CN106467646B - 三维物件的后处理系统及后处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种三维物件之后处理系统，包含气密式主容器、压缩机、供剂容器；当压缩机作动，经由第一管线对气密式主容器进行抽气，使气密式主容器内部压力趋近于零，再开启供剂开关，使第二管线与气密式主容器相连通，并借由升降机构将供剂容器升高，通过液位差及压力差使供剂容器内的后处理剂经由第二管线流至气密式主容器中，当后处理剂试剂完全浸泡设置于气密式主容器内部的三维物件，再通过气密式主容器执行超音波震荡程序，使三维物件的内部空气排出，以使后处理剂填充附着于三维物件上。

Description

三维物件的后处理系统及后处理方法

【技术领域】

本发明是关于一种三维物件的后处理系统，尤指一种以粉末成型的快速成型装置完成的三维物件的后处理系统及后处理方法。

【背景技术】

快速成型技术(Rapid Prototyping,简称RP技术)为依据建构类似金字塔层层堆叠成型的概念所发展而成，其主要技术特征是成型的快捷性，能在不需要任何刀具，模具及治具的情况下自动、快速将任意复杂形状的设计方案快速转换为三维的实体模型，大大缩短了新产品的研发周期及减少研发成本，能够确保新产品的上市时间和新产品开发的一次成功率，快速成型技术为技术人员之间，以及技术人员与企业决策者、产品的用户等非技术人员之间提供了一个更加完整及方便的产品设计交流工具，从而明显提高了产品在市场上的竞争力和企业对市场的快速反应能力。

随着快速成型技术的发展，能够产出三维实体模型的快速成型方法也有多元发展，例如：三维打印(3-D Printing，3-DP)、立体平版印刷(Stereo-Lithography，SLA)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)、立体制版(Solider Process，SP)、混合沉积建模(Fused Deposition Modeling，FDM)以及薄片叠层法(Laminated ObjectManufacturing，LOM)等。其中，三维物件打印作业尚包含一般的快速成型喷印作业，其制程主要为先进行成型粉末铺料、对该铺料喷印粘结剂、等待粘结剂干燥后去除余料、再次进行铺料…如此层层堆砌成型出一三维物件。然而，于此制程所采用的成型粉末通常为石膏粉末，当其制成三维物件时，成品非常脆弱且有表面剥落的情形，且由于其属于多孔性材质，故其三维物件亦会产生具有孔隙等问题。为了解决此问题，一般来说，会再对该三维物件进行后处理程序，以使其硬化、增强成品强度。

传统进行三维物件之后处理程序多采用浸泡、涂抹、喷涂等方式进行，此等后处理程序通常是为了使三维物件的硬度强化。然而，如前所述，三维物件由于其多孔性材质的特点，故其孔隙会具有一定的深度，如欲增强三维物件的结构强度，于理论上，应采取高分子材料以进行后处理程序，但因高分子材料具备高粘度的特性，导致其不易渗入三维物件的孔隙中，是以亦有部分业者采用低粘度的丙烯酸树脂以进行浸泡、涂抹、喷涂等后处理作业，但当其进行浸泡、涂抹、喷涂等后处理作业时，丙烯酸树脂附着于三维物件的表面即开始产生硬化的效果，导致其虽具有低粘度的特性，但仍然无法深入三维物件的孔隙深处，因而会导致其表面虽已硬化、但内部仍是处于多孔隙的状态，如此一来。该三维物件的结构强度及应用性仍是受限。

有鉴于此，如何发展一种可增强结构强度、更可填补三维物件表面孔隙，使得脏污、霉菌不易附着、渗入其表面的三维物件之后处理系统及后处理方法，实为目前迫切需要解决的问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种三维物件之后处理系统及后处理方法，借由该后处理系统通过物理性的压力、温度、超音波震荡等程序，以使三维物件内部的空气排出，以使后处理剂可渗入填补于三维物件的孔隙中，以增强结构强度、并使脏污、霉菌不易附着、渗入于三维物件的表面上。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种三维物件之后处理系统，包含：气密式主容器，具有超音波装置，气密式主容器用以供立体成型后的三维物件设置于其内；压缩机，通过第一管线与气密式主容器相连通；供剂容器，用以储存并提供后处理剂，并通过第二管线及供剂开关与气密式主容器相连通；以及升降机构，用以承载供剂容器，以进行垂直升降位移；其中，压缩机作动，经由第一管线对气密式主容器进行抽气，使气密式主容器内部压力趋近于零，再开启供剂开关，使第二管线与气密式主容器相连通，并借由升降机构将供剂容器升高，以通过液位差及压力差使后处理剂经由第二管线流至气密式主容器中，当该后处理剂试剂完全浸泡三维物件，再通过气密式主容器执行超音波震荡程序，以使三维物件之内部空气排出，以使后处理剂填充附着于三维物件上。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施态样为提供一种三维物件之后处理方法，至少包含下列步骤：(a)提供气密式主容器、压缩机以及供剂容器，压缩机通过第一管线与气密式主容器相连通，供剂容器通过第二管线及供剂开关与气密式主容器相连通；(b)将立体成型后的三维物件设置于气密式主容器内；(c)使压缩机作动，通过第一管线对气密式主容器进行抽气；(d)当气密式主容器内部压力趋近于零时，开启供剂开关，使第二管线与气密式主容器相连通；(e)通过升降机构将供剂容器升高，以通过液位差及压力差使后处理剂由供剂容器经由第二管线流至气密式主容器中，使后处理试剂完全浸泡三维物件；(f)关闭供剂开关；(g)执行超音波震荡程序，以使三维物件之内部空气排出，以使后处理剂填充附着于三维物件上；以及(h)通过升降机构将供剂容器降低，并开启供剂开关，通过液位差使处理剂由气密式主容器经由第二管线流至供剂容器中，以完成后处理剂的回收。

