CN204263545U - 立体打印装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种立体打印装置，包括框架、盛槽、自动注液模块及控制单元。盛槽设置于框架内并用以盛装液态成型材。自动注液模块包括传感单元、储液箱、注液管及加压单元。传感单元用以传感盛槽的液面高度。储液箱用以存储液态成型材。液态成型材在储液箱中的最高液面高度实质上低于或等于注液口的高度。注液管连接储液箱并包括注液口，其与盛槽的上缘之间具有间距。加压单元用以对储液箱提供正压以将储液箱内的液态成型材注入盛槽。控制单元依据液面高度控制加压单元是否对储液箱提供正压而将储液箱内的液态成型材注入盛槽。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种立体打印装置，且特别是有关于一种光固化成型(Stereolithography,简称SL)立体打印装置。
背景技术
近年来，随着科技的日益发展，许多利用逐层建构模型等加成式制造技术(additive manufacturing technology)来建造物理三维(three dimensional,简称3D)模型的不同方法已纷纷被提出。一般而言，加成式制造技术是将利用电脑辅助设计(computer aided design,简称CAD)等软件所建构的3D模型的设计数据转换为连续堆叠的多个薄(准二维)横截面层。于此同时，许多可以形成多个薄横截面层的技术手段也逐渐被提出。举例来说，打印装置的打印模块通常可依据3D模型的设计数据所建构的空间坐标XYZ在基座的上方沿着XY平面移动，从而使建构材料形成正确的横截面层形状。所沉积的建构材料可随后自然硬化，或者通过加热或光源的照射而被固化，从而形成所要的横截面层。因此，通过打印模块沿着轴向Z逐层移动，即可使多个横截面层沿Z轴逐渐堆叠，进而使建构材料在逐层固化的状态下形成立体物件。
以通过光源固化建构材料而形成立体物件的光固化成型(Stereolithography,简称SL)立体打印装置为例，打印模块适于浸入盛装在盛槽中的液态成型材中，而光源模块在XY平面上照射作为建构材料的液态成型材，以使液态成型材被固化，并堆叠在打印模块的一移动平台上。如此，通过打印模块的移动平台沿着轴向Z逐层移动，即可使液态成型材逐层固化并堆叠成立体物件。然而，在立体物件通过逐层堆叠而成型的过程会不断地消耗盛槽中的液态成型材，目前仍须靠操作人员在旁随时关注盛槽中液态成型材的剩余量，并随时进行手动补充。因此，目前的SL立体打印装置在操作上仍旧十分的不便。并且，若因操作人员一时疏忽而使SL立体打印装置在打印过程中液态成型材用尽，则会导致打印失败。此外，操作人员手动补充液态成型材时也常因为补充的量较难控制，使液态成型材因补充过量而溢出，进而导致装置的损坏。因此，如何有效降低立体打印装置的操作及维护成本，也逐渐成为本领域开发人员关注的焦点。
实用新型内容
本实用新型提供一种立体打印装置，其可自动补充盛槽中的液态成型材。
在本实用新型一实施例中，本实用新型的立体打印装置用以逐层固化液态成型材而形成立体物件，其包括框架、盛槽、自动注液模块及控制单元。盛槽设置于框架内并用以盛装液态成型材。自动注液模块包括传感单元、储液箱、注液管及加压单元。传感单元经配置以传感盛槽的液面高度。储液箱设置于框架内并用以存储液态成型材。注液管连接储液箱并包括注液口，以将储液箱内的液态成型材通过注液口注入盛槽。液态成型材在储液箱中的最高液面高度实质上低于或等于注液口的高度。注液口与盛槽的上缘之间具有间距。加压单元经配置以对储液箱提供正压，以将储液箱内的液态成型材注入盛槽。控制单元耦接自动注液模块，以依据传感单元所检测的液面高度控制加压单元是否对储液箱提供正压而将储液箱内的液态成型材注入盛槽。
在本实用新型的一实施例中，上述的传感单元包括检测器以及浮球。浮球配置于盛槽内并浮置于液态成型材上。检测器依据浮球的位置而检测得液面高度。
在本实用新型的一实施例中，上述的间距实质上为5毫米(mm)。
在本实用新型的一实施例中，上述的加压单元包括空气泵(air pump)。
