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CN110181813A - 立体打印装置 - Google Patents

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CN110181813A
CN110181813A CN201810154541.8A CN201810154541A CN110181813A CN 110181813 A CN110181813 A CN 110181813A CN 201810154541 A CN201810154541 A CN 201810154541A CN 110181813 A CN110181813 A CN 110181813A
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李安修
黄澄富
周金源
林财亿
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XYZ Printing Inc
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Kinpo Electronics Inc
XYZ Printing Inc
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Abstract

本发明提供一种立体打印装置，包括机台、盛槽、至少一扰动件以及驱动件。盛槽用以盛装液态成型材，盛槽可移动地组装于机台。扰动件设置于盛槽内以随盛槽移动，且扰动件还具有远离或移近盛槽的底部的运动模式。驱动件固设于机台且延伸至盛槽内。驱动件与扰动件互在彼此的移动路径上。在盛槽的移动过程中，驱动件与扰动件相互抵接，以触发扰动件远离或移近盛槽的底部的运动模式，而对盛槽内的液态成型材产生扰动。

Description

立体打印装置
技术领域
本发明涉及一种立体打印装置。
背景技术
随着电脑辅助制造(Computer-Aided Manufacturing,CAM)的进步，制造业发展了快速雏型方法(Rapid Prototyping,RP)，能很迅速的将设计原始构想制造出来。快速雏型技术能无限制几何形状，而且越复杂的零件越显示其技术的卓越性，更可大大地节省人力与加工时间，在时间最短的要求下，将3D CAD上的设计零件，真实地呈现出来，不但摸得到，亦可真实地感受得到它的几何曲线，更可以试验零件的装配性、甚至进行可能的功能试验。
其中，光敏树脂(photopolymer)为多数立体打印装置所用液态成型材，举凡立体光刻设备(stereolithography apparatus,SLA)、数字光源处理(digital lightprocessing,DLP)以及连续液面生产(continuous liquid interface production,CLIP)等技术，皆以液态成型材，例如光敏树脂，作为打印材料。
在此以上拉式的立体光刻技术为例，其将平台由上而下地移入盛槽而与液态成型材接触后，再通过盛槽下方的固化光源提供光线穿过盛槽而使平台与盛槽之间的液态成型材得以固化为成型层，而后再将成型层从盛槽底部剥离，以使成型层得以附于平台上，之后在平台上逐层叠置成型层，以完成立体物件。
在固化过程中，固化光线的能量会不断地累积在光敏树脂中，即使非欲固化为成型层的光敏数脂，仍会因受到能量积累效应的影响而产生质变，久而久之，仍会因此而有固化的可能。即使并未实质固化，其随着质变而产生物性、化性的改变，而可能影响后续立体打印过程的进行。因此，如何在立体打印的过程中，或是在立体打印的过程之间，使盛槽内的光敏树脂仍维持符合立体打印所需的物性与化性而避免固化情形发生，实为本技术领域相关人员所需思考克服的问题。
发明内容
本发明是针对一种立体打印装置，其通过驱动件与扰动件的搭配，而对盛槽内的液态成型材提供扰动效果。
根据本发明的实施例，立体打印装置包括机台、盛槽、至少一扰动件以及驱动件。盛槽用以盛装液态成型材，盛槽可移动地组装于机台。扰动件设置于盛槽内以随盛槽移动，且扰动件还具有远离或移近盛槽的底部的运动模式。驱动件固设于机台且延伸至盛槽内。驱动件与扰动件互在彼此的移动路径上。在盛槽的移动过程中，驱动件与扰动件相互抵接，以触发扰动件远离或移近所述盛槽的底部的运动模式，而对盛槽内的液态成型材产生扰动。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是依据本发明一实施例的一种立体打印装置的简单示意图；
图2是图1的立体打印装置于另一状态的示意图；
图3是图1的立体打印装置的部分构件电性关系图；
图4是图2的盛槽的俯视图；
图5是依据本发明另一实施例的立体打印装置的局部示意图。
附图标号说明
100：立体打印装置；
110：机台；
120：成型平台；
130、230：盛槽；
140：固化模块；
150：驱动模块；
160：控制模块；
170、270：扰动件；
172、272：扰动部；
174、274：弹性部；
180、280：驱动件；
190：间隔件；
A1：成型区；
A2：非成型区；
SP：空间
C1：旋转轴
