CN110682534A - 密闭式光固化3d打印机 - Google Patents

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马修·哈德生
郭宗桦
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Abstract

一种密闭式光固化3D打印机，具有处理单元、舱室、设于舱室一侧并令舱室内部形成密闭空间的活塞、设于活塞上的成型平台、设于舱室底部外侧的照射单元、储存成型液的成型液槽以及储存气体的气体槽。处理单元控制活塞及成型平台由舱室底部沿Z轴移动第一距离以将成型液吸入舱室，接着控制活塞沿Z轴移动第二距离以将气体吸入舱室，其中被吸入的气体沉淀在舱室底部，且成型平台底面与成型液底面间距离一个固化层的打印高度。处理单元控制照射单元依据切层信息朝成型平台进行照射，并控制成型平台沿Z轴方向移动，以连续固化多个切层物件。

Description

密闭式光固化3D打印机
技术领域
本发明涉及一种光固化3D打印机，尤其涉及一种密闭式光固化3D打印机。
背景技术
有鉴于3D打印技术的成熟，以及3D打印机的体积缩小与价格降低，近年来3D打印机实以极快的速度普及化。其中，数字光处理(Digital Light Processing,DLP)式3D打印机与激光固化(Stereolithography,SLA)式3D打印机由于尺寸精度高、成型表面质量高等优点，受到许多使用者的喜爱。
如图1所示，为相关技术的3D打印机示意图。图1揭露了一种DLP式3D打印机(下面简称为3D打印机1)，所述3D打印机1主要具有用以容置成型液2的水槽11、设置于水槽11上方的打印平台12以及设置于水槽11下方的照射单元13。
于打印时，3D打印机1的处理单元(图未标示)会控制打印平台12移动以浸入水槽11内的成型液2中，并且位于一个固化层的固化高度。接着，处理单元控制照射单元13朝水槽11内部进行对应照射，以令部分成型液2固化并贴附于打印平台12上，而在打印平台12上形成一个固化层的切层物件21。并且，处理单元藉由控制打印平台12及照射单元13反复执行上述动作，可生成多个切层物件21，并由多个切层物件21堆叠成一个实体3D物件。
如图1所示，当一个切层物件21固化后，将会同时附着于打印平台12的底面以及水槽11的底部表面。当打印平台12要向上抬升前，处理单元必须先执行剥离程序，以将切层物件21从水槽11的底部脱离。于相关技术中，每生成一个切层物件21处理单元就必须执行一次剥离程序，因此大幅拖延了整体的打印时间。
再者，由于SLA式3D打印机与DLP式3D打印机是直接将成型液放置于水槽中，因此若使用者所使用的成型液容易氧化，将可能会造成打印困难。另，部分类型的成型液虽然具有很好的固化效果，但是可能具有很重的异味，因而影响了使用者的使用意愿，亦相当可惜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种密闭式光固化3D打印机，可在成型液与舱室底面分离的状态下进行固化，以藉由不需要在成型液固化后执行剥离程序而达到连续固化的目的。
于本发明的一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机包括：
一舱室；
一处理单元；
一活塞，电性连接该处理单元，由该舱室的一开口侧朝内设置并令该舱室的内部形成一密闭空间；
一成型平台，电性连接该处理单元，设置于该活塞上，并与该活塞位于相同水平面；
一照射单元，电性连接该处理单元，设置于该舱室的底部外侧；
一成型液槽，用以储存一成型液并连接该舱室；及
一气体槽，用以储存一气体并连接该舱室；
其中，该处理单元控制该活塞及该成型平台共同由该舱室的底部沿一Z轴抬升一第一距离以将该成型液吸入该舱室内，接着单独控制该活塞沿该Z轴抬升一第二距离以将该气体吸入该舱室内，该被吸入的气体沉淀在该舱室的底部，并且该成型平台的底面与该成型液的底面距离一个固化层的打印高度；
其中，该处理单元于进行打印时控制该照射单元依据一3D物件的多笔切层信息依序朝该成型平台底面进行照射，并控制该成型平台依序沿该Z轴方向抬升一个固化层的打印高度，以连续固化该3D物件的多个固化层的一切层物件。
于本发明的另一实施例中，该气体的比重大于该成型液的比重。
