用于处理或检查材料的装置以及装置的使用方法与流程

1.本发明总体上涉及用于处理或检查材料的装置，以及可以用该装置实施的方法。本发明尤其涉及用于多光子打印的装置及其用途，用于三维结构的增材制造，或者用于在检查介质存在的情况下检查这种结构和具有可比尺寸比例的其他结构。


背景技术：

2.该装置包括材料输送、材料排出装置和光学单元。光学单元包括用于发射或接收电磁辐射的装置。光学单元还包括用于对准发射或接收的辐射的装置。
3.已知通过3d打印(例如，颗粒起始材料的激光烧结或多光子打印)来制造一体式复杂的3d结构。后者允许子结构在毫米到微米和亚微米范围内的分辨率。这种打印方法使用具有液体到糊状稠度的光交联打印材料，并将其放置在工作平面中，以便通过电磁辐射进行处理，并通过由此引发的多光子聚合进行固化。固化是在辐射源的电磁辐射焦点处逐点开始的，使得结构元件(三维结构的最小单元)在焦点处形成，现在也称为工作点。为了产生整个结构，焦点通过跟随移动路径逐步改变，通常但不一定是逐步的，因此结构是逐点构建的。
4.为了引发聚合，产生长波激光辐射，使得在入射处获得的辐射强度足以在各自的打印材料中产生聚合，这是由于吸收了两个或多个光子。
5.打印材料的输送、辐射发射的空间和时间控制以及执行该方法所需的进一步方法步骤和参数通过为此设计的控制单元来实现或提供。构建整个结构所需的焦点的移动路径通常由表示结构的cad数据集(其存储在控制单元中)或控制指令跟踪。
6.为了使用多光子打印由不同的材料生成3d结构，迄今为止，有必要执行精细的顺序处理步骤。材料a已先打印。多余的材料随后被移除，并且已经打印的结构已经被材料b覆盖。在当前打印的结构已经被可视地定位在材料a中并且已经为材料b设置了打印过程之后，已经可以打印材料b。材料的改变已经要求从打印机中取出打印的物体，用特殊的化学品冲洗，重新安装在打印机中，并且材料b中的第二打印区域相对于已经打印在材料a中的部件以非常高的精度精确定位。这种材料变化所需的时间消耗阻碍了由多种材料组成并逐层变化的结构的有效制造。此外，有必要确保已经构建的结构能够完好无损地经受清洁。为此，结构必须是固有稳定的。通常情况下，结构在完工之前不够稳定。
7.除了适用于该方法的辐射源外，例如，对于在区域上进行照射(辐射)，一种可用于该方法的打印装置，其包括材料输送装置，该材料输送装置根据所需量和所需位置的照射程度提供必要的液体和糊状打印材料。此外，还形成保持将要制造的三维结构(包括可能需要的支撑材料)的保持装置。这通常是构建三维结构的平台。通过辐射源相对于平台的定位和通过照射输入的能量，可以连续生成三维结构的子结构。
8.关于该方法，例如参考专利de 10 2011 012 412 a1。在其中描述的方法中，通过使用具有不同光敏性的两种材料来产生具有宏观和微观子结构的3d结构。在这种情况下，不同的材料分层使用。为了在结构内进行材料更换，在5分钟的乙醇浴中对结构进行清洗，
以去除先前使用的打印材料的残留物。
9.由于用这种技术可制造的结构尺寸非常小，可能在小于1微米的范围内，用于构建该结构的小的可用空间构成了特殊的挑战。这些挑战既存在于装置及其部件，也存在于结构的检查。为了达到所需的分辨率，使用了具有高放大率和高数值孔径的物镜。这些物镜的工作距离小于400μm至500μm。


技术实现要素：

10.在上述现有技术的基础上，本发明的目的是提供一种多光子打印方法和可用于该方法的装置，利用该方法和装置，可以制造具有不同特性的3d结构和/或由多种不同的打印材料制造3d结构。这种结构上的变化在层间和层内都是可能的。
