配装置的3D打印系统的俯视图；

图5B描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统沿着线III-III的横截面；

图5C描绘了根据本发明的一个实施例的当3D打印系统处于形成物体的进程中时图5B的横截面；

图6示出了根据本发明的一个实施例的控制器，该控制器通信地耦合到3D打印系统的光引擎、旋转装置和高度调节装置；

图7描绘了根据本发明的一个实施例的用于操作3D打印系统的进程的流程图；

图8描绘了根据本发明的一个实施例的罐侧壁的透视图；

图9描绘了根据本发明的一个实施例的热压机的横截面图，其中罐侧壁***热压机的顶板中；

图10描绘了根据本发明的一个实施例的热压机的两个板压在一起并被加热之后的热压机的横截面图；

图11示出了根据本发明的一个实施例的在已经从热压机中提取罐之后的罐的横截面图；

图12描绘了根据本发明的一个实施例的热压机的横截面图，其中罐侧壁***热压机的顶板中；

图13描绘了根据本发明的一个实施例的热压机的两个板压在一起并被加热之后的热压机的横截面图；

图14示出了根据本发明的一个实施例的在已经从热压机中提取罐之后的罐的横截面图；

图15描绘了根据本发明的一个实施例的形成自润滑膜的进程的流程图；

图16描绘了计算机系统的部件，其中可以存储和执行将本发明的方法实例化的计算机可读指令。

具体实施方式

图1描绘了带有“滚动膜”的3D打印系统(即，从新的一卷中展开未使用的膜，并将使用过的膜卷入使用过的一卷中)；罐10用于存储光固化液体聚合物13，其在以与光固化液体聚合物中包含的光固化剂的激活频率相对应的一个或多个频率暴露于电磁辐射时固化(即硬化)。罐10由罐侧壁(也称为掩模11)和可透过辐射的罐底部(也称为罐窗口12)形成。罐窗口12可透过所述电磁辐射，所述电磁辐射能够固化光固化液体聚合物。罐窗口12可以由自润滑膜14和布置在自润滑膜14下方的硼硅酸盐玻璃层18形成。密封件16可布置在掩模11和自润滑膜14之间。与通过弹簧(未示出)施加到掩模11上的向下力相耦合的密封件16(也称为液压密封件)用于防止光固化液体聚合物13从罐10中泄漏出来。

尽管未示出，但是应当理解，在图1的3D打印系统的操作期间，部分形成的物体将悬浮于光固化液体聚合物13中(例如，通过提取板)。辐射将通过窗口12传播，并在部分形成的物体的底部表面处或附近的焦平面上形成图像。辐射将使光固化液体聚合物13固化，从而形成固化层，该固化层附着到部分形成的物体的底部表面。

图1的3D打印系统中存在的一个限制是，辐射将在光固化液体聚合物13中经历漫射。如果漫射程度足够强，则将导致焦平面上的图像变形和/或模糊，这是不理想的。为了使这种漫射最小化，焦平面定位成尽可能靠近罐窗口12。将焦平面定位在窗口12的紧邻上方的一个副作用是，除了固化层粘附到部分形成的物体的底部表面上之外，固化层粘附到罐10的底部(即，粘附到形成窗口12的表面上)的可能性增加。

为了降低固化层粘附到罐10的底部的程度，使用“不粘”的自润滑膜14以形成罐10的底部。自润滑膜14可以由包含液体润滑剂的自润滑聚合物制成，该液体润滑剂随着时间的推移逐渐扩散到自润滑膜14的表面上。液体润滑剂降低了固化层粘附到罐10的底部的程度。自润滑聚合物可以是硅树脂，液体润滑剂可以是硅油。硅油和自润滑聚合物中的一种或两种都可以富含聚四氟乙烯(PTFE)，这进一步提高了自润滑膜14的“不粘”的能力。但是一段时间后，在自润滑膜14的暴露于光固化液体聚合物13的部分中的液体润滑剂和PTFE化合物将变少，从而使自润滑膜14的“不粘”的能力减弱。