在本实用新型的一实施例中，当液面高度低于第一水位时，控制单元开启加压单元，以对储液箱提供正压。当液面高度达到第二水位时，控制单元关闭加压单元，以停止对储液箱提供正压，其中第二水位高于第一水位。
在本实用新型的一实施例中，上述的自动注液模块还包括泄压单元。当控制单元开启加压单元以对储液箱提供正压时，控制单元关闭泄压单元。当控制单元关闭加压单元时，控制单元打开泄压单元，以泄除储液箱内的正压。
在本实用新型的一实施例中，上述的泄压单元包括泄气阀。
在本实用新型的一实施例中，上述的立体打印装置，还包括升降平台以及光源。升降平台可升降地配置于盛槽的上方。光源配置于盛槽的一侧，并适于照射并固化液态成型材。控制单元耦接光源与升降平台，以控制升降平台在盛槽内的液态成型材中移动，并控制光源照射液态成型材，以逐层固化被照射的液态成型材，并在升降平台上形成立体物件。
在本实用新型的一实施例中，上述的升降平台在盛槽中逐层往远离光源的方向移动。
在本实用新型的一实施例中，上述的液态成型材包括光敏树脂。
基于上述，本实用新型的立体打印装置依据传感单元所检测到的盛槽中的液态成型材的液面高度来控制加压单元是否对储液箱提供正压而将储液箱内的液态成型材通过注液管的注液口注入盛槽，以达到自动补充液态成型材的作用。并且，本实用新型的储液箱埋设于框架内，此配置除了可增加立体打印装置的整体美观度以外，更可降低储液箱内的最高液面高度，使液态成型材在储液箱中的最高液面高度低于或等于注液口的高度，因而可避免在盛槽无须注入液态成型材的情况下，由于储液箱内的液态成型材的液面高度高于注液管的注液口而使液态成型材仍因虹吸现象而由储液箱流入盛槽内的问题产生。因此，本实用新型的立体打印装置确实可增加其使用方便度，还可有效降低其操作以及维护的成本。
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是本实用新型的一实施例的一种立体打印装置的剖面示意图；
图2是本实用新型的一实施例的一种立体打印装置的打印示意图。
附图标记说明：
10：立体物件；
100：立体打印装置；
110：框架；
120：盛槽；
130：自动注液模块；
132：传感单元；
132a：浮球；
132b：检测器；
134：储液箱；
136：注液管；
136a：注液口；
138：加压单元；
139：泄压单元；
140：控制单元；
150：升降平台；
160：光源；
170：液态成型材；
G1：间距；
HM：最高液面高度；
H1：注液口高度；
L1：第一水位；
L2：第二水位。
具体实施方式
有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合附图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，仅是参考附图的方向。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是本实用新型的一实施例的一种立体打印装置的剖面示意图。图2是本实用新型的一实施例的一种立体打印装置的打印示意图。请同时参照图1以及图2，在本实施例中，立体打印装置100用以逐层固化液态成型材而形成立体物件10，其包括框架110、盛槽120、自动注液模块130、控制单元140、升降平台150以及光源160。在本实施例中，控制单元140可例如用以读取数字立体模型，并耦接自动注液模块130、升降平台150与光源160，以依据此数字立体模型控制自动注液模块130、升降平台150与光源160的动作。在本实施例中，数字立体模型可为数字立体图像文件，其例如由电脑主机通过电脑辅助设计(computer-aided design,简称CAD)或动画建模软件等建构而成。
具体而言，盛槽120设置于框架110内，并用以盛装液态成型材170，而升降平台150可升降地配置于盛槽120的上方，并适于往靠近盛槽120的方向移动，以浸入液态成型材170中。光源160配置于盛槽120的一侧。在本实施例中，光源160如图1所示配置于盛槽120的下方，用以照射并固化特定部分的液态成型材170。立体打印装置100适于读取前述的数字立体模型，并将此数字立体模型横切为多个横截面。控制单元140依据此数字立体模型的横截面逐层打印而堆叠出立体物件10，此立体物件10即是通过光源160照射并固化液态成型材170而得。
