CN104416903A - 立体列印装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种立体列印装置，包括基座、列印头、多个供料线以及控制单元。基座具有承载面。列印头设置于基座上方。供料线分别包括多个基材。基材分别具有多个彼此不同的特性。切换单元用以依据特性选择性地将供料线的至少其中之一连接至列印头。列印头将被选择的供料线的基材成形于承载面上。
Description
技术领域
本发明是有关于一种列印装置，且特别是有关于一种立体列印装置。
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（RP）技术能无限制几何形状，而且越复杂的零件越显示RP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。
这些快速成型法有很多种，如熔合沉积模型(Fused Deposition Modeling,FDM)，层化物品制造(Laminated Object Manufacturing,LOM)等。然而，目前利用上述快速成型法形成立体物品的立体列印装置多半只能单色列印，也就是说，目前的立体列印装置多半只能制作出单色的立体物品。即使是能更换颜色的立体列印装置，亦需通过人工更换整组列印头来更换其内的基材，因此，目前的立体列印设备在使用上仍旧十分地不便，更耗费人力资源，且其制造出的立体物品的变化及弹性也有限。
发明内容
本发明提供一种立体列印装置，其可轻易切换不同特性的基材。
本发明的立体列印装置，包括基座、列印头、多个供料线以及切换单元。基座具有承载面，而列印头设置于基座上方。供料线分别包括多个基材，其中，基材分别具有多个彼此不同的特性。切换单元用以依据特性选择性地将供料线的至少其中之一连接至列印头。列印头将被选择的供料线的基材成形于承载面上。
在本发明的一实施例中，上述的立体列印装置更包括控制单元，耦接切换单元。控制单元依据特性选择基材的至少其中之一，并控制切换单元将被选择的基材所对应的供料线连接至列印头。
在本发明的一实施例中，上述的特性包括颜色或材质。
在本发明的一实施例中，上述的各基材的材质包括粉末、液体或胶体。
在本发明的一实施例中，上述的列印头将被选择的供料线的基材逐层成形于承载面上，以形成多个基材层。基材层彼此堆叠而形成立体物体。
在本发明的一实施例中，上述的切换单元依据特性选择性地将供料线的其中之一连接至该列印头。
在本发明的一实施例中，上述的切换单元依据特性选择性地将供料线的至少其中之二连接至该列印头。
在本发明的一实施例中，上述的特性包括颜色。
在本发明的一实施例中，上述的列印头更包括混料腔以及出料口。出料口连接混料腔，被选择的基材于混料腔进行混合，并经由出料口成形于承载面上。
在本发明的一实施例中，上述的立体列印装置更包括加热单元，用以加热被选择的基材至熔融状态，以于混料腔进行混合。
基于上述，本发明的立体列印装置包括多个供料线，其包括多个特性彼此不同的基材，并通过切换单元依据基材的特性选择性地将供料线的至少其中之一连接至列印头，以将被选择的供料线的基材通过列印头逐层成形于基座上而形成立体物体，使立体列印装置无须通过繁重的人工操作即可轻易地自动选择及切换欲制造的立体物体的颜色或材质等特性，因而大幅增加了立体列印装置的使用便利度以及列印的弹性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1示出本发明的一实施例的一种立体列印装置的操作环境示意图；
图2示出本发明的一实施例的一种立体列印装置的部分方块示意图；
图3示出本发明的一实施例的一种立体列印装置的示意图。
附图标记说明：
10：立体物体；
100：立体列印装置；
110：基座；
112：承载面；
120：列印头；
122：混料腔；
124：出料口；
126：加热单元；
130、130a、130b、130c、130d：供料线；
140：切换单元；
150：控制单元；
200：电脑主机。
具体实施方式
现将详细参考本发明示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例实例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。