【附图说明】

图1A为本发明较佳实施例的三维物件的后处理系统的示意图。

图1B为图1A所示的三维物件的后处理系统的超音波震荡程序的示意图。

图1C为图1A所示的三维物件的后处理系统的回收后处理剂的示意图。

图1D为图1C所示的三维物件的后处理系统完成后处理剂回收的示意图。

图2为本发明较佳实施例的三维物件的后处理方法的流程图。

【符号说明】

1：三维物件的后处理系统

2：气密式主容器

20、50：容置空间

21：插头

3：三维物件

4：压缩机

40：第一管线

5：供剂容器

51：第二管线

52：供剂开关

6：后处理剂

7：升降机构

S81-S88：三维物件的后处理方法的步骤

【具体实施方式】

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请同时参阅图1A及图1B，图1A为本发明较佳实施例的三维物件之后处理系统的示意图，图1B为图1A所示的三维物件的后处理系统的超音波震荡程序的示意图。如图所示，本发明的三维物件的后处理系统1包含气密式主容器2、压缩机4、供剂容器5及升降机构7，其中气密式主容器2用以供立体成型后的三维物件3设置于其内；压缩机4通过第一管线40与气密式主容器2相连通；供剂容器5用以储存并提供后处理剂6，并通过第二管线51及供剂开关52与气密式主容器2相连通；升降机构7用以承载供剂容器5，以进行垂直升降位移；当压缩机4作动，则可经由第一管线40对气密式主容器2进行抽气，使气密式主容器2内部压力趋近于零，再开启供剂开关52，使第二管线51与气密式主容器2相连通，并借由升降机构7将供剂容器5升高，以通过液位差及压力差使后处理剂6经由第二管线51流至气密式主容器2中，当该后处理试剂6完全浸泡三维物件3，再通过气密式主容器2执行超音波震荡程序，以使三维物件3之内部空气排出，以使后处理剂6填充附着于三维物件3上。

请参阅图1A及图1B，如图所示，气密式主容器2之内部具有容置空间20，用以供立体成型后的三维物件3设置于其中。该气密式主容器2的材质是可为但不限为由可耐化学试剂、耐受至少1大气压力的材质所构成，且于一些实施例中，该材质为不锈钢材质。第一管线40的材质并不限制，其可由塑料材质或是金属材质所构成，至于第二管线51的材质则为由耐化学试剂的材质所构成，其较佳者为由金属材质，例如不锈钢材质所构成，但亦不以此为限。供剂容器5之内部亦具有容置空间50，用以供后处理剂6设置于其中，且该供剂容器5的材质是可为但不限为由可耐化学试剂的材质所构成，例如：不锈钢材质，但不以此为限。

于本实施例中，气密式主容器2更可包含一超音波装置(未图示)、一温度控制装置(未图示)及一电源装置(未图示)，但不以此为限，其中，该超音波装置具有一超音波震动开关(未图示)，以启闭该超音波装置；该温度控制装置用以控制气密式主容器2内部的温度；该电源装置则可通过一插头21连接于市电，以用于提供电源，供该超音波装置及该温度控制装置进行运作。

