本發(fā)明涉及一種三維模型，特別是一種三維模型打印切層方法。

背景技術(shù)：

三維打印(3dprinting)技術(shù)是近年來最受矚目的技術(shù)。通過三維打印技術(shù)，使用者可自行設(shè)計并繪制三維模型(3dmodel)，并使用三維印表機(jī)(3dprinter)將所繪制的三維模型實(shí)體化。

于三維打印技術(shù)中，最廣泛使用的成型技術(shù)是先將固態(tài)的耗材加熱至半熔融狀態(tài)，再依據(jù)三維模型來將加熱后的耗材擠至平臺的特定位置上。被擠至平臺上的耗材會因室溫遠(yuǎn)低于其熔點(diǎn)而迅速恢復(fù)為固態(tài)。如此反復(fù)進(jìn)行堆疊作業(yè)，即可將三維模型實(shí)體化。

請同時參閱圖1及圖2，圖1為斜曲面的示意圖，圖2為無支撐結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型的示意圖。若前述三維模型包括斜曲面時(如圖1所示的角度為15度至60度不等的斜曲面)，所擠出的半熔融狀態(tài)的耗材將因附著面積不足而無法順利成形，并制造出如圖2所示的失敗的三維實(shí)體模型。

為解決上述問題，已有一種現(xiàn)有技術(shù)三維模型打印切層方法被提出。請參閱圖3，圖3為有支撐結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型的示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)三維模型打印切層方法可自動檢測三維模型的斜曲面，并自動于斜曲面下方加入支撐結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。借此，所擠出的耗材不會因附著面積不足而打印失敗。

然而，無論三維模型的斜曲面是否需要支撐結(jié)構(gòu)(如于此例子中，角度大于/等于45度的斜曲面實(shí)不須支撐結(jié)構(gòu)亦可提供足夠的附著面積)，現(xiàn)有技術(shù)三維模型打印切層方法皆會自動加入支撐結(jié)構(gòu)。上述方式不僅會增加打印時間，亦會增加耗材的使用量。

因此，現(xiàn)有技術(shù)三維模型打印切層方法存在上述問題，而亟待更有效的方案被提出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三維模型打印切層方法，可分析一三維模型中需要添加支撐結(jié)構(gòu)的多個特定部位，并自動添加必要的一支撐結(jié)構(gòu)至該三維模型的該些特定部位。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三維模型打印切層方法，用以經(jīng)運(yùn)算而添加一支撐結(jié)構(gòu)至一三維模型，該三維模型打印切層方法包括：

a)取得一切層厚度及對應(yīng)該切層厚度的一最低重疊比例；

b)依據(jù)該切層厚度對該三維模型執(zhí)行一切層處理以取得多個成形物件層，并分別分析該多個成形物件層中上下相鄰并形成一懸空斜曲面的至少二該成形物件層間的一重疊比例；及

c)于判斷該重疊比例小于該最低重疊比例時，于對應(yīng)的該懸空斜曲面的下方添加該支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，該步驟a是將該三維模型的一高度值除以一切層數(shù)以取得該切層厚度，其中該多個成形物件層的層數(shù)與該切層數(shù)相同。

優(yōu)選地，于該步驟a后包括一步驟a1：取得對應(yīng)該最低重疊比例、該切層厚度及一三維印表機(jī)的一打印孔徑的一臨界角度；于該步驟b后包括步驟b1：依據(jù)該重疊比例取得該懸空斜曲面的一傾斜角度；該步驟c是依據(jù)該傾斜角度是否小于該臨界角度來決定該重疊比例是否小于該最低重疊比例。

優(yōu)選地，該步驟a1是依據(jù)一查找表取得該臨界角度，其中該查找表記錄有該最低重疊比例、多個組該切層厚度、該打印孔徑及該臨界角度間的一對應(yīng)關(guān)系。

