TW201731663A - 多材料三維模型的列印方法 - Google Patents

多材料三維模型的列印方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201731663A
TW201731663A TW105133887A TW105133887A TW201731663A TW 201731663 A TW201731663 A TW 201731663A TW 105133887 A TW105133887 A TW 105133887A TW 105133887 A TW105133887 A TW 105133887A TW 201731663 A TW201731663 A TW 201731663A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
printing
dimensional model
layer
auxiliary
along
Prior art date
Application number
TW105133887A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI601630B (zh
Inventor
張昱詮
何況
李洋得
Original Assignee
三緯國際立體列印科技股份有限公司
金寶電子工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三緯國際立體列印科技股份有限公司, 金寶電子工業股份有限公司 filed Critical 三緯國際立體列印科技股份有限公司
Publication of TW201731663A publication Critical patent/TW201731663A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI601630B publication Critical patent/TWI601630B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C31/00—Handling, e.g. feeding of the material to be shaped, storage of plastics material before moulding; Automation, i.e. automated handling lines in plastics processing plants, e.g. using manipulators or robots
    • B29C31/04—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity
    • B29C31/042—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity using dispensing heads, e.g. extruders, placed over or apart from the moulds
    • B29C31/044—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity using dispensing heads, e.g. extruders, placed over or apart from the moulds with moving heads for distributing liquid or viscous material into the moulds
    • B29C31/045—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity using dispensing heads, e.g. extruders, placed over or apart from the moulds with moving heads for distributing liquid or viscous material into the moulds moving along predetermined circuits or distributing the material according to predetermined patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C31/00—Handling, e.g. feeding of the material to be shaped, storage of plastics material before moulding; Automation, i.e. automated handling lines in plastics processing plants, e.g. using manipulators or robots
    • B29C31/04—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity
    • B29C31/10—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity of several materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/343—Metering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/35—Cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40—Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2055/00—Use of specific polymers obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in a single one of main groups B29K2023/00 - B29K2049/00, e.g. having a vinyl group, as moulding material
    • B29K2055/02—ABS polymers, i.e. acrylonitrile-butadiene-styrene polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids
    • B29K2067/046—PLA, i.e. polylactic acid or polylactide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/002—Coloured
    • B29K2995/0021—Multi-coloured
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2022/00—Hollow articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/60—Multitubular or multicompartmented articles, e.g. honeycomb
    • B29L2031/608—Honeycomb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

