TWI571379B - 立體成型裝置 - Google Patents

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Description

立體成型裝置
本案係關於一種立體成型裝置，尤指一種可回收剩餘之建構材料，且同時可回推壓實供粉槽內之再利用建構材料餘粉之立體成型裝置。
快速成型技術(Rapid Prototyping，簡稱RP技術)為依據建構類似金字塔層層堆疊成型的概念所發展而成，其主要技術特徵是成型的快捷性，能在不需要任何刀具，模具及治具的情況下自動、快速將任意複雜形狀的設計方案快速轉換為3D的實體模型，大大縮短了新產品的研發週期及減少研發成本，能夠確保新產品的上市時間和新產品開發的一次成功率，快速成型技術為技術人員之間，以及技術人員與企業決策者、產品的用戶等非技術人員之間提供了一個更加完整及方便的產品設計交流工具，從而明顯提高了產品在市場上的競爭力和企業對市場的快速反應能力。
目前RP技術發展出利用噴印技術結合載具精密定位技術的方式來生產3D的實體模型，其生產方式為先將一層建構材料舖設於載具上方並利用噴墨列印技術於部分材料上噴印高黏度膠合劑，使膠合劑與材料沾黏並固化，一直重複上述製程層層堆砌即可完成3D的實體模型。
在3D建構成型過程中，當舖設建構材料時，供粉槽內之建構材料必須足夠密實才能用來舖設於建構槽內以進行成型作業，然而，於習知技 術中，進行3D快速成型前壓實建構材料之前置作業通常是採以人力推壓之方式進行，此一過程不僅使製程費時耗力，更會使建構材料於工作環境內飄揚，造成環境汙染，若是工作人員不慎吸入更會對健康造成影響。
此外，習知技術中亦是藉由人力將回收到餘粉收集槽內之建構材料餘粉倒入供粉槽，此一過程同需耗費額外人力進行作業，不僅增加製程複雜度，同時更耗費人力成本，且於此作業過程中亦會產生建構材料飛揚於工作環境之情況，而造成工作環境之汙染及影響人體健康之疑慮。
因此，如何發展一種立體成型裝置，俾解決習知技術中以人力整平壓實建構材料會造成粉末飛揚，以及使用人力將建構材料餘粉倒回供粉槽既費時耗力、又會對環境造成汙染等諸多問題，實為本領域目前急需解決之問題。
本案之一目的在於提供一種立體成型裝置，俾改善習知技術以人力壓實建構材料會產生粉末飛揚，對環境造成污染且若不慎吸入會對人體有害等問題。
本案之另一目的在於提供一種立體成型裝置，俾於立體成型作業完成後，透過建構位移平台上之舖料推送元件之設置，可直接將餘粉收集槽之建構材料餘粉與建構槽內所剩餘之建構材料餘粉一併回推至供粉槽內，並對其進行壓實作業，以達可節省人力、可自動回推壓實供粉槽內之建構材料餘粉之功效。
為達上述目的，本案係揭露一種立體成型裝置，包含：建構平台，設有一提供一建構材料之供粉槽、一舖置該建構材料進行成型之建構槽 及一收集該建構材料餘粉之餘粉收集槽；建構位移平台，架構於該建構平台上，且相對於該建構平台位移，其上連動設有一舖料推送元件以及一噴印模組；第一升降機構，設置於該供粉槽下方，用以升降該供粉槽內之一第一升降平台；以及第二連動升降機構，同步連動設置於該建構槽及該餘粉收集槽下方，用以升降該建構槽之一第二升降平台與該餘粉收集槽之一第三升降平台；其中，該第二連動升降機構同步推升該建構槽之該第二升降平台及該餘粉收集槽之該第三升降平台，且該舖料推送元件以一方向位移，將該餘粉收集槽之該建構材料餘粉及建構槽內成型後之該建構材料餘粉回推至該供粉槽中回收，並透過該舖料推送元件對該供粉槽中最上層之回收建構材料餘粉進行壓實作業。
1‧‧‧立體成型裝置
11‧‧‧建構平台
111‧‧‧供粉槽
112‧‧‧建構槽
113‧‧‧餘粉收集槽
12‧‧‧建構位移平台
121‧‧‧舖料推送元件
13‧‧‧第一升降機構
131‧‧‧第一升降平台
14‧‧‧第二連動升降機構
141‧‧‧第二升降平台
142‧‧‧第三升降平台
143‧‧‧支架
15‧‧‧驅動機構
16‧‧‧建構基座
X‧‧‧方向
X1‧‧‧第一方向
X2‧‧‧第二方向
第1圖係為本案之立體成型裝置之結構示意圖。