11.另外，还希望可变性包括打印材料的变化和同一材料特性的变化。
12.此外，还希望已知的支撑材料能够被更好地集成到打印过程中的支撑结构所替代，并且希望该方法期间的稳定性和几何精度得到改善。
13.3d结构也可在微米和亚微米范围内制造。
14.为了实现对可通过打印方法制造的结构元件的观察，还希望有一种可用的检查方法和可用于该方法的检查装置，该检查方法和检查装置以其可实现的结构尺寸辅助打印方法，同时可根据所使用的材料进行可变地定制。
15.该目的通过权利要求1的装置实现，该装置在如权利要求8所述的多光子打印方法和如权利要求14所述的检查方法中的使用。分别涉及前述权利要求的从属权利要求描述了主题的有利配置。
16.本发明的装置和可以与之执行的方法的基本概念将以如下方式描述：以部分的形式的打印材料或检查介质的定位选择性和单独的材料输送与定位选择性的材料排出和在打印的情况下的定位选择性照射相互作用。
17.在打印方法中，要输送和取出材料，其中至少一种是可光交联的材料，并通过逐点聚合进行定位选择性固化。
18.此外，由于原位材料变化，有可能连接不相容但彼此充分反应的材料。
19.材料输送优选按部分进行，并允许在工作点对该方法可用的材料部分进行非常广泛的变化。这尤其涉及改变它们的组成。在方法中完全替换材料和提供增材以设定材料性能或辅助该方法的辅助剂也是可能的。根据各个分配点所需材料的性质和范围，可以在三维结构或其层的所有分配点，或者仅在多个有意选择的分配点进行材料排出装置。
20.这可以单独逐点进行，因为旧材料，特别是从前面的打印或聚合步骤以及同样从前面的检查步骤进入当前分配点附近的旧材料，同样可以被取走并且可以添加新材料。由于定位选择性地需要少量的打印材料，因此可以在很短的时间内修改并在很短的等待时间后甚至完全更换打印材料。这尤其适用于要在微米和亚微米范围内打印的子结构，这需要相应的小部分用于结构元件。
21.以类似的方式，检查介质可以被有意地输送和排出，也可以逐点变化，即与结构元件、检查方法相关。因此可以实现最佳可能的分辨率并且可以同时保护光学器件和物体免受损坏或不期望的影响。检查介质的输送可以在不同的时间进行，例如在制造子结构之后，因此检查可以直接结合到打印过程中。根据使用的材料，在这种组合打印和检查方法中，相
同或单独的输送和排出可用于打印和检查的材料输送和材料提取。
22.此外，一种检查介质可以与第二种检查介质混合，混合比也随时间变化。此外，可以临时使用辅助材料，例如用于冲洗等，或者与检查介质一起使用。
23.检查介质的更换或修改可能仅在一个点发生，例如，如果该点的几何形状、尺寸和/或结构随时间变化。在这种情况下，可以逐步修改检查介质，以便根据结构的变化调整分辨率。如果以自动方式检测到结构的改变，例如当超过预定的锐度不足或通过模式识别的方式时，也有可能以自动方式执行修改，并在此基础上对检查介质的输送和排出进行控制。
24.此外，还可以以这样的方式将3d打印与微观结构的检查连接起来，即打印材料可以同时用作检查介质，可选地添加辅助介质。在这种情况下，光学单元包括用于产生电磁辐射的装置和用于接收电磁辐射的装置，它们可以同时或连续使用。
25.通过使用可变材料供应和/或材料成分的原理，检查装置和检查方法也可以独立于用于检查微观结构的打印方法而使用，并且打印方法可以与替代检查方法一起使用。
26.用于实现该概念的功能如下所述。本领域技术人员将在不同的实施例中以不同的方式将它们彼此组合，因为这对他们来说似乎是适宜的并且适合于应用。
27.用于本发明的术语“打印材料”既指可固化并因此形成结构元件的交联材料，也指拟在分配点处可用于制造相应结构元件的其他材料。