一種多材料三維模型的列印方法，包括下列步驟：對多材料三維物件執行切層處理來生成複數多材料物件層及複數有用物件的物件層；於切層處理中，計算換料點及回復點；使用複數材料之一列印多材料三維模型的複數多材料物件層；於列印至換料點時，切換至不同的另一材料，並使用切換前的材料的餘料列印有用物件；於列印至回復點時，使用切換後的材料來自換料點列印複數多材料物件層；及重複上述步驟直到多材料三維模型列印完成。本發明經由使用材料切換後所剩下的餘料來列印有用物件，可有效降低多材料列印的成本。

Description

多材料三維模型的列印方法
本發明是與三維模型的列印方法有關，特別有關於多材料三維模型的列印方法。
於現有使用熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，FDM）技術的多色三維列印機（multi-colour 3D printer）中，多是以相同的單一噴頭替換不同色的色料來實現多色列印。
以雙色列印為例，當列印機使用第一色料列印多色三維模型的第一色的部位後，可自第一色料切換至不同色的第二色料。接著，列印機必須將噴頭移至遠離多色三維模型的位置，並將喉管及噴頭中第一色料的餘料擠出拋棄，以避免混色。當餘料全部擠出後，列印機再使用第二色料列印多色三維模型的第二色的部位...以此類推。藉此，多色三維列印機可生成多色三維模型。
於上述多色三維模型的列印方法中，每次換色皆須拋棄大量餘料，並且，所拋棄的餘料無法再次使用，而造成色料浪費及列印成本增加的問題。
本發明的主要目的，是在於提供一種多材料三維模型的列印方法，可有效使用材料的餘料進行列印。
為達上述目的，本發明是提供一種多材料三維模型的列印方法，包括下列步驟： a)對一多材料三維物件執行一切層處理來生成對應一多材料三維模型的一本體結構的複數多材料物件層及對應該多材料三維模型的一輔助結構的複數輔助物件層； b)於該切層處理中，計算該些多材料物件層的至少一換料點及該些輔助物件層的至少一回復點； c)使用複數材料之一列印該些多材料物件層； d)於列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至不同的另一該材料，並使用切換前的該材料的一餘料列印該些輔助物件層； e)於列印至該些輔助物件層的該回復點時，使用切換後的該材料來自該些多材料物件層的該換料點繼續列印該些多材料物件層；及 f)重複該步驟d及該步驟e直到該多材料三維模型列印完成。
優選地，該輔助結構是該多材料三維模型的一內部支撐結構或一外部支撐結構。
優選地，該步驟a包括下列步驟： a1)取得該多材料三維物件； a2)對該多材料三維物件執行該切層處理來生成該些多材料物件層及該些輔助物件層；及 a3)於判斷一預估餘料總量超出該些輔助物件層的一預估材料總量時發出警示。
優選地，該步驟b包括下列步驟： b1)計算該些多材料物件層的該些換料點，其中該些換料點對應該些多材料物件層的複數部位的交界，相鄰的該些部位是分別對應不同色的該些材料或不同材質的該些材料； b2)依據一預估餘料量計算該些輔助物件層的該些回復點，其中該些回復點分別對應該些換料點；及 b3)計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。
優選地，該步驟c包括一步驟c1：控制一噴頭沿該列印路徑列印該些多材料物件層；該步驟d包括一步驟d1：於該噴頭沿該列印路徑移動至該些換料點之一時，切換至不同的另一該材料，沿該列印路徑移動該噴頭至對應的該回復點，並控制該噴頭使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印該些輔助物件層。
優選地，該步驟e包括一步驟e1：於該噴頭沿該列印路徑移動至另一該回復點時，將該噴頭沿該列印路徑移回切換該材料時所在的該換料點，並使用切換後的該材料沿該列印路徑繼續列印該些多材料物件層。
優選地，該步驟c是決定該些多材料物件層之一的複數部位之一所對應的該材料，並使用該材料沿於該切層處理中決定的一列印路徑列印對應的該多材料物件層的該部位，該列印路徑是經過該換料點及該回復點；該步驟e是沿該列印路徑繼續列印相同的該多材料物件層的另一該部位。
優選地，該步驟d包括下列步驟： d2)於沿該列印路徑列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至相同的該多材料物件層的另一該部位所對應的另一該材料；及 d3)使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印相同層高的該輔助物件層。
優選地，該步驟d更包括一步驟d4：於切換前的該材料的該餘料耗盡且該輔助物件層未列印完成時，使用切換後的該材料沿該列印路徑繼續列印該輔助物件層 。
優選地，於該步驟e前包括一步驟e0：沿該列印路徑於已列印的該些輔助物件層上進行一刮料動作以刮除一噴頭上的該餘料。
本發明更提供一種多材料三維模型的列印方法，包括下列步驟： a)對一多材料三維物件及一附屬三維物件分別執行一切層處理來生成對應一多材料三維模型的複數多材料物件層及對應一附屬三維模型的複數附屬物件層； b)於該切層處理中，計算該些多材料物件層的至少一換料點及該些附屬物件層的至少一回復點； c)使用複數材料之一列印該些多材料物件層； d)於列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至不同的另一該材料，並使用切換前的該材料的一餘料列印該些附屬物件層； e)於列印至該些附屬物件層的該回復點時，使用切換後的該材料來自該些多材料物件層的該換料點繼續列印該些多材料物件層；及 f)重複該步驟d及該步驟e直到該多材料三維模型列印完成。
優選地，該多材料三維物件是一空心物件；該步驟a是將該些附屬物件層設置於該些多材料物件層內部。
優選地，該步驟a是將該些附屬物件層分離設置於該些多材料物件層外部。
優選地，該步驟b包括下列步驟： b1)計算該些多材料物件層的該些換料點，其中該些換料點對應該些多材料物件層的複數部位的交界，相鄰的該些部位是分別對應不同色的該些材料或不同材質的該些材料； b2)依據一預估餘料量計算該些附屬物件層的該些回復點，其中該些回復點分別對應該些換料點；及 b3)計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。
優選地，該步驟c包括一步驟c1：控制一噴頭沿該列印路徑列印該些多材料物件層；該步驟d包括一步驟d1：於該噴頭沿該列印路徑移動至該些換料點之一時，切換至不同的另一該材料，沿該列印路徑移動該噴頭至對應的該回復點，並控制該噴頭使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印該些附屬物件層。
優選地，該步驟e包括一步驟e1：於該噴頭沿該列印路徑移動至另一該回復點時，將該噴頭沿該列印路徑移回切換該材料時所在的該換料點，並使用切換後的該材料沿該列印路徑繼續列印該些多材料物件層。
優選地，該步驟c是決定該些多材料物件層之一的複數部位之一所對應的該材料，並使用該材料沿於該切層處理中決定的一列印路徑列印對應的該多材料物件層的該部位，該列印路徑是經過該換料點及該回復點；該步驟e是沿該列印路徑繼續列印該多材料物件層的另一該部位。
優選地，該步驟d包括下列步驟： d2)於沿該列印路徑列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至相同的該多材料物件層的另一該部位所對應的另一該材料；及 d3)使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印相同層高的該附屬物件層。
優選地，該附屬三維模型是一容置模型；該步驟d是使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印該附屬三維模型的外牆，並於該附屬三維模型的外牆列印完成時，沿該列印路徑於該附屬三維模型內部繼續列印。
優選地，於該步驟e前包括一步驟e0：沿該列印路徑於已列印的該些附屬物件層上進行一刮料動作以刮除一噴頭上的該餘料。
