[發(fā)明專利]立體打印裝置與立體打印方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410631456.8
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN105563823B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃耀德
• 申請（專利權(quán)）人: 三緯國際立體列印科技股份有限公司;金寶電子工業(yè)股份有限公司;泰金寶電通股份有限公司
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/106;B29C64/30;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 馬雯雯,臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種立體打印裝置與立體打印方法。

背景技術(shù)

隨著電腦輔助制造(Computer-Aided Manufacturing,CAM)的進(jìn)步，制造業(yè)發(fā)展了立體打印技術(shù)，能很迅速的將設(shè)計原始構(gòu)想制造出來。立體打印技術(shù)實際上是一系列快速原型成型(Rapid Prototyping,RP)技術(shù)的統(tǒng)稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機(jī)在X-Y平面內(nèi)通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z座標(biāo)間斷地作層面厚度的位移，最終形成立體物體。立體打印技術(shù)能無限制幾何形狀，而且越復(fù)雜的零件越顯示RP技術(shù)的卓越性，更可大大地節(jié)省人力與加工時間，在時間最短的要求下，將3D電腦輔助設(shè)計(Computer-Aided Design,CAD)軟件所設(shè)計的數(shù)字立體模型信息真實地呈現(xiàn)出來，不但摸得到，也可真實地感受得到它的幾何曲線，更可以試驗零件的裝配性、甚至進(jìn)行可能的功能試驗。

目前已發(fā)展出許多可以形成多個薄橫截面層的方式。舉例來說，打印模塊通常可依據(jù)3-D模型的設(shè)計資料建構(gòu)的X-Y-Z座標(biāo)在基座上方沿著X-Y座標(biāo)移動，從而將建構(gòu)材料噴涂出正確的橫截面層形狀。所沉積的材料可隨后自然硬化或通過例如強(qiáng)光源而被固化，從而形成所要的橫截面層，并在逐層固化的狀態(tài)下進(jìn)而形成立體物件。成型的技術(shù)隨著材料性質(zhì)而異，舉例來說，可利用熔化或軟化可塑性材料的方法來制造打印的“墨水”，例如：選擇性激光燒結(jié)(selective laser sintering，SLS)和熔融沉積式(fused deposition modeling，F(xiàn)DM)。

惟，上述呈液態(tài)的的成型材在堆積成型的過程中，由于表面張力而容易在其間，即“墨滴”與“墨滴”之間，產(chǎn)生空隙。如此一來，將會在固化之后造成結(jié)構(gòu)上的缺陷，甚而在堆疊數(shù)層成型材之后塌陷，并因此造成立體物件表面的不平整狀態(tài)。據(jù)此，如何在立體打印過程中避免上述結(jié)構(gòu)缺陷，便成為相關(guān)人員所需思考的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種立體打印裝置與立體打印方法，其在立體物件的成型過程中對至少一成型層施以平整化的手段，據(jù)以消除結(jié)構(gòu)上的缺陷。

本發(fā)明的立體打印裝置，用以成形出多個成型層而堆疊成立體物件。立體打印裝置包括本體、傳動模塊、打印模塊、固化模塊以及激光模塊。本體具有成型平面。傳動模塊設(shè)置于本體。打印模塊、固化模塊與激光模塊分別設(shè)置于傳動模塊，以受控于傳動模塊而相對于本體移動。打印模塊噴涂液態(tài)成型材至成型平面并經(jīng)固化模塊固化后形成成型層。激光模塊依據(jù)條件參數(shù)而沿成型平面的法線方向移動，并沿平行于成型平面的至少一平面提供激光光線以切割修整至少一成型層。

本發(fā)明的立體打印方法，用以成型出立體物件。立體打印方法包括：于成型平面上逐層提供液態(tài)成型材并予以固化而成型出多個成型層，且堆疊所述成型層而構(gòu)成立體物件；以及，依據(jù)條件參數(shù)而沿平行于成型平面的至少一平面提供激光光線以切割修整至少一成型層。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的激光模塊為二氧化碳激光模塊。

在本發(fā)明的一實施例中，上述激光模塊所提供激光光線波長為10.6微米(μm)。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的立體打印裝置還包括感測模塊以及控制模塊。感測模塊設(shè)置于本體，且依據(jù)所述條件參數(shù)而感測位于成型平面上的成型層的表面輪廓，并產(chǎn)生輪廓信號。控制模塊電性連接感測模塊與激光模塊，且接受輪廓信號并據(jù)以判斷是否驅(qū)動激光模塊修整成型層。

本發(fā)明的一實施例中，上述的立體打印裝置還包括控制模塊，電性連接打印模塊、固化模塊與激光模塊，控制模塊依據(jù)所述的條件參數(shù)而驅(qū)動激光模塊修整成型層。

本發(fā)明的一實施例中，上述的條件參數(shù)包括所述至少一成型層的成型時間、層數(shù)或其結(jié)構(gòu)高度。

本發(fā)明的一實施例中，上述的立體打印方法還包括：依據(jù)條件參數(shù)而檢測至少一成型層的表面輪廓，以及依據(jù)檢測到的表面輪廓而判斷是否提供激光光線對該至少一成型層進(jìn)行修整。

本發(fā)明的一實施例中，當(dāng)上述至少一成型層的表面輪廓同時存在突起與凹陷時，提供激光光線而修整存在所述凹陷的成型層。

基于上述，在本發(fā)明于上述實施例所述的立體打印裝置與立體打印方法，在以多層成型層逐漸堆疊出立體物件的過程中，對其中至少一成型層施予平整化的措施，即以激光光線沿平行于成型平面的至少一平面對成型層進(jìn)行平面式的切割與修整，因而得以對存在于結(jié)構(gòu)中的缺陷，如前述的空隙，進(jìn)行移除的工作。如此一來，由于液態(tài)成型材所可能造成的結(jié)構(gòu)缺陷便能通過激光光線的修整而消除，也因此確保在立體物件的成型過程中，無須擔(dān)心因材料狀態(tài)的轉(zhuǎn)化而影響整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。