TWI630124B - 立體列印裝置 - Google Patents
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Abstract
一種立體列印裝置。此立體列印裝置包括盛槽、旋轉平台、光源模組以及控制器。旋轉平台可升降地配置於盛槽的上方。光源模組配置於盛槽的下方。當控制器控制旋轉平台沿一軸向移動至一高度時，控制器控制旋轉平台以軸向為軸心依序旋轉多個旋轉角並控制光源模組照射液態成型材，以逐一固化上述切層物件的多個物件部份。
Description
本發明是有關於一種列印裝置，且特別是有關於一種立體列印裝置。
近年來，隨著科技的日益發展，許多利用逐層建構模型等加成式製造技術(additive manufacturing technology)來建造物理三維(three dimensional,3D)模型的不同方法已紛紛被提出。一般而言，加成式製造技術是將利用電腦輔助設計(computer aided design,CAD)等軟體所建構的3D模型的設計資料轉換為連續堆疊的多個薄(准二維)橫截面層。於此同時，許多可以形成多個薄橫截面層的技術手段也逐漸被提出。舉例來說，列印裝置的列印模組通常可依據3D模型的設計資料所建構的空間座標XYZ在基座的上方沿著XY平面移動，從而使建構材料形成正確的橫截面層形狀。
以透過光源固化建構材料而形成立體物件的技術為例，列印模組適於浸入盛裝在盛槽中的液態成型材中，而光源模組在XY平面上照射作為建構材料的液態成型材，以使液態成型材被固
化，並堆疊在一移動平台上。如此，藉由移動平台沿著軸向Z逐層移動，即可使液態成型材逐層固化並堆疊成立體物件。需說明的是，當光源配置於盛槽的下方時，剛經由光源固化成型的列印中物件會黏著於盛槽的底部。為了使液態成型材能夠繼續逐層固化並堆疊，立體列印裝置需要透過擺動盛槽來將列印中的立體物件與盛槽的底部分離。然而，若盛槽的擺動速度過快，將導致立體物件於與盛槽底部分離的過程中斷裂。另一方面，若盛槽的擺動速度過慢，也將導致立體列印速度緩慢。因此，如何能提高立體列印之速度與品質，仍是本領域開發人員的主要課題。
有鑑於此，本發明提供一種立體列印裝置，可藉由旋轉平台的旋轉逐依序固化單一切層物件的多個物件部份，並透過旋轉平台的旋轉來分離已固化的物件部份與盛槽的底部。
本發明提出一種立體列印裝置，適於列印包括至少一切層物件的一立體物件。此立體列印裝置包括盛槽、旋轉平台、光源模組以及控制器。盛槽用以盛裝液態成型材，而旋轉平台可升降地配置於盛槽的上方。光源模組配置於盛槽的下方，而控制器耦接光源模組與旋轉平台。當控制器控制旋轉平台沿一軸向移動至一高度時，控制器控制旋轉平台以軸向為軸心依序旋轉多個旋轉角並控制光源模組照射液態成型材，以逐一固化上述切層物件的多個物件部份。上述旋轉角至少對應至這些物件部份其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的至少一切層物件依據多個切割角的角度值而分割為多個物件部份，且這些切割角分別對應至這些物件部份。這些物件部份於一水平面上的子截面輪廓基於對應的切割角的角度值以及切層物件的於水平面上的截面輪廓而決定。控制器依據各物件部份的子截面輪廓控制光源模組照射液態成型材。
在本發明的一實施例中，上述的切割角的角度值彼此相互相同，且此些切割角的角度值的總和為360度。
在本發明的一實施例中，上述的切割角的角度值彼此互不相同，且此些切割角的角度值的總和為360度。
在本發明的一實施例中，上述的物件部份至少包括第一物件部份與第二物件部份。在旋轉平台旋轉上述旋轉角其中之一之後，控制器依據第一物件部份的子截面輪廓控制光源模組照射該液態成型材，以固化第一物件部份於旋轉平台與盛槽的底部之間。
在本發明的一實施例中，在上述的第一物件部份成型於旋轉平台與盛槽的底部之間後，控制器控制旋轉平台旋轉上述的旋轉角其中之另一。在旋轉平台旋轉了旋轉角其中之另一之後，控制器依據第二物件部份的子截面輪廓控制光源模組照射液態成型材，以固化第二物件部份於旋轉平台與盛槽的底部之間。
在本發明的一實施例中，上述的旋轉角的角度值的總和為360度。
在本發明的一實施例中，上述的切割角的數量為偶數，且此些物件部份至少包括第一物件部份與第二物件部份。在旋轉平台旋轉上述的旋轉角其中之一之後，控制器依據第一物件部份的子截面輪廓以及第二物件部份的子截面輪廓控制光源模組照射液態成型材，以同時固化第一物件部份與第二物件部份於旋轉平台與盛槽的底部之間。
