CN105014962B - 立体打印模块与应用其的立体打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体打印模块与应用其的立体打印装置。该立体打印模块包括盛槽、上盖、成型平台以及第一卡榫。盛槽用以盛装液态成型材。上盖可组装于盛槽上以封闭盛槽。成型平台配置于盖体且位于盛槽内而浸置于液态成型材中。第一卡榫可移动地配置于上盖中。当第一卡榫沿第二轴移动，上盖与成型平台能沿第一轴移动以开启盛槽。

Description

立体打印模块与应用其的立体打印装置

技术领域

本发明是有关于一种立体打印模块，且特别是一种设置在立体打印装置上且可拆换的立体打印模块与应用其的立体打印装置。

背景技术

随着计算机辅助制造(Computer-Aided Manufacturing,简称CAM)的进步，制造业发展了立体打印技术，能很迅速的将设计原始构想制造出来。立体打印技术实际上是一系列快速原型成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z座标间断地作层面厚度的位移，最终形成立体物体。立体打印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计算机辅助设计(Computer-Aided Design,简称CAD)软体所设计的数字立体模型信息真实地呈现出来，不但摸得到，也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。

目前已发展出许多可以形成多个薄横截面层的方式。举例来说，打印头通常可依据3-D模型的设计数据构建的X-Y-Z座标在基座上方沿着X-Y座标移动，从而将构建材料喷涂出正确的横截面层形状。所沉积的材料可随后自然硬化或透过例如强光源而被固化，从而形成所要的横截面层，并在逐层固化的状态下进而形成立体物件。

对使用者而言，在每次进行立体打印完毕之后，均需更换液态成型材并对盛槽及相关构件进行清洗的动作，以避免前一次的液态成型材残留而影响下一次的作业。然而此举却造成使用者一定的负担，也就是在使用上，上述清洁动作并无法提供使用者兼具干净、方便且有效率的制作过程。据此，如何将立体打印过程中相关耗材与构件予以整合并模块化，以提高制作过程的清洁度及使用者的方便性，确实是相关人员所需思考的课题。

发明内容

本发明提供一种立体打印模块与应用其的立体打印装置，其中通过立体打印模块的可拆换特性，而提高立体打印装置在使用上的便利性。

本发明的立体打印模块，包括盛槽、上盖、成型平台以及第一卡榫。盛槽用以盛装液态成型材。上盖可拆卸地组装于盛槽上以开启或封闭盛槽。成型平台配置于盖体且位于盛槽内而浸置于液态成型材中。第一卡榫可移动地配置于上盖中。当第一卡榫沿第二轴移动，上盖与成型平台可沿第一轴移动以开启盛槽。

本发明的立体打印装置，包括基座、配置在基座上的驱动机构以及立体打印模块。立体打印模块可拆卸地组装于基座上，以使驱动机构的局部可移动地位于立体打印模块上方。立体打印模块包括盛槽、上盖以及第一卡榫。盛槽用以盛装液态成型材。上盖可拆卸地组装于盛槽上以开启或封闭盛槽。第一卡榫可移动地配置于上盖中。第一卡榫卡扣于盛槽，以使上盖封闭且固定于盛槽。当驱动机构与上盖相互组装时，驱动机构驱动第一卡榫解扣于盛槽，而使上盖随驱动机构移离且开启盛槽。

在本发明的一实施例中，上述的上盖具有盖体与位于盖体上的凸部。凸部用以连接驱动机构。盖体用以封闭或开启盛槽的开口。

在本发明的一实施例中，上述的立体打印模块还包括密封件，配置在盛槽上且抵接在盖体与盛槽之间以密封盛槽。

在本发明的一实施例中，上述的立体打印模块还包括成型平台，配置于盖体且位于盛槽内而浸置于液态成型材中。当上盖随驱动机构移离盛槽时，成型平台随盖体而移离液态成型材。

在本发明的一实施例中，上述的液态成型材适于逐层固化以形成位于成型平台上的立体物件。立体物件随上盖与成型平台而移离盛槽。

在本发明的一实施例中，上述的立体打印模块还包括隔离膜，配置在盛槽的底部。当上盖未与驱动机构组装时，隔离膜接触在成型平台与盛槽的底部之间。

基于上述，在本发明的一实施例中，上述的第一卡榫具有驱动部与从驱动部延伸的至少一第一卡扣部。驱动部可动地配置于凸部内，且驱动部的局部突出于凸部上。第一卡扣部的局部突出于盖体的侧缘且对应地卡扣于盛槽的扣孔。当驱动机构与上盖相互组装时，驱动机构抵推驱动部突出于凸部的局部而使其移入凸部，以驱动第一卡扣部从扣孔释放。