優(yōu)選地，該臨界角度是0<k<1，其中，k為該最低重疊比例；n為該打印孔徑；lx為該切層厚度。

優(yōu)選地，該步驟b1包括一步驟b11：依據(jù)該重疊比例計算二該成形物件層的中心點(diǎn)的連線與一水平線所形成的銳角角度以作為該傾斜角度。

優(yōu)選地，該步驟c是將該支撐結(jié)構(gòu)所包括的多個支撐物件層添加于上層的該打印單元的一懸空部分的下方。

優(yōu)選地，該最低重疊比例是

優(yōu)選地，還包括下列步驟：

d)依據(jù)一三維印表機(jī)的一打印孔徑將該多個成形物件層轉(zhuǎn)換為一第一打印數(shù)據(jù)，并將該支撐結(jié)構(gòu)所包括的多個支撐物件層轉(zhuǎn)換為第二打印數(shù)據(jù)；及

e)傳送該第一打印數(shù)據(jù)及該第二打印數(shù)據(jù)至該三維印表機(jī)以進(jìn)行打印。

優(yōu)選地，該步驟e是依據(jù)該第一打印數(shù)據(jù)控制該三維印表機(jī)的一第一噴頭使用一第一材質(zhì)耗材進(jìn)行打印，并依據(jù)該第二打印數(shù)據(jù)控制該三維印表機(jī)的一第二噴頭使用一第二材質(zhì)耗材進(jìn)行打印。

優(yōu)選地，還包括一步驟f：對所添加的多個彼此相鄰的該多個支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行一簡化步驟。

優(yōu)選地，該簡化步驟是合并彼此相鄰的該多個支撐結(jié)構(gòu)為一共用支撐結(jié)構(gòu)，其中該共用支撐結(jié)構(gòu)與所支撐的該成形物件層間的重疊比例及所支撐的該成形物件層與其他該成形物件層間的重疊比例的總和不小于該最低重疊比例。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

本發(fā)明的三維模型打印切層方法可有效避免所印出的三維實(shí)體模型的懸空部分因附著面積過小而變形，并可避免在不需要支撐結(jié)構(gòu)的部位設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)而有效節(jié)省打印時間及耗材使用量。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為斜曲面的示意圖；

圖2為無支撐結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型的示意圖；

圖3為有支撐結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型的示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型打印切層系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型打印切層方法流程圖；

圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的三維模型打印切層方法流程圖；

圖7為本發(fā)明的第一懸空斜曲面示意圖；

圖8為本發(fā)明第三實(shí)施例的三維模型打印切層方法部分流程圖；

圖9為本發(fā)明第四實(shí)施例的三維模型打印切層方法部分流程圖；

圖10為本發(fā)明的第二懸空斜曲面示意圖；

圖11為本發(fā)明的添加支撐結(jié)構(gòu)后的三維實(shí)體模型示意圖；

圖12為本發(fā)明的移除支撐結(jié)構(gòu)后的三維實(shí)體模型示意圖；

圖13為本發(fā)明第五實(shí)施例的三維模型打印切層方法部分流程圖；

圖14為本發(fā)明的簡化支撐結(jié)構(gòu)第一示意圖；

圖15為本發(fā)明的簡化支撐結(jié)構(gòu)第二示意圖。

其中，附圖標(biāo)記

1三維模型打印切層系統(tǒng)

2三維印表機(jī)

10儲存裝置

100電腦程序

102查找表

12連接端口

14人機(jī)界面

16處理器

3、300、302、304、306斜曲面

40、70、70’三維模型

42、44三維實(shí)體模型

50、80-86支撐結(jié)構(gòu)

500-506支撐物件層

52實(shí)體支撐結(jié)構(gòu)

600-608、700-716成形物件層

88共用支撐結(jié)構(gòu)

lx切層厚度

ly水平距離

lz重疊長度

n打印孔徑

α臨界角度

s10-s20第一支撐結(jié)構(gòu)添加步驟

s30-s44第二支撐結(jié)構(gòu)添加步驟

s380傾斜角度分析步驟

s50-s52輸出步驟

s70支撐結(jié)構(gòu)簡化步驟

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

首請參閱圖4，為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型打印切層系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖4揭露了本發(fā)明的一三維模型打印切層系統(tǒng)1(以下簡稱該系統(tǒng)1)，主要包括用以儲存數(shù)據(jù)的一儲存裝置10、電性連接一三維印表機(jī)2的一連接端口12、用以接受操作及輸出數(shù)據(jù)的一人機(jī)界面14(如鍵盤、滑鼠或觸控?zé)赡?及電性連接上述元件并用以控制該系統(tǒng)1的一處理器16。較佳地，該系統(tǒng)1是臺式電腦、筆記本電腦、云端服務(wù)器或智能手機(jī)，但不應(yīng)以此限定。