图1示出本发明的一实施例的一种立体列印装置的操作环境示意图。图2示出本发明的一实施例的一种立体列印装置的部分方块示意图。图3示出本发明的一实施例的一种立体列印装置的示意图。请同时参照图1至图3，在本实施例中，立体列印装置100适于从立体模型制造出立体物体10。立体模型为立体数位图像文件，其可例如由电脑主机200通过电脑辅助设计（computer-aided design,CAD）或动画建模软件等建构而成，并将此立体模型横切为多个横截面，以供立体列印装置100读取此立体模型，立体列印装置100即可依据此立体模型的横截面制造立体物体10。除此之外，在本实施例中，立体模型更可包括多个不同的特性参数，例如欲制造的立体物体的颜色参数或是材质参数等。立体列印装置100可读取上述特性参数，并据此制造立体物体10。
在本实施例中，立体列印装置100包括基座110、列印头120、多个供料线130以及切换单元140。基座110具有承载面112，以承载列印头120成形的基材。列印头120设置于基座110上方，以将基材逐层成形于承载面112上。在本实施例中，基座110可例如沿着平行于承载面112的方向移动，亦可沿着承载面112的法线方向移动或旋转，而列印头120则可例如沿着平行于承载面112的方向移动，但本实施例并不限定基座110以及列印头120的移动方向。在本实施例中，多个供料线130分别包括多个基材，其中，多个基材分别具有多个特性，且基材的特性各不相同。举例来说，上述多个供料线130所包括的基材的颜色或材质各不相同。在本实施例中，通过列印头120逐层列印成形于承载面112上的基材可包括建造材料（Building Material）、用于支撑该基材的支撑材料（Support Material）、设置于基材与支撑材料之间的缓冲材料（Release Material）。更具体而言，成形于承载面112上的基材并非仅是用以形成立体物体10的建造材料，其亦可包括形成支撑立体物体10的支撑材料以及设置于建造材料与支撑材料之间的缓冲材料。并且，在列印成形于承载面112上的基材固化后，可再将支撑材料以及缓冲材料移除，以得到立体物体10。
具体而言，供料线130可为由热熔性的基材所组成的热熔性固态线材，其例如可通过设置于列印头120的加热单元126对此热熔性固态线材进行加热，使基材呈现熔融状态，再经由列印头120挤出，并逐层由下往上堆叠于承载面112上，以形成多个基材层，之后再对其进行例如硬化烘干处理而形成立体物体10。当然，在本发明的其他实施例中，供料线150亦可为管线，以盛装并馈送流体或胶状的基材至列印头120，以经由列印头120将此流体或胶状的基材挤出而成形于承载面112上，之后再对其进行例如硬化烘干处理而形成立体物体10。
承上述，切换单元140可用以依据基材的特性选择性地将供料线130的至少其中之一连接至列印头120。列印头120则可将被选择的供料线130的基材逐层成形于承载面112上，以形成多个基材层，所述的基材层彼此堆叠而形成立体物体10。具体而言，立体列印装置100更可包括控制单元150，其耦接切换单元140。控制单元150可例如通过读取立体模型的特性参数，以据此依据基材的特性选择基材的至少其中之一，并控制切换单元140将被选择的基材所对应的供料线130连接至列印头120。
在本发明的一实施例中，立体列印装置100可如图3所示包括供料线130a、130b、130c、130d，且供料线130a、130b、130c、130d的基材的颜色特性各不相同，而控制单元150可例如通过读取立体模型的颜色特性参数，以据此依据材质的特性选择基材的其中之一，再控制切换单元140将被选择的基材所对应的供料线130连接至列印头120。举例而言，供料线130a的基材为红色，供料线130b的基材为黄色，供料线130c的基材为蓝色，供料线130d的基材为白色，而立体模型的颜色特性参数则为红色。因此，控制单元150读取立体模型的颜色特性参数后据此选择红色的基材，并控制切换单元140将对应的供料线130a连接至列印头120，以将红色的基材经由列印头120成形于承载面112上而形成红色的立体物体10。立体列印装置100更可于制造立体物体10的过程中通过切换单元140切换供料线130a、130b、130c、130d，以于制造立体物体10的过程中更换不同颜色的基材，使制造出的立体物体10具有不同的颜色。
在本发明的另一实施例中，供料线130a、130b、130c、130d的基材的材质特性各不相同，其材质可包括粉末、液体或胶体等，当然，本实施例并不限定基材的材质种类。控制单元150则可通过读取立体模型的材质特性参数，据此依据基材的材质特性而选择基材的其中之一，再控制切换单元140将被选择的基材所对应的供料线130连接至列印头120。举例而言，供料线130a的基材材质为粉末，供料线130b的基材材质为液体，而供料线130c的基材材质为胶体。控制单元150读取立体模型的材质特性参数后，据此选择胶体的基材，并控制切换单元140将对应的供料线130c连接至列印头120，以将胶体的基材经由列印头120成形于承载面112上。然而，任何所属技术领域中具有通常知识者应了解，本发明并不限定供料线130的数量及其包含的基材的种类及特性。