在本发明的一实施例中，上述的第一卡榫具有可挠性。当驱动机构与上盖相互组装时，驱动机构抵推驱动部突出于凸部的局部而使其移入凸部，以驱动第一卡扣部相对于驱动部变形并从扣孔释放。

在本发明的一实施例中，上述的第一卡榫具有一对第一卡扣部，从驱动部且彼此背离地延伸。

在本发明的一实施例中，上述的驱动机构沿第一轴推驱动部移入凸部，以使驱动部驱动第一卡扣部沿第二轴退出扣孔。第一轴垂直第二轴。

在本发明的一实施例中，上述的驱动机构包括驱动平台与连接臂。连接臂可动地连接于驱动平台且位于立体打印模块的上方。连接臂沿第一轴组装于上盖的凸部并带动上盖移离盛槽。

在本发明的一实施例中，上述的立体打印模块还包括第二卡榫，可动地组装于上盖的凸部，而沿第二轴移出或移入凸部的侧壁。连接臂具有凹口与位于凹口侧壁的第二卡扣部。当连接臂组装于上盖时，凸部对应地容置于凹口内，且第二卡榫卡扣于第二卡扣部。

在本发明的一实施例中，上述的第二卡榫包括沿第二轴配置的一对楔形卡扣件与连接其间的弹性件。弹性件恒驱动该对楔形卡扣件沿第二轴突出于凸部的侧壁。

基于上述，在本发明的上述实施例中，立体打印模块通过配置在其上盖处的第一卡榫，而使立体打印模块在未使用时能使上盖与盛槽之间保持密封关闭的状态。当需要进行立体打印时，仅通过驱动机构组装于立体打印模块的上盖，即能将上盖内的第一卡榫推抵并退出盛槽，进而在立体打印的过程中，上盖能随着驱动机构逐渐移离盛槽。据此，立体打印模块通过将耗材与上述构件予以模块化，而能被视为立体打印过程中的耗材模块，也就是使用者仅需重新更换立体打印模块便能立即重新进行立体打印的制作，而无需先行针对前次残留的液态成型材或盛槽等相关构件进行善后与清洁的动作，因此能有效地提高制作过程中的清洁性及使用上的方便性。

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，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例示出的一种立体打印装置的示意图；

图2与图3分别示出图1的立体打印装置的使用示意图。

附图标记说明：

100：立体打印装置；

110：立体打印模块；

111：成型平台；

112：盛槽；

112a：扣孔；

113：隔离膜；

114：上盖；

114a：盖体；

114b：凸部；

115：第二卡榫；

115a：楔形卡扣件；

115b：弹性件；

116：第一卡榫；

116a：驱动部；

116b：第一卡扣部；

118：密封件；

120：驱动机构；

122：驱动平台；

124：连接臂；

124a：凹口；

124b：第二卡扣部；

130：基座；

200：立体物件；

300：液态成型材；

E1：第一端；

E2：第二端。

具体实施方式

图1是本发明一实施例示出的一种立体打印装置的示意图。图2与图3分别示出图1的立体打印装置的使用示意图。在此同时在图中提供直角坐标系以便于描述相关构件的对应关系。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SLA(StereoLithography Appearance)立体打印装置，其包括立体打印模块110、驱动机构120以及基座130。立体打印模块110可拆卸地组装于基座130上，驱动机构120配置在基座130上且其局部可动地位于立体打印模块110上方。

立体打印模块110包括盛槽112、上盖114、第一卡榫116以及成型平台111。成型平台111组装于上盖114，盛槽112用以盛装液态成型材300，其例如是光敏树脂。上盖114可拆卸地组装于盛槽112上以开启或封闭盛槽112。第一卡榫116可移动地配置于上盖114中，且第一卡榫116通过卡扣于盛槽112而使上盖114得以固定于盛槽112的开口处并封闭盛槽112。当上盖114与盛槽112通过第一卡榫116而相互结合时，成型平台111实质上位于盛槽112内且浸置在液态成型材300中。再者，立体打印模块110还包括密封件118，配置在盛槽112的开口处且抵接在上盖114与盛槽112之间以密封盛槽112。密封件118用以让盛槽112内的液态成型材300不会因移动而从盛槽112与上盖114之间溢漏出。据此，立体打印模块110便能依据使用者的需求而组装于基座130上或自基座130拆离。