为了保持自润滑膜14的“不粘”的能力，将掩模11周期性地移动至自润滑膜14的未使用(或新的)部分。在图1中描绘了两卷自润滑膜14(非常类似于纸巾卷)。第一卷包括自润滑膜14的未使用部分。这一卷会逐渐展开，罐滑到展开的部分上，使得罐的底部恢复其“不粘”的能力。然后将自润滑膜14的使用过的部分卷入第二卷中。应当注意，液体润滑剂从自润滑膜14内逐渐渗透到自润滑膜14的表面上之后，自润滑膜14使用过的部分可进行再利用。即，在掩模11内使用自润滑膜14之后，在随后进行再利用之前，可以将自润滑膜14搁置在第二卷中(即，使液体润滑剂渗透到其表面)。自润滑膜14搁置的时间将取决于液体润滑剂在自润滑膜14内以及到自润滑膜14的表面上的迁移速度。

因为硼硅酸盐玻璃层18的面积远小于膜卷的面积，所以当自润滑膜14相对于掩模11和硼硅酸盐玻璃层18滑动时，这两个组件需要保持相对水平位置基本相同。否则，掩膜11可能滑动到没有任何背衬硼硅酸盐玻璃层的自润滑膜14的一部分上。步进马达(未示出)可用于使自润滑膜14相对于掩模11和硼硅酸盐玻璃层18滑动。

现在描述与图1的3D打印系统相关的几个挑战。首先，难以保持密封件16的状态和完整性。灰尘、固化的液体聚合物的小块以及膜14上的瑕疵(例如突起)会损坏或降低密封件16的有效性，从而导致液体聚合物从罐10中泄漏出来。

其次，为了增加密封件16的完整性，使用弹簧(未示出)将掩模11推向自润滑膜14。尽管向下的力确实有助于增加密封件16的完整性，但是向下的力也增加了当掩模11在膜14上滑动时掩模11经受的摩擦。这种增加的摩擦力要求步进电机(未示出)使用增加的力来使掩模11在膜14上滑动。然而，增加的力使得膜14拉伸(因为膜14是弹性部件)，从而导致膜14的厚度不均匀，并进一步削弱了密封件16的完整性。

第三，在膜14和硼硅酸盐玻璃层18之间还发生“抽吸作用”。由膜14的光滑表面和硼硅酸盐玻璃层18的光滑表面之间的气密耦合引起的这种抽吸作用是不期望的，因为它阻碍了膜14相对于硼硅酸盐玻璃层18滑动的能力。回想一下，膜14需要相对于硼硅酸盐玻璃层18滑动，以使得硼硅酸盐玻璃层18保持相对于罐10的相对水平位置相同。为了减少抽吸作用，将膜14的底侧“刮破”(即，在膜14的底侧产生凹槽)。然而，刮破膜14的底侧具有意料之外的结果：使传播通过窗口12的辐射发生漫射、降低在焦平面形成的图像的质量并且降低所打印的物体的质量。

现在描述具有旋转膜的改进的3D打印系统。在改进的3D打印系统中，膜的“刷新”不再通过使膜相对于罐(或者更具体地说，窗口12)横向移动来执行。相反，膜的刷新通过使膜围绕垂直于膜表面的轴旋转(类似于行李传送带的旋转)来执行。为了减少膜和罐侧壁之间泄漏的可能性，将膜固定地耦合到罐壁(或者在一些实施例中，形成罐壁本身)。在此配置中，由于不需要这种密封件，因此不再将液压密封件布置在在膜和罐侧壁之间。将膜固定地耦合至罐侧壁(或将侧壁和膜形成为一体式的整体)的结果是膜和罐侧壁作为单独的单元旋转。换句话说，为了使膜旋转，光固化液体聚合物的整个罐都要围绕着垂直于膜表面的轴旋转。简而言之，由使用在滚动系统中膜相对于罐的横向位移所产生的挑战通过选择膜相对于光投射到罐中的旋转位移的代替来解决(实际上消除)。