X-Y-Z：直角坐标。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是依据本发明一实施例的一种立体打印装置的示意图。图2是图1的立体打印装置于另一状态的示意图，在此省略部分结构以利于辨识。图3是图1的立体打印装置的部分构件电性关系图。在此同时提供直角坐标X-Y-Z以利于构件描述。请同时参考图1至图3，在本实施例中，立体打印装置100，例如是立体光刻装置，其包括机台110、成型平台120、盛槽130、固化模块140、驱动模块150以及控制模块160。在此，如图1所示，驱动模块150包括设置在机台110上的龙门式移动台，成型平台120设置于龙门式移动台而受驱动，以进行X-Z平面上的移动。再者，驱动模块150还包括设置于机台110的旋转机构，盛槽130设置于旋转机构上，故能以旋转轴C1而相对于成型平台120进行旋转(旋转轴C1平行于Z轴)。所述驱动模块150已能从现有运动机构得知，故不再赘述。在此，驱动模块150电性连接且受控于控制模块160，以利于进行上述的驱动动作。
盛槽130用以盛装液态成型材(例如是光敏树脂)，固化模块140设置于机台110下方且电性连接控制模块160，以当平台120受驱动而浸入盛槽130内的液态成型材时，控制模块160通过驱动固化模块140提供固化光线(例如紫外光)穿过盛槽130的底部而对液态成型材进行固化，便能将液态成型材固化为成型层，进而搭配成型平台120与盛槽130之间的拉拔动作(即令成型平台120受驱动而朝正Z轴方向移动以远离盛槽130的底部)，而让成型层从盛槽130的底部剥离，完成在成型平台120上形成成型层的目的。据此，随着成型层如上述工序逐层地叠置在成型平台120，直至最终完成立体物件的打印制程。所述立体物件的形成手段及立体打印装置100上的对应构件已能从立体光刻装置技术得知，故不再赘述。
值得一提的是，本实施例的立体打印装置100还包括至少一扰动件170与驱动件180，其中扰动件170设置于盛槽130内以随盛槽130沿旋转轴C1而转动，且扰动件170还具有远离或移近盛槽130的底部的运动模式。驱动件180固设于机台110且延伸至盛槽130内，而驱动件180与所述至少一扰动件170是互在彼此的移动路径上。如此一来，当盛槽130受驱动模块150的驱动而沿旋转轴C1转动时，驱动件180会与扰动件170相互抵接，以触发前述扰动件170作动，亦即在本实施例中造成前述扰动件170远离或移近盛槽130的底部的运动模式，而对盛槽130内的液态成型材产生扰动。在此虽将驱动件180设置于龙门式移动台处并朝向盛槽130内部延伸，但并不限于所述位置。值得注意的是，本实施例的扰动件170与驱动件180的设计，亦使得其对盛槽130内的液态成型材产生扰动的效果可于前述成型平台120与盛槽130之间的拉拔动作一并进行。亦即成型平台120受驱动而朝正Z轴方向移动以远离盛槽130的底部时，通常亦可伴随盛槽130的旋转而有助拉拔动作的效果，而盛槽130的旋转通过本实施例的扰动件170与驱动件180的设计，亦同时使前述扰动件170作动而产生对盛槽130内的液态成型材产生扰动的效果，有效节省另行产生扰动的步骤所需的时间。
如图2所示，本实施例显示多个扰动件170为例，其保持间隔地排列于盛槽130的底部。在此，盛槽130是呈圆桶，而扰动件170位于圆桶底部的最外缘处，且随着盛槽130旋转，处于固定位置的驱动件180会依序行经这些扰动件170。再者，扰动件170包括扰动部172与弹性部174，且弹性部174连接在扰动部172与盛槽130的底部之间，进而将扰动部172视为能沿着Z轴而与盛槽130存在相对运动的结构。也就是说，随着扰动件170会随盛槽130而同沿旋转轴C1进行转动，且在驱动件180行经并抵接至扰动部172时，驱动件180会抵压扰动部172而变形弹性部174，此举即造成扰动部172移近盛槽130的底部，而在驱动件180移离扰动件170时，弹性部174的弹力会再次驱动扰动部182复位，即远离盛槽130的底部。换句话说，随着盛槽130转动，驱动件180会至少一次抵接、释放扰动件170，如此将会对盛槽130内的液态成型材产生扰动的效果，以避免盛槽130内的液态成型材维持稳定状态，如此便能避免前述光照能量累积的情形。值得注意的是，扰动件170的设计并不限于上述实施例，而可由熟悉本领域技术人员自行调整或设计，例如扰动件170的设计亦可省去弹性部174而简化为由具弹性的簧片作为扰动部172而达成类似或相同功效。
进一步地说，图4是图2的盛槽的俯视图。请同时参考图2与图4，在本实施例中，多个扰动件170之间是以多个间隔件190将其连接而使扰动件170与间隔件190是彼此交错地排列于盛槽130的底部，且扰动件170与间隔件190同位于驱动件180的移动路径上。换句话说，本实施例的扰动件170与间隔件190可被视为一体结构且特别是被视为波浪结构，也就是说，各间隔件190相对于盛槽130的底部的高度低于驱动件180相对于盛槽130的底部的高度，而各扰动件170相对于盛槽130的底部的高度高于驱动件180相对于盛槽130的底部的高度。如此当驱动件180行经扰动件170与间隔件190时，驱动件180仅会结构抵接于扰动件170，而不会与间隔件190存在任何结构抵接的机会，故能在盛槽130的旋转过程中，驱动件180对扰动件170产生间歇式的抵接动作，进而对盛槽130内的液态成型材产生间歇式拍打、扰动或震荡效果。