在本發明的一實施例中，上述的物件部份更包括第三物件部份與第四物件部份。在第一物件部份與第二物件部份成型於旋轉平台與盛槽的該底部之間後，控制器控制旋轉平台旋轉上述的旋轉角其中之另一。在旋轉平台旋轉上述的旋轉角其中之另一之後，控制器依據第三物件部份的子截面輪廓以及第四物件部份的子截面輪廓控制光源模組照射液態成型材，以同時固化第三物件部份與第四物件部份於旋轉平台與盛槽的底部之間。
在本發明的一實施例中，上述的旋轉角的角度值的總和為180度。
在本發明的一實施例中，上述的切層物件包括第一切層物件與第二切層物件。第一切層物件的多個第一物件部份分別成型於盛槽的底部的光照區域上，且第二切層物件的多個第二物件部份分別成型於盛槽的底部的另一光照區域上。上述光照區域與上述另一光照區域為底部上互不重疊的區域。
本發明提出一種立體列印裝置，適於列印包括至少一切層物件的一立體物件。此立體列印裝置包括盛槽、旋轉平台、光
源模組以及控制器。盛槽用以盛裝液態成型材，而旋轉平台可升降地配置於盛槽的上方。光源模組配置於盛槽的下方，而控制器耦接光源模組與旋轉平台。當控制器控制旋轉平台沿一軸向移動至一高度時，控制器控制光源模組依據一照射區域照射液態成型材。在旋轉平台沿上述軸向從上述高度上升至另一高度之前，控制器控制旋轉平台以軸向為軸心旋轉。於旋轉平台旋轉期間，光源模組所提供之照射區域以軸向為軸心旋轉，以完全固化上述的切層物件。
在本發明的一實施例中，上述的控制器控制旋轉平台依據一旋轉角速度旋轉，且上述的光源模組所提供之照射區域依據此旋轉角速度旋轉。
在本發明的一實施例中，上述的光模組提供一面光源。
在本發明的一實施例中，上述的照射區域基於上述的切層物件的截面輪廓而決定。
基於上述，於本發明的實施例中，藉由控制旋轉平台的旋轉以及控制光源模組的照射形狀，單一切層物件的多個物件部份可逐一固化於旋轉平台與盛槽的底部之間。因此，於列印單一切層物件的過程中，每當旋轉平台處於一高度並依序旋轉多個旋轉角其中之一時，光源模組可依據各個物件部份的輪廓資訊而依序照射液態成型材。再者，每當各個物件部份的列印程序完成，本發明之立體列印裝置可藉由移動平台的旋轉來分離剛固化的物件部份與盛槽底部。如此一來，本發明之立體列印裝置可省去擺
動盛槽來分離切層物件與盛槽的步驟，可加快立體列印的速度並提昇立體列印的品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧立體列印系統
S1‧‧‧成型平面
100‧‧‧主機裝置
218‧‧‧底部
110‧‧‧處理器
202‧‧‧液態成型材
200‧‧‧立體列印裝置
20‧‧‧軸向
210‧‧‧控制器
D1、D2‧‧‧旋轉方向
220‧‧‧盛槽
33、38、90a‧‧‧切層物件
230‧‧‧光源模組
H1‧‧‧高度
240‧‧‧旋轉平台
30‧‧‧立體物件
C1‧‧‧中心點
Z1、Z2‧‧‧光照區域
R1、R2、R3、R4‧‧‧旋轉角
33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、38a、38b、38c、38d、38e、40a、40b、40c、50a、50b、50c、50d、50e、50f‧‧‧物件部份
A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、B1、B2、B3、B4、B5‧‧‧切割角
L1、L2、L3‧‧‧照射區域
S701、S702、S801、S802、S803、S804‧‧‧步驟
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。
圖1是依照本發明的一實施例所繪示之立體列印系統的方塊圖。
圖2是依照本發明的一實施例所繪示之立體列印裝置的示意圖。
圖3A~3B為依照本發明一實施例所繪示之分割單一切層物件的範例示意圖。
圖4A~4C為依照本發明一實施例所繪示之列印多個物件部份的範例示意圖。
圖5A~5C為依照本發明一實施例所繪示之列印多個物件部份的範例示意圖。
圖6為依照本發明一實施例所繪示之變換光照區域的範例示意圖。
圖7為依照本發明一實施例所繪示的立體列印裝置的列印方
法的流程圖。
圖8為依照本發明一實施例所繪示的立體列印裝置的列印方法的流程圖。