请同时参阅图1A、图1B、图1C、图1D及图2，其中图1C为图1A所示的三维物件的后处理系统的回收后处理剂的示意图，图1D为图1C所示的三维物件的后处理系统完成后处理剂回收的示意图，图2为本发明较佳实施例的三维物件的后处理方法的流程图。当欲进行本发明的三维物件的后处理方法时，首先即如图1A及图2的步骤S81所示，先提供气密式主容器2、压缩机4以及供剂容器5，且压缩机4是如前所述，通过第一管线40与气密式主容器2相连通，供剂容器5则是通过第二管线51及供剂开关52而与气密式主容器2相连通；其后，如步骤S82所述，将完成立体成型后的三维物件3设置于气密式主容器2的容置空间20内；再如步骤S83所述，将气密式主容器2的一盖体(未图示)盖上，以确保其内部的气密性，再使压缩机4作动，通过第一管线40对气密式主容器2内部的容置空间20进行抽气；接着如步骤S84所述，当气密式主容器2的容置空间20的内部压力趋近于零时，则开启供剂开关52，使第二管线52与气密式主容器2的容置空间相连通；然后，再如图1B所示、及如图2的步骤S85所述，通过升降机构7将供剂容器5升高，以通过液位差及压力差使后处理剂6由供剂容器5内部的容置空间50经由第二管线51流至气密式主容器2的容置空间20中，并覆盖且淹没于该三维物件3；其后，再如步骤S86所述，关闭该供剂开关52，使后处理剂6不再继续流入气密式主容器2的容置空间20中；并如步骤S87所述，开启气密式主容器2的超音波震动开关(未图示)，以进行超音波震荡程序，借由超音波震荡以使三维物件3的内部空气排出，即使其孔隙中的空气均可通过超音波震荡而排出，进而可使后处理剂6填充附着于三维物件3的孔隙之中；最后，再如图1C所示及如图2的步骤S88所述，通过升降机构7的带动以将供剂容器5降低，并再次开启供剂开关52，通过液位差使气密式主容器2的容置空间20内的后处理剂6经由第二管线51而流回至供剂容器5的容置空间50中，待后处理剂6完全回流至供剂容器5内后，再如图1D所示，关闭供剂开关52，并开启气密式主容器2的盖体(未图示)，使其内部压力与外界压力相同，如此以完成后处理剂6的回收程序。

于本实施例中，于步骤S86之后，即为关闭供剂开关52之后，更可包含另一子步骤：启动温度控制装置(未图示)，进而以控制气密式主容器2的容置空间20之内部温度。以本实施例为例，此步骤主要是对气密式主容器2的容置空间20内的后处理剂6进行加热，使其加热至一特定温度，以增加其反应速率，至于该温度的范围则可依据后处理剂6的种类而任施变化，主要以不超过后处理剂6的沸点为限。并于此加热步骤后，再施行步骤S87的超音波震荡程序，且在步骤S87的超音波震荡程序结束后，再进行另一子步骤：进行静置及降温程序，使三维物件3静置，并使气密式主容器2的容置空间20之内部温度降至室温温度，即为使后处理剂6的温度降下，最后再如步骤S88所述，进行后处理剂6的回收程序。

于本实施例中，后处理剂6是可为但不限为一丙烯酸脂类、一抗氧化剂及一阻燃剂的混合物，且该丙烯酸脂类是可为但不限为一乙基、一异丙基、一新戊基、一丁基、一辛基、一乙基己基、一甲氧基的至少其中之一，该抗氧化剂为一对苯二酚，该阻燃剂为一磷酸三辛酯(TOP)。其中抗氧化剂的含量是可占后处理剂6的0.5～1％，但不以此为限，用以减缓丙烯酸脂类的反应速度，进而以防止其在三维物件3的表面即产生硬化的情形，且阻燃剂的含量亦可占后处理剂6的0.5～1％，但不以此为限，用以增加丙烯酸脂类使用上的安全性并增加耐候性。

于另一些实施例中，后处理剂6是可由主剂及硬化剂所构成的双剂混合物，其中该主剂是可为但不限为环氧树脂、分散剂及促进剂的混合物，其具备硬化后收缩程度小、抗化学性佳，适合用于填补多孔隙材料的孔洞等优点，且该环氧树脂为双酚A型、双酚F型的至少其中之一。分散剂的含量为占主剂的10～20％，但不以此为限，且分散剂是可为但不限为缩水甘油12-14烷基醚，以用于降低环氧树脂的粘度，使后处理剂6更具微米以下的填缝能力。促进剂的含量为占主剂的5～10％，但不以此为限，其是可为但不限为苯甲醇，用以加速环氧树脂于室温下的交联反应。

且于此实施例中，硬化剂可为但不限为脂肪胺类及促进剂的混合物，脂肪胺类可于较低温度下固化，然若是将的加热至40～50度C，则可显著地加快其反应时间，且脂肪胺类是可为但不限为聚醚胺、酚醛类变性胺的至少其中之一，促进剂的含量为占主剂的5～10％，但不以此为限，其是可为但不限为苯甲醇，用以加速主剂与硬化剂的反应。

