CN216760822U - 封闭装置 - Google Patents

Abstract

本揭示内容提供一种用于三维打印装置的封闭装置。三维打印装置包含料盒、打印平台以及升降单元。打印平台设置于料盒上方。升降单元耦接于打印平台，升降单元包含垂直杆以及与垂直杆连接的水平杆。封闭装置包含盖体以及密封件。盖体设置于打印平台上方并耦接于水平杆，其中盖体包含开口，水平杆透过开口从盖体的外部空间延伸至盖体的内部空间。密封件设置于开口周围并包覆开口，密封件连接盖体以及水平杆。当盖体盖合打印平台和料盒时，盖体的内部空间为密封腔室。通过增加封闭装置内部的气压来增加液态光固树脂的流动性，减少液态光固树脂流入并铺满料盒与打印平台之间的缝隙的时间，达到于单模生产期间减少时间占比来增加整体的生产效率。

Description

封闭装置

技术领域

本揭示内容是关于一种封闭装置，且特别是关于一种用于三维(threedimension；3D)打印装置的封闭装置。

背景技术

在使用光固化树脂的3D打印技术中，将液态的光固化树脂照光并产生化学反应而得以固化成型。由于3D打印装置具有昂贵的设备成本，所以如何增加生产效率成为增加竞争力的重要因素之一。可以透过提升机台稼动率或降低单位生产时间(cycle time；CT)来增加生产效率。也可以在单模生产时间中，调整其时间占比来增加生产效率。然而，目前的3D打印装置无法有效的改善生产效率。

因此，目前仍需要提供一种新的3D打印装置以提升生产效率。

实用新型内容

本揭示内容提供一种用于三维打印装置的封闭装置。三维打印装置包含料盒、打印平台以及升降单元。打印平台设置于料盒上方。升降单元耦接于打印平台，其中升降单元包含垂直杆以及与垂直杆连接的水平杆。密封装置包含盖体以及密封件。盖体设置于打印平台上方并耦接于水平杆，其中盖体包含开口，水平杆透过开口从盖体的外部空间延伸至盖体的内部空间。密封件设置于开口周围并包覆开口，密封件连接盖体以及水平杆。当盖体盖合打印平台和料盒时，盖体的内部空间为密封腔室。

在一些实施方式中，盖体上还包含进气口和出气口，进气口配置用以施加气压于密封腔室，且出气口配置用以排除密封腔室的气压。

在一些实施方式中，盖体的内部压力介于3至5大气压。

在一些实施方式中，封闭装置还包含压力计，压力计设置于盖体的内部空间或是外部空间。

在一些实施方式中，封闭装置还包含设置于料盒周围的第一固定件，第一固定件配置用以固定盖体和料盒。

在一些实施方式中，封闭装置还包含设置于盖体上的第二固定件，第二固定件配置用以固定盖体，使得部分的打印平台离开盖体的内部空间。

在一些实施方式中，密封件的一侧连接盖体的开口，密封件的另一侧连接水平杆的连接处，其中连接处位于盖体的外部空间。

在一些实施方式中，密封件的一侧连接盖体的开口，密封件的另一侧连接水平杆的连接处，其中连接处位于盖体的内部空间。

在一些实施方式中，密封件为橡胶弹性件。

在一些实施方式中，料盒还包含设置于料盒的外壳的内部周围的密封圈，密封圈配置用以接合盖体的下边缘。

以下将以实施方式对上述的说明做详细的描述，并对本揭示内容的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

当结合随附附图进行阅读时，本揭示内容的详细态样将能被充分地理解。应注意，根据业界标准实务，各特征并非按比例绘制且仅用于图示目的。事实上，出于论述清晰的目的，可任意增加或减小各特征的尺寸。

图1A至图1E为根据本揭示内容的一实施方式绘示三维打印装置于各个操作阶段中的示意图；

图2为根据本揭示内容的一些实施方式所绘示的料盒的示意图；

图3A至图3E为根据本揭示内容的另一实施方式绘示三维打印装置于各个操作阶段中的示意图。

【符号说明】

100:三维打印装置

110:料盒

112:外壳

112S:上表面

114:凹槽

116:密封圈

116S:上表面

120:打印平台

122:上部

124:下部

130:升降单元

132:垂直杆

134:水平杆

134C1:连接处

134C2:连接处

140:盖体

142:开口

144L:凸部

144U:凸部

146:密封圈

150:密封件

160L:固定件

160U:固定件

300:三维打印装置

320:打印平台

322:上部

324:下部

350:密封件

具体实施方式

当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本揭示内容的各个态样。应了解的是，根据行业中的标准实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。

