CN104908316A - 成型方法及成型系统 - Google Patents
成型方法及成型系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104908316A CN104908316A CN201410612296.2A CN201410612296A CN104908316A CN 104908316 A CN104908316 A CN 104908316A CN 201410612296 A CN201410612296 A CN 201410612296A CN 104908316 A CN104908316 A CN 104908316A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- pigment
- forming method
- shaping
- moulding material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 78
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 45
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 18
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 claims description 3
- 239000012778 molding material Substances 0.000 abstract 2
- UVCQMCCIAHQDAF-GYOQZRFSSA-N alpha-Bacterioruberin Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C(CCC(C)(C)O)C(C)(C)O)C=CC=C(/C)C=CC=C(/C)C=CC(CCC(C)(C)O)C(C)(C)O UVCQMCCIAHQDAF-GYOQZRFSSA-N 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
本发明提供一种成型方法，用以成型一彩色物品。成型方法包含下列步骤。首先，铺设一层成型材料。然后，依据对应成型薄层的截面图案，熔融该成型材料以形成固化层。接着，依据截面图案，喷涂一层颜料于固化层以形成成型薄层。最后，重复上述步骤至成型彩色物品。此外，本发明亦提出一种成型系统。
Description
技术领域
本发明是关于一种成型方法，特别是关于一种用以成型彩色物品的成型方法。
背景技术
快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术使用堆叠加工技术，能够依照电脑辅助设计(Computer Aided Design，CAD)软件所建构的立体几何图形，自动制造出三维实体物件的技术。快速成型技术可克服工具机加工无法完成的几何形状死角，自动化地制造自由形状的物品，节省人力与加工时间。
现行的快速成型技术包含有立体印刷(Stereo-Lithography，SLA)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)、立体制版(Solider Process，SP)、熔合沉积模型(Fused Deposition Modeling，FDM)、三维印刷(3-D Printing)以及层化物品制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)等技术。一般来说，不同的快速成型技术具有不同的优缺点，而目前市面上通过快速成型技术制造具有颜色的物品时，一种方法是当物品成型完成后再进行喷涂上色，另一种方法是于粉末原料中混合颜料树脂再照射辐射能熔融。这两种方法中，前者需要后制加工而增加了制作时间与不便利，后者必须在所有粉末原料中混合颜料树脂，造成成本上的浪费。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种成型方法。为达上述目的，本发明提供一种成型方法，用以成型彩色物品。成型方法包含下列步骤。首先，铺设一层成型材料。然后，依据对应成型薄层的截面图案，熔融该成型材料以形成固化层。接着，依据截面图案，喷涂一层颜料于固化层以形成成型薄层。最后，重复上述步骤至成型彩色物品。
在本发明一实施例中，该颜料是喷涂于固化层的部分表面。
在本发明一实施例中，熔融该成型材料是通过激光照射于该成型材料。
在本发明一实施例中，成型方法还包含固化该颜料于固化层上。
在本发明一实施例中，固化该颜料是通过紫外光照射于该颜料。
在本发明一实施例中，该颜料包含紫外光固化树脂。
在本发明一实施例中，该成型材料包含树脂粉末、玻璃粉末、陶瓷粉末、金属粉末或其组合。
在本发明一实施例中，截面图案是通过电脑辅助设计软件进行绘制。
本发明还提供一种成型系统。成型系统包含操作平台、供料装置、激光装置、上色装置及控制单元。供料装置用以铺设一层成型材料于操作平台。激光装置用以照射激光于该成型材料。上色装置用以喷涂一层颜料。控制单元依据对应成型薄层的截面图案控制激光装置照射激光于该成型材料以形成固化层，且控制单元依据对应成型薄层的截面图案控制上色装置喷涂该颜料于固化层，以形成成型薄层。
在本发明一实施例中，上色装置是喷涂该颜料于固化层的部分表面。
承上所述，本发明提供一种快速且方便的成型方法与成型系统，将成型后的成型薄层叠加新的成型材料进行制造，并于制造每一层成型薄层的过程中分别进行喷涂上色，最后成型一彩色物品。故，通过此种配置将可以实现提供一种成型方法与成型系统。
附图说明
图1是本发明一实施例的成型系统的示意图；
图2是本发明一实施例的激光装置照射时的示意图；
图3是本发明一实施例的成型薄层成型后的示意图；
图4是本发明一实施例的彩色物品成型后的示意图；
图5是本发明一实施例的成型系统的方块图；
图6是本发明一实施例的成型方法的流程图；
图7是本发明一实施例的成型方法的另一流程图。
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种成型系统，其中相同的构件、元件将以相同的元件符号加以表示以及说明。
图1是本发明一实施例的成型系统的示意图。图2是本发明一实施例的激光装置照射时的示意图。图3是本发明一实施例的成型薄层成型后的示意图。图4是本发明一实施例的彩色物品成型后的示意图。图5是本发明一实施例的成型系统的方块图。
请参照图1至图5，本发明的成型系统1可用以成型一成型薄层S，并将成型后的成型薄层S叠加新的成型材料M进行制造，最后成型一彩色物品O。成型系统1包含操作平台10、供料装置20、激光装置30、上色装置40及控制单元50。供料装置20用以铺设一层成型材料M于操作平台10。激光装置30用以照射一激光L于该层成型材料M。上色装置40用以喷涂一层颜料D。控制单元50依据对应成型薄层S的截面图案P控制激光装置30照射激光L于该层成型材料M以形成固化层G，且控制单元50依据对应成型薄层S的截面图案P控制上色装置40喷涂该层颜料D于固化层G，以形成成型薄层S。