在本发明的另一实施例中，列印头120更可如图3所示包括混料腔122以及出料口124，其中，出料口124连接混料腔122。在本实施例中，供料线130a、130b、130c、130d的基材的颜色特性各不相同，而切换单元140可依据颜色特性选择性地将供料线130的至少其中之二连接至列印头120。更具体而言，控制单元150可通过读取立体模型的颜色特性参数，以据此依据基材的特性选择基材的至少其中之二，并控制切换单元140将被选择的基材所对应的供料线130连接至列印头120。接着，加热单元126可用以将被选择的供料线130的基材加热至熔融状态，以于混料腔122内进行混合，并经由出料口124将混合后的基材成形于承载面112上。
举例而言，在本实施例中，供料线130a的基材为红色，供料线130b的基材为黄色，供料线130c的基材为蓝色，供料线130d的基材基材为白色，而立体模型的颜色特性参数例如为绿色。控制单元150则可通过读取此颜色特性参数，据此选择黄色以及蓝色的基材，并控制切换单元140将对应的供料线130b以及供料线130c连接至列印头120。之后，再通过加热单元126加热被选择的供料线130b以及供料线130c的基材至熔融状态，以将供料线130b以及供料线130c的基材于混料腔122内进行混合，并经由出料口124将混合后的绿色基材成形于承载面112上而形成绿色的立体物体10。在本实施例中，基材的混料比例可例如由控制单元150所控制。如此，立体列印装置100所制造的立体物体10的颜色可更为逼真且多元。除此之外，立体列印装置100更可于制造立体物体10的过程中通过切换单元140切换供料线130a、130b、130c、130d，以于制造立体物体10的过程中更换不同颜色的基材，使制造出的立体物体10具有多种不同的颜色。
综上所述，本发明的立体列印装置包括多个供料线，其包括多个特性彼此不同的基材，并通过控制单元依据基材的特性选择基材的至少其中之一，并控制切换单元将对应的供料线连接至列印头，以将被选择的基材通过列印头逐层成形于基座上而形成立体物体。如此，立体列印装置无须通过繁重的人工操作即可轻易地自动选择及切换欲制造的立体物体的颜色或材质等特性，使立体列印装置的使用便利度以及列印的弹性大幅增加。
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 (10)
1.一种立体列印装置，其特征在于，包括：
基座，具有承载面；
列印头，设置于该基座上方；
多个供料线，分别包括多个基材，该些基材分别具有多个特性，该些特性彼此不同；以及
切换单元，用以依据该些特性选择性地将该些供料线的至少其中之一连接至该列印头，该列印头将被选择的供料线的基材成形于该承载面上。
2.根据权利要求1所述的立体列印装置，其特征在于，还包括控制单元，耦接该切换单元，该控制单元依据该些特性选择该些基材的至少其中之一，并控制该切换单元将被选择的基材所对应的供料线连接至该列印头。
3.根据权利要求1所述的立体列印装置，其特征在于，该些特性包括颜色或材质。
4.根据权利要求1所述的立体列印装置，其特征在于，各基材的材质包括粉末、液体或胶体。
5.根据权利要求1所述的立体列印装置，其特征在于，该列印头将被选择的供料线的基材逐层成形于该承载面上，以形成多个基材层，该些基材层彼此堆叠而形成立体物体。
6.根据权利要求1所述的立体列印装置，其特征在于，该切换单元依据该些特性选择性地将该些供料线的其中之一连接至该列印头。
7.根据权利要求1所述的立体列印装置，其特征在于，该切换单元依据该些特性选择性地将该些供料线的至少其中之二连接至该列印头。
8.根据权利要求7所述的立体列印装置，其特征在于，该些特性包括颜色。
9.根据权利要求7所述的立体列印装置，其特征在于，该列印头更包括混料腔以及出料口，该出料口连接该混料腔，被选择的该些基材于该混料腔进行混合，并经由该出料口成形于该承载面上。
10.根据权利要求9所述的立体列印装置，其特征在于，还包括加热单元，用以加热被选择的该些基材至熔融状态，以于该混料腔进行混合。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150318 |