28.就材料应用和照射而言，“定位选择性”一词指打印材料的分配和用于打印材料的固化的照射的分配，这是有意可变的放置，其范围可以限制在与作为3d结构最小单元生成的结构元素相关的程度。放置的可变性包括可在发射单元的相关材料出口或辐射输出与三维结构或三维结构的保持装置之间进行相对运动。打印材料的定位选择性分配还包括由此形成的材料部分由于两种打印材料的混合而具有比焦点更大的程度。
29.与本发明有关的术语“糊状”是指材料具有粘性、呈糊状，因此材料能够流动，可以通过材料输送和材料排出装置的管线和喷嘴施加压力进行运输，并且可以作为一部分进行分配和排出。所用糊状材料的粘度可在1mpa s至500mpa s范围内，优选在1mpa s至250mpa s范围内，更优选在1mpa s至150mpa s范围内，更优选在1mpa s至100mpa s范围内，取决于结构元件的尺寸以及可用于输送和排出的压力和流量。因此，可实现小于1ml/min的材料流速。
30.材料部分的形成发生在基板的表面上，在这种情况下，基板可以是在材料和配置方面适合于相应方法的载体基板，或者可以是先前通过打印方法或另一先前方法产生的结构。后者可以是通过打印方法制造的结构的子结构。
31.基板上由定位选择性和可定量材料输送、光学对准和聚焦到材料部分或检查确定的点，将被称为与装置相关的工作点。关于部分打印和/或检查材料在此处制造的方法，此处也称为分配点。关于三维结构的单个结构元件的打印部分的产生，“分配点”构成其中打印结构元件的空间扩展区域或“打印点”。显然，辐射的实际焦点的大小不必与分配点的大小一致。
32.与此类似，“检查点”是指观察指向和聚焦的点，位于检查介质的内部。
33.根据这种概念，用于处理或观察材料的装置包括具有至少一个材料出口的材料输送装置，通常每种材料使用一个材料出口。所使用的材料也可以是由多种材料的混合物组
成的材料组合物，这些材料在输送至工作点之前已经以混合物的形式存在。这可能在方法过程中保持不变，或在工作点与其他材料混合。
34.优选地，设置两个、三个或更多材料出口。材料出口根据材料的一致性进行配置，以允许定位选择性、可定量地将材料输送至工作点。定位选择性分配包括可定位在工作点附近的相应材料出口和位于分配的打印部分内的装置的光学单元的焦点。
35.该装置还包括具有至少一个材料入口的材料排出装置。根据工作点处材料的预期稠度配置至少一个材料入口，以便能够进行从工作点的液体到糊状材料的定位选择性的材料排出。在这里，定位选择性排出又包括可定位在工作点附近的材料出口。该定位必须靠近工作点，以便不再需要的材料可以排出。在打印方法中，这是包围结构元件的未固化的材料，而在检查方法中，目前不再需要检查介质。
36.可在辐射输出或物镜上安装材料输送的至少一个材料出口和/或材料排出的至少一个材料入口。通过这种方式，材料部分，即打印材料部分或检查介质部分，可以被精确地分配和/或材料排出可以变得特别有效，因为材料入口同样布置在相关部分或至少在其附近。这一措施还改善和加速了材料排出。作为替代方案，至少一个材料出口和/或材料入口可安装在具有上述优点的辐射源的辐射输出上，即使没有浸没效应。
37.如果至少一个材料入口和/或材料出口以可释放或可变定位或以两种方式安装在物镜上，则可针对不同尺寸的材料部分实现各自期望的效果。因此，该装置可以配备不同且多个材料出口和材料入口，并且可以例如配置为打印头，该打印头包括用于打印一种类型的结构元件或整个三维结构所需的辐射和材料组件。