本發明經由使用材料切換後所剩下的餘料來列印有用物件，可有效降低多材料列印的成本。
茲就本發明的一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。
首請參閱圖1，為本發明第一實施例的三維列印系統的架構圖。圖1揭露了本發明的一三維列印系統1(下稱該列印系統1)，該列印系統1主要包括一電腦裝置10及一多材料三維印表機12。
該電腦裝置1主要包括電性連接該多材料三維印表機12的一連接埠102 (如USB連接埠)、用以接受操作及輸出資料的一人機介面104（如鍵盤、滑鼠或觸控螢幕）、用以儲存資料的一記憶體106、及電性連接上述元件並用以控制該電腦裝置1的一處理器100。較佳地，該電腦裝置1是桌上型電腦、筆記型電腦、雲端伺服器或智慧型手機，但不應以此限定。
較佳地，該記憶體106可儲存一電腦程式1060。該電腦程式1060記錄有電腦可執行的程式碼，當該處理器100執行該電腦程式1060後，可實現本發明各實施例所述的多材料三維模型的列印方法。
該多材料三維印表機12用以列印一多材料三維模型。具體而言，該多材料三維印表機12可控制一噴頭來分別使用不同的複數材料實現多材料列印。
具體而言，該多材料三維印表機12可分別使用不同色的該些材料（如使用紅色塑膠線材、藍色塑膠線材及黑色塑膠線材）來實現多色列印，可分別使用不同材質的該些材料（如使用金屬材料及塑膠材料）來實現多材質列印，或可使用不同色且不同材質的該些材料（如藍色塑膠線材、黑色塑膠線材、銀色金屬材料及紅色金屬材料）來實現多色多材質列印。
較佳地，該多材料三維印表機12是熔融沉積型多材料三維印表機（FDM  multi-colour 3D printer），該複數材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）或聚乳酸（PLA），但不以此為限。
續請同時參閱圖2，為本發明第一實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。本發明各實施例的多材料三維模型的列印方法（下稱該列印方法）主要是由圖1所示的該列印系統1來加以實現。本實施例的列印方法包括下列步驟。
步驟S100：該列印系統1對一多材料三維物件（如多種顏色組成的多色三維物件、由多種材質組成的多材質三維物件或由多種顏色及材質組成的多色多材質三維物件）執行一切層處理來生成對應該多材料三維模型的一本體結構的複數多材料物件層及對應該多材料三維模型的一輔助結構的複數輔助物件層，其中該些輔助物件層是對應該多材料三維物件的一輔助結構（如一內部支撐結構或一外部支撐結構）。
較佳地，各該多材料物件層可僅對應單一種類材料（即僅需使用單一種類材料即可完成該多材料物件層的列印），或同時對應複數種類材料（即須使用複數種類材料才可完成該多材料物件層的列印），不以此限定。
較佳地，該列印系統1於該切層處理中，生成該些輔助物件層，並合併該些輔助物件層與該些多材料物件層為該多材料三維模型。
值得一提的是，該多材料三維物件是一虛擬電腦物件資料，於設計過程中不需考慮實體化後須遭受的物理作用（如地心引力、材料強度及黏性或成形方式），而該多材料三維模型由於需被實體化（即三維列印），需添加特定功能的該輔助結構來適應前述物理作用，以避免列印失敗。並且，由於該輔助結構通常非為外觀的一部份（如該外部支撐結構於成形後可被移除，該內部支撐結構是位於模型內部），故混合複數材料列印的該輔助結構的顏色或材質並不會影響列印後的該多材料三維模型的外觀。
舉例來說，該列印系統1可於該多材料三維模型的斜曲面添加該外部支撐結構，以避免列印後的該多材料三維模型的斜曲面的材料因黏性不足或成形過程中無支撐點而列印失敗。或者，該列印系統1可於該多材料三維模型的內部或內壁添加不同填充比例（如30%、50%或70%）或不同類型（如蜂巢狀、實心或混合式）的該內部支撐結構，以彈性地調整列印後的該多材料三維模型的強度。
請參閱圖3，為本發明第一實施例的多材料三維模型的第一示意圖。如圖所示，複數輔助物件層82是位於複數多材料物件層80的內壁中並作為一內部支撐結構。
請參閱圖4，為本發明第一實施例的多材料三維模型的第二示意圖。如圖所示，複數輔助物件層86是位於複數多材料物件層84的內部並作為蜂巢狀的一內部支撐結構。
請參閱圖5，為本發明第一實施例的多材料三維模型的第三示意圖。如圖所示，複數輔助物件層882是連接複數多材料物件層880的表面，並於列印過程中作為一外部支撐結構。並且，於列印完成後，該外部支撐結構可被移除。
較佳地，該列印系統1於該切層處理中，進一步計算該些多材料物件層的至少一換料點（如第一換料點）及該些輔助物件層的至少一回復點（如第一回復點）。
具體而言，該換料點是位於該些多材料物件層的不同材料的交界處。更進一步地，於後續列印過程中，當該列印系統1列印至該些多材料物件層的該換料點時需先切換至另一該材料才可繼續列印不同材料的另一部分的該些多材料物件層。並且，該回復點是對應切換材料所產生的餘料量。換句話說，當該列印系統1列印至該些輔助物件層的該回復點時，表示切換材料所產生的一餘料已被耗盡。
步驟S102：該列印系統1自不同的該些材料選擇其中之一（如一第一材料），並以該噴頭使用該第一材料來列印該多材料三維模型的複數多材料物件層。較佳地，該列印系統1是列印該些多材料物件層中的特定部位（如一第一部位），其中該第一部位的顏色或材質是對應該第一材料的顏色或材質。
步驟S104：該列印系統1判斷是否列印至該些多材料物件層的該第一換料點。具體而言，該列印系統1是依據是否列印至該第一換料點來判斷是否需切換材料來繼續列印該些多材料物件層中的另一部位（如一第二部位）。若判斷列印至該第一換料點，則切換至不同的另一材料（如一第二材料，該第二材料的顏色或材質對應未列印的該些多材料物件層中的該第二部位的顏色或材質），並執行步驟S106。否則，再次執行步驟S102以繼續使用該第一材料進行列印。
步驟S106：該列印系統1以該噴頭使用切換前的該第一材料的餘料來列印該多材料三維模型的複數輔助物件層。具體而言，於甫切換材料之初，該多材料三維印表機12的一喉管及該噴頭中尚存有該第一材料的餘料，該列印系統1使用該第一材料的餘料及/或該第二材料來列印該些輔助物件層。
藉此，本發明可有效使用材料被切換後所剩下的餘料，而可有效避免因拋棄餘料所造成的材料浪費及列印成本增加的問題。
步驟S108：該列印系統1判斷是否列印至該些輔助物件層的該第一回復點。具體而言，該列印系統1是依據是否列印至該第一回復點來判斷該第一材料的餘料是否耗盡。若判斷列印至該第一回復點，則執行步驟S110。否則，再次執行步驟S106以繼續使用該第一材料的餘料列印該些輔助物件層。
步驟S110：該列印系統1以該噴頭使用該第二材料來自該第一換料點繼續列印該些多材料物件層的該第二部位。
步驟S112：該列印系統1判斷該多材料三維模型是否列印完成（即是否該些多材料物件層的所有部位皆列印完成）。若判斷列印未完成，則再次執行該步驟S104以依據是否列印至下一該換料點（如一第二換料點）來判斷是否切換至另一材料（如該第一材料或一第三材料）來列印該多材料三維模型的另一部位（如一第三部位），否則，結束該列印方法。
本發明經由使用材料切換後所剩下的餘料來列印同一物件的輔助結構，可有效降低多材料列印的成本。
續請同時參閱圖6A及圖6B，圖6A為本發明第二實施例的多材料三維模型的列印方法第一流程圖，圖6B為本發明第二實施例的多材料三維模型的列印方法第二流程圖。本實施例的列印方法包括下列步驟。
步驟S200：該列印系統1對該多材料三維物件執行該切層處理來生成對應該多材料三維物件的該些多材料物件層及對應該輔助結構的該些輔助物件層。並且，於該切層處理中，該列印系統1計算該些多材料物件層的複數換料點及該些輔助物件層的複數回復點，其中該些換料點是分別對應該些回復點。
較佳地，於該切層處理中，該列印系統1更計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。較佳地，該列印路徑是該噴頭於進行列印時的移動路徑。
