CN205148922U - 一种适用于3d光固化立体打印设备的剥离装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置。该剥离装置包括：一透明顶板，所述透明顶板设置于所述底部剥离层的底下，在一上位的位置时支撑所述槽的所述底部剥离层；一下部支架，所述下部支架设置于所述透明顶板的底下，用于支撑所述透明顶板；以及一倾斜组件，所述倾斜组件包括：一倾斜板，所述倾斜板的一端通过一枢轴连接器接合于所述3D光固化立体打印设备；以及一倾斜致动器，所述倾斜致动器设置于所述倾斜板下方与所述枢轴连接器对立的位置，用于将所述倾斜板连同所述透明顶板与所述下部支架往下移动至一下位位置使所述透明顶板与所述槽的所述底部剥离层分离；其中，所述剥离装置设置于在所述槽的所述透明剥离层底下。该剥离装置针对解决光固化后所须遭遇的剥离/分离问题，可有效地进行分离步骤，能大幅提高良率。

Description

一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置
技术领域
本实用新型是关于一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，更具体而言，是在光固立体列印制成中辅助剥离步骤的一种装置。
背景技术
三维打印(3D打印)是利用计算机控制进行一种堆栈的加工处理过程，借由连续地堆栈材料层来制作各种形状与造型的物品。近年来，3D打印产业的快速发展及成熟使得3D打印的应用范围渐广，被应用在制造业至医学产业的各种产业。
过去几十年发展了多种堆栈的加工处理过程。各种堆栈加工处理过程的相异处在于制作过程时的堆栈方式以及使用的材料选取。例如，层片堆栈制造法(laminatedobjectmanufacturing，LOM)中，薄片状的材料层如纸、聚合物、金属等被分别裁切成形后再进行连接结合。其他方法则是借由熔解或软化材料来产生各堆栈层，如选择性雷射熔化法(selectivelasermelting，SLM)或直接金属雷射烧结法(directmetallasersintering，DMLS)、选择性雷射烧结法(selectivemetalsintering，SLS)、熔融沉置模塑法(fuseddepositionmodeling，FDM或fusedfilamentfabrication，FFF)。而还有一种途径则是利用各种尖端科技使液态材料固化，如光固化立体造型技术(stereolithography，SLA)。
作为连续打印并连续不断的堆栈多个由紫外线固化的层层材料设备这种光固化立体造型技术已在1986年由浩尔(CharlesHull)获得专利权。该专利记载了高能密集的紫外线光束聚焦在一装载有液态感光聚合物的槽的表面。该光束在液体的表面一层一层地逐渐画上物品，利用分子聚合(polymerization)或交联(cross-linking)来创造一固态物品。这是一个需要自动化的复杂过程。根据光的来源方向，光固化立体造型技术可分为由上往下或由下往上的制程类别。浩尔的光固化立体造型技术(由下往上的类别)包括了一系列的光照及分离阶段，其中，光照步骤是为了使感光聚合物固化，而分离步骤是将已固化的感光聚合物层升起，使其与液态的感光聚合物层分离。该固化与液态感光聚合物层的分离步骤在业界里习称为剥离步骤(peelingprocess)。
然而，光固化立体造型技术在应用上最大的困难在于其剥离/分离的处理过程，尤其是在分离过程中将附着于前一固化层的一新固化层与液态聚合物分离时，在不破坏前一固化层与一新固化层的连结下，产生一平滑的固化层表面。关于新固化层与液态聚合物间的附着力在现有的光固化立体造型技术的分离步骤中产生的问题，目前有一些解决的提案，如，一种由非黏性材料制成的可挠性、弹性的分离层被使用在装载有液态聚合物的槽的底部，使新固化层较为容易从槽中的液态聚合物剥离。或者，当固化层产生并附着于槽底时，将槽底从与槽的锚定部位相邻的聚合物层剥离并将部分槽底上移使分离较为容易。
分离新固化层与液态聚合物目前仍是影响光固化立体造型技术表现的重要因素，因此，如何顺利并有效地进行分离步骤是本领域迫切需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种在光固化立体造型技术中，针对解决光固化后所须遭遇的剥离/分离问题，设计一种能大幅提高良率的设备。