此外，立体打印模块110还包括隔离膜113，其配置在盛槽112的底部，以在立体打印模块110尚未被使用时，隔离膜113会被接触在成型平台111与盛槽112的底部之间。在本实施例中，隔离膜113用以让立体物件200被成型的过程中避免与盛槽112的底部产生沾粘情形。

另一方面，立体打印装置100还包括光源(未示出)，其例如是紫外线光源且配置在基座130内。在立体打印过程中，当使用者将所需的立体打印模块110组装于基座130上后，驱动机构120受控于控制单元(未示出)而移近并组装至立体打印模块110的上盖114，进而解除第一卡榫116与盛槽112之间的卡扣关系。接着，光源便能提供固化光线经由盛槽112底部而照射到其内的液态成型材300，并随着驱动机构120带动上盖114及其上的成型平台111逐渐移离盛槽112，上述光线便能依据所需轮廓将成型平台111上方的液态成型材300逐层固化，最终在成型平台111上形成立体物件200，且使立体物件200能随着成型平台111、上盖114而被驱动机构120带离盛槽112，并将立体物件200从成型平台111卸下，以完成该次的立体打印作业。更重要的是，使用者仅需更换所需的立体打印模块，便能立即进行更换液态成型材的立体打印作业。

基于上述，通过将盛槽112、上盖114以及其内的成型平台111与液态成型材300予以模块化，而使立体打印模块110能被作为立体打印过程中的耗材模块使用，也就是使用者能依据其需要而选择适当的立体打印模块110，且随着每次立体打印的需求而予以更换对应的立体打印模块110。再者，通过配置在上盖114内的第一卡榫116，而使立体打印模块110具有可拆装性质，使用者无需在立体打印之后烦恼如何清理残余的液态成型材300以及清洗相关构件。换句话说，利用立体打印模块110的可替代性除能有效提高立体打印的效率之外，还能让使用者能以较为方便且清洁的使用环境进行相关的立体打印工作，也因此间接地提高使用者对于立体打印装置100的喜好程度。

详细而言，请再参考图1与图2，在本实施例中，驱动机构120包括立设在基座130上的驱动平台122(如图所示，其为能沿Z轴移动的升降平台，但本实施例不以此为限)，以及可动地配置于所述驱动平台122上的连接臂124。当立体打印模块110组装于基座130上时，驱动平台122位于立体打印模块110旁，而连接臂124相对于驱动平台122则如同悬臂一般，且沿Z轴可移动地位于立体打印模块110的上方。

再者，立体打印模块110的上盖114具有盖体114a与位于盖体114a上的凸部114b，其中凸部114b的外形轮廓能对应于连接臂124的凹口124a(标示于图1)，且连接臂124朝向上盖114的局部轮廓能与凸部114b及盖体114a的局部轮廓相互适配，以提高上盖114与连接臂124结合后的结构整体性。

另外，立体打印模块110还包括第二卡榫115，可动地组装于上盖114的凸部114b，而沿X轴移出或移入凸部114b的侧壁。对应地，连接臂124具有凹口124a与位于凹口124a侧壁的第二卡扣部124b，其中第二卡扣部124b例如是卡槽，以在连接臂124与上盖114相互组装时，凸部114b能对应地容置于凹口124a内，且第二卡榫115能对应地卡扣于第二卡扣部124b。

如图1至图3所示，第二卡榫115包括沿X轴配置的一对楔形卡扣件115a，及连接在该对楔形卡扣件115a之间的弹性件115b，其中弹性件115b恒驱动该对楔形卡扣件115a沿X轴突出于凸部114b的侧壁。据此，当连接臂124以其凹口124a对应连接上盖114的凸部114b时，凹口124a的侧壁能沿各楔形卡扣件115a的楔形面而抵推楔形卡扣件115a并同时压缩弹性件115b。一旦凸部114b完全容置于凹口124a后，通过弹性件115b的弹性恢复力，楔形卡扣件115a得以移出凸部114b的侧壁并卡扣于第二卡扣部124b而完成上盖114与连接臂124之间的组装。当使用者要进行立体打印时，就能如上所述地将驱动机构120的连接臂124沿Z轴下移并与上盖114相互组装在一起。

请再参考图2与图3，在上述连接臂124与上盖114进行组装动作的同时，连接臂124尚能以其凹口124a处的结构抵推并驱动第一卡榫116解扣于盛槽112。具体的，第一卡榫116具有驱动部116a与从驱动部116a延伸的第一卡扣部116b，其中驱动部116a沿Z轴可动地配置于上盖114的凸部114b内，且在立体打印模块110未被使用时，驱动部116a的局部是突出于凸部114b上。再者，第一卡扣部116b的局部突出于盖体114的侧缘且对应地卡扣于盛槽112的扣孔112a。当驱动机构120以其连接臂124与上盖114相互组装时，连接臂124能抵推驱动部116a突出于凸部114b的局部而使其移入凸部114b，以驱动第一卡扣部116b解扣于扣孔112a。