圖9A~圖9C為依照本發明一實施例所繪示之照射區域隨旋轉平台旋轉的範例示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，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，而並非用來限制本發明。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。
圖1是依照本發明的一實施例所繪示的立體列印系統的方塊圖。請參照圖1，立體列印系統10包括主機裝置100以及立體列印裝置200。主機裝置100耦接立體列印裝置200，並且包括具有運算處理功能的處理器110。立體列印裝置200則包括控制器210，控制器210可控制立體列印裝置200的多個構件，以完成立體列印的功能。
進一步來說，主機裝置100為具有運算功能的裝置，例如是筆記型電腦、平板電腦或桌上型電腦等計算機裝置，本發明並不對主機裝置100的種類加以限制。在本實施例中，主機裝置
100的處理器110可編輯與處理一立體物件的立體模型並傳送相對應的立體列印資訊至立體列印裝置200，使立體列印裝置200可依據立體列印資訊列印出相對應的立體物件。具體來說，立體模型可為一數位立體圖像檔案，其例如由主機裝置100透過電腦輔助設計(computer-aided design,CAD)或動畫建模軟體等建構而成。
立體列印裝置200適於依據主機裝置100所傳送的立體列印資訊而列印出一立體物件。詳細來說，控制器210依據立體列印資訊來控制立體列印裝置200的各個構件的作動，以將成型材料反覆列印在一個平台上直到生成整個立體物件。
處理器110與控制器210例如是中央處理器(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合，本發明對此不限制。
需說明的是，立體模型將經過進一步的編譯與計算而產生立體列印裝置200可讀取與據以執行列印功能的立體列印資訊。詳細來說，處理器110可對立體模型進行切層處理而獲取多個切層物件的截面輪廓，致使立體列印裝置200可依據這些切層物件的截面輪廓而逐一列印出這些切層物件。換言之，這些切層物件堆疊而形成立體物件。
需特別說明的是，於本範例實施例中，組成立體物件的這些切層物件被分割為多個物件部份。詳細來說，處理器110可依據單一切層物件的截面輪廓而將單一切層物件分割成多個物件部份，並獲取各個物件部份的子截面輪廓。也就是說，除了依據立體模型資訊進行切層處理而獲取這些切層物件之外，本實施例之處理器110更進行額外的分割處理而獲取組成各個切層物件的多個物件部份的子截面輪廓。
承上述，處理器110可依據這些物件部份的子截面輪廓產生對應的控制碼檔，使立體列印裝置200的控制器210依據控制碼檔來控制立體列印裝置200中的構件，從而將各個切層物件的物件部份成型於平台上。進一步來說，本範例實施例之控制碼檔係關聯於組成各個切層物件的物件部份，致使立體列印裝置200可依據控制碼檔逐一的列印出各個物件部份。於此，控制碼檔即為控制器210可讀取與據以執行列印功能的立體列印資訊。於一實施例中，控制碼檔例如是G碼(G code)檔。
圖2是依照本發明的一實施例所繪示之立體列印裝置的示意圖。請同時參照圖2，在本實施例中，立體列印裝置200為SL(Stereo Lithography Appearance)立體列印裝置，其包括控制器210、盛槽220、光源模組230以及旋轉平台240。在此同時提供直角座標系以便於描述相關構件及其運動狀態。盛槽220用以裝盛液態成型材202，旋轉平台240受控於控制器210而沿軸向20可升降地配置於盛槽220上。其中，軸向20與Z軸向相互平
行。藉此，旋轉平台240能移出盛槽220或移入盛槽220並浸置於液態成型材202中。控制器210耦接光源模組230與旋轉平台240。控制器210控制旋轉平台240沿軸向20於盛槽220上方逐漸上升，致使立體物件30的至少一切層物件逐層固化於旋轉平台240上。
詳細來說，立體列印裝置200利用光源模組230照射光於盛槽220的底部218，使得旋轉平台240的成型表面S1與盛槽220的底部218之間的液態成型材202可以因為光照而固化。接著，立體列印裝置200逐漸驅動旋轉平台240從盛槽220的底部218沿Z軸遠離盛槽220的底部218，而得以逐層固化立體物件30的多個切層物件。
