立體打印裝置以及立體打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種打印裝置以及打印方法，且特別是有關(guān)于一種立體打印裝置以及立體打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科技的日益發(fā)展，許多利用逐層建構(gòu)模型等加成式制造技術(shù)(additive manufacturing technology)來建造物理三維(Three Dimens1nal,簡稱3D)模型的不同方法已紛紛被提出。一般而言，加成式制造技術(shù)是將利用計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design,簡稱CAD)等軟件所建構(gòu)的3D模型的設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)堆疊的多個薄(準(zhǔn)二維)橫截面層。于此同時，許多可以形成多個薄橫截面層的技術(shù)手段也逐漸被提出。舉例來說，打印裝置的打印模塊通?？梢罁?jù)3D模型的設(shè)計數(shù)據(jù)所建構(gòu)的空間坐標(biāo)XYZ在基座的上方沿著XY平面移動，從而使建構(gòu)材料形成正確的橫截面層形狀。所沉積的建構(gòu)材料可隨后自然硬化，或者通過加熱或光源的照射而被固化，從而形成所要的橫截面層。因此，通過打印模塊沿著軸向Z逐層移動，即可使多個橫截面層沿Z軸逐漸堆疊，進而使建構(gòu)材料在逐層固化的狀態(tài)下形成立體結(jié)構(gòu)。
[0003]以通過光源固化建構(gòu)材料而形成立體結(jié)構(gòu)的技術(shù)為例，打印模塊適于浸入盛裝在盛槽中的液態(tài)成型材中，而光源模塊在XY平面上照射液態(tài)成型材，以使液態(tài)成型材被固化，并堆疊在打印模塊的移動平臺上。如此，通過打印模塊的移動平臺沿著軸向Z逐層移動，即可使液態(tài)成型材逐層固化并堆疊成立體結(jié)構(gòu)。對成型后的立體結(jié)構(gòu)而言，為了節(jié)省成型材的使用量，因此會將立體結(jié)構(gòu)設(shè)計成具有多個空心部的結(jié)構(gòu)特征，以藉此降低制造成本。但，此舉相對地也容易在成型過程中因空心部會被外殼封閉后而造成液態(tài)成型材殘留在空心部的情形，其中殘留的液態(tài)成型材容易因此影響立體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性與安定性。據(jù)此，如何在立體打印的成型過程中，同時兼具節(jié)省材料且避免有液態(tài)成型材殘留于立體結(jié)構(gòu)內(nèi)，便成為相關(guān)技術(shù)人員所應(yīng)思考并對應(yīng)解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種立體打印裝置及立體打印方法，其可節(jié)省液態(tài)成型材的用量，提聞打印效率，還可提升打印品質(zhì)。
[0005]本發(fā)明的立體打印裝置可用以形成立體結(jié)構(gòu)，且立體結(jié)構(gòu)包括外殼部以及泡狀填充部。立體打印裝置包括第一盛槽、第二盛槽、發(fā)泡單元、移動平臺、光源以及控制單元。第一盛槽用以盛裝第一液態(tài)成型材。第二盛槽用以盛裝第二液態(tài)成型材。發(fā)泡單元設(shè)置于第二盛槽，并經(jīng)配置以使第二液態(tài)成型材產(chǎn)生多個氣泡而形成發(fā)泡液態(tài)成型材。移動平臺配置于第一盛槽以及第二盛槽的上方，并適于與第一盛槽以及第二盛槽相對移動。光源可移動地配置于第一盛槽以及第二盛槽的一側(cè)，以分別照射并固化第一液態(tài)成型材以及發(fā)泡液態(tài)成型材于移動平臺上?？刂茊卧罱庸庠磁c移動平臺，以控制移動平臺交替地沉浸于第一液態(tài)成型材以及發(fā)泡液態(tài)成型材中，并對應(yīng)控制光源交替地逐層固化第一液態(tài)成型材以及發(fā)泡液態(tài)成型材于移動平臺上。固化的第一液態(tài)成型材逐層堆疊于移動平臺上而形成外殼部。固化的發(fā)泡液態(tài)成型材逐層堆疊于移動平臺上而形成泡狀填充部。
[0006]本發(fā)明的立體打印裝置可用以形成立體結(jié)構(gòu)，且立體結(jié)構(gòu)包括外殼部以及泡狀填充部。立體打印裝置包括盛槽、發(fā)泡單元、去泡單元、移動平臺、光源以及控制單元。盛槽用以盛裝液態(tài)成型材。發(fā)泡單元設(shè)置于盛槽，并經(jīng)配置以使液態(tài)成型材產(chǎn)生多個氣泡而形成發(fā)泡液態(tài)成型材。去泡單元設(shè)置于盛槽，經(jīng)配置以去除發(fā)泡液態(tài)成型材中的氣泡而回復(fù)至液態(tài)成型材。移動平臺可移動地配置于盛槽的上方。光源配置于盛槽的一側(cè)，以分別照射并固化液態(tài)成型材以及發(fā)泡液態(tài)成型材于移動平臺上?？刂茊卧罱庸庠?、移動平臺、發(fā)泡單元及去泡單元，以控制移動平臺沉浸于液態(tài)成型材中，并交替地驅(qū)動發(fā)泡單元及去泡單元對液態(tài)成型材進行發(fā)泡及去泡，并對應(yīng)控制光源交替地逐層固化液態(tài)成型材以及發(fā)泡液態(tài)成型材于移動平臺上。固化的液態(tài)成型材逐層堆疊于移動平臺上而形成外殼部。固化的發(fā)泡液態(tài)成型材逐層堆疊于移動平臺上而形成泡狀填充部。