較佳地，該儲存裝置10可進(jìn)一步儲存一電腦程序100。該電腦程序100記錄有電腦可執(zhí)行的程序碼，當(dāng)該處理器16執(zhí)行該電腦程序100后，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明各實(shí)施例所述的三維模型打印切層方法。

續(xù)請同時參閱圖5，為本發(fā)明第一實(shí)施例的三維模型打印切層方法流程圖。本發(fā)明各實(shí)施例的三維模型打印切層方法主要皆是由圖4所示的該系統(tǒng)1來加以實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例的三維模型打印切層方法包括下列步驟。

步驟s10：該系統(tǒng)1載入一三維模型。具體而言，該儲存裝置10可進(jìn)一步匯入或儲存一三維物件檔(圖未標(biāo)示)，如stl檔、vrml檔、ply檔、3ds檔或zpr檔。該處理器16經(jīng)由讀取該三維物件檔來載入該三維模型，以及該三維模型的相關(guān)數(shù)據(jù)。

步驟s12：該系統(tǒng)1取得對應(yīng)一切層厚度的一最低重疊比例。具體而言，該系統(tǒng)1是先取得用于后續(xù)的一切層處理的該切層厚度，再自該儲存裝置10讀取該切層厚度對應(yīng)的該最低重疊比例。

于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該切層厚度可借由計算獲得。具體而言，該系統(tǒng)1是取得該三維模型的一高度值及用于該切層處理的一切層數(shù)。接著，該系統(tǒng)1將該三維模型的該高度值除以該切層數(shù)以計算該切層厚度，再取得對應(yīng)計算出的該切層厚度的該臨界角度。

步驟s14：該系統(tǒng)1依據(jù)該切層厚度對該三維模型進(jìn)行該切層處理以取得多個成形物件層，并依序分析該多個成形物件層中的相鄰的二該成形物件層間的一重疊比例，其中該多個成形物件層的層數(shù)與該切層數(shù)相同，二該成形物件層是上下相鄰并形成一懸空斜曲面。具體而言，上層的該成形物件層與下層的該成形物件層不完全重疊，而使上層的該成形物件層具有一懸空部分及與下層的該成形物件層重疊的一重疊部分(如圖7的重疊長度lz所涵蓋部分)

更進(jìn)一步地，經(jīng)過該切層處理后，該三維模型可被轉(zhuǎn)換成由該多個成形物件層堆疊而成的一切層模型。并且，于該切層模型中，是借由階梯式堆疊二該成形物件層來形成該懸空斜曲面(如圖7所示)，以呈現(xiàn)該三維模型的圓滑的三維懸空斜曲面。因此，該切層模型的各該懸空斜曲面的一傾斜角度是分別對應(yīng)該三維模型的不同的該三維懸空斜曲面的一傾斜角度。

并且，二該成形物件層間的該重疊比例(如圖7所示的重疊長度lz除以孔徑n)是隨該多個懸空斜曲面(或?qū)?yīng)的該三維懸空斜曲面)的該傾斜角度增加或減少。更進(jìn)一步地，該傾斜角度越小，則該重疊比例越小，反之亦然。

該系統(tǒng)1可依序選擇該多個成形物件層中上下相鄰的二該成形物件層，并識別所選擇的二該成形物件層是否形成該懸空斜曲面。若是，則進(jìn)一步分析上下相鄰并形成該懸空斜曲面的二該成形物件層間的該重疊比例。

步驟s16：該系統(tǒng)1判斷該懸空斜曲面的該重疊比例是否小于該最低重疊比例。若該重疊比例小于該最低重疊比例，則判定對應(yīng)的該懸空斜曲面于未來打印時可能附著面積不足，并執(zhí)行步驟s18；否則，判定對應(yīng)的該懸空斜曲面于未來打印時附著面積足夠，并執(zhí)行步驟s20。

步驟s18：該系統(tǒng)1于該重疊比例小于該最低重疊比例的二該成形物件層所形成的該懸空斜曲面的下方添加必要的一支撐結(jié)構(gòu)。借此，該懸空斜曲面于未來打印時可具有足夠的附著面積而不會打印失敗。較佳地，該支撐結(jié)構(gòu)包括多個支撐物件層。并且，各該支撐物件層的切層厚度是與該成形物件層的該切層厚度相同或不同。