第2圖係為本案之立體成型裝置之剖面結構示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。
請參閱第1及2圖，第1圖係為本案之立體成型裝置之結構示意圖，第2圖係為本案之立體成型裝置之剖面結構示意圖。如圖所示，本案之立體成型裝置1主要用來建構3D實體模型，並具有一建構平台11、一建構位移平台12、一第一升降機構13以及一第二連動升降機構14等組件，其中建構平台11係架設於建構基座16上，並內嵌設有一供粉槽111、一 建構槽112及一餘粉收集槽113，供粉槽111係用以儲置一建構材料，建構槽112係用以供建構材料層層堆疊以進行立體成型作業，餘粉收集槽113係用以收集立體成型後剩餘之一建構材料餘粉。建構位移平台12係架構於建構平台11上，並由一驅動機構15(例如可為馬達，但不以此為限)所驅動，藉以相對於建構平台11進行X方向之相對位移。又如第2圖所示，第一升降機構13係設置於供粉槽111下方，並與供粉槽111內之一第一升降平台131連結，藉此可使供粉槽111內之第一升降平台131於垂直方向進行往復之升降位移。以及，第二連動升降機構14係同步連動設置於建構槽112及餘粉收集槽113下方，並與建構槽112之第二升降平台141及餘粉收集槽113之第三升降平台142連結，藉此可同時使建構槽112內之第二升降平台141及餘粉收集槽113內之第三升降平台142於垂直方向進行往復之升降位移。
請再參閱第1圖，於本實施例中，建構平台11之供粉槽111、建構槽112及餘粉收集槽113均為凹陷設置於建構平台11中之結構，且建構槽112係鄰設於供粉槽111及餘粉收集槽113之間。建構位移平台12上連動設置有一舖料推送元件121及一噴印模組(未圖示)，舖料推送元件121係連動設置於建構位移平台12上，且可為一滾輪，但不以此為限。舖料推送元件121係可以第一方向X1位移，將一水平推移堆積量之建構材料舖至建構槽112中，或以第二方向X2位移，將一水平推移堆積量之建構材料餘粉回推至供粉槽111內，並對供粉槽111中最上層之建構材料餘粉進行壓實作業。噴印模組(未圖式)可隨建構位移平台12之帶動，進而對建構槽112內舖置之建構材料噴印黏膠及墨水，藉以對建構材料實施立體成型之噴印作業，以形成一建構層。
請參閱第2圖，當本案之立體成型裝置1進行立體成型作業時，建構位移平台12先移動至供粉槽111上方，接著第一升降機構13垂直向上推升供粉槽111內之第一升降平台131，藉此將容置於供粉槽111內之建構材料向上導送推移至最上層，並與建構平台11保持一水平推移堆積量，第二連動升降機構14同時下降第二升降平台141，藉以於建構槽112內產生一容置建構材料之需求空間，隨後建構位移平台12帶動舖料推送元件121從供粉槽111上方朝第一方向X1移動，以將供粉槽111最上層之水平推移堆積量之建構材料水平推移舖置至建構槽112中的需求空間，再由噴印頭模組(未圖示)於建構槽112中之建構材料上實施立體成型之噴印作業，即噴印黏膠及墨水，以形成一建構層，如此完成第一層立體成型作業後，並依序重複以舖料推送元件121進行建構材料水平推移舖置作業及噴印頭模組(未圖示)於建構槽112中之建構材料上實施立體成型之噴印作業，即可層層堆疊建構層，以建構完成一立體物件。 當每完成一層建構層後，建構位移平台12會帶動舖料推送元件121持續朝第一方向X1移動，並將立體成型作業完成後之建構層上方多餘之建構材料餘粉推送至鄰設於建構槽112之餘粉收集槽內113儲置，以完成建構材料餘粉之回收作業。