38.为了能够执行所述材料变化，所述材料输送连接到第一材料的至少第一贮存器。任选地，所述材料输送可连接到所述第二材料的第二贮存器和其它贮存器。在打印方法的情况下，第一种材料是光交联打印材料，而在检查方法的情况下，第一种材料是检查介质。材料可通过适当的流体部件从贮存器输送至工作点。
39.该装置还包括光学单元。在打印装置中，这是发射单元，在检查设备中，这是检查单元，例如显微镜或照相机。这两个单元还可以在光学单元中彼此组合。
40.发射单元包括至少一个辐射源，该辐射源配置为产生在焦点处提供所需辐射强度的电磁辐射。目前，激光源尤其适用。然而，随着辐射源的逐渐发展，也可能有其他辐射源。
41.光学单元包括用于将产生的辐射对准和聚焦到分配点上的装置，或将来自检查点的入射(接收)辐射对准和聚焦到检查单元上的装置。适于输送、变向、过滤和聚焦辐射的此类装置是光学部件，例如镜、透镜、准直器、光导管等。为了简洁起见，这里将其称为用于两种装置变体的物镜。
42.根据该装置的一种配置，光学单元的物镜可定位在距离该分配点一定距离处，使得辐射输出或辐射输入位于可通过在工作点处的材料输送产生的材料部分内。这种配置需要对辐射输出的大小有要求，并导致朝向工作点的物镜表面在发射瞬间与材料部分物理接触。这样，就避免了减少辐射的界面。此外，材料输送和材料排出非常接近辐射源的焦点。因此，很短的停滞时间和快速的材料变化是可能的。
43.由于该装置作为浸没装置的该实施例的结果，辐射输出或辐射输入与工作点之间的安装空间可以增加到打印材料的有限可制造部分所允许的程度，可选地添加检查介质。此外，可使用的材料和几何形状的自由度也得到了极大的提高。可以在基材、载体基材或已
制造的结构的材料和/或几何形状上进行打印，例如允许使用打印材料润湿。如果该装置是通过合适的定位装置可移动的三维加角度对准，则打印也可在自由曲面上进行，例如在光纤波导上。
44.根据该装置的配置，该物镜的表面与在输送期间输送的或作为输送结果输送的液体或糊状材料之一发生物理接触，该表面可包括用于将该材料定位在物镜与基板之间的辅助装置。被打印和/或检查材料润湿的表面通常位于物镜的下侧。定位装置用于有意将材料输送至中间空间，中间空间可能非常小，具体取决于要制造或检查的结构。此类定位辅助装置可以是开放或部分封闭的通道，或其他凹口或空腔，其位置或方向以及其尺寸分别根据要制造的材料部分及其位置进行调整。
45.此类通道、凹口、空腔等可例如形成在适配器中，例如以板的形式，其可安装在物镜上，并且其本身是定位装置的一部分。
46.这种适配器的配置可根据不同的要求而变化，例如所输送材料的特性、所需体积的形状和尺寸、由于物镜的要求、所需的部分尺寸等。如果通道或其他形状的定位装置关闭，这仅适用于远离工作点的区域。在工作点本身的区域内，其流体系统是开放的。
47.显然，定位装置以这样的方式配置和布置，从而在装置的使用期间，至少在工作点区域内避免其与载体基板接触，以避免对基板或物体造成损坏。定位装置仅辅助材料流动。
48.表面处理或表面涂层也适用，例如，它们改善了润湿性。另一方面，这些定位辅助装置同样可以帮助材料排出或防止材料部分的不希望的扩散。如果要制造微米和纳米范围内的材料部分，则相应地调整此类微流控装置的类型、位置和尺寸。用于输送和排出材料的定位辅助装置还适用于通过故意将材料引导到使用位置来减少材料的使用。
49.由于微结构和亚微结构也可以用该装置产生，根据该装置的一种配置，材料输送和材料排出装置可以包括微流体部件，例如喷嘴、通道、阀门、壁结构、泵等。微流体学是流体学的一个特殊技术领域，涉及在非常狭窄的空间和非常小的体积内(通常在亚毫米范围内)对液体的行为、精确控制和操作。在这个尺寸范围内，除宏观流体外的其他物理定律也发挥作用。尺寸越小，表面与体积的比率越大。毛细管力和表面电荷控制着重力，允许不同的液体驱动。此外，小通道允许无扰动流动。由于这些优点，微流控部件有助于给一剂材料的输送和材料残留物的运输。这些效应可以以相同的方式用于打印材料和浸没介质的输送和排出。