步驟s20：該系統(tǒng)1判斷是否該切層模型的所有該成形物件層皆已分析完畢。若該系統(tǒng)1判斷已分析完畢，結(jié)束三維模型打印切層方法；否則，再次執(zhí)行該步驟s14。

續(xù)請參閱圖6，為本發(fā)明第二實(shí)施例的三維模型打印切層方法流程圖。本實(shí)施例與第一實(shí)施例差異在于，本實(shí)施例是使用更易于比較及處理的該傾斜角度來取代該重疊比例進(jìn)行是否添加該支撐結(jié)構(gòu)的判斷，以提升處理效率。本實(shí)施例的三維模型打印切層方法包括下列步驟。

步驟s30：載入該三維模型。

步驟s32：取得該切層厚度及對應(yīng)該切層厚度的該最低重疊比例。

步驟s34：取得對應(yīng)該最低重疊比例、該切層厚度及該三維印表機(jī)2的該打印孔徑的該臨界角度，其中該打印孔徑是該三維印表機(jī)2所擠出的耗材的寬度(如0.4mm或0.2mm)。

較佳地，該系統(tǒng)1可經(jīng)由該人機(jī)界面14接受該使用者輸入該最低重疊比例、該切層厚度、該切層數(shù)或該打印孔徑，自儲存裝置10讀取預(yù)存的該最低重疊比例、該切層厚度、該切層數(shù)或該打印孔徑，或自外部裝置(如該三維印表機(jī)2)接收該最低重疊比例、該切層厚度、該切層數(shù)或該打印孔徑，不以此限定。

較佳地，該儲存單元10進(jìn)一步儲存一查找表102，該查找表102記錄有該最低重疊比例、多個組該切層厚度、該打印孔徑及該臨界角度間的一對應(yīng)關(guān)系。該系統(tǒng)1可依據(jù)所取得的該切層厚度與該打印孔徑對該查找表102進(jìn)行查表，以取得該臨界角度(容后詳述)。

雖于本實(shí)施例中，該系統(tǒng)1是經(jīng)由查詢該查找表102來取得該臨界角度，但不以此為限。于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)1亦可經(jīng)由即時運(yùn)算來取得該臨界角度(容后詳述)。

步驟s36：執(zhí)行該切層處理，分析上下相鄰并形成該懸空斜曲面的二該成形物件層間的該重疊比例。

步驟s38：取得二該成形物件層所形成的該懸空斜曲面的該傾斜角度。較佳地，該系統(tǒng)1是依據(jù)該重疊比例、該打印孔徑及該切層厚度計算該懸空斜曲面的該傾斜角度(容后詳述)。

于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)1可先對該切層模型的該多個成形物件層進(jìn)行識別，以識別出由二該成形物件層形成的懸空的該懸空斜曲面(如依序選擇二該成形物件層，并分別分析所選擇二該成形物件層是否形成斜曲面及所形成斜曲面是否懸空，或者，先依據(jù)該三維物件檔的附加信息取得各該三維懸空斜曲面的所在位置，再據(jù)以判斷對應(yīng)的該懸空斜曲面的所在位置)，再分析該懸空斜曲面的該傾斜角度(如將對應(yīng)的該三維懸空斜曲面的該傾斜角度作為該懸空斜曲面的該傾斜角度)。

于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)1可依據(jù)該三維模型來分析各該懸空斜曲面的該傾斜角度。具體而言，該三維模型的所有該多個三維懸空斜曲面皆是由該使用者依據(jù)預(yù)想的傾斜角度所設(shè)計，并以該三維物件檔的形式儲存，因此該三維物件檔的附加信息可包括所有該多個三維懸空斜曲面的該多個傾斜角度。

步驟s40：該系統(tǒng)1判斷該懸空斜曲面的該傾斜角度是否小于該臨界角度。若該傾斜角度小于該臨界角度，則執(zhí)行步驟s42；否則，執(zhí)行步驟s44。

步驟s42：該系統(tǒng)1于對應(yīng)的該懸空斜曲面的下方添加該支撐結(jié)構(gòu)。

步驟s44：該系統(tǒng)1判斷是否所有該懸空斜曲面皆已分析完畢。若該系統(tǒng)1判斷已分析完畢，結(jié)束三維模型打印切層方法；否則，再次執(zhí)行該步驟s36。