步驟S202：該列印系統1選擇該些多材料物件層之一（如未列印的最下層的該多材料物件層），選擇該多材料物件層的複數部位之一(如一第一部位)，並依據該第一部位所對應的顏色或材質決定一組該材料（如一第一材料）。
步驟S204：該列印系統1切換至所決定的該第一材料。
步驟S206：該列印系統1使用該第一材料沿該列印路徑列印該多材料物件層的對應該第一材料的該第一部位。
步驟S208：該列印系統1經由判斷是否列印至該些切換點之一（如第一切換點）來判斷是否需切換材料來繼續列印該多材料物件層中的另一部位（如一第二部位）。若判斷需進行切換，則切換至對應該第二部位的顏色或材質的另一材料（如一第二材料），並執行步驟S210。否則，再次執行步驟S206以繼續使用該第一材料沿該列印路徑進行列印。
步驟S210：該列印系統1切換至對應該第二部位的顏色或材質的該第二材料。
步驟S212：該列印系統1使用該第一材料的餘料及/或該第二材料列印該輔助物件層。較佳地，該列印系統1是逐層且逐材料列印該些多材料物件層，並於各該多材料物件層的換材料間隔中，使用餘料自對應該第一切換點的該回復點（如第一回復點）沿該列印路徑開始列印相同層高的該輔助物件層。
步驟S214：該列印系統1依據是否自該第一回復點沿該列印路徑列印至另一該回復點（如第二回復點）來判斷該第一材料的餘料是否耗盡。若是，則執行步驟S216，否則再次執行步驟S212。
步驟S216：該列印系統1依據是否已沿該列印路徑列印至另一回復點（如第三回復點）來判斷相同層高的該輔助物件層是否列印完成。若是，則執行步驟S220，否則執行步驟S218。
具體而言，於該切層處理中，若該列印系統判斷切換該材料所產生的一預估餘料量不大於列印單層的該輔助物件層所需的一預估材料量時，該列印系統是將該第三回復點設置於該輔助物件層的列印終點，而非將該第三回復點設置於該第一材料的餘料耗盡處。藉此，該列印系統1於該第一材料的餘料耗盡後，可繼續使用該第二材料來沿該列印路徑完成列印該輔助物件層。
步驟S218：該列印系統1於該多材料物件層的第一部位已列印完成且相同層高的該輔助物件層未列印完成時，使用該第二材料沿該列印路徑繼續列印相同層高的該輔助物件層。接著再次執行步驟S214。
值得一提的是，本實施例的步驟S214-S218的執行僅是為了確保該第一材料的餘料耗盡且必要的該些輔助物件層（如必要的該外部支撐結構、實心的該內部支撐結構或限定填充比例的該內部支撐結構）可被列印完成。於其他實施例中，若該些輔助物件層可不須列印完成（如非必要的該外部支撐結構或任意填充比例的該內部支撐結構），該列印系統1亦可於判斷餘料耗盡時（該步驟S214，是）直接執行步驟S220。
步驟S220：該列印系統1沿該列印路徑於已列印的該些輔助物件層上進行一刮料動作以刮除該噴頭上的餘料。較佳地，該列印系統1是控制該噴頭掠過已列印的該些輔助物件層的上緣，以利用該些輔助物件層的上緣刮除該噴頭上的餘料。
本發明藉由進行刮料動作，可有效避免該噴頭上的餘料沾黏該些多材料物件層，而使列印後的該多材料三維模型外觀存在瑕疵。
步驟S222：該列印系統1以該噴頭使用該第二材料來自該第一切換點沿該列印路徑繼續列印相同的該多材料物件層的該第二部位。
步驟S224：該列印系統1判斷該多材料三維模型是否列印完成。若列印未完成，則再次執行該步驟S208以判斷是否切換至第三材料來列印該多材料物件層的第三部位，或列印另一該多材料物件層，否則，結束該列印方法。
圖7為本發明第三實施例的多材料三維模型的列印方法部分流程圖。相較於第二實施例，本實施例的步驟S200更包括下列步驟。
步驟S300：該列印系統1取得該多材料三維物件。
步驟S302：該列印系統1對該多材料三維物件執行該切層處理來生成對應該多材料三維模型的該本體結構的該些多材料物件層。並且，於該切層處理中，該列印系統1還可進一步判斷該多材料三維模型是否需添加該輔助結構。若該多材料三維模型需添加該輔助結構，則該列印系統1進一步生成對應所需的該輔助結構的該些多材料物件層，並合併該些多材料物件層及該些輔助物件層，以使列印後的該多材料三維模型具有該輔助結構。
較佳地，於生成該些多材料物件層後，該列印系統1可進一步設定該些多材料物件層的各個部位的顏色、材質及/或對應的該材料。
步驟S304：該列印系統1計算一預估餘料總量及一預估材料總量（即預估的材料總需求量），並判斷該預估餘料總量是否超出該預估材料總量，其中該預估餘料總量是於列印該些多材料物件層過程中因切換材料產生的預估的餘料總量，該預估材料總量是列印該些輔助物件層所需的預估的材料總量。若判斷超出，則執行步驟S308，否則執行步驟S202。
步驟S308：該列印系統1經由該人機介面104發出警示並中斷該切層處理。較佳地，該列印系統1可進一步指示使用者選用其他餘料處理設定（如改用本發明第四實施例的列印方法）。
藉此，本發明可有效避免因餘料清除不完全而造成所列印的該多材料三維模型發生材料混合錯誤的狀況。
請參閱圖8，為本發明第四實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。本實施例的列印方法包括下列步驟。
步驟S400：該列印系統1執行該切層處理以生成對應該多材料三維模型的該本體結構的該些多材料物件層及對應該多材料三維模型的該輔助結構的該些輔助物件層。
步驟S402：該列印系統1計算該些多材料物件層的該些換料點，其中該些換料點對應該些多材料物件層的複數部位的交界，相鄰的該些部位是分別對應不同材料的該些材料。並且，該列印系統1計算因切換該些材料所預估產生的一預估餘料量，依據該預估餘料量計算可耗盡餘料的該些輔助物件層的該些回復點，其中該些回復點分別對應該些換料點。
步驟S404：該列印系統1計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。較佳地，該列印路徑是該噴頭於進行列印時的移動路徑。
本發明經由預先的路徑規劃，可使該列印系統1於餘料產生時，流暢無中斷地移動該噴頭至該輔助結構以使用餘料列印，並於餘料耗盡時，流暢無中斷地移動該噴頭至該本體結構以使用正確的該材料進行列印。
步驟S406：該列印系統1控制該噴頭沿該列印路徑使用該第一材料列印該些多材料物件層。
步驟S408：該列印系統1判斷該噴頭是否列印並移動至該列印路徑的該些換料點之一（如第一換料點）。若是，則執行步驟S410。否則，再次執行步驟S406。
步驟S410：該列印系統1自該第一材料切換至不同的該第二材料，並依據該列印路徑移動該噴頭至該些輔助物件層的該些回復點之一。較佳地，該列印系統1是移動該噴頭至對應該第一換料點的該回復點（如第一回復點）。
步驟S412：該列印系統1使用切換前的該第一材料的該餘料控制該噴頭沿該列印路徑列印該些輔助物件層。
步驟S414：該列印系統1判斷該噴頭是否列印並移動至該列印路徑的另一該回復點（如第二回復點）。若是，則執行步驟S416。否則，再次執行步驟S412。
步驟S416：該列印系統1於判斷該噴頭移動至該第二回復點時，將該噴頭移回切換該材料時所在的該第一換料點。
步驟S418：該列印系統1使用切換後的該第二材料沿該列印路徑繼續列印該些多材料物件層。
步驟S420：該列印系統1判斷該多材料三維模型是否列印完成（即該噴頭是否沿該列印路徑列印並移動完畢）。若判斷列印未完成，則再次執行該步驟S408。否則，結束該列印方法。
雖於上述第一實施例、第二實施例、第三實施例及第四實施例中，該列印系統1是將餘料用於列印該多材料三維模型的該輔助結構，但不以此限定。該列印系統1亦可將餘料用於列印任何有用物件，如於本發明的其他實施例（如後述第五實施例、第六實施例、第七實施例及第八實施例）中，該列印系統1是將餘料用於列印另一多材料三維模型。
請參閱圖9，為本發明第五實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。本實施例的列印方法包括下列步驟。
步驟S500：該列印系統1對一多材料三維物件及一附屬三維物件分別執行一切層處理來生成對應一多材料三維模型的複數多材料物件層及對應一附屬三維模型的複數附屬物件層。
