立體打印裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種打印裝置,且特別是有關(guān)于一種立體打印裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]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)(additivemanufacturing technology)來(lái)建造物理三維(three-dimens1nal,簡(jiǎn)稱:3_D)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)是將利用電腦輔助設(shè)計(jì)(computer-aideddesign,簡(jiǎn)稱:CAD)等軟件建構(gòu)的3-D模型的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)堆疊的多個(gè)薄(準(zhǔn)二維)橫截面層。
[0003]目前已發(fā)展出許多可以形成多個(gè)薄橫截面層的方式。舉例來(lái)說(shuō),在液態(tài)成型材中設(shè)置移動(dòng)平臺(tái),并依據(jù)3-D模型的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)建構(gòu)的X-Y-Z坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)光源沿著X-Y坐標(biāo)移動(dòng)照射液態(tài)成型材,從而將液態(tài)成型材固化出正確的橫截面層形狀。接著,隨著移動(dòng)平臺(tái)沿Z軸移動(dòng),所固化的材料可在逐層固化的狀態(tài)下進(jìn)而形成立體物件。
[0004]然而,在目前所用以固化材料的光源方面,多以激光光源為主,但受激光光源所需對(duì)應(yīng)的光學(xué)構(gòu)件限制,激光光源與照射目標(biāo)的之間仍須存在一定焦距,因而是以光點(diǎn)型態(tài)在液態(tài)成型材中沿著X-Y軸進(jìn)行直線來(lái)回掃描。但此舉在進(jìn)行具有弧線、曲線等輪廓的外形掃描時(shí),卻因而造成表面輪廓產(chǎn)生鋸齒狀的結(jié)構(gòu),因而造成外觀上的不良影響。據(jù)此,如何對(duì)所述不良影響予以進(jìn)一步改善,則是本領(lǐng)域開(kāi)發(fā)人員的主要課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供一種立體打印裝置,其通過(guò)移動(dòng)式光源在照射平面上的照射軌跡為曲線,而使打印出的立體物件具有較佳的外觀品質(zhì)。
[0006]本發(fā)明的立體打印裝置,包括盛槽、移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)軸、旋轉(zhuǎn)臂以及至少一光源。盛槽用以盛裝液態(tài)成型材。移動(dòng)平臺(tái)可移動(dòng)地設(shè)置于盛槽。移動(dòng)平臺(tái)的局部浸于液態(tài)成型材中。轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置在盛槽的上方或下方。旋轉(zhuǎn)臂連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸,且旋轉(zhuǎn)臂被轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。光源配置于旋轉(zhuǎn)臂以隨著旋轉(zhuǎn)臂而旋轉(zhuǎn)。隨著移動(dòng)平臺(tái)的局部在液態(tài)成型材中移動(dòng),光源提供光線照射液態(tài)成型材,以逐層固化部分液態(tài)成型材而在移動(dòng)平臺(tái)上形成立體物件。在液態(tài)成型材中的照射平面上,光源移動(dòng)的軌跡為曲線。移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)方向垂直于照射平面。
[0007]在本發(fā)明的一實(shí)施例中,上述光源移動(dòng)的軌跡為弧線。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中,上述光源移動(dòng)的軌跡為圓形的至少局部。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中,上述的旋轉(zhuǎn)臂相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸而呈徑向延伸。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中,上述的光源可移動(dòng)地配置在旋轉(zhuǎn)臂上。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中,上述的立體打印裝置還包括多個(gè)光源,沿徑向配置在旋轉(zhuǎn)臂上。至少部分光源選擇地提供光線朝向盛槽內(nèi)的液態(tài)成型材照射。
[0012]基于上述,在本發(fā)明的上述實(shí)施例中,通過(guò)將光源配置在旋轉(zhuǎn)臂上,因而在旋轉(zhuǎn)臂相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí),即能使其上的光源提供的光線軌跡在液態(tài)成型材的照射平面上為曲線。據(jù)此,光源便能以曲線輪廓照射液態(tài)成型材,因而得以有效避免前述因直線來(lái)回掃描而造成的鋸齒狀外形,因而使本案所打印出的立體物件具有較佳的外觀。
[0013]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉實(shí)施例,并配合所示附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1示出依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種立體打印裝置的示意圖;