控制单元50分别连接操作平台10、供料装置20、激光装置30与上色装置40，控制单元50可为台式机或笔记本电脑等消费性电子产品，控制单元50亦可为中央处理器、微处理器、微控制器或集成电路及电子零件组成的控制线路，本发明不以此为限。
供料装置20可包含供料平台22与滚轮24。成型材料M可预先放置于供料平台22上，控制单元50可控制供料平台22上升，并驱动滚轮24滚动，以铺设一层成型材料M于操作平台10上，如图1所示。
激光装置30可照射一激光L于操作平台10上的成型材料M，而激光装置30的操作原理为本领域技术人员所熟悉，故不再赘述。上色装置40可预先装设有一颜料D，而控制单元50可控制上色装置40喷涂一层颜料D。
对应成型薄层S的截面图案P可经由电脑辅助设计(Computer AidedDesign，CAD)软件进行绘制。彩色物品O可通过电脑辅助设计软件进行模拟，将彩色物品O模拟成由多层成型薄层S所组成，并分别绘制出对应多层成型薄层S的多个截面图案P。
举例来说，彩色物品O可由第一层成型薄层S1至第n层成型薄层Sn所组成(图未显示)，n为一正整数。当通过成型系统1进行制造彩色物品O时，控制单元50控制操作平台10下降第一预定厚度，控制单元50控制供料平台22上升第一预定厚度，并驱动滚轮24滚动，以铺设第一层成型材料M1于操作平台10上。在第一层成型材料M1铺设完成后，控制单元50依据对应第一层成型薄层S1的第一截面图案P1控制激光装置30照射激光L于第一层成型材料M1以形成第一层固化层G1，如图2所示。在第一层固化层G1完成后，控制单元50依据对应第一层成型薄层S1的第一截面图案P1控制上色装置40喷涂第一层颜料D1于第一层固化层G1，以形成第一层成型薄层S1，如图3所示。
当第一层成型薄层S1完成后，控制单元50控制操作平台10下降第二预定厚度，控制单元50控制供料平台22上升第二预定厚度，并驱动滚轮24滚动，以铺设第二层成型材料M2于第一层成型薄层S1上。在第二层成型材料M2铺设完成后，控制单元50依据对应第二层成型薄层S2的第二截面图案P2控制激光装置30照射激光L于第二层成型材料M2以形成第二层固化层G2。在第二层固化层G2完成后，控制单元50依据对应第二层成型薄层S2的第二截面图案P2控制上色装置40喷涂第二层颜料D2于第二层固化层G2，以形成第二层成型薄层S2。于成型后的第(n-1)层成型薄层Sn-1上叠加第n层成型材料Mn并进行重复步骤，直到第n层固化层Gn与第n层成型薄层Sn成型后，即完成彩色物品O的制作，如图4所示。
在一实施例中，上色装置40是喷涂该层颜料D于固化层G的部分表面。亦即，在制作第一层成型薄层S1时，上色装置40是喷涂第一层颜料D1于第一层固化层G1的部分表面，在制作第二层成型薄层S2时，上色装置40是喷涂第二层颜料D2于第二层固化层G2的部分表面，以此类推。
图6是本发明一实施例的成型方法的流程图。请参考图1至图6，本发明提供一种成型方法100，成型方法100可与上述之成型系统1相互配合使用。本发明的成型方法100用以成型一彩色物品O，成型方法100包含下列步骤。首先，铺设一层成型材料M(步骤S102)。然后，依据对应成型薄层S的截面图案P，熔融该层成型材料M以形成固化层G(步骤S104)。接着，依据对应成型薄层S的截面图案P，喷涂一层颜料D于固化层G以形成成型薄层S(步骤S106)。最后，重复上述步骤至成型彩色物品O(步骤S108)。
在步骤S102中，该层成型材料M可铺设于操作平台10上。在步骤S104中，熔融该层成型材料M可通过激光L照射于操作平台10上的该层成型材料M。
对应成型薄层S的截面图案P可经由电脑辅助设计软件进行绘制。彩色物品O可通过电脑辅助设计软件进行模拟，将彩色物品O模拟成由多层成型薄层S所组成，并分别绘制出对应多层成型薄层S的多个截面图案P。
举例来说，彩色物品O可由第一层成型薄层S1至第n层成型薄层Sn所组成，n为一正整数。首先，进行步骤S102的铺设步骤，当通过成型方法100进行制造彩色物品O时，控制单元50控制操作平台10下降第一预定厚度，控制单元50控制供料平台22上升第一预定厚度，并驱动滚轮24滚动，以铺设第一层成型材料M1于操作平台10上。在第一层成型材料M1铺设完成后，进行步骤S104的熔融步骤，控制单元50依据对应第一层成型薄层S1的第一截面图案P1控制激光装置30照射激光L于第一层成型材料M1以形成第一层固化层G1，如图2所示。在第一层固化层G1完成后，进行步骤S106的上色步骤，控制单元50依据对应第一层成型薄层S1的第一截面图案P1控制上色装置40喷涂第一层颜料D1于第一层固化层G1，以形成第一层成型薄层S1，如图3所示。
当第一层成型薄层S1完成后，进行步骤S108的重复步骤，重复进行步骤S102、步骤S104以及步骤S106直到完成彩色物品O。也就是说，控制单元50可控制操作平台10下降第二预定厚度，控制单元50控制供料平台22上升第二预定厚度，并驱动滚轮24滚动，以铺设第二层成型材料M2于第一层成型薄层S1上(步骤S102)。在第二层成型材料M2铺设完成后，控制单元50依据对应第二层成型薄层S2的第二截面图案P2控制激光装置30照射激光L于第二层成型材料M2以形成第二层固化层G2(步驟S104)。在第二层固化层G2完成后，控制单元50依据对应第二层成型薄层S2的第二截面图案P2控制上色装置40喷涂第二层颜料D2于第二层固化层G2，以形成第二层成型薄层S2(步骤S106)。在成型后的第(n-1)层成型薄层Sn-1上叠加第n层成型材料Mn进行步骤S102、步驟S104及步骤S106，直到第n层固化层Gn与第n层成型薄层Sn成型后，即完成彩色物品O的制作，如图4所示。
在步骤S106中，该层颜料D可喷涂于固化层G的部分表面。亦即，在制作第一层成型薄层S1时，上色装置40是喷涂第一层颜料D1于第一层固化层G1的部分表面，在制作第二层成型薄层S2时，上色装置40是喷涂第二层颜料D2于第二层固化层G2的部分表面，以此类推。
图7是本发明一实施例的成型方法的另一流程图。如图7所示，成型方法100还包含固化该层颜料D于固化层G上(步骤S107)的步骤。亦即，当步骤S106的上色步骤完成后，可进行步骤S107的固化步骤，将固化层G上的颜料D固化。
在步骤S107中，固化该层颜料D可通过紫外光照射于该层颜料D。在本发明一实施例中，颜料D可包含紫外光固化树脂，成型材料M可包含树脂粉末、玻璃粉末、陶瓷粉末、金属粉末或其组合。