在滚动膜系统中，通过保留抽吸作用解决了在滚动膜系统中由抽吸作用产生的问题(即，需要刮破膜的底部表面)。也就是说，在旋转膜系统中，由于抽吸作用(例如，由于膜和硼硅酸盐玻璃之间的摩擦耦合)，膜粘附到硼硅酸盐玻璃上，并且硼硅酸盐玻璃与膜同步旋转。在这种设置中，膜的底部表面的刮破是不需要或不存在的，这允许辐射通过膜以最小的漫射和/或畸变传播。滚柱轴承可用于在外壳内支撑玻璃，以提供玻璃的自由旋转。

图2A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜的3D打印系统的分解图；罐20(也称为自润滑缸)可由圆柱形罐侧壁24和圆形膜22形成。膜22的材料成分可以与上述膜14的材料成分类似。与膜14类似，膜22在能够固化光固化液体聚合物的频率下可透过辐射。如上所述，膜22固定地耦合到罐侧壁24(例如，通过摩擦耦合或其他耦合方式)，或者在某些情况下，整个罐可以由与用于膜22的材料相同的材料形成。膜22和罐侧壁24之间的耦合也是流体密封的，因此光固化液体聚合物不会从罐20泄漏出来。膜22(或在罐和膜作为一个整体形成的情况下的整个罐20)可以是“消耗品”，这意味着当它用完时(例如，当它失去不粘的能力或它的油耗尽时)可以更换，以允许连续或步进的3D打印进程，就像当打印头用光墨水时更换打印头、或者当剃须刀不再锋利时更换剃须刀片一样。

圆形盘30布置在膜14下面。圆形盘30由刚性材料形成，刚性材料在结构上支撑罐20的底部(即，这在膜22由弹性材料形成时是需要的)。圆形盘30也可透过辐射，该辐射能够固化光固化液体聚合物。在优选实施例中，圆形盘30由硼硅酸盐玻璃形成。

罐20和圆形盘30可接收在框架40(也称为一体成型体)的腔中。在优选实施例中，框架40作为一体成型体形成，这意味着其作为单独的模块化组件形成。框架40包含具有圆柱中心腔、基座部分42的框架侧壁44，基座部分包括圆形边缘，圆形盘30布置在该圆形边缘上方。基座部分42的该圆形边缘可以包括可透过辐射的打印窗口46。在优选实施例中，可透过辐射的打印窗口形成为基座部分中的切口，并且布置在偏离中心的位置(即，在远离圆形边缘的中心的位置)。可透过辐射的打印窗口46的偏离中心的位置使得罐20旋转，以使得膜22的新区域(即，膜22上的与膜22目前在打印窗口上方的区域不同的区域)在可透过辐射的打印窗口上方旋转。

光引擎50可以布置在打印窗口46之内或紧邻下面。光引擎50可以发射准直的电磁辐射射线，该辐射形成用于固化紧邻膜22上方的罐20中的树脂的图像。

图2B描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜的3D打印系统的局部分解图。在图2B中，圆形盘30已经***框架40(即，可以由滚柱轴承(未示出)周向支撑的地方)的腔中，光引擎50布置在紧邻打印窗口46附近。光引擎是通过圆形盘30可视的。罐20与框架40分开示出，但应当理解的是，在完全组装的形式中，罐20也可以***框架40中的圆形盘30的正上方的腔中。在完全组装的形式中，框架侧壁44完全包围罐侧壁24。

图3A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜22的3D打印系统的俯视图。在俯视图中，框架侧壁44的顶部表面、罐侧壁24的顶部表面以及膜22的顶部表面是可视的。如上所述，罐侧壁24和膜22是罐20的一部分。膜22的旋转轴26以及罐20的旋转轴26示出为膜22的中心的一个点。如果不太明显，则旋转轴26垂直于膜22。打印窗口46的轮廓(布置在膜22下方)以虚线示出。如图3A所示，罐20紧密地配合在框架40的腔中，罐侧壁24和框架侧壁44之间几乎没有间隙。