較佳地，該列印系統1於該切層處理中，進一步計算該些多材料物件層的至少一換料點（如第一換料點）及該些附屬物件層的至少一回復點（如第一回復點）。
步驟S502：該列印系統1自不同的該些材料選擇其中之一（如一第一材料），並以該噴頭使用該第一材料來列印該多材料三維模型的該些多材料物件層。較佳地，該列印系統1是列印該些多材料物件層中的特定部位（如一第一部位），其中該第一部位的顏色或材質是對應該第一材料的顏色或材質。
步驟S504：該列印系統1判斷是否列印至該些多材料物件層的該第一換料點。具體而言，該列印系統1是依據是否列印至該第一換料點來判斷是否需切換材料來繼續列印該些多材料物件層中的另一部位（如一第二部位）。若判斷列印至該第一換料點，則切換至另一材料（如一第二材料，其中該第二材料的顏色或材質對應未列印的該些多材料物件層中的該第二部位的顏色或材質），並執行步驟S506。否則，再次執行步驟S502以繼續使用該第一材料進行列印。
步驟S506：該列印系統1以該噴頭使用該第一材料的餘料來列印該附屬三維模型的該些附屬物件層。
步驟S508：該列印系統1判斷是否列印至該些附屬物件層的該第一回復點。具體而言，該列印系統1是依據是否列印至該第一回復點來判斷該第一材料的餘料是否耗盡。若判斷列印至該第一回復點，則執行步驟S510。否則，再次執行步驟S506以繼續使用該第一材料的餘料列印該些附屬物件層。
步驟S510：該列印系統1以該噴頭使用該第二材料來自該第一換料點繼續列印該多材料三維模型的該些多材料物件層的該第二部位。
步驟S512：該列印系統1判斷該多材料三維模型是否列印完成。若判斷列印未完成，則再次執行該步驟S504以依據是否列印至下一該換料點（如一第二換料點）來判斷是否切換至另一材料（如該第一材料或一第三材料）來列印該多材料三維模型的另一部位（如一第三部位），否則，結束該列印方法。
本發明經由使用材料切換後所剩下的餘料來列印另一獨立的單一材料/複合材料的附屬物件，可有效使用餘料來生成另一附屬三維模型。
請參閱圖10，為本發明第五實施例的多材料三維模型的第一示意圖。如圖所示，本實施例可於列印一多材料三維模型90時，使用餘料順便列印位於該多材料三維模型90外部的一附屬三維模型92（如容置模型）。
請參閱圖11，為本發明第五實施例的多材料三維模型的第二示意圖。如圖所示，本實施例可於列印空心的一多材料三維模型94時，使用餘料順便列印位於該多材料三維模型94內部的一附屬三維模型96（如容置模型）。
圖12為本發明第六實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。本實施例的列印方法包括下列步驟。
步驟S600：該列印系統1對該多材料三維物件及一附屬三維物件執行該切層處理來生成對應該多材料三維物件的該些多材料物件層及對應該附屬三維物件的該些附屬物件層。並且，於該切層處理中，該列印系統1計算該些多材料物件層的複數換料點及該些附屬物件層的複數回復點，其中該些換料點是分別對應該些回復點。
較佳地，於該切層處理中，該列印系統1更計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。較佳地，該列印路徑是該噴頭於進行列印時的移動路徑。
步驟S602：該列印系統1選擇該些多材料物件層之一（如未列印的最下層的該多材料物件層），選擇該多材料物件層的複數部位之一(如一第一部位)，並依據該第一部位所對應的顏色或材質決定一組該材料（如一第一材料）。
步驟S604：該列印系統1切換至所決定的該第一材料。材料
步驟S606：該列印系統1使用該第一材料沿該列印路徑列印該多材料物件層中對應該第一材料的該第一部位。
步驟S608：該列印系統1經由判斷是否列印至該些切換點之一（如第一切換點）來判斷是否需切換材料來繼續列印該多材料物件層中的另一部位（如一第二部位）。若判斷需進行切換，則切換至對應該第二部位的顏色或材質的另一材料（如一第二材料），並執行步驟S610。否則，再次執行步驟S606以繼續使用該第一材料進行列印。
步驟S610：該列印系統1切換至對應該第二部位的該第二材料。
步驟S612：該列印系統1使用該第一材料的餘料及/或該第二材料沿該列印路徑列印該附屬物件層。較佳地，該列印系統1是逐層且逐材料列印該些多材料物件層，並於各該多材料物件層的換材料間隔中，使用餘料自對應該第一切換點的該回復點（如第一回復點）沿該列印路徑開始列印相同層高的該附屬物件層。
步驟S614：該列印系統1依據是否自該第一回復點列印至另一該回復點（如第二回復點）來判斷該第一材料的餘料是否耗盡。若是，則執行步驟S620，否則執行步驟S616。
步驟S616：該列印系統1於判斷該第一材料的餘料未耗盡時，進一步依據是否已沿該列印路徑列印至另一該回復點（如第三回復點）來判斷相同層高的該附屬物件層的外牆是否列印完成。若是，則執行步驟S618，否則再次執行步驟S612。
具體而言，於該切層處理中，若該列印系統判斷切換該材料所產生的一預估餘料量大於列印單層的該附屬物件層所需的一預估材料量時，該列印系統1是將該第三回復點設置於該附屬三維模型內部。藉此，該列印系統1於相同層高的該輔助物件層的外牆列印完成後，可移動該噴頭至該附屬三維模型內部來使用餘料繼續列印。
步驟S618：該列印系統1沿該列印路徑移動該噴頭至該附屬三維模型內部，以繼續使用該第一材料的餘料來列印該附屬三維模型內部（如列印該附屬三維模型的填充結構或內部支撐結構）。較佳地，該附屬三維模型可為空心的三維模型（如具有容置空間的模型），而足可容納該第一材料的餘料。接著，再次執行該步驟S614。
值得一提的是，本實施例的步驟S614-S618的執行僅是為了確保該第一材料的餘料耗盡，至於該些附屬物件層是否一併列印完成則非為本實施例重點。於其他實施例中，若該些附屬物件層需一併列印完成時，該列印系統1亦可於判斷餘料耗盡時（該步驟S614，是）執行步驟S616以確保對應的該附屬物件層一併列印完成。
若於該步驟S614中判斷該第一材料的餘料已耗盡，則執行步驟S620：該列印系統1沿該列印路徑於已列印的該些附屬物件層上進行該刮料動作以刮除該噴頭上的餘料。較佳地，該列印系統1是控制該噴頭掠過已列印的該些附屬物件層的上緣，以利用該些輔助物件層的上緣刮除該噴頭上的餘料。
步驟S622：該列印系統1以該噴頭使用該第二材料來沿該列印路徑列印相同的該多材料物件層的該第二部位。
步驟S524：該列印系統1判斷該多材料三維模型是否列印完成。若列印未完成，則再次執行該步驟S508以判斷是否切換至第三材料來沿該列印路徑列印該多材料物件層的第三部位或沿該列印路徑列印另一該多材料物件層，否則，結束該列印方法。
圖13為本發明第七實施例的多材料三維模型的列印方法部分流程圖。相較於第六實施例，本實施例的步驟S600更包括下列步驟。
步驟S70：該列印系統1生成該多材料三維物件及該附屬三維物件。
步驟S72：該列印系統1對該多材料三維物件執行該切層處理來生成該些多材料物件層，並對該附屬三維物件執行該切層處理來生成該些附屬物件層。較佳地，該列印系統1可進一步將該些附屬物件層設置於該些多材料物件層的內部（若該多材料三維物件為圖10所示的空心物件）或外部（若該多材料三維物件為圖9所示的實心物件）。較佳地，於生成該些多材料物件層後，該列印系統1可進一步設定該些多材料物件層的各個部位的顏色、材質及/或對應的該材料。
請參閱圖14，為本發明第八實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。本實施例的列印方法包括下列步驟。
步驟S800：該列印系統1執行該切層處理以生成對應該多材料三維模型的該些多材料物件層及對應該附屬三維模型的該些附屬物件層。
步驟S802：該列印系統1計算該些多材料物件層的該些換料點，其中該些換料點對應該些多材料物件層的複數部位的交界，相鄰的該些部位是分別對應不同的該些材料。並且，該列印系統1依據的切換該些材料所產生的一預估餘料量計算可耗盡餘料的該些附屬物件層的該些回復點，其中該些回復點分別對應該些換料點。