于本发明的另一实施例中，该舱室一侧设置一通孔，该舱室通过该通孔连接该成型液槽与该气体槽，以选择性将该成型液或该气体吸入该舱室内。
于本发明的另一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机更包括一第一开关、一第二开关及一导管，该成型液槽通过该第一开关连接该导管的第一端，该气体槽通过该第二开关连接该导管的第二端，并且该导管的第三端连接该通孔，该处理单元于要将该成型液吸入该舱室中时开启该第一开关并关闭该第二开关，于要将该气体吸入该舱室中时开启该第二开关并关闭该第一开关。
于本发明的另一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机更包括一第三开关及用以储存一附加成型液的一附加成型液槽，该附加成型液槽通过该第三开关连接该导管的第四端，该处理单元于要将该附加成型液吸入该舱室中时开启该第三开关并关闭该第一开关及该第二开关，其中该附加成型液的比重大于该成型液的比重并且小于该气体的比重。
于本发明的另一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机更包括电性连接该处理单元的一记忆单元，该记忆单元记录该多笔切层信息及一补偿信息，该处理单元于打印时依据该补偿信息控制该照射单元及该成型平台，以补偿因该气体的表面张力而形成在该成型液与该气体之间的弧形接触面。
于本发明的另一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机包括：
一舱室；
一处理单元；
一活塞，电性连接该处理单元，由该舱室的一开口侧朝内设置并令该舱室的内部形成一密闭空间；
一成型平台，电性连接该处理单元，设置于该活塞上，并与该活塞位于相同水平面；
一照射单元，电性连接该处理单元，设置于该舱室的顶部外侧；
一成型液槽，用以储存一成型液并连接该舱室；及
一气体槽，用以储存一气体并连接该舱室；
其中，该处理单元控制该活塞及该成型平台共同由该舱室的顶部沿一Z轴下降一第一距离以将该成型液吸入该舱室内，接着单独控制该活塞沿该Z轴下降一第二距离以将该气体吸入该舱室内，其中该被吸入的气体悬浮在该舱室的顶部，并且该成型平台的顶面与该成型液的顶面距离一个固化层的打印高度；
其中，该处理单元于进行打印时控制该照射单元依据一3D物件的多笔切层信息依序朝该成型平台顶面进行照射，并控制该成型平台依序沿该Z轴方向下降一个固化层的打印高度，以连续固化该3D物件的多个固化层的一切层物件。
于本发明的另一实施例中，该成型液的比重大于该气体的比重。
于本发明的另一实施例中，该舱室一侧设置一通孔，该舱室通过该通孔连接该成型液槽与该气体槽，以选择性将该成型液或该气体吸入该舱室内。
于本发明的另一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机更包括一第一开关、一第二开关及一导管，该成型液槽通过该第一开关连接该导管的第一端，该气体槽通过该第二开关连接该导管的第二端，并且该导管的第三端连接该通孔，该处理单元于要将该成型液吸入该舱室中时开启该第一开关并关闭该第二开关，于要将该气体吸入该舱室中时开启该第二开关并关闭该第一开关。
于本发明的另一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机更包括一第三开关及用以储存一附加成型液的一附加成型液槽，该附加成型液槽通过该第三开关连接该导管的第四端，该处理单元于要将该附加成型液吸入该舱室中时开启该第三开关并关闭该第一开关及该第二开关，其中该附加成型液的比重小于该成型液的比重并且大于该气体的比重。
于本发明的另一实施例中，所述密闭式光固化3D打印机更包括电性连接该处理单元的一记忆单元，该记忆单元记录该多笔切层信息及一补偿信息，该处理单元于打印时依据该补偿信息控制该照射单元及该成型平台，以补偿因该气体的表面张力而形成在该成型液与该气体之间的弧形接触面。
本发明令照射单元在成型液与舱室底面分离的状态下对成型液进行照射，因此在切层物件生成后，不需要执行剥离程序就可以直接进行下一层的切层物件的固化动作。与相关技术相比，本发明因为可以实现连续固化的技术方案而可大幅加快打印速度。