需特別說明的是，於本範例實施例中，控制器210控制旋轉平台240上升至高度H1，以進行切層物件33的列印。當控制器210控制旋轉平台240沿軸向20移動至高度H1時，控制器210控制旋轉平台240以軸向20為軸心依序旋轉多個旋轉角並同時控制光源模組230照射液態成型材202，以逐一固化切層物件33的多個物件部份33a~33d。需說明的是，本範例實施例之切層物件33除了包括已繪示的物件部份33a~33d，更包括未繪示的其他物件部份。
詳細來說，控制器210首先依據物件部份30a的子截面輪廓控制光源模組230的照射形狀，以固化物件部份30a。在物件部份30a成型於盛槽220的底部218上後，控制器210控制旋轉
平台240沿方向D1旋轉一個旋轉角，使物件部份30a可與盛槽220的底部218分離。接著，控制器210再依據物件部份30b的子截面輪廓控制光源模組230的照射形狀，以固化相鄰於物件部份30a的物件部份30b。依此類推，藉由旋轉平台240的旋轉，切層物件33的物件部份33a~33d將依序成型並與盛槽220的底部218分離。
基此，本範例實施例之旋轉平台240除了可沿軸向20上下移動之外，更可於XY平面上旋轉。如此，於列印單一切層物件的過程中，透過旋轉平台240於XY平面上的移動，單一切層物件的各個物件部份可依序地成型於成型表面S1與底部218之間。成型表面S1與XY平面平行並與軸向20垂直。進一步來說，每當旋轉平台240於XY平面上旋轉一個旋轉角，便有至少一個物件部份成型於成型表面S1與底部218之間。即，旋轉平台240所旋轉的各旋轉角至少可對應至多個物件部份其中之一。
於本範例實施例中，光源模組230設置於盛槽220的下方。控制器210可依據各個物件部份的子截面輪廓控制光源模組230，致使光源模組230所提供的點光源或面光源可照射至盛槽220之底部218上的指定位置。光源模組230例如是雷射元件及/或振鏡模組、基於數位光源處理(Digital Light Processing，DLP)技術的光投影模組，或者是發光二極體燈條(LED light bar)。本發明並不限制光源模組230的種類及組成元件。液態成型材202例如是光敏樹脂，而光源模組230則是用以提供能固化光敏樹脂
之波段的光線，例如紫外光或是雷射光等。
以下將進一步說明如何獲取單一切層物件的多個物件部份以及如何列印單一切層物件的多個物件部份。需先說明的是，於以下的範例實施例中，切割角為將切層物件切割為多個物件部份的角度，切割角的角度值為用以計算各個物件部份的子截面輪廓的計算參數。旋轉角為旋轉平台沿軸向20而旋轉的角度，旋轉角為控制旋轉平台之旋轉幅度的控制參數。
於本範例實施例中，至少一切層物件可依據多個切割角的角度值而分割為多個物件部份，且這些切割角分別對應至這些物件部份。換言之，當處理器110獲取單一切層物件的截面輪廓時，處理器110可依據多個切割角的角度值以及軸向20於XY平面上的軸心位置而獲取多個物件部份所對應的子截面輪廓。簡單來說，此些物件部份於XY平面上的子截面輪廓是基於對應的切割角的角度值以及切層物件的於XY平面上的截面輪廓而決定。如此，控制器210可依據各個物件部份的子截面輪廓控制光源模組230照射液態成型材202。
值的得一題的是，本範例實施例之切割角的角度值可以為一固定值，也可非為固定值。舉例而言，圖3A為依照本發明一實施例所繪示之分割單一切層物件的範例示意圖。於圖3A所示的範例中，假設切割角的數目為8個，其分別為切割角A1、切割角A2、切割角A3、切割角A4、切割角A5、切割角A6、切割角A7、切割角A8。切割角A1~A8的角度值彼此相互相同，且切割角A1
~A8的角度值的總和為360度。也就是說，切割角A1~A8的角度值皆為45度。
基此，切層物件33可依據切割角A1~A8而分割為8個物件部份，分別為物件部份33a、物件部份33b、物件部份33c、物件部份33d、物件部份33e、物件部份33f、物件部份33g、物件部份33h。且，切割角A1~A8分別對應至物件部份33a~33h。如此，控制器210可依據切割角A1~A8的角度值來決定旋轉平台240的旋轉角，並依據物件部份33a~33h的子截面輪廓來控制光源模組230的照射形狀。
另外，圖3B為依照本發明一實施例所繪示之分割單一切層物件的範例示意圖。圖3B為依照本發明一實施例所繪示之分割單一切層物件的範例示意圖。於圖3B所示的範例中，假設切割角的數目為5個，其分別為切割角B1、切割角B2、切割角B3、切割角B4以及切割角B5。切割角B1~B5的角度值彼此相互不相同，且切割角B1~B5的角度值的總和為360度。