請參閱圖7，為本發(fā)明的第一懸空斜曲面示意圖，用以說明如何推導(dǎo)出下列用于計算該臨界角度的式1。

臨界角度…………(式1)；

其中，k為二上下相鄰的二成形物件層間的最低重疊比例；n為打印孔徑；lx為切層厚度。

首先，該三維模型的該三維懸空斜曲面3經(jīng)過切層處理后可被轉(zhuǎn)換為由上下相鄰且上層懸空的二成形物件層(該成形物件層為該三維印表機(jī)2依據(jù)當(dāng)前設(shè)定可打印的最小范圍)堆疊而成的該懸空斜曲面，也就是說該三維懸空斜曲面3經(jīng)過該切層處理后的該切層數(shù)為兩層。

接著，我們可假設(shè)各該成形物件層的水平寬度為該打印孔徑n，各該成形物件層的高度為該切層厚度lx，并可進(jìn)一步假設(shè)二該成形物件層水平的重疊長度為lz，二該成形物件層的中心點(diǎn)的水平距離為ly，且可推知ly＝n-lz。接著，可依下述演算推導(dǎo)出式2：

…………(式2)。

值得一提的是，打印時耗材的附著面積是否足夠主要是取決于二該成形物件層間的該重疊長度lz與該成形物件層的水平寬度(即該打印孔徑n)間的該重疊比例是否夠高。換句話說，當(dāng)該重疊比例越高(該重疊長度lz越長)時，該臨界角度α越大，耗材的附著面積亦越大，越不易打印失??；當(dāng)該重疊比例越低(該重疊長度lz越短)時，該臨界角度α越小，耗材的附著面積相對越小，越容易打印失敗。

更進(jìn)一步地，于不添加該支撐結(jié)構(gòu)下，可使耗材具有足夠且最少的附著面積的該最低重疊比例(即該重疊長度lz的最低下限)是由耗材的材質(zhì)來決定，耗材粘性越強(qiáng)，則該最低重疊比例越低，反之亦然。

我們可假設(shè)該最低重疊比例為k，并可依下述演算推導(dǎo)出式3：

………(式3)。

接著，將式3代入式2，即可推導(dǎo)出式1：

………(式1)。

較佳地，當(dāng)該最低重疊比例(即二該成形物件層的重疊長度至少大于該打印孔徑n的一半，或上層的該成形物件層的懸空長度至少小于該打印孔徑n的一半)時，可使大部分材質(zhì)的耗材于打印時具有足夠的附著面積，而使所擠出的耗材不易因附著面積不足而打印失敗。換句話說，依據(jù)所計算出的該臨界角度α可適用大部分的打印情況。

接著說明該系統(tǒng)1如何依據(jù)所取得的該切層厚度與該打印孔徑對該查找表102進(jìn)行查表，以取得該臨界角度。

表1

表1為該查找表102的一實(shí)施例，用以示例性說明如何查表。表1所示的多個該臨界角度，是事先依據(jù)該最低重疊比例為不同的該切層厚度及不同的該打印孔徑分別計算并記錄于該查找表102，以使該系統(tǒng)1于后續(xù)處理中可不經(jīng)計算快速取得對應(yīng)的該臨界角度。

舉例來說，若該打印孔徑為0.3mm，該切層厚度為0.2mm，則該系統(tǒng)1可快速判定該臨界角度為53.1度；若該打印孔徑為0.4mm，該切層厚度為0.1mm，則該系統(tǒng)1可快速判定該臨界角度為26.6度，以此類推。

雖以本實(shí)施例中僅以該最低重疊比例為的該查找表102為例進(jìn)行說明，但不應(yīng)以此限定。于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該儲存裝置10可儲存多個該查找表102，并且各該查找表102分別對應(yīng)不同的該最低重疊比例(如對應(yīng)的該最低重疊比例分別為及的三組該查找表102)。該系統(tǒng)1可依使用者需求自動選擇適合的該查找表102來進(jìn)行查表。