另，为了达到让成型液与舱室底面分离的目的，本发明藉由活塞来令舱室内部形成密闭空间，因此本发明的3D打印机可供使用者使用容易氧化的成型液来进行打印，亦可解决部分成型液的异味过重而不被使用者所接受的问题。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为相关技术的3D打印机示意图；
图2为本发明的第一具体实施例的3D打印机示意图；
图3为本发明的第一具体实施例的3D打印机方框图；
图4为本发明的第一具体实施例的打印流程图；
图5A为本发明的一个实施例的第一打印动作图；
图5B为本发明的一个实施例的第二打印动作图；
图5C为本发明的一个实施例的第三打印动作图；
图5D为本发明的一个实施例的第四打印动作图；
图5E为本发明的一个实施例的第五打印动作图；
图6为本发明的第二具体实施例的打印流程图；
图7为本发明的第二具体实施例的3D打印机示意图；图8A为成型液与气体接触面的第一局部放大图；
图8B为成型液与气体接触面的第二局部放大图；
图8C为成型液与气体接触面的第三局部放大图；
图9为本发明的第三具体实施例的3D打印机示意图。
其中，附图标记
1…3D打印机
11…水槽
12…打印平台
13…照射单元
2…成型液
21…切层物件
3、9…3D打印机
30、90…处理单元
31、91…舱室
310、910…通孔
32、92…活塞
33、93…打印平台
34、94…照射单元
35、95…第一开关
36、95…第二开关
37、97…导管
38…记忆单元
381…切层信息
382…补偿信息
39…第三关闭
4…密闭空间
5、5’…成型液
51、51’…成型液槽
6、6’…气体
60…接触面
61、61’…气体槽
7…切层物件
8…附加成型液
81…附加成形液槽
S10～S26…打印步骤
S30～S40…打印步骤
具体实施方式
兹就本发明之一较佳实施例，配合附图，详细说明如后。
参阅图2，为本发明的第一具体实施例的3D打印机示意图。本发明揭露了一种密闭式光固化3D打印机(下面简称为3D打印机3)，具体地，本发明的技术方案可运用于数字光处理(Digital Light Processing,DLP)式3D打印机或激光固化(Stereolithography,SLA)式3D打印机，为便于说明，图2中仅以DLP式3D打印机为例，但不以此为限。
如图2所示，所述3D打印机3主要包括舱室31、活塞32、成型平台33、照射单元34、用以储存成型液的成型液槽51、以及用以储存气体的气体槽61。
请同时参阅图3，为本发明的第一具体实施例的3D打印机方框图。如图3所示，所述3D打印机3更包括处理单元30，电性连接所述活塞32、成型平台33及照射单元34。
所述舱室31主要呈U型，并于顶部形成一个开口侧。所述活塞32由舱室31的开口侧朝内设置，令舱室的内部形成一个密闭空间4。所述成型平台33设置于活塞32上，并与活塞32位于相同水平面。具体地，所述活塞32内部具有一个容置槽(图未标示)，所述成型平台33设置于容置槽中，并且活塞32的底面与成型平台33的底面位于相同的水平面。当活塞32与成型平台33受处理单元30的控制而朝舱室31的底部移动时，活塞32与成型平台33的底面洽可贴合于舱室31的底部内侧。
值得一提的是，若舱室31已因活塞32的设置而于内部形成密闭空间4，则处理单元30于控制活塞32与成型平台33朝舱室31的底部移动时，需同时对舱室31进行泄气动作，以令活塞32与成型平台33可以顺利移动。因此，舱室31上较佳可设置一个与处理单元30电性连接的泄气结构(图未标示)。
所述照射单元34主要设置于舱室31的底部外侧，并且朝向成型平台33的底面(即，朝向舱室31内部)。
本发明的3D打印机3在进行打印前，处理单元30先控制所述活塞32及成型平台33共同移动至舱室31的底部，以清空所述密闭空间4。接着，处理单元30控制活塞32及成型33共同由舱室31的底部沿着3D打印机3的Z轴抬升(例如抬升第一距离)，以离开舱室31的底部，并利用压力将成型液槽51中的成型液吸入舱室31内。
于舱室31内充满成型液后，处理单元30进一步单独控制所述活塞32沿着所述Z轴抬升(例如抬升第二距离)，以分离活塞32与成型平台33，同时利用压力将气体槽61中的气体吸入舱室31内。
本发明的其中一个技术特征在于，所述气体的比重大于所述成型液的比重，当成型液与气体被分别吸入舱室31后，被吸入的气体将会沉淀在舱室31的底部，即，成型液会悬浮在气体上方。并且，处理单元30可藉由控制上述第一距离与第二距离来控制被吸入舱室31中的成型液以及气体的量，藉此，在所述气体被吸入舱室31后，令成型平台33的底面与被吸入的成型液的底面距离一个固化层的打印高度，藉此利于3D打印机3启动后续的打印动作。
如图3所示，3D打印机3还具有电性连接处理单元30的记忆单元38，并且记忆单元38中储存有要打印的一个3D物件的多笔切层信息381。当所述成型液与气体皆被吸入舱室31后，处理单元30即可控制照射单元34依据多笔切层信息381依序朝成型平台33的底面进行照射，并且控制成型平台33依序沿着Z轴方向抬升一个固化层的打印高度，以连续固化3D物件的多个固化层的切层物件。
本发明的其中一个技术效果在于，成型液与舱室31的底部间隔着一层气体，也就是说切层物件的固化位置不在舱室31的底部。当切层物件固化完成后，处理单元30不需要执行额外的剥离程序(即，不需要从舱室31的底部脱离固化完成的切层物件)，因此可达到连续打印的目的，进而大幅提高打印速度。
如图2所示，本发明的舱室31一侧设置有一个通孔310，并且舱室31通过通孔310连接所述成型液槽51与气体槽61。当处理单元30控制活塞32与成型平台33进行抬升时，可以选择性地将成型液或气体经由通孔310吸入舱室31内。
如图2所示，本发明的3D打印机3还包括第一开关35、第二开关36及导管37，图2中的导管37是以Y型导管为例，但不以此为限。如图3所示，所述处理单元30电性连接第一开关35及第二开关36。
具体地，所述成型液槽51通过第一开关35连接导管37的第一端，所述气体槽61通过第二开关36连接导管的第二端，而导管37的第三端连接所述通孔310。当处理单元30要将成型液吸入舱室31中时，可先控制第一开关开启并控制第二开关关闭，接着再控制活塞32与成型平台33进行抬升。藉此，当活塞32与成型平台33移动时，可通过压力将成型液由成型液槽51中吸入舱室31内。并且，因为第二开关36为关闭，因此气体槽61中的气体不会被吸入舱室31中。
同样地，当处理单元30要将气体吸入舱室31中时，则可先控制第二开关开启并控制第一开关关闭，接着再控制活塞32抬升。藉此，当活塞32移动时，可通过压力将气体由气体槽61中吸入舱室31内。并且，因为第一开关35为关闭，因此成型液槽51中的成型液不会被吸入舱室31中。
请同时参阅图4，为本发明的第一具体实施例的打印流程图。图4揭露了本发明的打印方法，所述打印方法主要应用于如图2、图3所示的3D打印机3。具体地，所述打印方法是应用于特定的光固化3D打印机，此光固化3D打印机具备有所述舱室31、处理单元30、可令舱室31内部形成密闭空间4的活塞32、设置于活塞32上并与活塞32位于相同水平面的成型平台33、设置于舱室31底部外侧的照射单元34、储存成型液的成型液槽51以及储存气体的气体槽61。
如图4所示，要通过3D打印机3开始进行打印动作，首先，处理单元30先控制所述活塞32及成型平台33共同移动至舱室31的底部(步骤S10)，以清除舱室31内的密闭空间4。具体地，处理单元30可同时控制舱室31上的泄气结构进行泄气，以令活塞32及成型平台33可朝内移动至舱室31的底部。
接着，处理单元30通过活塞32与成型平台33的移动来将成型液吸入舱室31内，因此处理单元30先开启连接成型液槽51的第一开关35并且关闭连接气体槽61的第二开关36(步骤S12)，接着再控制活塞32及成型平台33共同由舱室31的底部沿着Z轴方向抬升第一距离，以通过舱室31上的通孔310将成型液槽51中的成型液吸入舱室31内(步骤S14)。
接着，处理单元30要通过活塞32的移动来将气体吸入舱室31内，因此处理单元30开启连接气体槽61的第二开关36并且关闭连接成型液槽51的第一开关35(步骤S16)，接着再单独控制活塞32从当前位置继续沿着Z轴方向抬升第二距离，以通过舱室31上的通孔310将气体槽61中的气体吸入舱室31内(步骤S18)。其中，被吸入的气体将会沉淀在舱室31的底部，并且成型平台33当前的底面会与成型液的底面距离一个固化层的打印高度。此处指的打印高度，即为3D打印机3要打印的3D物件所采用的切层厚度。所述切层厚度为3D打印领域的通常技术，于此不再赘述。
步骤S18后，打印所需的气体已被吸入舱室31内，因此处理单元30可进一步关闭与气体槽61连接的第二开关36(步骤S20)。
接着，处理单元30取得要打印的3D物件的一笔切层信息(例如第一层的切层信息)，并依据切层信息控制照射单元34朝成型平台33的底面进行照射，以生成3D物件的一个固化层(例如第一层)的切层物件(步骤S22)。接着，处理单元30判断所述3D物件是否已打印完成(步骤S24)，即，判断3D物件的多笔切层信息是否皆已被采用并且生成了对应的切层物件。
若处理单元30判断所述3D物件已打印完成，则可结束本发明的打印方法。若处理单元30判断所述3D物件未打印完成，则处理单元30控制成型平台33由当前位置沿着Z轴方向抬升一个固化层的打印高度(步骤S26)，使得成型平台33位于下一个固化层(例如第二层)的固化高度。接着，处理单元30再次执行所述步骤S22，以依据3D物件的下一笔切层信息(例如第二层的切层信息)控制照射单元34进行照射，以生成下一个固化层的切层物件。
续请参阅图5A至图5E，分别为本发明的一个实施例的第一打印动作图至第五打印动作图。
首先如图5A所示，要开始打印前，处理单元30先控制活塞32与打印平台33朝舱室31的内部移动至舱室31的底部，此时活塞32与打印平台33的底面位于相同的水平面，并且贴合于舱室31的底部。如图5A所示，此时成型液槽51与气体槽61并没有与舱室31连接。
接着如图5B所示，处理单元30先开启连接成型液槽51的第一开关35(并关闭连接气体槽61的第二开关36)，以令成型液槽51可通过导管37及通孔310而连接舱室31(此时气体槽61与舱室31没有连接)。接着，处理单元30控制活塞32及成型平台33共同抬升，以从成型液槽51中将成型液5吸入舱室31内。如图5C所示，处理单元30再开启连接气体槽61的第二开关36(并关闭连接成型液槽51的第一开关35)，以令气体槽61可通过导管37及通孔310而连接舱室31(此时成型液槽51与舱室31没有连接)。接着，处理单元30单独控制活塞32抬升，以令活塞32与成型平台33分离，并且从气体槽61中将气体6吸入舱室31内。
如前文中所示，要应用本发明的3D打印机3及打印方法，则需选用特定的成型液与气体，其中成型液的比重需小于气体的比重。因此，如图5C所示，被吸入的气体6会沉淀在成型液5的下方，而将成型液5与舱室31的底部分隔开来。
接着如图5D所示，处理单元30先关闭第一开关35及第二开关36，以断除成型液槽51以及气体槽61与舱室31的连接后，再开始执行打印程序。
具体地，处理单元30依据取得的切层信息381控制照射单元34朝成型平台33的底面进行照射，以固化部分的成型液5并生成对应的切层物件7。如图5D所示，由于成型液5与舱室31的底部没有直接接触，所生成的切层物件7不会贴附在舱室31的底部，因此处理单元30不需要执行额外的剥离程序。如此一来，本发明的3D打印机3可通过连续打印来大幅提升打印速度。
接着如图5E所示，当一个固化层的切层物件7固化完成后，处理单元30控制成型平台33沿着Z轴方向再度抬升一个固化层的打印高度。接着，处理单元30再依据下一个固化层的切层信息381控制照射单元34进行照射，以生成下一个固化层的切层物件7。并且，经由反复执行图5E所示动作，3D打印机3最终可由多个切层物件7堆叠得出所需的3D物件。
如上所述，本发明的3D打印机3及打印方法因为不需要执行剥离程序而可达到连续打印的目的，进而可大幅提高打印速度。另一方面，由于3D打印机3的舱室31处于密闭状态，被吸入舱室31内的成型液5及气体6不会直接接触到空气，因此使用者可以有效运用容易氧化的材料做为成型液。再者，由于被吸入舱室31内的成型液5及气体6的气味不会飘散在空气中，因此使用者也不需要忍受成型液5与气体6所散发的异味。
请同时参阅图6及图7，分别为本发明的第二具体实施例的打印流程图及3D打印机示意图。
本发明的3D打印机3还可进一步包括第三开关39以及用以储存附加成型液8的附加成型液槽81。如图7所示，所述附加成型液槽81通过第三开关39连接所述导管37的第四端，并通过导管37连接舱室31上的通孔310。当处理单元30在打印过程中判断需要使用附加成型液8时，可以控制第三开关39开启并且关闭第一开关35与第二开关36，再藉由控制活塞32的抬升而从附加成型液槽81中将附加成型液8吸入舱室31内。
于一实施例中，所述附加成型液8的比重大于成型液5的比重，并且小于气体6的比重。如图7所示，当附加成型液8被吸入舱室31后，会位于成型液5与气体6之间。处理单元30在打印过程中可以控制成型平台33的位置，使得成型平台33的底面与附加成型液8的底面距离一个固化层的打印高度。由于附加成型液8位于成型液5的下方，因此当照射单元34进行照射时，会直接照射到附加成型液8，并令部分的附加成型液8固化而生成对应的切层物件7。
通过上述技术方案，本发明的3D打印机3可以藉由照射成型液5或照射附加成型液8来生成不同材质的切层物件7，使得最后产生的3D物件具有不同的性质、特性或颜色。
如图6所示，当处理单元30已将成型液5及气体6皆吸入舱室31后，会如图4的步骤S22所示，依据切层信息381控制照射单元34进行照射，以生成对应的切层物件7(步骤S30)。接着，处理单元30判断要打印的3D物件是否已经打印完成(步骤S32)，并且于3D物件已经打印完成时结束打印。
若处理单元30判断3D物件尚未打印完成，则处理单元30取得下一笔切层信息381，并依据切层信息381判断是否需要使用所述附加成型液8(步骤S34)，即，判断切层信息381中是否记录了不同的性质、特性或颜色。若处理单元30于步骤S34中判断为否，则如图4的步骤S26所示，处理单元30直接控制成型平台33沿着Z轴方向抬升一个固化层的打印高度(步骤S36)，并且再次执行步骤S30，以生成下一个固化层的切层物件7。
若处理单元30于步骤S34中判断为是，则处理单元30控制第三开关39开启，并控制第一开关35及第二开关36关闭(步骤S38)，并且再单独控制活塞32沿着Z轴方向抬升(例如抬升一个第三距离)，以将附加成型液8由附加成型液槽81中吸入舱室31内(步骤S40)。
如前文所示，由于附加成型液8的比重大于成型液5的比重并且小于气体6的比重，因此被吸入舱室31中的附加成型液8会位于成型液5与气体6间。并且，处理单元30可控制所述第三距离以控制被吸入舱室31的附加成型液8的量，使得成型平台33的底面与附加成型液8的底面距离一个固化层的打印高度。步骤S40后，处理单元30可再次执行步骤S30，以控制照射单元34进行照射而生成下一个固化层的切层物件7。
上述技术方案可令3D打印机3利用多种不同类型的成型液来进行固化程序，使得所产生的3D物件同时具有多种不同的性质、特性或颜色，藉此提高3D打印机3的性能。
续请参阅图8A、图8B及图8C，分别为成型液与气体接触面的第一局部放大图至第三局部放大图。
由于被吸入舱室31内的气体6存在表面张力，因此可能会在成型液5与气体6间形成一道弧形接触面60，换句话说，成型液5的底面可能不是水平的。虽然处理单元30藉由前述图4的步骤S18可控制被吸入舱室31内的气体6的量，以令成型平台33的底面与成型液5的底面距离一个固化层的打印高度，但若存在上述弧形接触面60，将可能导致3D物件的前几个固化层的切层物件7生成失败。
本实施例中，所述3D打印机3的记忆单元38进一步储存有补偿信息382(如图3所示)。于进行打印时(例如执行图4的步骤S22与步骤S26时)，处理单元30可依据补偿信息382来控制照射单元34与成型平台33，以藉由软件方式补偿所述弧形接触面60。
于一实施例中，处理单元30可以通过调整3D物件的固化层数量以解决上述问题。如图8A所示，当成型平台33位于3D物件的第一个固化层的打印高度时，由于当前高度受到所述弧形接触面60的影响，因此处理单元30不控制照射平台34进行照射。接着如图8B所示，处理单元30控制成型平台33抬升至第二个固化层的打印高度，并且因为当前高度仍在所述弧形接触面60的范围内，因此处理单元30仍然不控制照射平台34进行照射。
接着如图8C所示，处理单元30控制成型平台33抬升至第三个固化层的打印高度，而因为当前高度已经脱离了所述弧形接触面60的影响范围，因此处理单元30可控制照射平台34依据3D物件的第一个固化层的切层信息381进行照射，以于当前高度生成第一个固化层的切层物件7。
于另一的实施例中，处理单元30可经由感测器来补偿所述弧形接触面60。举例来说，处理单元30可于感测到成型平台33仍然可接触到气体6时控制成型平台33抬升至下一个固化层的打印高度，并且于感测到成型平台33已无法接触到气体6时开始进行3D物件的第一个固化层的切层物件7的生成动作。
于另一的实施例中，处理单元30还可在成型平台33仍然位于所述弧形接触面60的范围内时，依据额外信息(图未标示)控制照射单元34进行照射，以生成可被舍弃的支撑物件。并且，处理单元30可在成型平台33抬升至脱离所述弧形接触面60的影响范围后，再依据3D物件的第一个固化层的切层信息381控制照射单元34进行照射，以生成第一个固化层的切层物件7。
上述说明皆仅为本发明的具体实施例，但不以上述说明为限。
于前述实施例中，所述3D打印机3主要是以舱室31呈U型的下照式光固化3D打印机为例(即，所述照射单元34设置于舱室31的底部外侧)。于其他实施例中，本发明亦可应用于舱室呈倒U型的上照式光固化3D打印机。
参阅图9，为本发明的第三具体实施例的3D打印机示意图。图9揭露了另一密闭式光固化3D打印机(下面简称为3D打印机9’)，所述3D打印机9’具有与图2的3D打印机3相似的处理单元90、舱室91、活塞92、成型平台93、照射单元94、第一开关95、第二开关96、导管97、通孔910、成型液槽51’及气体槽61’，差异在于，本实施例的3D打印机9’的舱室91为呈倒U型的舱室91，并且照射单元94设置于舱室91的顶部外侧。
具体地，舱室91的底面形成一个开口侧，活塞92由舱室91底面的开口侧朝内设置，并令舱室91内部形成密闭空间。成型平台93设置于活塞92上，并与活塞92位于相同水平面。
于进行打印前，处理单元90先控制活塞92与成型平台93共同移动至舱室91的顶部，以清除舱室91内的密闭空间。接着，处理单元90控制活塞92与成型平台93共同由舱室91的顶部沿着Z轴方向下降第一距离，以从成型液槽51’将成型液5’吸入舱室91内。接着，处理单元90单独控制活塞92由目前位置沿着Z轴方向下降第二距离，以从气体槽61’中将气体6’吸入舱室91内。
值得一提的是，于本实施例中使用者必须选用特定的成型液5’与气体6’，并且与图2至图4所示的实施例不同的是，成型液5’的比重大于气体6’的比重。因此，当处理单元90将成型液5’与气体6’吸入舱室91后，被吸入的气体6’会悬浮在舱室91的顶部，而被吸入的成型液5’会沉淀在气体6’的下方。
同样地，处理单元90会控制所吸入的气体6’的量，使得成型平台93的顶面与成型液5’的顶面距离一个固化层的打印高度。
本实施例中，舱室91与第一开关95、第二开关96、导管97、通孔910、成型液槽51’及气体槽61’的连接关系，以及处理单元90对于第一开关95及第二开关96的控制手段，与图2至图4所示的舱室31、第一开关35、第二开关36、导管37、通孔310、成型液槽51及气体槽61相似，于此不再赘述。于另一实施例中，3D打印机9亦可具备如图3所示的记忆单元38、切层信息381及补偿信息382，以及图7所示的第三开关39及附加成型液槽81，于此亦不再赘述。
当成型液5’及气体6’皆被吸入舱室91后，处理单元90即可控制照射单元94依据要打印的3D物件的多笔切层信息依序朝成型平台93的顶面进行照射，并且控制成型平台93依序沿着Z轴方向下降一个固化层的打印高度，以连续固化3D物件的多个固化层的切层物件7。
本发明的3D打印机3、9可以藉由将气体6、6’吸入舱室31、91中来实现连续打印程序，进而大幅加快打印速度。并且，由于3D打印机3、9的舱室31、91是处于密闭状态，因此使用者也可以安心使用容易氧化的成型液，或是气味较重的成型液。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种密闭式光固化3D打印机，其特征在于，包括：
一舱室；
一处理单元；
一活塞，电性连接该处理单元，由该舱室顶部的一开口侧朝内设置并令该舱室的内部形成一密闭空间；
一成型平台，电性连接该处理单元，设置于该活塞上，并与该活塞位于相同水平面；
一照射单元，电性连接该处理单元，设置于该舱室的底部外侧；
一成型液槽，用以储存一成型液并连接该舱室；及
一气体槽，用以储存一气体并连接该舱室；
其中，该处理单元控制该活塞及该成型平台共同由该舱室的底部沿一Z轴抬升一第一距离以将该成型液吸入该舱室内，接着单独控制该活塞沿该Z轴抬升一第二距离以将该气体吸入该舱室内，该被吸入的气体沉淀在该舱室的底部，并且该成型平台的底面与该成型液的底面距离一个固化层的打印高度；
其中，该处理单元于进行打印时控制该照射单元依据一3D物件的多笔切层信息依序朝该成型平台底面进行照射，并控制该成型平台依序沿该Z轴方向抬升一个固化层的打印高度，以连续固化该3D物件的多个固化层的一切层物件。
2.如权利要求1所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，该气体的比重大于该成型液的比重。
3.如权利要求2所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，该舱室一侧设置一通孔，该舱室通过该通孔连接该成型液槽与该气体槽，以选择性将该成型液或该气体吸入该舱室内。
4.如权利要求3所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，更包括一第一开关、一第二开关及一导管，该成型液槽通过该第一开关连接该导管的第一端，该气体槽通过该第二开关连接该导管的第二端，并且该导管的第三端连接该通孔，该处理单元于要将该成型液吸入该舱室中时开启该第一开关并关闭该第二开关，于要将该气体吸入该舱室中时开启该第二开关并关闭该第一开关。
5.如权利要求4所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，更包括一第三开关及用以储存一附加成型液的一附加成型液槽，该附加成型液槽通过该第三开关连接该导管的第四端，该处理单元于要将该附加成型液吸入该舱室中时开启该第三开关并关闭该第一开关及该第二开关，其中该附加成型液的比重大于该成型液的比重并且小于该气体的比重。
6.如权利要求4所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，更包括电性连接该处理单元的一记忆单元，该记忆单元记录该多笔切层信息及一补偿信息，该处理单元于打印时依据该补偿信息控制该照射单元及该成型平台，以补偿因该气体的表面张力而形成在该成型液与该气体之间的弧形接触面。
7.一种密闭式光固化3D打印机，其特征在于，包括：
一舱室；
一处理单元；
一活塞，电性连接该处理单元，由该舱室底部的一开口侧朝内设置并令该舱室的内部形成一密闭空间；
一成型平台，电性连接该处理单元，设置于该活塞上，并与该活塞位于相同水平面；
一照射单元，电性连接该处理单元，设置于该舱室的顶部外侧；
一成型液槽，用以储存一成型液并连接该舱室；及
一气体槽，用以储存一气体并连接该舱室；
其中，该处理单元控制该活塞及该成型平台共同由该舱室的顶部沿一Z轴下降一第一距离以将该成型液吸入该舱室内，接着单独控制该活塞沿该Z轴下降一第二距离以将该气体吸入该舱室内，其中该被吸入的气体悬浮在该舱室的顶部，并且该成型平台的顶面与该成型液的顶面距离一个固化层的打印高度；
其中，该处理单元于进行打印时控制该照射单元依据一3D物件的多笔切层信息依序朝该成型平台顶面进行照射，并控制该成型平台依序沿该Z轴方向下降一个固化层的打印高度，以连续固化该3D物件的多个固化层的一切层物件。
8.如权利要求7所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，该成型液的比重大于该气体的比重。
9.如权利要求8所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，该舱室一侧设置一通孔，该舱室通过该通孔连接该成型液槽与该气体槽，以选择性将该成型液或该气体吸入该舱室内。
10.如权利要求9所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，更包括一第一开关、一第二开关及一导管，该成型液槽通过该第一开关连接该导管的第一端，该气体槽通过该第二开关连接该导管的第二端，并且该导管的第三端连接该通孔，该处理单元于要将该成型液吸入该舱室中时开启该第一开关并关闭该第二开关，于要将该气体吸入该舱室中时开启该第二开关并关闭该第一开关。
11.如权利要求10所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，更包括一第三开关及用以储存一附加成型液的一附加成型液槽，该附加成型液槽通过该第三开关连接该导管的第四端，该处理单元于要将该附加成型液吸入该舱室中时开启该第三开关并关闭该第一开关及该第二开关，其中该附加成型液的比重小于该成型液的比重并且大于该气体的比重。
12.如权利要求10所述的密闭式光固化3D打印机，其特征在于，更包括电性连接该处理单元的一记忆单元，该记忆单元记录该多笔切层信息及一补偿信息，该处理单元于打印时依据该补偿信息控制该照射单元及该成型平台，以补偿因该气体的表面张力而形成在该成型液与该气体之间的弧形接触面。
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