将理解的是，尽管这里可以使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离实施方式的范畴的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

空间相对用语如“下面”、“下方”、“低于”、“上面”、“上方”及其他类似的用语，在此是为了方便描述图中的一个元件或特征和另一个元件或特征的关系。空间相对用语除了涵盖图中所描绘的方位外，该用语还涵盖装置在使用或操作时的其他方位。也就是说，当该装置的方位与附图不同(旋转90度或在其他方位)时，在本揭示中所使用的空间相对用语同样可相应地进行解释。

以下将以附图揭露本揭示的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭示内容。也就是说，在本揭示内容的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

虽然下文中利用一系列的操作或步骤来说明在此揭示的方法，但是这些操作或步骤所示的顺序不应被解释为本揭示内容的限制。例如，某些操作或步骤可以按不同顺序进行及/或与其它步骤同时进行。此外，并非必须执行所有绘示的操作、步骤及/或特征才能实现本揭示内容的实施方式。此外，在此所述的每一个操作或步骤可以包含数个子步骤或动作。

光固化成型(stereolithography，以下简称光固化或3D打印)技术是利用光源照射光固树脂(又可称为光敏树脂)，使液态光固树脂固化并成型为固态树脂件。于3D打印过程中，可将打印平台的动作分成两大类。第一类动作为打印平台“静止不动”，光固树脂接受光源照射(曝光)后树脂件附着粘结。第二类动作为打印平台“上下运动”释放空间，以便让下一层待光固化的液态光固树脂流入并铺满料盒与打印平台之间的缝隙。

本揭示内容的三维打印装置包含盖体和密封件，使得打印装置在形成一层一层的打印物件期间保持内部空间的气密性。通过增加打印装置内部的气压来增加液态光固树脂的流动性，减少第二类动作的时间，从而达到于单模生产期间减少时间占比来增加整体的生产效率。

请参考图1A至图1E，其为根据本揭示内容的一实施方式绘示三维打印装置100于各个操作阶段中的示意图。详细来说，图1A为上文所述的第一类动作，图1B为上文所述的第二类动作，图1C至图1E为完成打印物件后的取件动作。

如图1A所示，三维打印装置100包含料盒110、打印平台120、升降单元130、盖体140以及密封件150。打印平台120设置于料盒110上方。打印平台120包含上部122和下部124，上部122连接升降单元130并承载下部124，下部124用以承载打印物件。升降单元130耦接于打印平台120，其中升降单元130包含垂直杆132以及与垂直杆132连接的水平杆134。详细来说，垂直杆132配置用以升降水平杆134，使得水平杆134可以上下移动。盖体140设置于打印平台120上方并耦接于水平杆134，其中盖体140包含开口142，水平杆134透过开口142从盖体140的外部空间延伸至盖体140的内部空间。在一些实施方式中，盖体140为透明的压克力材质。如图1A所示，盖体140的开口142具有类似长方形的开口，然而，其他形状的开口也包含在本揭示内容的实施方式中。密封件150设置于开口142周围并包覆开口142，密封件150连接盖体140以及水平杆134。在一些实施方式中，密封件150为橡胶弹性件。当盖体140盖合打印平台120和料盒110时，盖体140的内部空间为密封腔室。

请参考图2，其为根据本揭示内容的一些实施方式所绘示的料盒110的示意图。料盒110包含外壳112以及向料盒110内部凹陷的凹槽114。外壳112为连续壁面的壳体且具有固定高度。凹槽114具有一定深度，其配置用以容置液态的光固树脂。凹槽114的底部为透光玻璃材质，配置用以接收下方光源的光，使得液态的光固树脂照光后固化成形。料盒110还包含设置于外壳112的内部周围的密封圈116，密封圈116配置用以接合盖体140的下边缘。在一些实施方式中，下边缘内部包含密封圈146(参图1C)。在一些实施方式中，外壳112的上表面112S实质上与密封圈116的上表面116S共平面，如图2所示。