50.所述装置的配置可以作为复杂部件适配于现有装置，特别是作为打印装置的打印头或作为检查装置的检查头，使用其处理可比较的材料量，尽管对已知的打印或检查过程没有限制。
51.这种包括分别描述的头部单元的装置还包括保持装置，该保持装置配置成在三维结构的制造和/或检查过程中保持三维结构。此类保持装置通常为工作平台，其可任选地具有横向边界。
52.该装置的定位装置配置成相对于彼此定位光学单元、材料出口、材料入口和保持装置。在这种情况下，移动哪些部件取决于各种条件，例如要制造或检查的结构、材料输送装置和材料排出装置的配置、使用的材料等。因此，有必要以所需的精度和相对于结构的步长逐步重新定位工作点以及材料输送装置和材料排出装置的位置。为此，定位装置分别夹持在要移动的部件上，这些部件具有可能的移动自由度。如果一个或多个材料出口以及一
个或多个材料入口与辐射源或物镜相连，从而它们是头部单元的一部分，头部单元和保持装置彼此相对定位。
53.通过控制单元进行时间和空间上的精确定位、发射单元(包括其辐射源)或检查单元的控制以及材料输送装置和材料排出装置的控制。为此，控制单元以通信方式连接到装置的相关部件。
54.总之，可以说明，装置的设计方式即使是非常小的材料体积也可以进行处理。这样，材料的更换时间可以保持非常短。相同的设计结构使得在加工或使用过程中动态改变材料浓度成为可能。在这种情况下，该装置还可以容易地适配于非常广泛的各种系统。
55.上述装置可与用于不同方法的相应实施例一起使用。根据配置用于多光子打印的装置的第一使用方法，通过在合适的基板上生成材料部分并通过电磁辐射引发其聚合来产生三维结构。通过在彼此所需的相对位置多次重复生成这样的结构元件，形成三维结构。
56.为了实施该打印方法，提供至少第一种可光交联的打印材料，并将其一部分分别输送到所需位置，即选择性地输送到所需位置。辐射源的电磁辐射聚焦在以此方式形成的打印部分上。
57.根据本发明，使用至少一种打印材料，优选两种或更多种打印材料来形成打印部分。由于至少一种(即第一种)打印材料的光交联性，在完成相应的打印部分后，在辐射间隔期间通过发射单元定位选择性地照射，并因此固化到形成结构元件的程度。
58.这种材料输送还包括在打印部分中使用两种或两种以上光交联材料。作为替代或补充，打印材料可以是具有不同于第一打印材料的感光性的其他光交联打印材料。
59.作为替代方案，第二打印材料可以是影响物理性质(例如光学、电学、磁学或机械性质)或化学性质(例如相对于其他物质的相容性)的物质。此类物质例如为填料或掺杂剂或其他合适的添加剂。可光活化打印材料的使用，其在光照下改变其结合性质或通过光分解可作为新的打印材料提供打印部分中的进一步变化可能性。
60.辅助介质(例如冲洗剂、溶剂、粘附促进剂等)的输送也是可能的，并且打算包括在术语“打印材料”中。例如，在引入新的或不同的材料之前，可输送洗去未交联材料的溶剂。这样，即使是不互溶的材料也可以相互结合。同样可以使用辅助材料进行冲洗，以提高在中间步骤中形成的打印材料的附着力。
61.在各分配点处的照射结束后，以适当的方式(例如通过抽吸)排出残留在那里的打印部分的未固化的材料。这样，可以在相邻的下一分配点处输送所需的不同打印材料或打印部分的所需不同材料成分。