图3B描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统沿着(图3A中描绘的)线I-I的横截面。如横截面所示，罐20和圆形盘30布置在框架40的腔中。在操作中，罐20和圆形盘30围绕旋转轴26旋转(而框架40是固定的)。光引擎50布置在框架40的打印窗口46中(或紧邻附近)。在框架侧壁44中可以存在凹槽48，这种凹槽可以接收圆形盘30的边缘。这样，圆形盘30可以悬浮于基座部分42上方，从而使圆形盘30在框架40的腔内旋转时受到的摩擦最小化。在另一个实施例(未示出)中，在凹槽48中可以存在滚珠轴承，从而额外使圆形盘30受到的摩擦最小化。在又一个实施例(未示出)中，可以不存在凹槽，并且圆形盘30可以搁置在基座部分42的上表面上。在这样的实施例中，为了防止刮破圆形盘30的表面，基座部分42的上表面没有灰尘或其他颗粒是至关重要的。

图3C描绘了根据本发明的一个实施例的当3D打印系统在形成物体的进程中的图3B的横截面。如横截面中所示，罐20内存在光固化液体聚合物82，并且该光固化液体聚合物82可以与图1中的滚动膜打印系统中使用的光固化液体聚合物13基本相似。部分形成的3D物体62通过提取板60悬浮于光固化液体聚合物82中(继而可以附着到未示出的高度调节装置)。来自光引擎50的辐射52传播通过圆形盘30、膜22、光固化液体聚合物82并在焦平面54上形成图像。将会注意到的是，旋转轴26平行于辐射52的传播方向。固化层64在焦平面54中形成(由于辐射和光固化液体聚合物中包含的光固化剂之间的相互作用)，并且这种固化层64附着到部分形成的3D物体62的底部表面。由于膜22的“不粘”的特性，固化层64没有牢固地附着在膜22上。如果不太明显，则罐20的顶部未密封，以允许提取板60提取在光固化液体聚合物82中至少部分形成的物体62。还应注意的是，膜22的一种作用是在没有膜22的情况下取代固化树脂的位置(即，防止在硼硅酸盐玻璃30上形成固化的树脂)。

图4A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜22和润滑剂刷70的3D打印系统的俯视图。除了图4A的实施例包括布置在除打印窗口46上方的膜区域以外的膜区域上方的润滑剂刷70之外，图4A的实施例与图3A的实施例基本相同。润滑剂刷70用于在膜22的表面上散布润滑剂(也由润滑剂刷供应)。该散布可以通过使膜22相对于与膜22的表面接触的固定的润滑剂刷70旋转来实现。由润滑剂刷70分配的润滑剂可以与膜22内存在的润滑剂(例如硅油)相同，因此可以帮助补充膜22内和膜22上的润滑剂，从而延长膜22的寿命。通常地，当罐20中没有光固化液体聚合物时，润滑剂散布在膜22的表面上。

图4B描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统沿着(图4A中描绘的)线II-II的横截面。如横截面中所示，润滑剂刷70接触膜22的表面，并且可以用于将润滑剂散布在膜22的表面上。如图进一步所示，润滑剂刷70可包含用于将润滑剂从润滑剂储液器74传递到膜22的表面的通道76。

图4C描绘了根据本发明的一个实施例的当3D打印系统在形成物体的进程中的图4B的横截面。如横截面所示，很薄的润滑剂层72已经散布在膜22的表面上，并且这种润滑剂层72基本上防止了固化层64附着在膜22上。尽管未在图4A-4C中示出，但是润滑剂刷还可包括用于使光固化液体聚合物82从罐20排出的通道。液体聚合物的排出可以在将润滑剂散布到膜22的表面上之前进行。

图5A描绘了根据本发明的一个实施例的具有旋转膜22、润滑剂刷70和光固化液体聚合物分配装置80的3D打印系统的俯视图。如图所示，光固化液体聚合物分配装置80可以包含光固化液体聚合物储液器84(例如，所描绘的“树脂储液器”)。通过通道88可以将光固化液体聚合物供应至罐20。通过阀86可以控制将光固化液体聚合物供应至罐20的速率和时间。