请参考图1A，可透过升降单元130向下移动，使得盖体140的下边缘与料盒110的密封圈116下压接触封闭，形成盖体140的外部空间和内部空间，且盖体140的内部空间形成密封腔室。盖体140包含设置于下边缘外部的凸部144L，凸部144L配置用以接合设置于料盒110周围的固定件160L，固定件160L配置用以固定盖体140和料盒110。盖体140的凸部144L以及固定件160L可设置于料盒110的左右两侧(如图1A所示)，也可以设置于料盒110的四边。在一些实施方式中，固定件160L可例如是气动卡扣或是其他合适的元件。

盖体140的周围可设置进气口和出气口(例如可将进气口和出气口设置于盖体140的顶部或是侧边)，进气口配置用以施加气压于密封腔室，出气口配置用以排除密封腔室的气压。在一些实施方式中，透过盖体140的进气口，将外部气体施加于盖体140的内部空间中，使得盖体140的内部空间的压力大于盖体140的外部空间。考虑到操作时间成本、电能成本、壳体的刚性结构、气密性等因素，因此，在一些实施方式中，盖体140的内部压力介于3至5大气压，例如3.5、4或4.5大气压。当内部压力小于3大气压时，可能无法有效增加液态的光固树脂的流动性。当内部压力大于5大气压时，对于整体生产效率可能不会有显著的帮助。在一些实施方式中，三维打印装置100还包含压力计，压力计可设置于盖体140的内部空间或是外部空间，其配置用以监控盖体140的内部空间的压力。应了解到的是，盖体140的凸部144L以及固定件160L可以使盖体140与料盒110更紧密封闭，因此，当将外部气体施加于盖体140的内部空间时，可以防止内部空间的气体泄压或是漏气，也不会因为内外气压变化而导致盖体140与料盒110的松脱。

如图1A所示，密封件150的一侧连接盖体140的开口142，密封件150的另一侧连接水平杆134的连接处134C1，其中连接处134C1位于盖体140的外部空间。因为密封件150的设置，使得升降单元130的水平杆134在升降时仍然可以保持盖体140的内部空间的气密性。应了解到的是，本揭示内容的密封件150为可形变的密封件，因此，升降单元130在上下移动时，密封件150仍可以保持盖体140的内部空间的气密性而不泄气。

在图1A中，打印平台120静止不动(即第一类动作)。设置于料盒110下方的光源发出特定图案的光，使得配置于料盒110的凹槽114的液态光固树脂固化成形，固化后的树脂件附着粘结于打印平台120的下部124。请参考图1B，打印平台120向上移动而释放空间，使得液态的光固树脂流入并铺满料盒110的凹槽114中的缝隙。当完成图1B的第二类动作后，再次回到图1A的第一类动作，进行下一层的固化光固树脂。重复图1A的第一类动作以及图1B的第二类动作，直至完成打印物件(固态树脂件)。值得注意的是，图1A和图1B的动作期间盖体140的凸部144L和固定件160L仍然保持卡合固定，且维持盖体140的内部气压(例如3至5大气压)。第二类动作的时间因液态光固树脂被加压驱动流速而缩短，从而增加固态树脂件的生产效率。在一些实施方式中，光源可例如是UV光源，其发出特定波长的光并使液态的光固树脂得以固化。

请参考图1C至图1E，其为完成打印物件后的取件动作。如图1C所示，当完成打印之后，旋开固定件160L，升降单元130的水平杆134带动打印平台120，并同时带动盖体140一起上升。在一些实施方式中，可在旋开固定件160L之后，可先透过盖体140的出气口进行内部空间的泄压，使得内部空间与外部空间的气压相通，之后提升盖体140。如图1D所示，当水平杆134上升到高处指定位置时，设置于盖体140上方的固定件160U透过盖体140的凸部144U固定盖体140。接着，如图1E所示，水平杆134带动打印平台120下降至操作人员可以取得打印物件的高度，并完成取件。完成取件后，水平杆134上升，释放固定件160U，使得水平杆134带动打印平台120和盖体140下降到打印位置，盖体140的凸部144L再次与固定件160L卡合固定，如图1A所示，并重复上述图1A和图1B动作以完成下一个打印物件。在一些实施方式中，固定件160U可例如是气动卡扣或是其他合适的元件。

