TW201706114A - 降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置 - Google Patents

Abstract

一種降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置，包含：一樹酯槽、一成型機構及一動態光罩產生器。樹酯槽盛裝光固化性液態原料，並包括一具透光性的底板，底板包括一彈性層及一設置於彈性層上的離形薄膜。成型機構包括一可下降至樹酯槽之內而相對於底板上下移動的成型板。動態光罩產生器位於底板下方，並用於發射一光束。成型板下降至與離形薄膜之間存在一間隙而供光固化性液態原料填充其間，動態光罩產生器的光束由底板下方朝樹酯槽內的光固化性液態原料照射，將間隙內的光固化性液態原料固化而形成一固化層，於完成照射後，成型板上移而拉拔固化層，使固化層與離形薄膜分離。

Description

降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝 置

本發明是有關於一種三維列印裝置，特別是指 一種降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置。

參閱圖1至圖4，現有的立體印刷法( Stereolithography,SLA)之3D列印機包含一樹酯槽91、一投射光源92、及一成型機構93。該樹酯槽91用於盛裝光固化樹酯94並具有一透光離型膜95，該投射光源92位置低於該樹酯槽91，並用以發射一光束96至該透光離型膜95，且將該光束96投射至該樹酯槽91之透光離型膜95並照射於該光固化樹酯94，藉由該光固化樹酯94接收相應的光波長而達固化成型。該成型機構93包括一成型板97，該成型板97可下降至該樹酯槽91內，並可相對於該透光離型膜95上下移動，藉以建構出光固化樹酯94固化後的固化層98。

不過上述的成型方式是逐層逐層建構，也就是 說，如圖5與圖6所示，將整層光固化樹酯94以投射光源92照射後該層即一次成型，如此在光固化樹酯94固化時易導致固化層98會與該透光離型膜95無間隙，而當該成型板97上移時必須要利用該成型板97與固化層98間的固著力對抗固化層98與該透光離型膜95間的空真拉拔力，如此容易造成固化後的固化層98因為拉拔力過大而斷裂或變形，甚至在拉拔過程中容易造成成型工件的損壞。因此，如何開發出能降低成型時之拉拔力的3D列印設備是目前值得研究的課題。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置。

於是，本發明降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置在一些實施態樣中，是包含：一樹酯槽、一成型機構，及一動態光罩產生器。該樹酯槽用於盛裝光固化性液態原料，並包括一具透光性的底板，及一由該底板周緣延伸的槽壁。該底板包括一彈性層及一設置於該彈性層上的離形薄膜。該成型機構包括一可下降至該樹酯槽之內而相對於該底板上下移動的成型板。該動態光罩產生器位於該樹酯槽的底板下方，並用於發射一光束。該成型機構的成型板下降至與該樹酯槽的底板的離形薄膜之間存在一間隙而供該光固化性液態原料填充其間，該動態光罩產生器的光束由該底板下方朝該樹酯槽內的光固化性液態原料照射，使該光束通過該彈性層及該離形薄膜後，將該 間隙內的光固化性液態原料固化而形成一固化層，於該動態光罩產生器完成照射後，該成型機構帶動該成型板上移而拉拔該固化層，使該固化層與該離形薄膜分離且兩者間存在另一間隙而供該光固化性液態原料填充其間。

在一些實施態樣中，該樹酯槽的底板的離形薄膜的材質為鐵氟龍。

在一些實施態樣中，該樹酯槽的底板還包括一基壁，該基壁供該彈性層設置於其上。

在一些實施態樣中，該樹酯槽的底板的基壁的材質為玻璃。

在一些實施態樣中，該樹酯槽的底板的彈性層的材質為矽膠。

在一些實施態樣中，該成型機構還包括一連接於該成型板的成型臂，該成型臂能帶動該成型板上下移動。

本發明之功效在於：設置於該底板的彈性層為矽膠，因其具備柔軟之特性，在拉拔固化層時容易變性，進而達到「破真空」之目的，且分離後立即恢復平整，能降低該固化層與該離形薄膜之間的拉拔力，而該樹酯槽的底板的離形薄膜的材質為鐵氟龍，透過鐵氟龍材料具有不沾黏的特性，使該成型機構帶動該成型板上移而拉拔該固化層時，該固化層能順利地與該離形薄膜分離，並有效保護彈性層不被拉拔力破壞。

1‧‧‧樹酯槽

11‧‧‧底板

111‧‧‧基壁

112‧‧‧彈性層

113‧‧‧離形薄膜

12‧‧‧槽壁

2‧‧‧成型機構

21‧‧‧成型板

22‧‧‧成型臂

3‧‧‧動態光罩產生器

31‧‧‧光束

4‧‧‧光固化性液 態原料

5‧‧‧固化層

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一平面示意圖，說明習知的一SLA之3D列印機；圖2至圖4分別是一平面示意圖，說明習知的該3D列印機之製作過程；圖5是一平面示意圖，說明習知的該3D列印機製作固化後的固化層因為拉拔力過大而斷裂；圖6是一平面示意圖，說明習知的該3D列印機製作固化後的固化層因為拉拔力過大而變形；圖7是一平面示意圖，說明本發明降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置的一實施例；圖8是一平面示意圖，說明該實施例的一成型機構帶動一成型板上移而拉拔一固化層，使該固化層與一離形薄膜分離的過程；及圖9是一平面示意圖，說明該實施例的該固化層與該離形薄膜分離。