图5B描绘了根据本发明的一个实施例的3D打印系统沿着(图5A中描绘的)线III-III的横截面。如图所示，可以通过通道88将树脂从树脂储液器84供应到罐20，并且树脂的流动可以由阀86控制。

图5C描绘了根据本发明的一个实施例的当3D打印系统处于形成物体的进程中时图5B的横截面。如图所示，正在通过通道88从树脂储液器84分配光固化液体聚合物82。在另一个实施例(未示出)中，润滑剂刷可用于分配润滑剂以及树脂，并且在该实施例中，可以不存在单独的树脂分配装置。

图6示出了根据本发明的一个实施例的控制器90，该控制器通信地耦合到3D打印系统的光引擎50、旋转装置100和高度调节装置66。控制器90可以包含存储器94和处理器92。存储器94可以存储指令，这些指令在由处理器92执行时使处理器92控制3D打印系统的各种部件(例如，光引擎50、旋转装置100、高度调节装置66)。例如，控制器90可以向光引擎提供一系列图像，继而将这些图像依次投射到焦平面上。例如，控制器90可以控制旋转装置100施加在罐20和/或圆形盘30上的角位移。例如，控制器90可以控制高度调节装置66施加在提取板60上的垂直位移。尽管未在图6中示出，但是控制器90可以额外地控制润滑剂刷70(例如，控制何时分配润滑剂、控制润滑剂的分配量、接收存在于膜22的表面上的润滑剂的测量值等)。尽管未在图6中示出，但是控制器90可以额外控制光固化液体聚合物分配装置的阀86(例如，控制何时分配树脂、控制树脂的分配量等)。另外，在罐20上可以有传感器以检测罐20中的光固化液体聚合物的水平，控制器90可以使用罐20中的树脂水平的测量值来确定是否应从树脂储液器84中分配额外的树脂。

现在提供有关旋转装置100的更多细节。在一个实施例中，旋转装置100可包括步进电机和具有端部执行器的传动系统。由步进电机产生的旋转运动可以通过传动系统由端部执行器通过摩擦耦合或齿轮耦合传递到圆形盘30和/或罐侧壁24的边缘。在另一个实施例中，旋转装置100包括在框架40中，并且旋转运动通过旋转装置100和罐侧壁24之间的磁耦合施加到罐20上。

图7描绘了根据本发明的一个实施例的用于操作3D打印系统的进程200的流程图。进程200可以由图6中描绘的控制器90以自动化的方式执行。在步骤202中，润滑剂(例如，硅油)可以散布在膜22的表面上。如上所述，可以通过润滑剂刷70将润滑剂分配到膜22的表面上，并且膜22的旋转可以通过润滑剂刷70使所分配的润滑剂散布在膜22的表面上。

在步骤204中，罐20可以填充光固化液体聚合物82。如上所述，控制器90可以控制光固化液体聚合物的分配量以及其分配速率。

在步骤206中，光引擎50可以将辐射投射通过框架40的打印窗口46、通过圆形盘30并且通过膜22，从而在位于光固化液体聚合物82中的焦平面上形成图像。编码图像的数据可以由控制器90提供。

在步骤208中，控制器90可以确定物体是否完全形成(例如，一系列图像中的最后一个图像是否已经发送到光引擎50)。如果是，则通过提取板60将物体从罐20中移除(步骤210)，并且进程200结束。否则，则使部分形成的物体62相对于罐20逐渐升高(步骤212)。

在步骤214中，控制器90可以(例如经由感测光固化液体聚合物的水平的传感器)确定光固化液体聚合物的水平是否较低。如果是，则向罐20添加光固化液体聚合物(步骤216)。否则，则该进程继续进行到步骤218。