步驟S804：該列印系統1計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。較佳地，該列印路徑是該噴頭於進行列印時的移動路徑。
本發明經由預先的路徑規劃，可使該列印系統1於餘料產生時，流暢地移動該噴頭至該附屬三維模型以使用餘料列印，並於餘料耗盡時，流暢地移動該噴頭至該多材料三維模型以使用正確的該材料進行列印。
步驟S806：該列印系統1控制該噴頭沿該列印路徑使用該第一材料列印該些多材料物件層。
步驟S808：該列印系統1判斷該噴頭是否列印並移動至該列印路徑的該些換料點之一（如第一換料點）。若是，則執行步驟S810。否則，再次執行步驟S806。
步驟S810：該列印系統1自該第一材料切換至不同的該第二材料，並依據該列印路徑移動該噴頭至該些附屬物件層的該些回復點之一。較佳地，該列印系統1是移動該噴頭至對應該第一換料點的該回復點（如第一回復點）。
步驟S812：該列印系統1使用切換前的該第一材料的該餘料控制該噴頭沿該列印路徑列印該些附屬物件層。
步驟S814：該列印系統1判斷該噴頭是否列印並移動至該列印路徑的另一該回復點（如第二回復點）。若是，則執行步驟S816。否則，再次執行步驟S812。
步驟S816：該列印系統1於判斷該噴頭移動至該第二回復點時，將該噴頭移回切換該材料時所在的該第一換料點。
步驟S818：該列印系統1使用切換後的該第二材料沿該列印路徑繼續列印該些多材料物件層。
步驟S820：該列印系統1判斷該多材料三維模型是否列印完成（即該噴頭是否沿該列印路徑列印並移動完畢）。若判斷列印未完成，則再次執行該步驟S808。否則，結束該列印方法。
本發明經由使用材料切換後所剩下的餘料來列印有用物件，可有效降低多材料列印的成本。
以上所述僅為本發明的較佳具體實例，非因此即侷限本發明的申請專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為的等效變化，均同理皆包含於本發明的範圍內，合予陳明。
1‧‧‧列印系統
10‧‧‧電腦裝置
100‧‧‧處理器
102‧‧‧連接埠
104‧‧‧人機介面
106‧‧‧記憶體
1060‧‧‧電腦程式
12‧‧‧多材料三維印表機
80、84、880‧‧‧多材料物件層
82、86、882‧‧‧輔助物件層
90、94‧‧‧多材料三維模型
92、96‧‧‧附屬三維模型
S100-S112‧‧‧第一列印步驟
S200-S224‧‧‧第二列印步驟
S300-S308‧‧‧第一切層步驟
S400-S420‧‧‧第三列印步驟
S500-S512‧‧‧第四列印步驟
S600-S624‧‧‧第五列印步驟
S70-S72‧‧‧第二切層步驟
S800-S820‧‧‧第六列印步驟
圖1為本發明第一實施例的三維列印系統的架構圖。
圖2為本發明第一實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。
圖3為本發明第一實施例的多材料三維模型的第一示意圖。
圖4為本發明第一實施例的多材料三維模型的第二示意圖。
圖5為本發明第一實施例的多材料三維模型的第三示意圖。
圖6A為本發明第二實施例的多材料三維模型的列印方法第一流程圖。
圖6B為本發明第二實施例的多材料三維模型的列印方法第二流程圖。
圖7為本發明第三實施例的多材料三維模型的列印方法部分流程圖。
圖8為本發明第四實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。
圖9為本發明第五實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。
圖10為本發明第五實施例的多材料三維模型的第一示意圖。
圖11為本發明第五實施例的多材料三維模型的第二示意圖。
圖12為本發明第六實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。
圖13為本發明第七實施例的多材料三維模型的列印方法部分流程圖。
圖14為本發明第八實施例的多材料三維模型的列印方法流程圖。
S100-S112‧‧‧第一列印步驟

Claims (20)

  1. 一種多材料三維模型的列印方法，包括下列步驟： a)對一多材料三維物件執行一切層處理來生成對應一多材料三維模型的一本體結構的複數多材料物件層及對應該多材料三維模型的一輔助結構的複數輔助物件層； b)於該切層處理中，計算該些多材料物件層的至少一換料點及該些輔助物件層的至少一回復點； c)使用複數材料之一列印該些多材料物件層； d)於列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至不同的另一該材料，並使用切換前的該材料的一餘料列印該些輔助物件層； e)於列印至該些輔助物件層的該回復點時，使用切換後的該材料來自該些多材料物件層的該換料點繼續列印該些多材料物件層；及 f)重複該步驟d及該步驟e直到該多材料三維模型列印完成。
  2. 如請求項1所述的多材料三維模型的列印方法，其中該輔助結構是該多材料三維模型的一內部支撐結構或一外部支撐結構。
  3. 如請求項1所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟a包括下列步驟： a1)取得該多材料三維物件； a2)對該多材料三維物件執行該切層處理來生成該些多材料物件層及該些輔助物件層；及 a3)於判斷一預估餘料總量超出該些輔助物件層的一預估材料總量時發出警示。
  4. 如請求項1所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟b包括下列步驟： b1)計算該些多材料物件層的該些換料點，其中該些換料點對應該些多材料物件層的複數部位的交界，相鄰的該些部位是分別對應不同色的該些材料或不同材質的該些材料； b2)依據一預估餘料量計算該些輔助物件層的該些回復點，其中該些回復點分別對應該些換料點；及 b3)計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。
  5. 如請求項4所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟c包括一步驟c1：控制一噴頭沿該列印路徑列印該些多材料物件層；該步驟d包括一步驟d1：於該噴頭沿該列印路徑移動至該些換料點之一時，切換至不同的另一該材料，沿該列印路徑移動該噴頭至對應的該回復點，並控制該噴頭使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印該些輔助物件層。
  6. 如請求項5所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟e包括一步驟e1：於該噴頭沿該列印路徑移動至另一該回復點時，將該噴頭沿該列印路徑移回切換該材料時所在的該換料點，並使用切換後的該材料沿該列印路徑繼續列印該些多材料物件層。
  7. 如請求項1所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟c是決定該些多材料物件層之一的複數部位之一所對應的該材料，並使用該材料沿於該切層處理中決定的一列印路徑列印對應的該多材料物件層的該部位，該列印路徑是經過該換料點及該回復點；該步驟e是沿該列印路徑繼續列印相同的該多材料物件層的另一該部位。
  8. 如請求項7所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟d包括下列步驟： d2)於沿該列印路徑列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至相同的該多材料物件層的另一該部位所對應的另一該材料；及 d3)使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印相同層高的該輔助物件層。
  9. 如請求項8所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟d更包括一步驟d4：於切換前的該材料的該餘料耗盡且該輔助物件層未列印完成時，使用切換後的該材料沿該列印路徑繼續列印該輔助物件層。