62.根据该方法的一种配置，通过将剩余的旧材料同时排出并且将新材料输送到相邻的下一个分配点，可以进一步缩短辐射间隔之间的等待时间。此外，同时的材料输送和材料排出允许通过材料输送和材料排出之间的比率，相应打印材料的材料量可以流动地变化。连续的材料输送也是可能的。
63.在进一步的分配点多次重复材料输送、打印部分的照射和材料排出的方法步骤，从而依次构建三维结构。在这种情况下，分配点的空间位置的顺序由适当的控制单元(例如由cad数据集)指定，并且所描述的方法步骤在每个分配点处使用各自期望的材料成分来执行。
64.分别要求的材料成分可通过对之前的成分进行以下一种或多种改变来实现：
[0065]-使用不同于前一打印材料的第一打印材料；
[0066]-使用一种或多种其他可光交联的打印材料；
[0067]-使用一种或多种其他不可光交联的打印材料；
[0068]-改变一种或多种打印材料在打印部分混合物中进入结构元件的比例(体积百分比或重量百分比)，在这种情况下，打印部分混合物的总量可以保持或改变；
[0069]-添加其他的光交联打印材料，同时改变或保持第二打印材料相对于打印部分混合物总量的比例(体积百分比或重量百分比)。
[0070]
打印部分的组成的其他变体是可能的。例如，有利的是，诸如光学折射率、磁化强度、着色、荧光、收缩或膨胀行为等性质可以在不替换材料的情况下改变，而仅仅通过材料成分内填料浓度的动态变化。结构中也可能产生梯度，即均匀或几乎均匀或逐步改变特性。
[0071]
如果材料成分的改变也需要辐射参数的改变，则在相关的分配点上进行调整。
[0072]
根据上面解释的在各自的分配点输送的打印材料的不同可用性，显然，尤其是材料输送、材料排出和照射的方法步骤可以以不同的顺序执行。例如，在定位选择性冲洗等情况下，也可以进行中间步骤，其中不发生照射。
[0073]
发现通过使用所述打印材料和通过定位选择性材料输送，在三维结构的逐点构建中是有利的，定位选择性材料排出和定位选择性照射，用于打印对象在其制造过程中不会过早干燥，从而避免由于毛细管力而导致的结构坍塌。每个中间步骤中的高结构完整性还允许由新材料组成的元件可以并入由第一种材料组成的现有基体中，前提是所述基体具有足够的开孔以容纳要引入的打印材料。如果基质由光敏材料组成，则新材料可能具有不同的光敏性。在这种情况下，现有基质对辐射是透明的，用于交联新材料，因此其交联也可以在现有基质内发生。
[0074]
所述材料输送、材料排出和照射允许将该方法配置为浸没法，其中发射单元的辐射输出在照射期间与打印部分物理接触。一种浸没方法，其特征在于，至少将辐射进入或射出的物镜表面浸没在液体或糊状浸没介质中，浸没介质的程度使后者填充物镜和焦点之间的空间。由于浸没介质相对于空气的折射率值较高，因此有可能实现更高的数值孔径和发射单元物镜的更高分辨率。为此，将发射单元的辐射输出浸没在液体或糊状打印部分，从而用作浸没介质，使得朝向打印部分的光学元件表面与材料部分物理接触，即，它被打印部分的材料覆盖。
[0075]
根据该方法的一种配置，三维结构分层构建，该层由多个结构元素构成。由于上述定位选择性材料输送和定位选择性材料排出装置的配合，可以在层内和层与层之间发生打印部分的成分的改变。因此，可以实现具有局部自由选择的材料成分的三维结构。
[0076]
就该方法而言，同样可以通过使用和打印至少一种单体作为第一打印材料和交联剂作为第二打印材料来形成至少一组结构元件，即三维结构内的连接区域，任选地具有交联剂浓度的变化。这样的区域可以用作牺牲层，例如用作支撑或填充区域，其随后可以被消除。
[0077]