为达上述目的，本实用新型的一实施例提供一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，适用于一3D光固化立体打印设备，该3D光固化立体打印设备具备一槽，用于容置液态的感光聚合物，所述槽具有一个透明的底部剥离层，以便一光源的光能通过所述槽的所述底部剥离层来固化所述感光聚合物；所述剥离装置包括：
一透明顶板，所述透明顶板设置于所述底部剥离层的底下，在一上位的位置时支撑所述槽的所述底部剥离层；
一下部支架，所述下部支架设置于所述透明顶板的底下，用于支撑所述透明顶板；以及
一倾斜组件，所述倾斜组件包括：
一倾斜板，所述倾斜板的一端通过一枢轴连接器接合于所述3D光固化立体打印设备；以及一倾斜致动器，所述倾斜致动器设置于所述倾斜板下方与所述枢轴连接器对立的位置，用于将所述倾斜板连同所述透明顶板与所述下部支架往下移动至一下位位置使所述透明顶板与所述槽的所述底部剥离层分离；
其中，所述剥离装置设置于在所述槽的透明的所述底部剥离层底下。
其中，透明的所述底部剥离层是由低表面能的材料所制成。
本实用新型的实施例还提供一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，适用于一3D光固化立体打印设备，所述3D光固化立体打印设备具备一槽，用于容置液态的感光聚合物，所述槽具有一个透明的底部剥离层，以便一光源的光能通过所述槽的所述底部剥离层来固化所述感光聚合物，所述槽是由其底下的一具有一透明顶板的支撑支架所支撑；所述剥离装置包括：
一倾斜板，所述倾斜板为设置于所述3D光固化立体打印设备的所述支撑支架；
一枢轴连接器，所述枢轴连接器将所述倾斜板的一端接合于所述3D光固化立体打印设备的所述支撑支架；以及
一倾斜致动器，所述倾斜致动器设置于所述倾斜板下方与所述枢轴连接器对立的位置，用于将所述倾斜板连同所述透明顶板往下移动至一下位位置；
其中，当所述倾斜板在一上位位置时，具有所述透明顶板的所述支撑支架支撑所述槽的所述底部剥离层；当所述倾斜板在一下位位置时，具有所述透明顶板的所述支撑支架与所述槽的所述底部剥离层分离。
其中，透明的所述底部剥离层是由低表面能的材料所制成。
本实用新型的上述方案的有益效果如下：
该3D光固化立体打印设备具备一成型平台组件，该成型平台组件包括一成型平台，与要制作的3D产品接合、一成型臂，以支撑该成型平台与一或复数个线性导引件，以Z轴制动器做精准打印层移动；一槽(tank)，用于容置液态的感光聚合物，该槽具有一个透明的底部剥离层，具体可以是透明或透光的薄膜做为底部剥离层，以便一光源的光能通过该槽的底部剥离层来固化该液态感光聚合物；以及一主支撑支架，与该槽接合以支撑该槽。适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置为设置于在该槽的该透明剥离层的底下，包括：一设置于所述底部剥离层的底下的透明顶板(TransparentTopPlate)，在上位的位置(upposition)时支撑该槽的该透明剥离层；一下部支架，设置于该透明顶板的下方，用以支撑该透明顶板；一倾斜组件，该倾斜组件包括：一倾斜板，该倾斜板的一端透过一枢轴连接器(pivotconnector)接合于该3D光固化立体打印设备，具体为该打印设备的主支撑支架；以及一倾斜致动器，设置于该倾斜板下方与该枢轴连接器对立的位置，用于将该倾斜板连同该透明顶板与下部支架往下移动至一下位位置(downposition)使该透明顶板与该槽的底部剥离层分离。
本实用新型提供的一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，针对解决光固化后所须遭遇的剥离/分离问题，可有效地进行分离步骤，能大幅提高良率。
附图说明
图1为本实用新型3D光固化立体打印设备的第一实施例的示意图；
图2为图1的第一实施例中槽与本实用新型中适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置的剖面图；
图3为第一实施例中倾斜板在上位位置时的剖面示意图；
图4为第一实施例中倾斜板在下位位置时的剖面示意图；
图5为本实用新型中适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置另一实施例的示意图；
图6为本实用新型中3D光固化立体打印设备的第二实施例的示意图。
附图标记：