  10. 如請求項1所述的多材料三維模型的列印方法，其中於該步驟e前包括一步驟e0：沿於該切層處理中決定的一列印路徑於已列印的該些輔助物件層上進行一刮料動作以刮除一噴頭上的該餘料。
  11. 一種多材料三維模型的列印方法，包括下列步驟： a)對一多材料三維物件及一附屬三維物件分別執行一切層處理來生成對應一多材料三維模型的複數多材料物件層及對應一附屬三維模型的複數附屬物件層； b)於該切層處理中，計算該些多材料物件層的至少一換料點及該些附屬物件層的至少一回復點； c)使用複數材料之一列印該些多材料物件層； d)於列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至不同的另一該材料，並使用切換前的該材料的一餘料列印該些附屬物件層； e)於列印至該些附屬物件層的該回復點時，使用切換後的該材料來自該些多材料物件層的該換料點繼續列印該些多材料物件層；及 f)重複該步驟d及該步驟e直到該多材料三維模型列印完成。
  12. 如請求項11所述的多材料三維模型的列印方法，其中該多材料三維物件是一空心物件；該步驟a是將該些附屬物件層設置於該些多材料物件層內部。
  13. 如請求項11所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟a是將該些附屬物件層分離設置於該些多材料物件層外部。
  14. 如請求項11所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟b包括下列步驟： b1)計算該些多材料物件層的該些換料點，其中該些換料點對應該些多材料物件層的複數部位的交界，相鄰的該些部位是分別對應不同色的該些材料或不同材質的該些材料； b2)依據一預估餘料量計算該些附屬物件層的該些回復點，其中該些回復點分別對應該些換料點；及 b3)計算經過該些換料點及該些回復點的一列印路徑。
  15. 如請求項14所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟c包括一步驟c1：控制一噴頭沿該列印路徑列印該些多材料物件層；該步驟d包括一步驟d1：於該噴頭沿該列印路徑移動至該些換料點之一時，切換至不同的另一該材料，沿該列印路徑移動該噴頭至對應的該回復點，並控制該噴頭使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印該些附屬物件層。
  16. 如請求項15所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟e包括一步驟e1：於該噴頭沿該列印路徑移動至另一該回復點時，將該噴頭沿該列印路徑移回切換該材料時所在的該換料點，並使用切換後的該材料沿該列印路徑繼續列印該些多材料物件層。
  17. 如請求項11所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟c是決定該些多材料物件層之一的複數部位之一所對應的該材料，並使用該材料沿於該切層處理中決定的一列印路徑列印對應的該多材料物件層的該部位，該列印路徑是經過該換料點及該回復點；該步驟e是沿該列印路徑繼續列印該多材料物件層的另一該部位。
  18. 如請求項17所述的多材料三維模型的列印方法，其中該步驟d包括下列步驟： d2)於沿該列印路徑列印至該些多材料物件層的該換料點時，切換至相同的該多材料物件層的另一該部位所對應的另一該材料；及 d3)使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印相同層高的該附屬物件層。
  19. 如請求項18所述的多材料三維模型的列印方法，其中該附屬三維模型是一具有容置空間的模型；該步驟d更包括一步驟d4：使用切換前的該材料的該餘料沿該列印路徑列印該附屬三維模型的外牆，並於該附屬三維模型的外牆列印完成時，沿該列印路徑繼續列印該附屬三維模型內部。
  20. 如請求項19所述的多材料三維模型的列印方法，其中於該步驟e前包括一步驟e0：沿該列印路徑於已列印的該些附屬物件層上進行一刮料動作以刮除一噴頭上的該餘料。
TW105133887A 2016-03-09 2016-10-20 多材料三維模型的列印方法 TWI601630B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610131267.3A CN107199694B (zh) 2016-03-09 2016-03-09 多材料三维模型的打印方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201731663A true TW201731663A (zh) 2017-09-16
TWI601630B TWI601630B (zh) 2017-10-11

Family

ID=55963237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105133887A TWI601630B (zh) 2016-03-09 2016-10-20 多材料三維模型的列印方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10071524B2 (zh)
EP (1) EP3216588B1 (zh)
JP (1) JP6570506B2 (zh)
KR (1) KR102054921B1 (zh)
CN (1) CN107199694B (zh)
TW (1) TWI601630B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101676992B1 (ko) * 2016-04-27 2016-11-16 박상훈 3d 프린터를 이용한 인테리어 제품 제작 시스템 및 그 방법
CN109016516B (zh) * 2018-07-17 2021-04-06 深圳森工科技有限公司 3d打印方法、装置和计算机可读存储介质
CN109774157B (zh) * 2018-12-17 2020-12-08 黄淮学院 一种3d打印机的控制方法以及计算机可读存储介质
CN110066485A (zh) * 2019-04-20 2019-07-30 西北工业大学 一种离子聚合物金属复合材料基膜3d制备方法
CN111203541A (zh) * 2020-03-06 2020-05-29 江苏精研科技股份有限公司 一种制备多区域复合材料3d打印方法
CN113787707B (zh) * 2021-11-17 2022-02-18 深圳市创想三维科技股份有限公司 多色3d打印方法、打印机、打印设备及计算机存储介质
WO2023212009A1 (en) * 2022-04-28 2023-11-02 The Regents Of The University Of California Multi-material, flexible robotic assembly with interlocking and elastic cables, embedded sensors, and actuators
KR102530681B1 (ko) * 2022-04-29 2023-05-10 주식회사 에이엠솔루션즈 적층가공의 이종재료 투입 제어방법 및 그 시스템
CN115122640B (zh) * 2022-05-30 2024-05-24 深圳市纵维立方科技有限公司 三维打印方法、系统、存储介质及计算机设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2298539B1 (en) * 2002-11-12 2013-01-02 Objet Ltd. Three-dimensional object printing method and material supply apparatus