综上所述，通过本发明的成型方法100与成型系统1，将成型后的成型薄层S叠加新的成型材料M进行制造，并于制造每一层成型薄层S的过程中分别将每一层颜料D进行喷涂上色，重复执行铺设步骤、熔融步骤以及上色步骤，最后成型一彩色物品O。故，通过此种配置将可以实现提供一种便利的成型方法100与成型系统1。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范围，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种成型方法，用以成型彩色物品，其特征在于，所述成型方法包含下列步骤：
铺设一层成型材料；
依据对应成型薄层的截面图案，熔融所述成型材料以形成固化层；
依据所述截面图案，喷涂一层颜料于所述固化层以形成所述成型薄层；以及
重复上述步骤至成型所述彩色物品。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述颜料是喷涂于所述固化层的部分表面。
3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，熔融所述成型材料是通过激光照射于所述成型材料。
4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，还包含：
固化所述颜料于所述固化层上。
5.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，固化所述颜料是通过紫外光照射于所述颜料。
6.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述颜料包含紫外光固化树脂。
7.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述成型材料包含树脂粉末、玻璃粉末、陶瓷粉末、金属粉末或其组合。
8.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述截面图案是通过电脑辅助设计软件进行绘制。
9.一种成型系统，其特征在于，包含：
操作平台；
供料装置，用以铺设一层成型材料于所述操作平台；
激光装置，用以照射激光于所述成型材料；
上色装置，用以喷涂一层颜料；以及
控制单元，所述控制单元依据对应成型薄层的截面图案控制所述激光装置照射所述激光于所述成型材料以形成固化层，且所述控制单元依据对应所述成型薄层的所述截面图案控制所述上色装置喷涂所述颜料于所述固化层，以形成所述成型薄层。
10.根据权利要求9所述的成型系统，其特征在于，所述上色装置是喷涂所述颜料于所述固化层的部分表面。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103109736A TWI562884B (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Manufacturing method and manufacturing system |
| TW103109736 | 2014-03-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104908316A true CN104908316A (zh) | 2015-09-16 |
Family
ID=54077950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410612296.2A Pending CN104908316A (zh) | 2014-03-14 | 2014-11-03 | 成型方法及成型系统 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104908316A (zh) |
| TW (1) | TWI562884B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI607859B (zh) * | 2016-02-24 | 2017-12-11 | 國立成功大學 | 多材料積層製造複合基材建構之方法及其裝置 |
| CN108340574A (zh) * | 2017-01-25 | 2018-07-31 | 扬明光学股份有限公司 | 三维列印机构 |
| CN110238396A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-17 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种金属材料彩色成型装置及方法 |
| CN110405205A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-05 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种激光加工装置及方法 |
| CN110963676A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-07 | 北京理工大学深圳研究院 | 一种挤丝光固化与烧结成型的玻璃3d打印装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020105114A1 (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-08 | Minolta Co., Ltd. | Three-dimensional molding apparatus and three-dimensional molding method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI228114B (en) * | 1999-12-24 | 2005-02-21 | Nat Science Council | Method and equipment for making ceramic work piece |
| US20040080078A1 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-29 | Collins David C. | Methods and systems for producing a desired apparent coloring in an object produced through rapid prototyping |
-
2014
- 2014-03-14 TW TW103109736A patent/TWI562884B/zh active