在步骤218中，控制器90可以确定是否需要刷新膜22。在一个实施例中，在每次形成固化层之后刷新膜22。在该情况下，步骤218将始终评估为真，并且进程将进行到步骤220。在另一个实施例中，在已经形成阈值数目的固化层(例如5、10、100等)之后刷新膜22。在该情况下，如果尚未达到固化层的阈值数目，则步骤218将评估为假；如果达到了固化层的阈值数目，则步骤218将评估为真。

如果步骤218评估为真，则进程进行到步骤220，在该步骤中膜22围绕其旋转轴旋转一定的角度。在膜22旋转或步骤218评估为假之后，进程200继续进行到步骤206，并且在步骤206中形成另外的固化层。

尽管未在图7中示出，但是计数器(例如，在控制器90中实例化)可以对膜22已经旋转的旋转次数进行计数。在旋转次数达到阈值(例如1、2、3等)时，可以用新的罐20替换罐20。在另一个实施例中，传感器可以周期性地测量膜22的“不粘”的能力(例如，润滑剂层72的均匀性等)。当膜22的不粘的能力恶化到阈值程度时，可以用新的罐20替换罐20。要注意的是，3D打印系统的操作者可以方便地执行用新的罐替换罐的进程。操作员无需戴手套就可以从框架的腔中移除旧的罐(将圆形盘30留在原处)，然后将新的罐***腔中。由于罐20是流体密封的，因此不需要清理溢出的(在圆形盘30或框架40上的)光固化液体聚合物。在具有润滑剂刷70的3D打印系统的实施例中，在更换罐20之前可能需要先移除润滑剂刷70。

应当理解，图7的进程200仅仅是操作3D打印系统的一种方式，并且步骤的顺序可以改变。例如，为了打印速度更快，部分形成的物体的升高(步骤212)和膜的旋转(步骤220)可以同时执行。作为另一示例，部分形成的物体的升高(步骤212)、膜的旋转(步骤220)以及将光固化液体聚合物分配到罐中(步骤216)可以同时执行。

图8-15描述了制造罐20的进程。图8描绘了根据本发明的一个实施例的罐侧壁24(也称为圆形支撑件)的透视图。可以通过将热硬化材料倒入模具中然后加热模具以硬化热硬化材料来制造罐侧壁24。

图9描绘了热压机102的横截面图，其中罐侧壁24***热压机102的顶板中。罐侧壁24可以包括用于接收膜22的锚定部分的腔28，腔28可以包括用于膜22的这种锚定部分的凹槽以牢固地附着到罐侧壁24。在将自润滑化合物104(例如，硅树脂)施加在热压机102的两块板之间之后的短时间内，将热压机102的两块板压在一起。

图10描绘了热压机102的两个板已经压在一起并加热之后的热压机102的横截面图。将自润滑化合物104推入腔28中，形成膜22的锚定部分22a。通过热压机102的平板部分将自润滑化合物104也压平成为膜22的基座部分22b。

图11描绘了在已经从热压机102中取出罐20之后的罐20的横截面图。膜22通过锚定部分22a固定地附着到罐侧壁24的边缘，该锚定部分从膜22的基座部分22b沿垂直方向延伸。

图12描绘了热压机102'的横截面图，其中罐侧壁24'***热压机102'的顶板中。与包括用于接收膜22的锚定部分的腔的罐侧壁24相反，罐侧壁24′在罐侧壁24′的内部表面上包括用于接收锚定部分的凹槽。在将自润滑化合物104施加在热压机102的两块板之间之后的短时间内，将热压机的两块板压在一起。

图13描绘了热压机102’的两个板已经压在一起并加热之后的热压机102’的横截面图。将自润滑化合物104推入腔28’中，形成膜22的锚定部分22a’。通过热压机102的平板部分将自润滑化合物104也压平成为膜22的基座部分22b’。

图14描绘了在已经从热压机102中取出罐20’之后的罐20’的横截面图。膜22’通过锚定部分22a’固定地附着到罐侧壁24’的侧壁表面，该锚定部分从膜22’的基座部分22b’沿垂直方向延伸。与罐20相反，罐20’的膜22’不仅形成罐底部的表面，还形成罐侧壁的表面。