详细而言，在本实施例中，升降平台150配置于盛槽120的上方，并适于沿一轴向相对于盛槽120移动，此轴向可例如垂直于液态成型材170的液面。举例而言，如图2所示，升降平台150适于沿Z轴移动而浸入盛装在盛槽120内的液态成型材170。在本实施例中，升降平台150具有承载面，用以承载立体物件10，承载面朝向光源160。光源160例如设置于盛槽120的下方，且光源160可包括激光元件及/或振镜模块。激光元件适于发出激光，振镜模块适于将激光投射至液态成型材170。然而，本实用新型并不限制光源160的种类及组成元件。在本实施例中，液态成型材170例如是光敏树脂或其他适用的光固化材料，因此，液态成型材170受到光源160的照射后固化。如此，控制单元140控制升降平台150浸入盛槽120内的液态成型材170至初始深度，并控制升降平台150如图2所示在液态成型材170中自上述的初始深度逐层往远离光源160的方向移动，并且控制光源160逐层朝升降平台150的承载面照射特定部分的液态成型材170，以逐层固化被照射的特定部分液态成型材170，并在升降平台150的承载面上逐层堆叠而形成立体物件10。
在本实施例中，自动注液模块130如图1所示包括传感单元132、储液箱134、注液管136及加压单元138。传感单元132例如设置于盛槽120上，并经配置以传感盛槽120的液面高度。举例来说，传感单元132可包括浮球132a以及检测器132b。浮球132a配置于盛槽120内并浮置于液态成型材170上。检测器132b则可依据浮球132a的位置而检测得盛槽120内的液面高度。当然，本实施例仅用以举例说明，本实用新型并不限定传感单元132的种类及组成元件。
承上述，注液管136连接储液箱134并包括注液口136a。控制单元140耦接自动注液模块130，以依据传感单元132所检测到的盛槽120的液面高度来控制加压单元138是否对储液箱134提供正压而将储液箱134内的液态成型材通过注液管136的注液口136a注入盛槽120。详细来说，当传感单元132检测到盛槽120的液面高度低于例如图2所示的第一水位L1时，控制单元140即开启加压单元138，以使加压单元138对储液箱134提供正压而将储液箱134内的液态成型材170注入盛槽120。如此，储液箱134内的液态成型材170持续注入盛槽120，直到盛槽120内的液面高度达到例如图2所示的高于第一水位L1的第二水位L2时，控制单元140即关闭加压单元138，以停止对储液箱134提供正压，使液态成型材170停止注入盛槽120。
在本实施例中，储液箱134设置于框架110内并用以存储液态成型材170。液态成型材170在储液箱134中的最高液面高度HM实质上低于或等于注液口136a的高度H1。如此配置，将储液箱134埋设于框架110内，除了可增加立体打印装置100的外观美观度以外，还可降低储液箱134的最高液面高度HM，因而可避免在盛槽120无须注入液态成型材170的情况下，由于储液箱134内的液态成型材170的液面高度高于注液管136的注液口136a而使液态成型材170仍因虹吸现象而由储液箱134流入盛槽120内。此外，注液口136a与盛槽120的上缘之间具有间距G1，以使盛槽120易于拆装，而不会在安装或拆卸的过程中与注液口136a干涉甚或发生碰撞，且能兼顾注液时不会因太高而造成液态成型材170溅出。在本实施例中，间距G1设计为5毫米(mm)，其也可对应盛槽120尺寸变更高度。
进一步而言，自动注液模块130还可包括泄压单元139。在本实施例中，前述的加压单元138可例如为空气泵(air pump)，用以对储液箱134打入气体以提供正压，而泄压单元139可例如为泄气阀，用以排出多余的气体，以平衡储液箱134内的压力。加压单元138以及泄压单元139可例如以并联的方式耦接控制单元140。如此，当控制单元140开启加压单元138以对储液箱134提供正压时，控制单元140即关闭泄压单元139，以维持储液箱134内的正压而将液态成型材170挤入盛槽120。当控制单元140关闭加压单元138时，控制单元140打开泄压单元139，以泄除储液箱134内的正压，使液态成型材170停止注入盛槽120。