請續參閱第2圖，如圖所示，第二連動升降機構14係透過複數個支架143相互連結設置，以同步連結建構槽112內之第二升降平台141及餘粉收集槽113內之第三升降平台142，並使該第二升降平台141及該第三升降平台142可由第二連動升降機構14之驅動以同時進行垂直方向之升降位移。如此一來，當本案之立體成型裝置1如上述進行完立體成型作業並將立體成型物取出後，此時建構槽112內部尚有部分可回收再利用之建構材料餘粉，餘粉收集槽113內亦有先前累積儲置之建構材料餘粉。 此時，透過第二連動升降機構14之作動，以同時向上推升建構槽112內之第二升降平台141與餘粉收集槽113內之第三升降平台142，進而將餘粉收集槽113內儲置之建構材料餘粉及建構槽112內剩餘之建構材料餘粉同時向上導送推移至最上層，並與建構平台11保持一水平推移堆積量，接著再使建構位移平台12帶動舖料推送元件121朝第二方向X2進行位移，以將餘粉收集槽113內之建構材料餘粉與建構槽112內之建構材料餘粉於最上層所形成之水平推移堆積量一併回推至供粉槽111中，並透過舖料推送元件121之滾輪推動時的重力推壓，以對供粉槽111中最上層之建構材料餘粉進行壓實作業；如此一來，透過舖料推送元件121於建構平台11上之往復位移作業，不僅可將供粉槽111之建構材料推送至建構槽112中進行立體成型作業，更可將建構完成後之建構材料餘粉推送至餘粉收集槽113中儲置，且當立體成型作業完成後，亦可藉由第二升降機構14之同步推升第二升降平台141及第三升降平台142、以及舖料推送元件121之反向位移作業，進而將餘粉收集槽113中儲置之建構材料餘粉再次回推至供粉槽111中，不僅可自動進行建構材料餘粉之回收再利用，同時更可透過舖料推送元件121之滾輪推動時之重力推壓以對供粉槽111內之建構材料餘粉進行壓實作業，以達到自動化之建構材料餘粉回收再利用及自動化之建構材料餘粉之壓實作業，俾可有效節省人力。
綜上所述，本案之立體成型裝置在立體成型作業完成後，透過建構位移平台上之舖料推送元件之設置，可直接將餘粉收集槽之建構材料餘粉與建構槽內所剩餘之建構材料餘粉一併回推至供粉槽內，並對其進行壓實作業，故於下次欲進行立體成型作業前無須進行整平壓實之前置作業，且由於係直接將餘粉收集槽內之建構材料餘粉及建構槽內剩 餘之建構材料餘粉一併回推至供粉槽內，進而可達到節省人力、自動化作業之功效，同時亦可避免因人為將餘粉收集槽內之建構材料餘粉倒回供粉槽內之動作而使粉塵飛揚，甚至被人體吸入之問題，因此，本案之立體成型裝置極具產業價值，爰依法提出申請。
本案得由熟悉此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1‧‧‧立體成型裝置
11‧‧‧建構平台
111‧‧‧供粉槽
112‧‧‧建構槽
113‧‧‧餘粉收集槽
12‧‧‧建構位移平台
121‧‧‧舖料推送元件
13‧‧‧第一升降機構
131‧‧‧第一升降平台
14‧‧‧第二連動升降機構
141‧‧‧第二升降平台
142‧‧‧第三升降平台
143‧‧‧支架
15‧‧‧驅動機構
16‧‧‧建構基座
X1‧‧‧第一方向
X2‧‧‧第二方向

Claims (3)

  1. 一種立體成型裝置，包含：一建構平台，設有提供一建構材料之一供粉槽、一舖設該建構材料進行成型之一建構槽及收集該建構材料餘粉之一餘粉收集槽；一建構位移平台，架構於該建構平台上，且相對於該建構平台位移，其上連動設有一舖料推送元件以及一噴印模組；一第一升降機構，設置於該供粉槽下方，用以升降該供粉槽內之一第一升降平台；以及一第二連動升降機構，設置於該建構槽及該餘粉收集槽下方，用以同步連動升降該建構槽之一第二升降平台與該餘粉收集槽之一第三升降平台；其中，該舖料推送元件以一方向位移，將該餘粉收集槽之該建構材料餘粉及該建構槽內成型後之該建構材料餘粉回推至該供粉槽中回收，並透過該舖料推送元件對該供粉槽中最上層之回收建構材料餘粉進行壓實作業。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之立體成型裝置，其中該舖料推送元件為一滾輪。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之立體成型裝置，其中該第二連動升降機構更包括複數個支架，該複數個支架係相互連結設置，以同步連結該建構槽之該第二升降平台及及該餘粉收集槽之該第三升降平台，並使該第二升降平台及該第三升降平台可藉由該第二連動升降機構之驅動以同時進行垂直方向之升降位移。
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