[0015]圖2示出本發(fā)明另一實(shí)施例的一種立體打印裝置的示意圖;
[0016]圖3示出圖1的光源的俯視圖;
[0017]圖4示出本發(fā)明另一實(shí)施例的立體打印裝置所形成的立體物件的示意圖;
[0018]圖5示出點(diǎn)光源以直線掃瞄形成圓形輪廓的軌跡示意圖;
[0019]圖6不出本發(fā)明另一實(shí)施例的一種立體打印裝置的局部不意圖;
[0020]圖7示出圖6的光源所產(chǎn)生的其中一軌跡型式的示意圖;
[0021]圖8不出本發(fā)明又一實(shí)施例的一種立體打印裝置的局部不意圖。
[0022]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]100:立體打印裝置;
[0024]110、410、510A、510B: 光源;
[0025]120:移動(dòng)平臺(tái);
[0026]122:基座;
[0027]130:控制單元;
[0028]140:盛槽;
[0029]150:承載件;
[0030]160:轉(zhuǎn)動(dòng)軸;
[0031]170、570A、570B:旋轉(zhuǎn)臂;
[0032]200:液態(tài)成型材;
[0033]210、310:立體物件;
[0034]Cl:軸向;
[0035]Dl:移動(dòng)方向;
[0036]D2:移動(dòng)軌跡;
[0037]D3:徑向;
[0038]D4:移動(dòng)軌跡;
[0039]LI ?L3:部分;
[0040]Pl:照射平面。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1示出依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種立體打印裝置的示意圖。在此同時(shí)提供直角坐標(biāo)系以便于描述相關(guān)構(gòu)件。請(qǐng)參考圖1,在本實(shí)施例中,立體打印裝置100適于從立體模型(未示出)而制造出立體物件210,其中立體模型可例如通過(guò)電腦輔助設(shè)計(jì)(CAD)或動(dòng)畫(huà)建模軟件等建構(gòu)而成,并將立體模型橫切為多個(gè)橫截面以供立體打印裝置100讀取此立體模型,并依據(jù)此立體模型的橫截面制造出立體物件210。
[0042]詳細(xì)而言,本實(shí)施例的立體打印裝置100包括光源110、移動(dòng)平臺(tái)120、控制單元130以及盛槽140。盛槽140用盛裝液態(tài)成型材200,移動(dòng)平臺(tái)120設(shè)置在盛槽140旁,且移動(dòng)平臺(tái)120的局部浸入盛槽140的液態(tài)成型材200中。光源110可移動(dòng)地設(shè)置在盛槽140下方??刂茊卧?30電性連接移動(dòng)平臺(tái)120與光源110。在此,隨著移動(dòng)平臺(tái)120的局部在液態(tài)成型材200中移動(dòng)(從接近液態(tài)成型材200的液面處朝向盛槽140底部移動(dòng)),光源110提供光線照射液態(tài)成型材200,以逐層固化部分液態(tài)成型材200而最終在移動(dòng)平臺(tái)120的基座122上形成立體物件210。在本實(shí)施例中,液態(tài)成型材200例如是光敏樹(shù)脂,而光源110用以提供紫外光以將液態(tài)成型材200固化,但本發(fā)明并不限于此。任何能達(dá)成上述形成立體物件的材料與手段,皆可適用于本發(fā)明。
[0043]另外,本發(fā)明并未限制光源相對(duì)于盛槽的位置。圖2示出本發(fā)明另一實(shí)施例的一種立體打印裝置的示意圖。與上述實(shí)施例不同的是,本實(shí)施例的光源110是可移動(dòng)地設(shè)置在盛槽140上方,其同樣能提供如上述的光固化過(guò)程而產(chǎn)生相同效果,僅在于本實(shí)施例的移動(dòng)平臺(tái)120需從盛槽140底部朝液態(tài)成型材200的液面移動(dòng)。后續(xù)說(shuō)明將以圖1的實(shí)施例為主要描述對(duì)象。
[0044]圖3示出圖1的光源的俯視圖。請(qǐng)同時(shí)參考圖1與圖3,在此值得注意的是,位于液態(tài)成型材200的照射平面Pl (即,平行于X-Y平面)上,光源110所產(chǎn)生的移動(dòng)軌跡D2為曲線,且移動(dòng)平臺(tái)120的移動(dòng)方向Dl (即,平行Z軸)垂直于此照射平面Pl。在本實(shí)施例中,立體打印裝置100還包括設(shè)置于盛槽140下方的承載件150、轉(zhuǎn)動(dòng)軸160與旋轉(zhuǎn)臂170,其中轉(zhuǎn)動(dòng)軸160與旋轉(zhuǎn)臂170設(shè)置在承載件150內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)軸160提供軸向Cl,旋轉(zhuǎn)臂170徑向地連接于轉(zhuǎn)動(dòng)軸160,而前述光源110是由多個(gè)發(fā)光元件,例如發(fā)光二極體(LED)所組成,且配置于旋轉(zhuǎn)臂170內(nèi)。據(jù)此,旋轉(zhuǎn)臂170被轉(zhuǎn)動(dòng)軸160帶動(dòng)而以軸向Cl進(jìn)行旋轉(zhuǎn),因此位于旋轉(zhuǎn)臂170上的光源110便能在照射平面Pl上形成曲線移動(dòng)軌跡D2。需說(shuō)明的是,本實(shí)施例的圖式并未限制發(fā)光元件的數(shù)量,且受限于圖式限制,僅示出數(shù)個(gè)發(fā)光元件為代表。一般而言,在立體打印的過(guò)程中,若需產(chǎn)生解析度300DPI (dot per inch)的立體物件210時(shí),則光源110需以至少300個(gè)發(fā)光元件在一英寸的范圍內(nèi)予以組成。
[0045]更進(jìn)一