综上所述，本实用新型的立体打印装置依据传感单元所检测到的盛槽中的液态成型材的液面高度来控制加压单元是否对储液箱提供正压而将储液箱内的液态成型材通过注液管的注液口注入盛槽，以达到自动补充液态成型材的作用。并且，本实用新型的储液箱埋设于框架内，此配置除了可增加立体打印装置的整体美观度以外，还可降低储液箱内的最高液面高度，使液态成型材在储液箱中的最高液面高度低于或等于注液口的高度，因而可避免在盛槽无须注入液态成型材的情况下，由于储液箱内的液态成型材的液面高度高于注液管的注液口而使液态成型材仍因虹吸现象而由储液箱流入盛槽内的问题产生。
此外，注液口与盛槽的上缘之间具有间距，以使盛槽易于拆装，而不会在安装或拆卸的过程中与注液口干涉甚或发生碰撞。并且，自动注液模块还可包括泄压单元，用以排出多余的气体，以在盛槽无须注入液态成型材的情况下平衡储液箱内的压力，以使液态成型材停止注入盛槽。因此，本实用新型的立体打印装置确实可增加其使用方便度，还可有效降低其操作以及维护的成本。
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 (9)
1.一种立体打印装置，用以逐层固化液态成型材而形成立体物件，其特征在于，包括：
框架；
盛槽，设置于该框架内，并用以盛装该液态成型材；
自动注液模块，包括：
传感单元，经配置以传感该盛槽的液面高度；
储液箱，设置于该框架内并用以存储该液态成型材；
注液管，连接该储液箱并包括注液口，该液态成型材在该储液箱中的最高液面高度实质上低于或等于该注液口的高度，且该注液口与该盛槽的上缘之间具有间距；以及
加压单元，经配置以对该储液箱提供正压，以将该储液箱内的该液态成型材注入该盛槽；以及
控制单元，耦接该自动注液模块，以依据该传感单元所检测的该液面高度控制该加压单元是否对该储液箱提供该正压而将该储液箱内的该液态成型材注入该盛槽。
2.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该传感单元包括检测器以及浮球，该浮球配置于该盛槽内并浮置于该液态成型材上，该检测器依据该浮球的位置而检测得该液面高度。
3.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该间距为5毫米。
4.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该加压单元包括空气泵。
5.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，当该液面高度低于第一水位时，该控制单元开启该加压单元，以对该储液箱提供该正压，当该液面高度达到第二水位时，该控制单元关闭该加压单元，以停止对该储液箱提供该正压，其中该第二水位高于该第一水位。
6.根据权利要求5所述的立体打印装置，其特征在于，该自动注液模块还包括泄压单元，当该控制单元开启该加压单元以对该储液箱提供该正压时，该控制单元关闭该泄压单元，当该控制单元关闭该加压单元时，该控制单元打开该泄压单元，以泄除该储液箱内的该正压。
7.根据权利要求6所述的立体打印装置，其特征在于，该泄压单元包括泄气阀。
8.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，还包括：
升降平台，可升降地配置于该盛槽的上方；以及
光源，配置于该盛槽的一侧，并适于照射并固化该液态成型材，该控制单元耦接该光源与该升降平台，以控制该升降平台在该盛槽内的该液态成型材中移动，并控制该光源照射该液态成型材，以逐层固化被照射的该液态成型材，并在该升降平台上形成该立体物件。
9.根据权利要求8所述的立体打印装置，其特征在于，该升降平台在该盛槽中逐层往远离该光源的方向移动。
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