更进一步地说，本实施例的第一卡榫116例如是以橡胶制成而具有可挠性，也就是当驱动部116a被连接臂124抵推而沿Z轴下移时(即沿负Z轴方向移动)，第一卡扣部116b连接于驱动部116a的第一端E1便会随之沿负Z轴方向移动(即第一卡扣部116b会相对于驱动部116a产生变形)，进而带动第一卡扣部116b的第二端E2退出盛槽112的扣孔112a而达到第一卡扣部116b从扣孔112a释放的状态。因此，当连接臂124与上盖114的凸部114b通过第二卡榫115结合的同时，也能同时驱动第一卡榫116从盛槽112释放，故能顺利地使上盖114被驱动机构120带动沿正Z轴方向移动而移离盛槽112。

在本实施例中，第一卡榫116是由驱动部116a与一对第一卡扣部116b构成，其中若以驱动部116a所处位置为轴，则该对第一卡扣部116b是从驱动部116a呈径向且彼此背离地延伸。但是，本实施例并不因此限制第一卡扣部116b的数量。再者，在另一未示出的实施例中，第一卡榫的驱动部与第一卡扣部也可为连动机构，即第一卡扣部是以不同于固接的方式连接至驱动部。举例来说，第一卡扣部以枢接的方式与驱动部连接，且搭配盖体内的移动轨道，同样能在驱动部沿Z轴被推移时，使第一卡扣部产生沿X轴的移动并产生退出扣孔的效果(即如上述实施例所示，驱动部116a的移动轴向垂直于第一卡扣部116b退出扣孔112a时的移动轴向)。换句话说，当第一卡榫116沿第二轴(X轴)移动时，上盖114与成型平台111可沿第一轴(Z轴)移动以开启盛槽112，其中第一轴垂直第二轴。

综上所述，在本发明的上述实施例中，立体打印模块通过配置在其上盖处的第一卡榫，而使立体打印模块在未使用时能使上盖与盛槽之间保持密封关闭的状态。当欲进行立体打印时，仅通过驱动机构组装于立体打印模块的上盖，即能将上盖内的第一卡榫推抵并退出盛槽。与此同时，上盖也能通过第二卡榫而与驱动机构的连接臂组装结合，并依此开始进行立体打印作业。因此，在立体打印的过程中，上盖便能随着驱动机构能逐渐移离盛槽，也就是通过上盖、盛槽与驱动机构三者间一气呵成的结合与释放动作，立体打印装置便能立即开始立体打印作业，而无需对前次作业后的相关构件与残留耗材进行善后。换句话说，立体打印模块通过将耗材与上述构件予以模块化，而能被视为立体打印过程中的耗材模块，也就是使用者仅需重新更换立体打印模块便能立即重新进行立体打印的制作，因此能有效地提高制作过程中的清洁性及使用上的方便性。

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 (21)

1.一种立体打印模块，其特征在于，包括：

一盛槽，用以盛装一液态成型材；

一上盖，组装于该盛槽上，用以封闭该盛槽；

一成型平台，组装于该上盖且位于该盛槽内而浸置于该液态成型材中；

一第一卡榫，可移动地配置于该上盖，当该第一卡榫沿一第二轴移动，该上盖与该成型平台可沿一第一轴移动以开启该盛槽。

2.根据权利要求1所述的立体打印模块，其特征在于，该上盖具有一盖体与位于该盖体上的一凸部。

3.根据权利要求2所述的立体打印模块，其特征在于，还包括：

一密封件，配置在该盛槽上且抵接在该盖体与该盛槽之间以密封该盛槽。

4.根据权利要求1所述的立体打印模块，其特征在于，该第一轴垂直该第二轴。

5.根据权利要求1所述的立体打印模块，还包括：

一隔离膜，配置在该盛槽的底部。

6.根据权利要求2所述的立体打印模块，其特征在于，该第一卡榫具有一驱动部与从该驱动部延伸的至少一第一卡扣部，该驱动部可动地配置于该凸部内，且该驱动部的局部突出于该凸部上，该第一卡扣部的局部突出于该盖体的侧缘且对应地卡扣于该盛槽的一扣孔。