值得一提的是，雖上述說明書中，式1及該查找表102是用來計算該臨界角度，但不以此限定。上述式1及該查找表102亦可應(yīng)用于計算該傾斜角度。

以使用上述式1來計算該傾斜角度為例，可將該臨界角度α替換為該傾斜角度β，并將該最低重疊比例替換為該重疊比例r，而可獲得下列式2：

傾斜角度…………(式2)；

其中，r為二上下相鄰的二成形物件層間的重疊比例；n為打印孔徑；lx為切層厚度。

借此，于該步驟s38中，該系統(tǒng)1可依據(jù)所取得的該重疊比例、該打印孔徑及該切層厚度來計算對應(yīng)的該傾斜角度。

以使用該查找表102來計算該傾斜角度為例，該儲存裝置10可儲存多個該查找表102，各該查找表102分別對應(yīng)至不同的該重疊比例，并且各該查找表102是如表1般記錄有多個組該切層厚度、該打印孔徑及該臨界角度間的該對應(yīng)關(guān)系。該系統(tǒng)1可依據(jù)所取得的該重疊比例選擇對應(yīng)的該查找表102，并依據(jù)所取得的該切層厚度與該打印孔徑對所選擇的該查找表102進(jìn)行查表，以取得該臨界角度。

續(xù)請參閱圖8，為本發(fā)明第三實(shí)施例的三維模型打印切層方法部分流程圖。本實(shí)施例與第一實(shí)施例差異在于，本實(shí)施例的三維模型打印切層方法于步驟s20后還包括下列步驟。

步驟s50：該系統(tǒng)1依據(jù)該三維印表機(jī)2的該打印孔徑(即第一打印孔徑)將該多個成形物件層轉(zhuǎn)換為一打印數(shù)據(jù)(即第一打印數(shù)據(jù))。較佳地，該打印數(shù)據(jù)是由多個打印控制指令(如用以指示該三維印表機(jī)2的噴頭的移動位置的指令)所組成，如g-code。并且，該系統(tǒng)1可進(jìn)一步依據(jù)該三維印表機(jī)2的另一打印孔徑(即第二打印孔徑)將該多個支撐物件層轉(zhuǎn)換為另一打印數(shù)據(jù)(即第二打印數(shù)據(jù))，其中該第一打印孔徑與該第二打印孔徑可相同或不同打印孔徑。

步驟s52：該系統(tǒng)1傳送該打印數(shù)據(jù)至該三維印表機(jī)2以進(jìn)行打印。具體而言，該系統(tǒng)1傳送該第一打印數(shù)據(jù)及該第二打印數(shù)據(jù)至該三維印表機(jī)，該三維印表機(jī)2依據(jù)所收到的打印數(shù)據(jù)進(jìn)行打印以打印出已添加支撐結(jié)構(gòu)的一三維實(shí)體模型

較佳地，該三維印表機(jī)2是使用不同材質(zhì)的耗材來分別打印該多個成形物件層及該多個支撐物件層，如使用一第一材質(zhì)耗材(如高粘度或不易溶材質(zhì))來打印該多個成形物件層，并使用一第二材質(zhì)耗材(如水溶性或其他可溶性的材質(zhì))來打印該多個支撐物件層。借此，本發(fā)明所生成的該三維實(shí)體模型可于打印完成后借由浸泡溶劑或外力剝離來有效且快速地移除該支撐結(jié)構(gòu)。

較佳地，該三維印表機(jī)2是包括多個噴頭，且該多個噴頭可同時進(jìn)行打印。以雙噴頭為例，第一噴頭可依據(jù)該第一打印數(shù)據(jù)打印該成形物件層，并且，第二噴頭可依據(jù)該第二打印數(shù)據(jù)同時打印該支撐物件層。該多個噴頭所使用的打印耗材的材質(zhì)可相同或不同。借此，本發(fā)明可有效提升打印速度。并且，本發(fā)明還可同時使用不同材質(zhì)的耗材來進(jìn)行打印以生成具有復(fù)合材質(zhì)的該三維實(shí)體模型。

續(xù)請參閱圖9，為本發(fā)明第四實(shí)施例的三維模型打印切層方法部分流程圖。本實(shí)施例與第二實(shí)施例差異在于，本實(shí)施例的三維模型打印切層方法的步驟s38還包括步驟s380。

步驟s380：該系統(tǒng)1依據(jù)該重疊比例計算二該成形物件層的中心點(diǎn)的連線與一水平線所形成的一銳角角度，并將所計算出的該銳角角度作為該傾斜角度。