US8940402B2 (en) * 2006-12-28 2015-01-27 Russell A. Giordano Multicolor dental blanks and related methods
US9172829B2 (en) * 2012-07-31 2015-10-27 Makerbot Industries, Llc Three-dimensional printer with laser line scanner
US9168699B2 (en) * 2012-09-07 2015-10-27 Makerbot Industries, Llc Color switching for three-dimensional printing
US9643362B2 (en) * 2013-03-15 2017-05-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Full color three-dimensional object fabrication
CA2930403C (en) 2013-11-18 2022-08-02 Kai-Jui CHANG Color or multi-material three-dimensional (3d) printing
TWM477382U (zh) * 2013-12-11 2014-05-01 三緯國際立體列印科技股份有限公司 清潔裝置
TWI548534B (zh) 2013-12-13 2016-09-11 三緯國際立體列印科技股份有限公司 立體列印裝置及其噴頭溫度調整方法
US9688025B2 (en) 2014-01-08 2017-06-27 Adobe Systems Incorporated 3D cleaning object for multi-print-head 3D printing
US9434108B2 (en) * 2014-03-10 2016-09-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Fabricating full color three-dimensional objects
CN103950201B (zh) * 2014-05-04 2016-08-03 英华达（上海）科技有限公司 三维模型单轴方向无限打印方法及系统
JP2016013621A (ja) * 2014-06-30 2016-01-28 武藤工業株式会社 三次元造形装置、及び三次元造形装置の制御方法
TWM496561U (zh) 2014-10-23 2015-03-01 蔣榮俊 3d列印多色噴頭組件
CN104690967B (zh) 2015-02-02 2017-09-29 珠海天威飞马打印耗材有限公司 三维打印机和三维打印方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102054921B1 (ko) 2019-12-11
TWI601630B (zh) 2017-10-11
JP2017159641A (ja) 2017-09-14
CN107199694B (zh) 2019-11-01
EP3216588B1 (en) 2020-11-11
US10071524B2 (en) 2018-09-11
EP3216588A1 (en) 2017-09-13
US20170259509A1 (en) 2017-09-14
JP6570506B2 (ja) 2019-09-04
CN107199694A (zh) 2017-09-26
KR20170105399A (ko) 2017-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI601630B (zh) 多材料三維模型的列印方法
Llewellyn-Jones et al. Curved layer fused filament fabrication using automated toolpath generation
JP6406776B2 (ja) 三次元オブジェクトのシェルの分割
US20170116779A1 (en) Volumetric representation of objects
JP5615667B2 (ja) 三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成方法及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体
JP6928175B2 (ja) 構造体積取得方法及び装置、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体並びにプリンタ
US20180311902A1 (en) Color three-dimensional printing method and three-dimensional printing equipment
JP2015039887A (ja) ３ｄプリンタ
US20150314533A1 (en) Printing method for three-dimensional object and system thereof
EP3114649A1 (en) Fabricating three-dimensional objects with overhang
JP2012096427A (ja) 三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成方法及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体
US11931965B2 (en) 3D printing method and device
CN107206676A (zh) 利用三维半色调处理的结构
US20180022030A1 (en) Setting properties of three-dimensional objects
EP3300877A1 (en) 3d object printing method and system
KR102231549B1 (ko) 3-차원 물체 프린터에서 색상 및 재료 속성 옵션을 제공하기 위한 방법
CN106808680B (zh) 立体打印方法及应用其的立体打印装置
JP6768588B2 (ja) 多色３ｄオブジェクトのスライスプリント方法
JP2019043125A (ja) 保護層付きのカラー３ｄソリッドモデルのスライス・印刷方法
CN109421255B (zh) 使用强化辅助墙的3d打印方法
JP6788373B2 (ja) スライス画像作成装置、三次元造形システム、および、スライス画像作成方法
Grimm et al. Distributed additive manufacturing: Concept for the application of JT (ISO 14306) as downstream process format
US20180304547A1 (en) Method of Producing a Plurality of Engineered-Components Using an Additive Manufacturing Process
CN115214121A (zh) 用于3d打印机的方法及装置、计算机设备和存储介质
TW201912381A (zh) 使用強化輔助牆的3d列印方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees