CN203818580U - 加热平台与立体打印装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种加热平台与立体打印装置。加热平台包括一基板、一加热片、一传导片以及一温度感测元件。基板具有用以成形一立体物件的一第一接面与相对的一第二接面。加热片贴附至基板的第二接面，以加热基板。传导片贴附至加热片，使加热片位在基板与传导片之间，其中传导片的面积小于基板的面积，且传导片的一端延伸至加热片外。温度感测元件配置在传导片所延伸至加热片外的一端，以通过传导片感测基板的温度。另公开一种应用上述加热平台的立体打印装置。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种加热平台与立体打印装置，且特别是有关于一种加热平台与应用此加热平台的立体打印装置。
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形（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坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成立体物件。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，还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）软件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，还可以试验零件的装配性、甚至进行可能的功能试验。
以熔融沉积式（fused deposition modeling，简称FDM）的立体打印装置而言，其通常是将热塑性材料加热熔融后逐层涂布在立体打印装置的基座上，以待其冷却硬化后成形，并以此逐层形成立体物件。此类立体打印装置的基座通常须在立体物件的制作过程中持续加热，以维持基座的温度高于热塑性建造材料的固化温度，防止热塑性材料在成形前太快冷却而固化。此外，基座的温度可通过温度感测元件进行感测，而使控制单元可依据温度感测元件的感测结果控制基座的温度。然而，当基座制作成面积较大时，基座的表面容易产生温度不均的现象，例如是基座的中央部分温度较高，而周围部分温度较低。因此，若温度感测元件仅依据基座的局部的温度而调整基座的温度，容易使基座的中央部分过热，而导致立体物件烧焦，或者使基座的周围部分过冷，而使立体物件产生非预期性的固化。
实用新型内容
本实用新型提供一种加热平台与立体打印装置，具有良好的加热效果和打印效果。
本实用新型的加热平台适用于将一热塑性材料逐层成形一立体物件。加热平台包括一基板、一加热片、一传导片以及一温度感测元件。基板具有相对的一第一接面与一第二接面，第一接面用以成形立体物件。加热片贴附至基板的第二接面，以加热基板。传导片贴附至加热片，使加热片位在基板与传导片之间，其中传导片的面积小于基板的面积，且传导片的一端延伸至加热片外。温度感测元件配置在传导片所延伸至加热片外的一端，以通过传导片感测基板的温度。
在本实用新型的一实施例中，上述的加热片贴附至基板的整个第二接面，以加热基板。
在本实用新型的一实施例中，上述的基板具有一主要区域与邻近主要区域的一周围区域，立体物件成形在主要区域，而传导片在基板上的正投影至少部分重叠主要区域。
在本实用新型的一实施例中，上述的主要区域的温度高于周围区域的温度，而传导片的温度等于主要区域的温度。
在本实用新型的一实施例中，上述的传导片的厚度小于基板的厚度。
在本实用新型的一实施例中，上述的基板包括一玻璃基板，且传导片包括一金属片。
本实用新型的立体打印装置适用于将一热塑性材料逐层成形一立体物件。立体打印装置包括一加热平台以及一打印单元。加热平台包括一基板、一加热片、一传导片以及一温度感测元件。基板具有相对的一第一接面与一第二接面，第一接面用以成形立体物件。加热片贴附至基板的第二接面，以加热基板。传导片贴附至加热片，使加热片位在基板与传导片之间，其中传导片的面积小于基板的面积，且传导片的一端延伸至加热片外。温度感测元件配置在传导片所延伸至加热片外的一端，以通过传导片感测基板的温度。打印单元可移动地设置在基板的第一接面的上方，以将由热塑性材料逐层成形的立体物件形成在基板的第一接面上。
在本实用新型的一实施例中，上述的立体打印装置还包括一控制单元，电性连接加热平台与打印单元。打印单元受控于控制单元，以在基板的第一接面形成立体物件。加热平台受控于控制单元，以在立体物件的成形过程中加热立体物件。
在本实用新型的一实施例中，上述的控制单元电性连接温度感测元件与加热片，用以依据温度感测元件的感测结果调整加热片的一加热参数。
在本实用新型的一实施例中，上述的加热片贴附至基板的整个第二接面，以加热基板。
在本实用新型的一实施例中，上述的基板具有一主要区域与邻近主要区域的一周围区域。立体物件成形在主要区域，而传导片在基板上的正投影至少部分重叠主要区域。
在本实用新型的一实施例中，上述的主要区域的温度高于周围区域的温度，而传导片的温度等于主要区域的温度。
在本实用新型的一实施例中，上述的传导片的厚度小于基板的厚度。
在本实用新型的一实施例中，上述的基板包括一玻璃基板，且传导片包括一金属片。
基于上述，本实用新型的加热平台与立体打印装置通过加热片直接加热基板，并将面积较小的传导片贴附至加热片，且传导片的一端延伸至加热片外。如此，加热片用以加热基板的热能可以传递至传导片，故温度感测元件可通过传导片感测基板的温度，进而使加热片依据温度感测元件的感测结果调整基板的温度，以避免基板过热而使立体物件烧焦。此外，面积较小的传导片相较于基板来得容易加热，且可将加热片的热能往外传递，进而降低基板各局部的温度落差。据此，本实用新型的加热平台具有良好的加热效果，而使本实用新型的立体打印装置具有良好的打印效果。
为让本实用新型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是本实用新型一实施例的立体打印装置的示意图；
图2是图1的加热平台的爆炸图；
图3是图2的加热平台的俯视示意图。
附图标记说明：
10：立体物件；
100：立体打印装置；
110：加热平台；
112：基板；
112a：主要区域；
112b：周围区域；
114：加热片；
116：传导片；
118：温度感测元件；
120：打印单元；
122：供料线；
124：打印头；
130：控制单元；
d1、d2：厚度；
E1：第一端；
E2：第二端；
S1：第一接面；
S2：第二接面。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本实用新型。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。
图1是本实用新型一实施例的立体打印装置的示意图。请参考图1，在本实施例中，立体打印装置100包括加热平台110、打印单元120以及控制单元130。打印单元120可移动地设置在加热平台110的上方。控制单元130电性连接加热平台110与打印单元120。立体打印装置100适于将一热塑性材料依据一数字立体模型信息逐层成形而打印出立体物件10，其中数字立体模型信息可为数字立体图像文件，其例如由计算机主机通过计算机辅助设计（computer-aided design,简称CAD）或动画建模软件等建构而成。控制单元130可用以读取与处理此数字立体模型信息。
再者，在本实施例中，加热平台110用以承载打印单元120所喷涂的热塑性材料。打印单元120设置在加热平台110的上方，并受控于控制单元130。打印单元120包括至少一供料线122与一打印头124。供料线122耦接打印头124，以提供热塑性材料至打印头124，而打印头124设置在加热平台110的上方，以将热塑性材料逐层成形在加热平台110上，而在加热平台110上形成立体物件10。在本实施例中，供料线122可为由热塑性材料所组成的固态线材，其中热塑性材料可例如为聚乳酸（Polylactic Acid,简称PLA）或ABS树脂（Acrylonitrile Butadiene Styrene,简称ABS）等热塑性高分子材料。作为供料线122的固态线材可通过打印头124的加热单元（未示出）加热而呈现熔融状态，再经由打印头124挤出，并逐层由下往上堆叠在加热平台110上，以形成多个热塑性材料层，而这些热塑性材料层彼此堆叠而形成立体物件10。在此须说明的是，一般而言，通过打印头124逐层打印成形在加热平台110上的热塑性材料可包括用以建构立体物件10的建造材料以及用以支撑立体物件10的支撑材料。也就是说，打印成形在加热平台110上的热塑性材料并非仅用以形成立体物件10，也可形成支撑立体物件10的支撑部或是底座等（未示出），并可在打印成形在加热平台110上的热塑性材料固化后，再将支撑材料移除，以得到立体物件10。
此外，在本实施例中，在打印单元120的打印头124逐层地将热塑性材料堆叠在加热平台110上的过程中，立体打印装置100的加热平台110受控于控制单元130，以在立体物件10的成形过程中加热立体物件10。也就是说，立体打印装置100可通过控制单元130控制加热平台110的温度，以使加热平台110的温度高于热塑性材料的固化温度，而防止热塑性材料在尚未完成立体物件10时太快冷却而固化。在立体打印装置100完成打印后，加热平台110也可对位在其上的立体物件10进行例如硬化烘干等处理，以初步完成立体物件10的制作。
图2是图1的加热平台的爆炸图。图3是图2的加热平台的俯视示意图。请参考图1至图3，在本实施例中，加热平台110包括基板112、加热片114、传导片116以及温度感测元件118。基板112具有相对的第一接面S1与第二接面S2，第一接面S1用以成形立体物件10。因此，前述的打印单元120实际上是设置在基板112的第一接面S1的上方，以将由热塑性材料逐层成形的立体物件10成形在基板112的第一接面S1上。此外，基板112具有主要区域112a与邻近主要区域112a的周围区域112b。立体物件10适于形成在基板112的主要区域112a。在本实施例中，主要区域112a对应在基板112的中央部分，而周围区域112b环绕主要区域112a，但本实用新型不限制主要区域112a与周围区域112b的范围、比例与相对位置。
另一方面，在本实施例中，加热片114贴附至基板112的第二接面S2，以加热基板112。传导片116贴附至加热片114，例如是直接贴附至加热片114相对于基板112的另一表面，而使加热片114位在基板112与传导片116之间。由于传导片116与基板112分别贴附至加热片114的两表面，故加热片114所产生的热能可以传递至基板112与传导片116。再者，传导片116的一端还延伸至加热片114外。温度感测元件118配置在传导片116延伸至加热片114外的一端，以通过传导片116感测基板112的温度。更进一步地说，传导片116在基板112上的正投影至少部分重叠主要区域112a，故温度感测元件118通过传导片116所感测的温度实际上可视为是主要区域112a的温度。然而，本实用新型并不限于上述的实施方式。
须特别说明的是，本实施例的加热平台110虽应用在立体打印装置100，但加热平台110实际上适用于加热未示出的一待加热物件，而待加热物件适于配置在基板112的主要区域112a。举例来说，当加热平台110应用于立体打印装置100时（例如本实施例），则立体物件10即为所述的待加热物件。由此可知，本实施例的加热平台110用以在立体物件10的成形过程中加热立体物件10，并以加热片114作为加热源，但本实用新型不限制加热平台110的应用领域。
具体而言，在本实施例中，基板112例如是玻璃基板，但本实用新型不以此为限。为使加热平台110具有面积较大的加热区域，基板112与加热片114通常制作成面积较大，其中基板112提供用以成形立体物件10的第一接面S1，而加热片114直接贴附至基板112相对于第一接面S1的第二接面S2。较佳的是，加热片114贴附至基板112的整个第二接面S2。如此，基板112与加热片114可省略配置现有技术常用的均温片，而使加热片114直接加热基板112的主要区域112a与周围区域112b。然而，由于加热片114制作成面积较大，故加热片114的各个局部会产生温度不均的现象。因此，通过加热片114加热的基板112，其各个局部也会产生温度不均的现象。在本实施例中，主要区域112a的温度高于周围区域112b的温度。因此，在加热平台110的加热过程中，打印单元120适于将热塑性材料逐层成形在基板112的主要区域112a，以在基板112的主要区域112a形成立体物件10，并据此维持立体物件10的温度。
另一方面，在本实施例中，传导片116例如是金属片，但本实用新型不以此为限制。传导片116贴附至加热片114相对于基板112的另一表面，且传导片116的一端延伸至加热片114外。因此，传导片116也可通过加热片114加热。在加热片114相对于基板112的另一表面配置传导片116的目的在于，由于加热片114与基板112都具有温度不均的现象，若直接在基板112的主要区域112a上形成立体物件10，立体物件10的中间部分容易因加热平台110的主要区域112a的温度过高而产生烧焦，而立体物件10的周边部分邻近加热平台110的周围区域112b，而容易因周围区域112b的温度过低而产生非预期性的固化。因此，通过将传导片116贴附在加热片114上，且传导片116的一端延伸至加热片114外，加热片114的热能可通过传导片116快速地往外传递并散逸至外界。
更进一步地说，在本实施例中，传导片116在基板112的第二接面S2上的正投影至少一部分重叠主要区域112a。详细而言，传导片116具有相对的第一端E1与第二端E2。传导片116以第一端E1贴附在加热片114的下表面，且第一端E1对应于主要区域112a，而第二端E2延伸至加热片114外。因此，加热片114为了加热基板112的主要区域112a所产生的热能可通过传导片116而往外传递。换言之，由于本实施例的传导片116在基板112的第二接面S2上的正投影至少一部分重叠主要区域112a，且传导片116延伸至加热片114外，故加热片114用以加热基板112的主要区域112a的热能可以通过传导片116适当地往外传递。因此，加热片114用以加热主要区域112a的热能从传导片116的第一端E1传递至第二端E2并散逸致外界。如此，通过传导片116的设计，可以适当地降低基板112的主要区域112a的温度，以降低主要区域112a与周围区域112b的温度落差，而使基板112的温度分布较为均匀。
此外，在本实施例中，传导片116的面积小于基板112的面积，且传导片116的厚度d1小于基板112的厚度d2。换言之，传导片116相较于基板112来得容易加热。也即，加热片114所提供的热能在基板112上传递的较慢，且热能在基板112上的传递过程较长。因此，基板112上的热能容易在传递过程中散失，使得基板112产生温度不均的现象。相对的，加热片114所提供的热能在传导片116上传递的较快，且热能在传导片116上的传递过程较短，故传导片116较无温度不均的问题。换言之，传导片116的第一端E1与第二端E2之间的温度落差较小。因此，传导片116的温度可视为是等于基板112的主要区域112a的温度。此时，由于基板112的主要区域112a的温度高于周围区域112b的温度，故传导片116的温度可视为是高于周围区域112b的温度。再者，本实施例将温度感测元件118配置在传导片116延伸至加热片114外的一端（也即第二端E2）。因此，温度感测元件118所感测得的传导片116的温度即可视为是主要区域112a的温度以及加热片114用以加热主要区域112a的温度。换言之，本实施例的温度感测元件118可通过直接感测传导片116的温度而得知感测基板112的主要区域112a的温度。
此外，由于本实施例的控制单元130（示出在图1）还电性连接温度感测元件118与加热片114，故控制单元130可依据温度感测元件118的感测结果（传导片116的温度）调整加热片114的加热参数，例如是调整加热片114的加热功率，进而控制基板112的整体温度。由此可知，由上述的实施方式，本实施例的立体打印装置100的加热平台110可以适时地依据主要区域112a的温度而调整加热片的加热参数，以避免主要区域112a过热而使立体物件10烧焦。此外，由于传导片116可通过将主要区域112a的热能往外传递而降低主要区域112a与周围区域112b之间的温度落差，故即使加热片依据主要区域112a的温度来调整加热参数，周围区域112b的温度也不至于过冷而使得立体物件10的周边部分产生非预期性的固化。
综上所述，本实用新型的加热平台与立体打印装置通过加热片直接加热基板，并将面积较小的传导片贴附至加热片，且传导片的一端延伸至加热片外。如此，加热片用以加热基板的热能可以传递至传导片，故温度感测元件可通过传导片感测基板的温度，进而使加热片依据温度感测元件的感测结果调整基板的温度，以避免主要区域过热而使立体物件烧焦。此外，面积较小传导片相较于基板来得容易加热，且可将加热片对应于主要区域的热能往外传递，进而降低基板上的主要区域与周围区域的温度落差。如此，即使加热片依据主要区域的温度调整加热参数，也不至使周围区域过冷而使立体物件产生非预期性的固化。据此，本实用新型的加热平台具有良好的加热效果，而使本实用新型的立体打印装置具有良好的打印效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (14)
1.一种加热平台，其特征在于，适用于将热塑性材料逐层成形立体物件，该加热平台包括：
基板，具有相对的第一接面与第二接面，该第一接面用以成形该立体物件；
加热片，贴附至该基板的该第二接面，以加热该基板；
传导片，贴附至该加热片，使该加热片位在该基板与该传导片之间，其中该传导片的面积小于该基板的面积，且该传导片的一端延伸至该加热片外；以及
温度感测元件，配置在该传导片所延伸至该加热片外的一端，以通过该传导片感测该基板的温度。
2.根据权利要求1所述的加热平台，其特征在于，该加热片贴附至该基板的整个第二接面，以加热该基板。
3.根据权利要求1所述的加热平台，其特征在于，该基板具有主要区域与邻近该主要区域的周围区域，该立体物件成形在该主要区域，而该传导片在该基板上的正投影至少部分重叠该主要区域。
4.根据权利要求3所述的加热平台，其特征在于，该主要区域的温度高于该周围区域的温度，而该传导片的温度等于该主要区域的温度。
5.根据权利要求1所述的加热平台，其特征在于，该传导片的厚度小于该基板的厚度。
6.根据权利要求1所述的加热平台，其特征在于，该基板包括玻璃基板，且该传导片包括金属片。
7.一种立体打印装置，其特征在于，适用于将热塑性材料逐层成形立体物件，该立体打印装置包括：
加热平台，包括：
基板，具有相对的第一接面与第二接面，该第一接面用以成形该立体物件；
加热片，贴附至该基板的该第二接面，以加热该基板；
传导片，贴附至该加热片，使该加热片位在该基板与该传导片之间，其中该传导片的面积小于该基板的面积，且该传导片的一端延伸至该加热片外；以及
温度感测元件，配置在该传导片所延伸至该加热片外的一端，以通过该传导片感测该基板的温度；以及
打印单元，可移动地设置在该基板的该第一接面的上方，以将由该热塑性材料逐层成形的该立体物件成形于该基板的该第一接面上。
8.根据权利要求7所述的立体打印装置，其特征在于，还包括：
控制单元，电性连接该加热平台与该打印单元，该打印单元受控于该控制单元，以在该基板的该第一接面形成该立体物件，该加热平台受控于该控制单元，以在该立体物件的成形过程中加热该立体物件。
9.根据权利要求8所述的立体打印装置，其特征在于，该控制单元电性连接该温度感测元件与该加热片，用以依据该温度感测元件的感测结果调整该加热片的加热参数。
10.根据权利要求7所述的立体打印装置，其特征在于，该加热片贴附至该基板的整个第二接面，以加热该基板。
11.根据权利要求7所述的立体打印装置，其特征在于，该基板具有主要区域与邻近该主要区域的周围区域，该立体物件成形在该主要区域，而该传导片在该基板上的正投影至少部分重叠该主要区域。
12.根据权利要求11所述的立体打印装置，其特征在于，该主要区域的温度高于该周围区域的温度，而该传导片的温度等于该主要区域的温度。
13.根据权利要求7所述的立体打印装置，其特征在于，该传导片的厚度小于该基板的厚度。
14.根据权利要求7所述的立体打印装置，其特征在于，该基板包括玻璃基板，且该传导片包括金属片。
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