- 2014-11-03 CN CN201410612296.2A patent/CN104908316A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020105114A1 (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-08 | Minolta Co., Ltd. | Three-dimensional molding apparatus and three-dimensional molding method |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI607859B (zh) * | 2016-02-24 | 2017-12-11 | 國立成功大學 | 多材料積層製造複合基材建構之方法及其裝置 |
| CN108340574A (zh) * | 2017-01-25 | 2018-07-31 | 扬明光学股份有限公司 | 三维列印机构 |
| CN110238396A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-17 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种金属材料彩色成型装置及方法 |
| CN110405205A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-05 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种激光加工装置及方法 |
| CN110405205B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-08-10 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种激光加工装置及方法 |
| CN110963676A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-07 | 北京理工大学深圳研究院 | 一种挤丝光固化与烧结成型的玻璃3d打印装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201534458A (zh) | 2015-09-16 |
| TWI562884B (en) | 2016-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jasveer et al. | Comparison of different types of 3D printing technologies | |
| Mercado Rivera et al. | Additive manufacturing methods: techniques, materials, and closed-loop control applications | |
| Bogue | 3D printing: the dawn of a new era in manufacturing? | |
| CN104908316A (zh) | 成型方法及成型系统 | |
| TWI606915B (zh) | 3D printing device with reciprocating spray forming mechanism | |
| Novakova-Marcincinova et al. | Special materials used in FDM rapid prototyping technology application | |
| US10618111B2 (en) | Heat treatment to anneal residual stresses during additive manufacturing | |
| US10279541B2 (en) | Systems and methods for additive manufacturing processes | |
| Ma | Research on application of SLA technology in the 3D printing technology | |
| EP3442775A2 (en) | Optimized three dimensional printing using ready-made supports | |
| CN103407296A (zh) | 一种激光熔融辅助纳米墨水实现高熔点材料3d打印的方法 | |
| EP3152056A1 (en) | Selective composite manufacturing for components having multiple material properties | |
| CN105499570A (zh) | 一种在交变磁场中金属陶瓷功能梯度零件的3d打印方法 | |
| CN204414600U (zh) | 一种大尺寸熔融沉积3d打印机调平装置 | |
| US20180194070A1 (en) | 3d printing using preformed reuseable support structure | |
| Wilkinson et al. | 3D printing and sustainable product development | |
| Vardhan et al. | 3D printing: The dawn of a new era in manufacturing | |
| Panda et al. | Revolutionizing product development: The growing importance of 3D printing technology | |
| Teja et al. | 3D Printing of complex structures: Case study of Eiffel Tower | |
| Wood | 5 Multifunctionality in Additive Manufacturing | |
| Popescu et al. | 3D printing bone models extracted from medical imaging data | |
| CN104875394A (zh) | 一种3d器件打印设备及方法 | |
| Kumar et al. | Rapid prototyping technology for new product development | |
| Pontes | Designing for additive manufacturing | |
| Choong | Additive manufacturing for digital transformation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150916 |