由此可见，本发明之后处理剂6的选用时可依据实际施作情形而任施变化，且依据后处理剂6的选用，气密式主容器2更可调控不同的温度，以促使后处理剂6的加速反应，再搭配气密式主容器2内物理性的压力、温度、超音波震荡等调控，以使三维物件3的孔隙中的空气得以顺利排出，并促使后处理剂6可有效渗透、填补、并附着于三维物件3的孔隙中，进而以提升三维物件3的结构强度。

综上所述，本发明的三维物件之后处理系统及后处理方法，主要通过升降机构带动供剂容器升降，进而可通过液位差及压差而使后处理剂进入气密式主容器内、或是排出于气密式主容器之外，并通过气密式主容器内部的物理性的压力、温度、超音波震荡等程序，以使三维物件内部的空气排出，并使后处理剂可有效渗入、填补于三维物件的孔隙中，进而可达到增强三维物件的结构强度、并可使脏污、霉菌不易附着、渗入于三维物件的表面上等功效。

本发明得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (9)

1.一种三维物件的后处理系统，包含：

一气密式主容器，具有一超音波装置，该气密式主容器用以供立体成型后的一三维物件设置于其内；

一压缩机，通过一第一管线与该气密式主容器相连通；

一供剂容器，用以储存并提供一后处理剂，并通过一第二管线及一供剂开关与该气密式主容器相连通；以及

一升降机构，用以承载该供剂容器，以进行垂直升降位移；

其中，该压缩机作动，经由该第一管线对该气密式主容器进行抽气，使该气密式主容器内部压力趋近于零，再开启该供剂开关，使该第二管线与该气密式主容器相连通，并借由该升降机构将该供剂容器升高，以通过液位差及压力差使该后处理剂经由该第二管线流至该气密式主容器中，当该后处理剂试剂完全浸泡该三维物件，再通过该气密式主容器执行一超音波震荡程序，以使该三维物件的内部空气排出，以使该后处理剂填充附着于该三维物件上。

2.如权利要求1所述的三维物件的后处理系统，其特征在于，该气密式主容器更具有一容置空间，用以供立体成型后的该三维物件设置于该容置空间中。

3.如权利要求1所述的三维物件的后处理系统，其特征在于，该气密式主容器更包含一温度控制装置，用以控制该气密式主容器内部的温度。

4.如权利要求1所述的三维物件的后处理系统，其特征在于，该气密式主容器的材质为由可耐化学试剂的材质所构成，且该材质为不锈钢材质。

5.如权利要求1所述的三维物件的后处理系统，其特征在于，该后处理剂为一丙烯酸脂类、一抗氧化剂及一阻燃剂的混合物，该丙烯酸脂类为一乙基、一异丙基、一新戊基、一丁基、一辛基、一乙基己基、一甲氧基的至少其中之一，该抗氧化剂为一对苯二酚，该阻燃剂为一磷酸三辛酯。

6.如权利要求1所述的三维物件的后处理系统，其特征在于，该后处理剂是包含一主剂及一硬化剂，该主剂为一环氧树脂、一分散剂及一促进剂的混合物，该环氧树脂为一双酚A型、一双酚F型的至少其中之一，该分散剂为一缩水甘油12-14烷基醚，该促进剂为一苯甲醇，该硬化剂为一脂肪胺类及一促进剂的混合物，该脂肪胺类为一聚醚胺、一酚醛类变性胺的至少其中之一，该促进剂为一苯甲醇。

7.一种三维物件的后处理方法，至少包含下列步骤：

(a)提供一气密式主容器、一压缩机以及一供剂容器，该压缩机通过一第一管线与该气密式主容器相连通，该供剂容器通过一第二管线及一供剂开关与该气密式主容器相连通；

(b)将立体成型后的一三维物件设置于该气密式主容器内；

(c)使该压缩机作动，通过该第一管线对该气密式主容器进行抽气；

(d)当该气密式主容器内部压力趋近于零时，开启该供剂开关，使该第二管线与该气密式主容器相连通；

(e)通过一升降机构将该供剂容器升高，以通过液位差及压力差使一后处理剂由该供剂容器经由该第二管线流至该气密式主容器中，使该后处理试剂完全浸泡该三维物件；

(f)关闭该供剂开关；

(g)执行一超音波震荡程序，以使该三维物件的内部空气排出，以使该后处理剂填充附着于该三维物件上；以及

(h)通过该升降机构将该供剂容器降低，并开启该供剂开关，通过液位差使该后处理剂由该气密式主容器经由该第二管线流至该供剂容器中，以完成该后处理剂的回收。

8.如权利要求7所述的三维物件的后处理方法，其特征在于，于该步骤(f)之后更包含一步骤(f1)：启动一温度控制装置，以控制该气密式主容器内部的温度。

9.如权利要求7所述的三维物件的后处理方法，其特征在于，于该步骤(g)之后更包含一步骤(g1)：进行一静置及降温程序，使该三维物件静置，并使该气密式主容器内部的温度降至室温温度。