下列實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。

參閱圖7，本發明降低光照式拘束液面成型拉 拔力之三維列印裝置之一實施例包含：一樹酯槽1、一成型機構2，及一動態光罩產生器3。

該樹酯槽1用於盛裝光固化性液態原料4，並 包括一具透光性的底板11，及一由該底板11周緣延伸的槽壁12。該底板11包括一基壁111、一設置於該基壁111上的彈性層112，及一設置於該彈性層112上的離形薄膜113。在本實施例中，該基壁111為剛性材質如玻璃，該彈性層112為彈性材質如矽膠，而該離形薄膜113的材質則為鐵氟龍(Teflon)材料。

該成型機構2包括一成型板21，及一連接於該 成型板21的成型臂22。該成型臂22能帶動該成型板21下降至該樹酯槽1之內而相對於該底板11上下移動，更進一步來說，該成型板21能相對於該離形薄膜113上下移動。

該動態光罩產生器3位於該樹酯槽1的底板11 下方，並用於發射一光束31，該光束31例如是一雷射光或投影機所產生之光罩。

為進一步說明本實施例之實際應用，以下說明 該三維列印裝置的運作方式。

參閱圖7，該成型機構2的成型板21下降至與 該樹酯槽1的離形薄膜113之間存在一間隙而供該光固化性液態原料4填充其間。接著，該動態光罩產生器3的光束31由該底板11下方朝該樹酯槽1內的光固化性液態原料4照射，使該光束31通過該彈性層112及該離形薄膜113 後，將該間隙內的光固化性液態原料4固化而形成一固化層5。

參閱圖8與圖9，於該動態光罩產生器3完成照 射後，該成型機構2帶動該成型板21上移而拉拔該固化層5，使該彈性層112與離形薄膜113變形，進而使該固化層5與該離形薄膜113分離。分離後該彈性層112與離形薄膜113迅速回復平整，使該固化層5與該離形薄膜113之間存在另一間隙而供該光固化性液態原料4填充其間。然後重複上述的步驟，亦即進行下一次的照射與上移，如此隨著固化層5不斷增長、疊加，直至完成全部的結構為止。

由於該離形薄膜113的材質為鐵氟龍，透過鐵 氟龍材料具有良好的非黏著性、自潤性及低磨擦係數等特性，使物質不易沾黏於其上，因此，當該成型機構2帶動該成型板21上移而拉拔該固化層5時，能降低該固化層5與該離形薄膜113之間的黏著力，進而使該固化層5能順利地與該離形薄膜113分離，使成型板21之黏著力大於離形薄膜113而使固化層5附著於成型板21。另外，藉由該彈性層112自身的彈性，有助於降低該固化層5與該離形薄膜113之間的拉拔力，以利於該固化層5脫離該底板11。詳細來說，由於該彈性層112十分柔軟、具有彈性，因此當該成型板21上移時，該彈性層112會被帶動而變形，而使離形薄膜113與彈性層112產生一緊縮力，然後導致「破真空」變得容易，接著該固化層5逐漸與該離形薄膜113分離而該彈性層112回復原狀。

綜上所述，由於該離形薄膜113的材質為鐵氟 龍，透過鐵氟龍材料具有不沾黏的特性，使該成型機構2帶動該成型板21上移而拉拔該固化層5時，能降低該固化層5與該離形薄膜113之間的黏著力，進而使該固化層5能順利地與該離形薄膜113分離，而彈性層112具備之彈性，能使成型板21上移時提供一變形緊縮力，而讓拉拔過程中該固化層5能由最外圍先離形，進而降低真空力，以避免在拉拔過程中破壞固化層5，在分離後彈性層112能立即恢復平整，回到初始位置，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧樹酯槽

11‧‧‧底板

111‧‧‧基壁

112‧‧‧彈性層

113‧‧‧離形薄膜

12‧‧‧槽壁

2‧‧‧成型機構

21‧‧‧成型板

22‧‧‧成型臂

3‧‧‧動態光罩產生器

31‧‧‧光束

4‧‧‧光固化性液 態原料

5‧‧‧固化層

Claims (6)

1. 一種降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置，包含：一樹酯槽，用於盛裝光固化性液態原料，並包括一具透光性的底板，及一由該底板周緣延伸的槽壁，該底板包括一彈性層及一設置於該彈性層上的離形薄膜；一成型機構，包括一可下降至該樹酯槽之內而相對於該底板上下移動的成型板；及一動態光罩產生器，位於該樹酯槽的底板下方，並用於發射一光束，該成型機構的成型板下降至與該樹酯槽的底板的離形薄膜之間存在一間隙而供該光固化性液態原料填充其間，該動態光罩產生器的光束由該底板下方朝該樹酯槽內的光固化性液態原料照射，使該光束通過該彈性層及該離形薄膜後，將該間隙內的光固化性液態原料固化而形成一固化層，於該動態光罩產生器完成照射後，該成型機構帶動該成型板上移而拉拔該固化層，使該固化層與該離形薄膜分離且兩者間存在另一間隙而供該光固化性液態原料填充其間。
2. 如請求項1所述降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置，其中，該樹酯槽的底板的離形薄膜的材質為鐵氟龍。
3. 如請求項2所述降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置，其中，該樹酯槽的底板還包括一基壁，該基 壁供該彈性層設置於其上。
4. 如請求項3所述降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置，其中，該樹酯槽的底板的基壁的材質為玻璃。
5. 如請求項1所述降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置，其中，該樹酯槽的底板的彈性層的材質為矽膠。
6. 如請求項1所述降低光照式拘束液面成型拉拔力之三維列印裝置，其中，該成型機構還包括一連接於該成型板的成型臂，該成型臂能帶動該成型板上下移動。