在上述配置中，可使用所述方法产生的三维结构在材料成分和/或结构内的材料特性方面具有变化，从理论上讲，其可在水平方向上任意延伸，对应于通常在三维空间中使用的x-y平面的坐标系，和/或在与之垂直的z方向上，即在结构内。三维结构中的一个或多个材料特性也可能以梯度的形式发生变化。
[0078]
材料排出期间的最小等待时间使得能够改变材料，同时，特别是在浸没法的变体中，能够产生具有小于500nm、优选小于300nm、更优选小于200nm、甚至小于100nm的非常高的位置分辨率的周期性子结构。亚微米范围内由不同材料组成的子结构可以打印。打印材料的不断变化有助于这些子结构的重复性。此外，可以形成梯度结构。例如，在这些情况下，可以尽可能动态和连续地改变特定填料。
[0079]
利用根据本发明的方法，由于打印以及可组合材料方面的变化，可以产生不同的组分。例如，可以打印由多个光学上不同的材料组成的透镜组，或在透镜内折射率变化的透镜。该方法还可用于打印机械主动结构，例如微机械部件，其部件也可由不同材料组成。
[0080]
通过位置选择材料输送和聚焦照射材料排出装置的打印方法的所述原理也可应用于检查方法。在后者中，通过在工作点(本例中为检查点)输送材料来分配合适的检查介质。进行分割时，使面向对象的物镜表面与检查介质物理接触，在本实施例中，检查介质称为浸没介质，即，由于物镜聚焦在所需的检查点上，以及物镜与检查点之间距离的相关设置，因此物镜浸没在浸没介质中，如上文关于浸没打印方法所述。为了更换浸没介质或在检查结束后，可通过定位选择性材料排出移除浸没介质。
[0081]
这里，由于所用材料的变化，如上文关于打印方法所述，浸没介质的特性可以很好地调整到检查要求。如果发射单元被临时替换为检查单元和一部分根据输送的检查单元的物镜而定制的浸没介质，而不是打印部分，则这两种方法的组合也可能发生。打印材料本身也可能与浸没物镜兼容。
[0082]
也可以使用已知的浸没介质，例如浸没油。聚焦可通过透明基板进入任选可改变的浸没介质。
附图说明
[0083]
上述检查介质的时间变化也可应用于浸没法，以便可发生随时间变化的结构的最佳表现。下面将借助于装置的配置更详细地解释本发明。为此，
[0084]
图1示出了具有打印头的打印装置；
[0085]
图2示出了具有检查头的检查装置；和
[0086]
图3示出了包括用于材料定位辅助装置的一个实施例的物镜。
[0087]
如本发明的说明所需，附图仅示意性地示出了这些装置的轮廓。他们对量表的完整性或准确性没有任何要求。
具体实施方式
[0088]
根据图1的打印设备包括具有辐射源2和辐射输出3的发射单元1。激光用作辐射源。辐射输出3与工作平台4相对，工作平台4上布置有用于接收三维结构(未表示)的载体基板5。发射单元6的焦点同时也是工作和分配点，其位于载体基板5上的辐射输出3或具有渐进结构的三维结构之间。
[0089]
材料输送装置9的两个材料出口8和材料排出装置11的材料入口10通过适当的保持装置7安装在辐射源2的辐射输出3处。材料出口8和材料入口10配置为微流控喷嘴。他们执行第一打印材料12.1和第二打印材料12.2的输送。保持装置7允许喷嘴的安装和拆卸以及安装用于进一步打印材料的其他喷嘴和/或其他材料入口10。两种打印材料12.1、12.2分
别存储在贮存器13.1、13.2中，并通过微流控通道14连接至喷嘴。
[0090]
具有辐射源2的发射单元1的配置以及材料出口8和材料入口10在辐射输出3处的安装的效果是，这些部件一起形成可用于现有打印系统的打印头18。
[0091]