此外，请再参考图2，盛槽130的底面分隔为彼此分别且不重叠的成型区A1与非成型区A2，成型平台120移入盛槽130且坐落于成型区A1，而扰动件170位于非成型区A2。换句话说，驱动件180与扰动件170之间的抵接与否，正因其位于非成型区A2，故不会受到成型平台120是否正在进行立体打印而影响，同时此举也能避免驱动件180、扰动件170存在与成型平台120于结构上相互干涉的可能。
另一方面，请再参考图2与图4，盛槽130在成型区A1与非成型区A2之间形成段差，即非成型区A2的底部沿Z轴低于成型区A1的底部，因而让扰动部172与盛槽130的底部之间存在空间SP。当扰动部172未被所述驱动件180抵压时，所述盛槽130内的部分液态成型材会流入所述空间SP，而当扰动部172被驱动件180抵压时，位于所述空间SP的液态成型材被即会因扰动部172受压而被挤出，而产生朝向成型区A1的流动。如此一来，通过所述段差以及空间SP的存在，搭配以扰动件的运动模式，即能产生类似于泵对于液态成型材的吸、放能力，进而让盛槽130内的液态成型材得以具备特定的流动状态。
图5是依据本发明另一实施例的立体打印装置的局部示意图。与前述实施例不同的是，本实施例的盛槽230是呈矩形桶，而扰动件270设置于矩形桶内的至少一侧，且扰动件270同样具有扰动部272与弹性部274，而盛槽230是采横向来回直进的方式作动。如此，也能达到让扰动件270的扰动部272位于驱动件280的移动路径上，并使盛槽230内的液态成型材达到与前述类似地间歇式吸、放效果，而形成流动的效果。
综上所述，在本发明的上述实施例中，为了避免光照能量的积累效应影响盛槽内的液态成型材，因此本发明通过在盛槽的非成型区设置有至少一扰动件，以及设置于机台且延伸至盛槽内的驱动件，且让驱动件与扰动件互在彼此的移动路径上，据以让驱动件得以抵压扰动件与否而使扰动件作动，例如产生远离或移近盛槽底部的运动模式，以藉此对盛槽内的液态成型材产生扰动效果。
再者，沿盛槽底面外缘设置多个扰动件，因而在盛槽的转动过程中，让驱动件通过抵压于扰动件而产生间歇式的扰动，除能持续地扰动液态成型材之外，也因扰动件与盛槽底部之间的空间造成对液态成型材吸、放效果，而使盛槽内的液态成型材达到特定的流动方式。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种立体打印装置，其特征在于，包括：
机台；
盛槽，用以盛装液态成型材，所述盛槽可移动地组装于所述机台；
至少一扰动件，设置于所述盛槽内以随所述盛槽移动；以及
驱动件，固设于所述机台且延伸至所述盛槽内，所述驱动件与所述至少一扰动件互在彼此的移动路径上，在所述盛槽的移动过程中，所述驱动件与所述至少一扰动件相互抵接，以触发所述扰动件作动，而对所述盛槽内的所述液态成型材产生扰动。
2.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，所述扰动件包括扰动部与弹性部，所述弹性部连接在所述扰动部与所述盛槽的底部之间，当所述驱动件行经所述扰动件时，所述驱动件抵压所述扰动部而变形所述弹性部，而在所述驱动件移离所述扰动件时，所述弹性部驱动所述扰动部复位。
3.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，包括多个扰动件，保持间距地排列于所述盛槽的底部。
4.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，包括多个扰动件与多个间隔件，彼此交错地排列于所述盛槽的底部且同位于所述驱动件的移动路径上，其中各所述间隔件相对于所述盛槽的底部的高度低于所述驱动件相对于所述盛槽的底部的高度，而各所述扰动件相对于所述盛槽的底部的高度高于所述驱动件相对于所述盛槽的底部的高度。
5.根据权利要求4所述的立体打印装置，其特征在于，所述多个扰动件与所述多个间隔件形成波浪结构。
6.根据权利要求4所述的立体打印装置，其特征在于，所述多个扰动件与所述多个间隔件为一体结构。
7.根据权利要求2所述的立体打印装置，其特征在于，所述扰动部与所述盛槽的底部之间存在空间，当所述扰动部未被所述驱动件抵压时，所述盛槽内的部分所述液态成型材流入所述空间，当所述扰动部被所述驱动件抵压时，位于所述空间的所述液态成型材被所述扰动部挤出。
8.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，还包括成型平台，可移动地设置于所述机台，以进入或移出所述盛槽，其中所述盛槽的底面分隔为成型区与非成型区，所述成型平台移入所述盛槽且坐落于所述成型区，而所述扰动件位于所述非成型区。
9.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，所述盛槽呈圆桶，所述扰动件环设于所述圆桶的底部的最外缘。
10.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，所述盛槽呈矩形桶，所述扰动件设置于所述矩形桶内的至少一侧。
11.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，所述扰动件还具有远离或移近所述盛槽的底部的运动模式，在所述盛槽的移动过程中，所述驱动件与所述至少一扰动件相互抵接，以触发所述扰动件远离或移近所述盛槽的底部的运动模式。
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