7.根据权利要求2所述的立体打印模块，其特征在于，还包括：

一第二卡榫，可动地组装于该上盖的该凸部。

8.根据权利要求7所述的立体打印模块，其特征在于，该第二卡榫包括沿该第二轴配置的一对楔形卡扣件与连接其间的一弹性件，该弹性件恒驱动该对楔形卡扣件沿该第二轴突出于该凸部的侧壁。

9.一种立体打印装置，其特征在于，包括：

一基座；

一驱动机构，设置在该基座上；

一立体打印模块，可拆卸地组装于该基座上，以使该驱动机构的局部可移动地位于该立体打印模块上方，该立体打印模块包括：

一盛槽，用以盛装一液态成型材；

一上盖，可拆卸地组装于该盛槽上以开启或封闭该盛槽；以及

一第一卡榫，可移动地配置于该上盖中，其中该第一卡榫卡扣于该盛槽，以使该上盖封闭且固定于该盛槽，当该驱动机构与该上盖相互组装时，该驱动机构驱动该第一卡榫解扣于该盛槽，而使该上盖随该驱动机构移离且开启该盛槽。

10.根据权利要求9所述的立体打印装置，其特征在于，该上盖具有一盖体与位于该盖体上的一凸部，该凸部用以连接该驱动机构，该盖体用以封闭或开启该盛槽的开口。

11.根据权利要求10所述的立体打印装置，其特征在于，该立体打印模块还包括：

一密封件，配置在该盛槽上且抵接在该盖体与该盛槽之间以密封该盛槽。

12.根据权利要求10所述的立体打印装置，其特征在于，该立体打印模块还包括：

一成型平台，配置于该盖体且位于该盛槽内而浸置于该液态成型材中，当该上盖随该驱动机构移离该盛槽时，该成型平台随该盖体而移离该液态成型材。

13.根据权利要求12所述的立体打印装置，其特征在于，该液态成型材适于逐层固化以形成位于该成型平台上的一立体物件，且该立体物件随该上盖与该成型平台而移离该盛槽。

14.根据权利要求12所述的立体打印装置，其特征在于，该立体打印模块还包括：

一隔离膜，配置在该盛槽的底部，且当该上盖未与该驱动机构组装时，该隔离膜接触在该成型平台与该盛槽的底部之间。

15.根据权利要求10所述的立体打印装置，其特征在于，该第一卡榫具有一驱动部与从该驱动部延伸的至少一第一卡扣部，该驱动部可动地配置于该凸部内，且该驱动部的局部突出于该凸部上，该第一卡扣部的局部突出于该盖体的侧缘且对应地卡扣于该盛槽的一扣孔，当该驱动机构与该上盖相互组装时，该驱动机构抵推该驱动部突出于该凸部的局部而使其移入该凸部，以驱动该第一卡扣部从该扣孔释放。

16.根据权利要求15所述的立体打印装置，其特征在于，该第一卡榫具有可挠性，当该驱动机构与该上盖相互组装时，该驱动机构抵推该驱动部突出于该凸部的局部而使其移入该凸部，以驱动该第一卡扣部相对于该驱动部变形并从该扣孔释放。

17.根据权利要求15所述的立体打印装置，其特征在于，该第一卡榫具有一对第一卡扣部，从该驱动部且彼此背离地延伸。

18.根据权利要求15所述的立体打印装置，其特征在于，该驱动机构沿一第一轴推该驱动部移入该凸部，以使该驱动部驱动该第一卡扣部沿一第二轴退出该扣孔，且该第一轴垂直该第二轴。

19.根据权利要求18所述的立体打印装置，其特征在于，该驱动机构包括：

一驱动平台；以及

一连接臂，可动地连接于该驱动平台且位于该立体打印模块的上方，该连接臂沿该第一轴组装于该上盖的该凸部并带动该上盖移离该盛槽。

20.根据权利要求19所述的立体打印装置，其特征在于，该立体打印模块还包括：

一第二卡榫，可动地组装于该上盖的该凸部，而沿该第二轴移出或移入该凸部的侧壁，而该连接臂具有一凹口与位于该凹口侧壁的一第二卡扣部，当该连接臂组装于该上盖时，该凸部对应地容置于该凹口内，且该第二卡榫卡扣于该第二卡扣部。

21.根据权利要求20所述的立体打印装置，其特征在于，该第二卡榫包括沿该第二轴配置的一对楔形卡扣件与连接其间的一弹性件，该弹性件恒驱动该对楔形卡扣件沿该第二轴突出于该凸部的侧壁。