将两种打印材料12.1、12.2分配到载体基板5上导致混合并形成打印部分15。打印部分15的尺寸和位置使得辐射源2的辐射输出3与打印部分15物理接触，并且在示例性实施例中位于打印部分15内。
[0092]
打印装置的控制单元16控制发射单元1、材料输送装置9和材料排出装置11以及定位装置17。后者通过移动发射单元1来执行辐射源2相对于工作平台4的移动。
[0093]
为了执行该方法，将打印头18定位在载体基板4的对面，并且在该位置将打印部分15分配到载体基板5上。通过聚焦激光束19在打印部分15中引发聚合，并且由此形成结构元件(未表示)。随后将打印头18移动到相邻位置，并且形成可连接到第一结构元件或在后续步骤中连接的第二结构元件。该过程最初重复进行以形成三维结构的第一层，并且随后以相同的方式产生三维结构的每一层。
[0094]
根据图2的检查装置具有类似的结构。在这种情况下，发射单元被观察单元1取代，辐射输出被观察单元1的物镜3取代，至少一种打印材料被存储在贮存器13中的浸没介质12取代，打印部分被浸没介质部分15取代，打印头单元被浸没头单元18替换。与打印装置的焦点相反，检查装置的检查点6位于三维结构5的表面上。代替打印部分，对于检查方法，在载体基板上生成一部分浸没介质12，使得浸没介质12填充物镜3和载体基板5之间的中间空间。在其他方面，参考关于图1的说明。
[0095]
图3示出了物镜3及其下侧19的视图，该下侧在使用期间朝向载体基板(未示出)。适配器板20布置在下侧19上，适配器板20包括圆形开口形式的中央光学窗口25。光学窗口25位于微流体的中间，例如完全打开的通道21，该通道21在中心地延伸在适配器板20上，并起到定位辅助的作用。在所表示的示例性实施例中，通道21的宽度大于光学窗口25的直径。作为替代方案，光学窗口可能大于通道宽度，不需要光学窗口的全部填充。
[0096]
通过将材料引入通道21的材料输送(未表示)，在通道21的一端将材料送入光学窗口(称为流入23，以将其区分)。液体或糊状材料(未表示)的一部分沿流动方向22流入通道21，并且由于预定的足够部分尺寸，填充光学窗口25至少达到使得材料与载体基板物理接触的程度。在各个方法步骤结束后，通过通道21另一端的材料排出(未表示)将材料从通道21中抽出，称为流出24，并且随后可使用另一种材料替代。
[0097]
这种适配器板20可用于打印设备(未表示)和检查设备(未表示)。相应地，该材料可以是打印材料或浸没材料。在使用过程中，适配器板20与载体基板5(未表示)相对，并且材料部分具有一定尺寸，并通过通道21引导到一个位置，使得光学窗口25区域中载体基板5和物镜3之间的中间空间完全填满。
[0098]
附图标记
[0099]
1 发射单元；观察单元
[0100]
2 辐射源
[0101]
3 辐射输出、物镜
[0102]
4 工作平台
[0103]
5 三维结构
[0104]
6 焦点、分配点、检查点
[0105]
7 保持装置
[0106]
8 材料出口
[0107]
9 材料输送装置
[0108]
10 材料入口
[0109]
11 材料排出装置
[0110]
12、12.1、12.2 打印材料、检查介质
[0111]
13、13.1、13.2 贮存器
[0112]
14 通道
[0113]
15 打印部分、检查介质的一部分
[0114]
16 控制单元
[0115]
17 定位装置
[0116]
18 打印头单元，浸没式打印头单元
[0117]
19 下侧
[0118]
20 适配器板
[0119]
21 通道
[0120]
22 流动方向
[0121]
23 流入
[0122]
24 流出
[0123]
25 光学窗口