8、光源；10、Z轴制动器；11、线性导引件；12、成型臂；14、成型平台；16、槽；18、底部剥离层；20、反射镜；22、感光聚合物；24、倾斜板；25、主支撑支架；26、3D打印产品；27、枢轴连接器；27a、垫片；29、透明顶板；30、下部支架；32、支撑脚；33、平板显示设备。
具体实施方式
为了清楚说明本实用新型实施例，以下实施方式的说明包含许多具体特征。然而并非所有实施例皆需要以下特征。另外，已为众所熟悉的构造或装置仅以概略示意以简化图式。
请同时参考图1及图2。图1为本实用新型3D光固化立体打印设备的第一实施例的示意图，图2为图1的第一实施例中槽与本实用新型中适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置的剖面图。如图1所示，一3D光固化立体打印设备，具备一成型平台组件，该成型平台组件包括一成型平台14，与要制作的3D打印产品26(如图2所示)接合；一成型臂12，以支撑该成型平台14与一或复数个线性导引件11，以Z轴制动器10做精准打印层移动；一槽(tank)16，用于容置液态的感光聚合物22，该槽16具有一个透明或透光的薄膜做为底部剥离层18。该3D光固化立体打印设备更包括一主支撑支架25，与该槽接合以支撑该槽16。一光源8，提供来自下方的固化光线以固化容置于该槽16内的液态的感光聚合物22。如图2所示，该3D光固化立体打印设备更包括一剥离装置，设置于在该槽16的该透明剥离层18的底下，以便一光源(图1中的标号8)的光能通过该槽16的底部剥离层18来固化该液态感光聚合物22。该剥离装置为包括：一透明顶板(TransparentTopPlate)29，在上位的位置(upposition)时支撑该槽16的该透明剥离层18；一下部支架30，设置于该透明顶板29的下方，用以支撑该透明顶板29；一倾斜板24，其一端透过一枢轴连接器(pivotconnector)27接合于该3D光固化立体打印设备的主支撑支架25；以及一倾斜致动器31，设置于该倾斜板24下方与该枢轴连接器27对立的位置，用于将该倾斜板24连同该透明顶板29与下部支架30往下移动至一下位位置(downposition)使该透明顶板29与该槽16的底部剥离层18分离。其中下部支架30并不会妨碍光源8照射至该槽16的底部剥离层18，例如为一框体或透明板材。
如前所述，该倾斜板24的一端透过一枢轴连接器27接合于该3D光固化立体打印设备的主支撑支架25。其中，该枢轴连接器27可为一铰链(hinge)。如图2所示，其中更包含一与该倾斜板24厚度相当的附加的垫片(spacer)27a，以使得该枢轴连结保持在同一水平面。在其他实施例中，垫片27a亦可与该铰链一体成型，亦即，该铰链的一个叶片比另一叶片厚；或者，垫片27a也可为该主支撑支架25的一部分。值得注意的是，该铰链只是用来说明的一实施方式，并非限制本新型的范畴。该倾斜致动器31为设置于该倾斜板24远离该枢轴连接器27的另一端下方。当该倾斜板24被该倾斜致动器31往下移动至一下位位置时，该倾斜板24连同该透明顶板29与下部支架30会与该槽16的底部剥离层18分离。因为该倾斜板24的一端为结合于该主支撑支架25，因此该移动至下位位置的动作呈现为旋转，产生倾斜的效果。因此，当该倾斜板24被往下移动至下位位置时，该底部剥离层18即失去来自下方该透明顶板29与下部支架30的支撑，所以会造成该底部剥离层18的一些微松弛(slack)，以利于将该刚刚固化的感光聚合物举起并剥离该底部剥离层18。
该倾斜致动器31为提供移动该倾斜板24向上或向下的力量。该倾斜致动器31可直接施力于该倾斜板24，或透过一弹簧或其他构件施力于该倾斜板24。
图3与图4所示为倾斜板在上位或下位位置时对该底部剥离层的松弛度的影响。图3为第一实施例中倾斜板在上位位置时的剖面示意图，图4为第一实施例中倾斜板在下位位置时的剖面示意图。如图3所示，当倾斜板24在一上位位置时，倾斜板24、下部支架30及透明顶板29彼此堆栈以支撑透明的底部剥离层18。而当倾斜板24在一下位位置时，如图4所示，该底部分离层18不再被堆栈的倾斜板24、下部支架30及透明顶板29所支撑。因此，透明的底部剥离层18会轻微地松弛，产生一个较为合适的剥离角度，使固化的感光聚合物更容易剥离。