请参考图3A至图3E，其为根据本揭示内容的另一实施方式绘示三维打印装置300于各个操作阶段中的示意图。类似于图1A至图1E，图3A为上文所述的第一类动作，图3B为上文所述的第二类动作，图3C至图3E为完成打印物件后的取件动作。须说明的是，图3A至图3E中与图1A至图1E相同或相似的元件被给予相同的符号，并省略相关说明，不再赘述。图3A至图3E中与图1A至图1E也具有相似的动作模式，不再赘述。

图3A和图1A差异在于打印平台和密封件。请参考图3A，打印平台320包含上部322和下部324。图3A的打印平台320的上部322小于图1A的打印平台120的上部122。密封件350设置于开口142周围并包覆开口142，密封件350连接盖体140以及水平杆134。在一些实施方式中，密封件350为橡胶弹性件。密封件350的一侧连接盖体140的开口142，密封件350的另一侧连接升降单元130的水平杆134的连接处134C2，其中连接处134C2位于盖体140的内部空间。在一变化的实施方式中，密封件350的另一侧可连接打印平台320的上部322。因为密封件350的设置，使得升降单元130的水平杆134在升降时仍然可以保持盖体140的内部空间的气密性。应了解到的是，本揭示内容的密封件350为可形变的密封件，因此，升降单元130在上下移动时，密封件350仍可以保持盖体140的内部空间的气密性而不泄气。

请参下方表一，表一列出改善前时间(比较例)以及改善后时间(本案实施例)的比较表格。在一比较例的实施方式中，打印平台的第一类动作和第二类动作的时间占比为2:1至1:1之间。在本案的三维打印装置100以及三维打印装置300的实施例中，打印平台120、320的第一类动作和第二类动作的时间占比为2:0.8至1:0.5之间。因此，在本案的实施例中，盖体140内部空间的高压环境可以缩短第二类动作20％至50％的时间。相应的单位(单模)生产时间可节省7％至25％。

表一

A:单位工程时间

综上所述，本揭示内容提供的三维打印装置包含盖体和密封件，使得打印装置在形成一层一层的打印物件期间保持内部空间的气密性。通过增加打印装置内部的气压来增加液态光固树脂的流动性，减少第二类动作(液态光固树脂流入并铺满料盒与打印平台之间的缝隙)的时间，从而达到于单模生产期间减少时间占比来增加整体的生产效率。

虽然本揭示内容已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本揭示内容，任何熟悉此技艺者，于不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视所附的权利要求及其均等方案所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种封闭装置，用于三维打印装置，该三维打印装置包含一料盒、设置于该料盒上方的一打印平台、耦接于该打印平台的一升降单元，该升降单元包含一垂直杆以及与该垂直杆连接的一水平杆，其特征在于，该封闭装置包含：

一盖体，设置于该打印平台上方并耦接于该水平杆，其中该盖体包含一开口，该水平杆透过该开口从该盖体的一外部空间延伸至该盖体的一内部空间；以及

一密封件，设置于该开口周围并包覆该开口，该密封件连接该盖体以及该水平杆，

其中当该盖体盖合该打印平台和该料盒时，该盖体的该内部空间为一密封腔室。

2.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，该盖体上还包含一进气口和一出气口，该进气口配置用以施加气压于该密封腔室，且该出气口配置用以排除该密封腔室的气压。

3.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，该盖体的一内部压力介于3至5大气压。

4.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，还包含一压力计，该压力计设置于该盖体的该内部空间或是该外部空间。

5.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，还包含设置于该料盒周围的一第一固定件，该第一固定件配置用以固定该盖体和该料盒。

6.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，还包含设置于该盖体上的一第二固定件，该第二固定件配置用以固定该盖体，使得一部分的该打印平台离开该盖体的该内部空间。

7.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，该密封件的一侧连接该盖体的该开口，该密封件的另一侧连接该水平杆的一连接处，其中该连接处位于该盖体的该外部空间。

8.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，该密封件的一侧连接该盖体的该开口，该密封件的另一侧连接该水平杆的一连接处，其中该连接处位于该盖体的该内部空间。

9.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，该密封件为一橡胶弹性件。

10.如权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，该料盒还包含设置于该料盒的一外壳的内部周围的一密封圈，该密封圈配置用以接合该盖体的一下边缘。

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