[0007]本發(fā)明的一種立體打印方法可用以在移動平臺上形成立體結(jié)構(gòu)，且立體結(jié)構(gòu)包括外殼部以及泡狀填充部。立體打印方法包括下列步驟。首先，建構(gòu)立體結(jié)構(gòu)的外殼部數(shù)字模型。接著，將外殼部數(shù)字模型切成多個橫截面信息。接著，依據(jù)橫截面信息逐層固化對應(yīng)的液態(tài)成型材于移動平臺上以逐層形成多個外殼層。接著，對液態(tài)成型材進行發(fā)泡，以形成發(fā)泡成型材。接著，固化位于對應(yīng)的外殼層內(nèi)的發(fā)泡成型材，以逐層形成多個泡狀填充層。之后，在移動平臺上交替地逐層形成外殼層以及泡狀填充層而堆疊出立體結(jié)構(gòu)的外殼部與泡狀填充部。
[0008]基于上述，本發(fā)明利用發(fā)泡單元對盛槽內(nèi)的液態(tài)成型材進行發(fā)泡，以形成發(fā)泡成型材，并固化此發(fā)泡成型材而形成立體結(jié)構(gòu)中填充于外殼部內(nèi)的泡狀填充部，因此，本發(fā)明的立體打印裝置無需形成實心的立體結(jié)構(gòu)，因而可節(jié)省液態(tài)成型材的使用量，還可節(jié)省打印所需的時間，進而提升打印效率。此外，于立體結(jié)構(gòu)的外殼部內(nèi)填充泡狀填充部，不僅可增加立體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛性，更無需額外于立體結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)計支撐柱等補強結(jié)構(gòu)，也無須于外殼部開孔使殘留于其內(nèi)的液態(tài)成型材流出。因此，本發(fā)明的立體打印方法及應(yīng)用其的立體打印裝置確實可有效提升打印效率，還可提升打印品質(zhì)。
[0009]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的一實施例的一種立體打印裝置的示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的另一實施例的一種立體打印裝置的示意圖；
[0012]圖3是本發(fā)明的一實施例的一種立體打印裝置的部分構(gòu)件的耦接示意圖；
[0013]圖4A至圖4D是本發(fā)明的一實施例的一種立體物件的制作流程示意圖；
[0014]圖5是本發(fā)明的另一實施例的一種立體打印裝置的示意圖；
[0015]圖6是圖5的立體打印裝置的部分構(gòu)件的耦接示意圖；
[0016]圖7是本發(fā)明的一實施例的一種立體打印方法的流程示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:
[0018]10:立體結(jié)構(gòu)；
[0019]12:外殼部；
[0020]12a ?12e:外殼層；
[0021]14:泡狀填充部；
[0022]14a?14c:泡狀填充層；
[0023]100、100a、200:立體打印裝置；
[0024]110:第一盛槽；
[0025]120:第二盛槽；
[0026]130:發(fā)泡單元；
[0027]140,240:移動平臺；
[0028]150,250:光源；
[0029]160,260:控制單元；
[0030]170、270:框架；
[0031]210:盛槽；
[0032]220:發(fā)泡單元；
[0033]230:去泡單元；
[0034]S1:容置空間。
【具體實施方式】
[0035]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考附圖的各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如:“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而并非用來限制本發(fā)明。并且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將采用相同或相似的標(biāo)號。
[0036]圖1是本發(fā)明的一實施例的一種立體打印裝置的示意圖。圖2是本發(fā)明的另一實施例的一種立體打印裝置的示意圖。圖3是圖1的立體打印裝置的部分構(gòu)件的耦接示意圖。圖4A至圖4D是本發(fā)明的一實施例的一種立體物件的制作流程示意圖。在此需說明的是，圖4A至圖4D中的右側(cè)示出了立體結(jié)構(gòu)10的剖面示意圖，而圖4A至圖4D中的左側(cè)則示出了立體結(jié)構(gòu)10的上視示意圖。在本實施例中，立體打印裝置100可用以形成如圖4D所示的立體結(jié)構(gòu)10，其中，立體結(jié)構(gòu)10包括外殼部12以及泡狀填充部14。外殼部12具有密閉容置空間，而泡狀填充部14則如圖4D所示填充于此密閉容置空間內(nèi)。
[0037]立體打印裝置100包括第一盛槽110、第二盛槽120、發(fā)泡單元130、移動平臺140、光源150以及控制單元160。控制單元160用以讀取數(shù)字立體模型，并如圖3所示的耦接發(fā)泡單元130、移動平臺140與光源150，以依據(jù)此數(shù)字立體模型控制發(fā)泡單元130、移動平臺140與光源150的作動。在本實施例中，數(shù)字立體模型可為數(shù)字立體圖像文件，其例如由計算機主機通過計算機輔助設(shè)計(Computer-Aided Design,簡稱CAD)或動畫建模軟件等建構(gòu)而成。
[0038]在本實施例中，立體打印裝置100還可包括框架170，第一盛槽110以及第二盛槽120設(shè)置于框架170上。第一盛槽110用以盛裝第一液態(tài)成型材，第二盛槽120用以盛裝第二液態(tài)成型材。第一液態(tài)成型材以及第二液態(tài)成型材的材料可為光敏樹脂。發(fā)泡單元130設(shè)置于第二盛槽120，并經(jīng)配置以使第二液態(tài)成型材產(chǎn)生多個氣泡而形成發(fā)泡液態(tài)成型材。舉例而言，發(fā)泡單元130可為打氣泵，用以對第二液態(tài)成型材打氣，以使第二液態(tài)成型材產(chǎn)生多個