在Z轴上直线移动成型臂12的Z轴致动器10，可借由但不限于使用马达来实现。同样地，倾斜致动器31将倾斜板24向下倾斜也可借由但不限于使用马达来实现。另外，槽16被固定于一主支撑支架25使其稳固。透明的底部分离层18是由低表面能量的材料所制成。选择低表面能量的材料是因为其不沾黏的特性，所以倾斜板24(及透明顶板29及下部支架30)被旋转致动器31降下至一下位位置使透明的底部剥离层18失去支撑时，新固化的感光聚合物可以轻易地从透明的底部剥离层18被分离或剥离。低表面能的材料可以包括，但不限于，氟聚合物(fluoropolymers)的全氟乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基链烷烃(PFA)、全氟烷氧基链烃(MFA)等。
图5为本实用新型中适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置另一实施例的示意图。本实施例与图1所述的第一实施例相似，不同处在于本实施例中由平板显示设备33取代第一实施例的该透明顶板29、与该下部支架30。该平板显示设备33可以是液晶屏幕。该平板显示设备33与倾斜板24接合，以进行在固化过程中的曝光时。平板显示设备33同时也将透明的底部剥离层18保持为平坦状态。在其他实施例中，亦可在该平板显示设备33与该底部剥离层18间加入该透明顶板29。图6为本实用新型中3D光固化立体打印设备的第二实施例的示意图。如图6所示，反射镜20设置于主支撑支架25的下方，用于反射来自一光源的光线(图中未示)至上方使其穿透倾斜板24下部支架30、透明顶板29及槽16内的透明的底部剥离层18，固化液态感光聚合物22。值得注意的是，本实施例还包括一或复数个可自由伸缩的支撑脚32，使该本实用新型中3D光固化立体打印设备可大范围地调整x轴与y轴分辨率。藉由伸展该些支撑脚32，反射镜20与液态感光聚合物22之间的距离增加，使投射的影像变大而降低x轴与y轴分辨率。反之，该些支撑脚32可以缩短以减少反射镜20与液态感光聚合物22之间的距离，使投射的影像变小而增加x轴与y轴分辨率。
通过以上具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本新型所要申请的专利范围内。

Claims (4)

1.一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，适用于一3D光固化立体打印设备，其特征在于，所述3D光固化立体打印设备具备一槽，用于容置液态的感光聚合物，所述槽具有一个透明的底部剥离层，以便一光源的光能通过所述槽的所述底部剥离层来固化所述感光聚合物；所述剥离装置包括：
一透明顶板，所述透明顶板设置于所述底部剥离层的底下，在一上位的位置时支撑所述槽的所述底部剥离层；
一下部支架，所述下部支架设置于所述透明顶板的底下，用于支撑所述透明顶板；以及
一倾斜组件，所述倾斜组件包括：
一倾斜板，所述倾斜板的一端通过一枢轴连接器接合于所述3D光固化立体打印设备；以及一倾斜致动器，所述倾斜致动器设置于所述倾斜板下方与所述枢轴连接器对立的位置，用于将所述倾斜板连同所述透明顶板与所述下部支架往下移动至一下位位置使所述透明顶板与所述槽的所述底部剥离层分离；
其中，所述剥离装置设置于在所述槽的透明的所述底部剥离层底下。
2.如权利要求1所述的适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，其特征在于，透明的所述底部剥离层是由低表面能的材料所制成。
3.一种适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，适用于一3D光固化立体打印设备，其特征在于，所述3D光固化立体打印设备具备一槽，用于容置液态的感光聚合物，所述槽具有一个透明的底部剥离层，以便一光源的光能通过所述槽的所述底部剥离层来固化所述感光聚合物，所述槽是由其底下的一具有一透明顶板的支撑支架所支撑；所述剥离装置包括：
一倾斜板，所述倾斜板为设置于所述3D光固化立体打印设备的所述支撑支架；
一枢轴连接器，所述枢轴连接器将所述倾斜板的一端接合于所述3D光固化立体打印设备的所述支撑支架；以及
一倾斜致动器，所述倾斜致动器设置于所述倾斜板下方与所述枢轴连接器对立的位置，用于将所述倾斜板连同所述透明顶板往下移动至一下位位置；
其中，当所述倾斜板在一上位位置时，具有所述透明顶板的所述支撑支架支撑所述槽的所述底部剥离层；当所述倾斜板在一下位位置时，具有所述透明顶板的所述支撑支架与所述槽的所述底部剥离层分离。
4.如权利要求3所述的适用于3D光固化立体打印设备的剥离装置，其特征在于，透明的所述底部剥离层是由低表面能的材料所制成。
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