續(xù)請同時參閱圖10、圖11及圖12，圖10為本發(fā)明的第二懸空斜曲面示意圖，圖11為本發(fā)明的添加支撐結(jié)構(gòu)后的三維實(shí)體模型示意圖，圖12為本發(fā)明的移除支撐結(jié)構(gòu)后的三維實(shí)體模型示意圖，用以示例性說明如何自動添加該支撐結(jié)構(gòu)至該三維模型。于本實(shí)施例中將以該臨界角度為45度為例進(jìn)行說明。

請參閱圖10。于本實(shí)施例中，一三維模型40經(jīng)過該切層處理后可轉(zhuǎn)換為五個成形物件層600-608，并且五個該成形物件層600-608構(gòu)成四個懸空斜曲面300-306。該多個懸空斜曲面300-306的該傾斜角度分別為60度、45度、30度及15度。

接著，該系統(tǒng)1可判斷一第一懸空斜曲面300的該傾斜角度(60度)及一第二懸空斜曲面302的該傾斜角度(45度)不小于該臨界角度(45度)，而可不須添加支撐結(jié)構(gòu)。并且，該系統(tǒng)1判斷一第三懸空斜曲面304的該傾斜角度(30度)及一第四懸空斜曲面306的該傾斜角度(15度)小于該臨界角度，而須添加支撐結(jié)構(gòu)。

于判斷完畢后，該系統(tǒng)1于對應(yīng)該第三懸空斜曲面304及該第四懸空斜曲面306的該成形物件層606及該成形物件層608的一懸空部分的下方添加一支撐結(jié)構(gòu)50(圖10所示的斜線部分)。較佳地，該支撐結(jié)構(gòu)50是包括四個支撐物件層500-506，并且該多個支撐物件層500-506的該切層厚度是與該多個成形物件層600-608相同。該支撐結(jié)構(gòu)50的高度(即該多個支撐物件層500-506的層數(shù))主要是依據(jù)該多個懸空斜曲面300-306的懸空高度來加以決定。

接著，該系統(tǒng)1將該多個成形物件層600-608及該多個支撐物件層500-506進(jìn)行處理并傳送至該三維印表機(jī)2打印，以制造出如圖11所示的添加一實(shí)體支撐結(jié)構(gòu)52后的一三維實(shí)體模型42。

值得一提的是，于打印過程中，相同階層或相同高度的該多個成形物件層600-608及該多個支撐物件層500-506可同時被打印。

舉例來說，該三維印表機(jī)2將同時打印該成形物件層600及該支撐物件層500，接著同時打印該成形物件層602及該支撐物件層502，同時打印該成形物件層604及該支撐物件層504，同時打印該成形物件層606及該支撐物件層506，最后打印該成形物件層608。并且，打印該成形物件層606、608時，由于已打印完成的該支撐物件層504、506可適時提供支撐，該三維印表機(jī)2所擠出的打印耗材不會因附著面積不足而打印失敗。

最后，該使用者可手動或經(jīng)由機(jī)械拔除該三維實(shí)體模型42上的該實(shí)體支撐結(jié)構(gòu)52，而可獲得如圖12所示的成功打印且無該實(shí)體支撐結(jié)構(gòu)52的一三維實(shí)體模型44。

續(xù)請參閱圖13，為本發(fā)明第五實(shí)施例的三維模型打印切層方法部分流程圖。本實(shí)施例與第一實(shí)施例差異在于，本實(shí)施例的三維模型打印切層方法于判斷該切層模型的所有該成形物件層皆已分析完畢后(步驟s20，是)可進(jìn)一步執(zhí)行步驟s70：該系統(tǒng)1對所添加的該支撐結(jié)構(gòu)執(zhí)行一簡化步驟。

具體而言，該系統(tǒng)1可對所添加的所有該支撐結(jié)構(gòu)逐一進(jìn)行分析，以分別判斷彼此相鄰的該多個支撐結(jié)構(gòu)是否可被刪除或合并。若該系統(tǒng)1判斷存在可刪除或合并的該支撐結(jié)構(gòu)，則對該支撐結(jié)構(gòu)執(zhí)行一刪除處理或一合并處理。