图15描绘了根据本发明的一个实施例的形成自润滑膜的方法的流程图。在步骤302中，通过热压机102将自润滑化合物热压以形成膜22。膜22可包括圆形的基座部分(22b或22b')和从基座部分22b的边缘大致垂直延伸的锚定部分(22a或22a')。在步骤304中，将膜22从热压机102移除。

从前述讨论中显而易见的是，本发明的各方面涉及各种计算机系统和其上存储有计算机可读指令的计算机可读存储介质的使用。图16提供了系统400的示例，其可以代表本文所讨论的任何计算系统(例如，控制器90)。注意，并非所有的各种计算机系统都具有系统400的所有特征。例如，上面讨论的某些计算机系统可能不包括显示器，因为该显示功能可以由通信地耦合到该计算机系统的客户端计算机提供，或者显示功能可能是不必要的。这些细节对于本发明不是至关重要的。

系统400包括用于信息通信的总线402或其他通信机制，以及与总线402耦合用于处理信息的处理器404。计算机系统400还包括用于存储待处理器404执行的信息和指令的、耦合到总线402的主存储器406(例如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备)。主存储器406还可以用于在要由处理器404执行的指令的执行期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统400还包括用于存储用于处理器404的静态信息和指令的、耦合到总线402的只读存储器(ROM)408或其他静态存储设备。提供存储设备410(例如硬盘、基于闪存的存储介质或处理器404可以从中读取的其他存储介质)，并将其耦合到总线402以存储信息和指令(例如，操作系统、应用程序等)。

计算机系统400可以经由总线402耦合到显示器412(例如平板显示器)以向计算机用户显示信息。输入设备414(例如包括字母数字和其他键的键盘)可以耦合到总线402，以将信息和命令选择传达给处理器404。另一种类型的用户输入设备是光标控制设备416(例如鼠标、触控板或类似的输入设备)，其用于将方向信息和命令选择传达给处理器404，并控制显示器412上的光标移动。其他用户界面设备(例如麦克风、扬声器等)未详细显示，但可能与用户输入的接收和/或输出的显示有关。

本文所指的进程可以由处理器404通过执行包含在主存储器406中的计算机可读指令的适当序列来实现。可以从另一计算机可读介质(诸如存储设备410)将这种指令读入主存储器406，执行包含在主存储器406中的指令序列使得处理器404执行相关联的动作。在替代实施例中，可以使用硬连线电路或固件控制的处理单元代替处理器404或与处理器404以及其相关的计算机软件指令组合来实现本发明。可以用任何计算机语言来呈现计算机可读指令。

通常地，所有以上进程描述旨在包含为实现给定目的而按顺序执行的任何一系列逻辑步骤，这是任何计算机可执行应用程序的标志。除非另有特别说明，否则应当理解，在本发明的整个描述中，使用诸如“进程”、“计算(computing、calculating)”、“确定”、“显示”、“接收”、“发送”之类的术语或类似术语，是指经过适当编程的计算机系统(例如计算机系统400或类似的电子计算设备)的动作和进程，该系统对表示为寄存器和存储器中物理(电子)量的数据进行操纵并转换为其他类似的表示为寄存器和存储器或其他此类信息存储、传输或显示设备中的物理量的数据。

计算机系统400还包括耦合到总线402的通信接口418。通信接口418可以提供与计算机网络的双向数据通信信道，该信道提供与上述各种计算机系统及各种计算机系统之间的连接。例如，通信接口418可以是局域网(LAN)卡以提供到可兼容LAN的数据通信连接，该兼容LAN本身通过一个或多个因特网服务供应商网络通信地耦合到因特网。这样的通信路径的精确细节对于本发明不是关键的。重要的是计算机系统400可以通过通信接口418发送和接收消息和数据，并以此方式与可通过因特网访问的主机进行通信。

本发明根据其优选实施例仅以示例的方式进行了描述，而没有限制本发明的范围，但是应当理解，本领域的技术人员可以对本发明进行修改和/或改编而不背离(如本文的权利要求书所定义的)本发明概念的范围。