較佳地，該簡化步驟是合并彼此相鄰的該多個支撐結(jié)構(gòu)為一共用支撐結(jié)構(gòu)，其中該共用支撐結(jié)構(gòu)與所支撐的該成形物件層間的重疊比例及所支撐的該成形物件層與其他該成形物件層間的重疊比例的總和不小于該最低重疊比例。

本發(fā)明經(jīng)由對支撐結(jié)構(gòu)執(zhí)行簡化步驟，可有效減少支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)量，進(jìn)而減少耗材使用量。

續(xù)請同時參閱圖14及圖15，圖14為本發(fā)明的簡化支撐結(jié)構(gòu)第一示意圖，圖15為本發(fā)明的簡化支撐結(jié)構(gòu)第二示意圖。

如圖14所示，于本例子中，一最低重疊比例為1/2，并且一三維模型70經(jīng)過該切層處理后可轉(zhuǎn)換為九個成形物件層700-716，其中九個該成形物件層700-716彼此上下相鄰并重疊。

接著，該系統(tǒng)1判斷該成形物件層700與該成形物件層702間的重疊比例(1/4)小于最低重疊比例，而須添加一支撐結(jié)構(gòu)80。并且，該系統(tǒng)1判斷該成形物件層702與該成形物件層704間的重疊比例(1/2)不小于最低重疊比例，而可不須添加支撐結(jié)構(gòu)。并且，該系統(tǒng)1判斷該成形物件層704與該成形物件層706間的重疊比例(1/4)小于最低重疊比例，而須添加一支撐結(jié)構(gòu)82。

并且，該系統(tǒng)1判斷該成形物件層708與該成形物件層706間的重疊比例(1/4)及該成形物件層708與該成形物件層710間的重疊比例(1/4)的總和(即1/2)不小于最低重疊比例，而可不須添加支撐結(jié)構(gòu)。

并且，該系統(tǒng)1判斷該成形物件層710與該成形物件層712間的重疊比例(1/4)小于最低重疊比例，而須添加一支撐結(jié)構(gòu)84。并且，該系統(tǒng)1判斷該成形物件層712與該成形物件層714間的重疊比例(1/4)小于最低重疊比例，而須添加一支撐結(jié)構(gòu)86。并且，并且，該系統(tǒng)1判斷該成形物件層714與該成形物件層716間的重疊比例(1/2)不小于最低重疊比例，而可不須添加支撐結(jié)構(gòu)。

接著，如圖15所示，該系統(tǒng)1對所添加的該多個支撐結(jié)構(gòu)80-86執(zhí)行該簡化步驟以獲得簡化支撐結(jié)構(gòu)后的三維模型70’。

具體而言，若支撐結(jié)構(gòu)的支撐物件層的層數(shù)不多時，即便移除支撐結(jié)構(gòu)，三維實(shí)體模型亦未必會打印失敗。因此，該系統(tǒng)1可將支撐物件層的層數(shù)低于一臨界層數(shù)(如2層)的該支撐結(jié)構(gòu)刪除(如刪除僅包括1層支撐物件層的該支撐結(jié)構(gòu)80)以節(jié)省耗材使用量。

并且，該系統(tǒng)1還可將相鄰的多個支撐結(jié)構(gòu)合并(如將該支撐結(jié)構(gòu)84及該支撐結(jié)構(gòu)86合并為一共用支撐結(jié)構(gòu)88)以節(jié)省耗材使用量。

較佳地，于對該多個支撐結(jié)構(gòu)執(zhí)行該合并處理后，合并后的該共用支撐結(jié)構(gòu)與所支撐的該成形物件層間的重疊比例及所支撐的該成形物件層與其他該成形物件層間的重疊比例的總和不小于該最低重疊比例。

舉例來說，該共用支撐結(jié)構(gòu)88與所支撐的該成形物件層710間的重疊比例(1/4)及該成形物件層710與該成形物件層712間的重疊比例(1/4)的總和(即1/2)不小于該最低重疊比例。該共用支撐結(jié)構(gòu)88與所支撐的該成形物件層712間的重疊比例(1/4)及該成形物件層712與該成形物件層714間的重疊比例(1/4)的總和(即1/2)不小于該最低重疊比例。

本發(fā)明可有效避免所印出的三維實(shí)體模型的懸空部分因附著面積過小而變形，并可避免在不需要支撐結(jié)構(gòu)的部位設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)而有效節(jié)省打印時間及耗材使用量。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。