基此，切層物件38可依據切割角B1~B5而分割為5個物件部份，分別為物件部份38a、物件部份38b、物件部份38c、物件部份38d以及物件部份38e。且，切割角B1~B5分別對應至物件部份38a~38e。基此，控制器210可依據切割角B1~B5的角度值來決定旋轉平台240的旋轉角，並依據物件部份38a~38e的子截面輪廓來控制光源模組230的照射形狀。
然而，需特別說明的是，圖3A與圖3B僅為用以清楚說
明本發明精神的範例，並非用以限定本發明。本發明對於切割角的數目與角度值並不限制，本領域具備通常知識者可依據現實需求與應用而設計之。但可以知道的是，切割角的數目越多，旋轉平台也相對地需要更多次的旋轉才可讓各個物件部份依序固化於盛槽的底部。
值得一提的是，於一範例實施例中，切割角的角度值與數量例如可進一步依據切層物件的截面輪廓來決定，以控制多個物件部份的截面積小於一臨界值。如此，可避免因物件部份的截面積過大(即，與盛槽底部之間的黏性過大)而導致旋轉平台的旋轉無法順利分離物件部份與盛槽的狀況發生。
圖4A~圖4C為依照本發明一實施例所繪示之列印多個物件部份的範例示意圖。請參照圖4A，控制器210首先依據物件部份40a的子截面輪廓控制光源模組230照射盛槽220內的液態成型材202，致使物件部份40a成型於旋轉平台240以及盛槽220的底部218之間。接著，請參照圖4B，在旋轉平台240以中心點C1為旋轉軸心並沿旋轉方向D2旋轉了旋轉角R1之後，控制器210依據物件部份40b的子截面輪廓控制光源模組230照射液態成型材220以固化物件部份40b於旋轉平台240與盛槽220的底部218之間。
接著，請參照圖4C，在物件部份40b成型於旋轉平台240與盛槽220的底部218之間後，控制器210控制旋轉平台240以中心點C1為旋轉軸心並沿旋轉方向D2旋轉了旋轉角R2。接著，
在旋轉平台240旋轉了旋轉角R2之後，控制器210依據物件部份40c的子截面輪廓控制光源模組230照射液態成型材202以固化物件部份40c於旋轉平台240與盛槽220的底部218之間。由此可知，基於圖4A至圖4C所示列印方法，若要完整的列印單一切層物件，旋轉平台240必須旋轉一周。即，於列印單一切層物件的過程中，旋轉平台240的旋轉角的角度值之總和為360度。
圖5A~圖5C為依照本發明一實施例所繪示之列印多個物件部份的範例示意圖。於圖5A~圖5C所示的範例中，用以切割單一切層物件的切割角的數量為偶數，相當於單一切層物件的物件部份的數量為偶數。於本範例中，位於相反方位上的兩個物件部份將同時經由光源模組230的照射而成型。首先參照圖5A，控制器210首先依據物件部份50a的子截面輪廓以及物件部份50b的子截面輪廓控制光源模組230照射盛槽220內的液態成型材202，致使物件部份50a以及物件部份50b成型於旋轉平台240以及盛槽220的底部218之間。
接著，請參照圖5B，在旋轉平台240以中心點C1為旋轉軸心並沿旋轉方向D2旋轉了旋轉角R3之後，控制器210依據物件部份50c的子截面輪廓以及物件部份50d的子截面輪廓控制光源模組230照射液態成型材202，以同時固化物件部份50c與物件部份50d於旋轉平台240與盛槽220的底部218之間。接著，請參照圖5C，在物件部份50c與物件部份50d成型於旋轉平台240與盛槽220的底部218之間後，控制器210控制旋轉平台240旋
轉了旋轉角R4。
接著，在旋轉平台240旋轉了旋轉角R4之後，控制器210依據物件部份50e的子截面輪廓以及物件部份50f的子截面輪廓控制光源模組230照射液態成型材202，以同時固化物件部份50e與物件部份50f於旋轉平台240與盛槽220的底部218之間。由此可知，基於圖5A至圖5C所示列印方法，若要完整的列印單一切層物件，旋轉平台240須旋轉半周。即，於列印單一切層物件的過程中，旋轉平台240的旋轉角的角度值之總和為180度。如此，透過一次列印兩個位於相反方位的物件部份，可減少旋轉平台240的旋轉次數並縮短列印時間。
圖6為依照本發明一實施例所繪示之變換光照區域的範例示意圖。請參照圖6，控制器210可控制旋轉平台240以軸向20為旋轉軸心旋轉，使旋轉平台240的成型表面S1的所有表面部份可依序旋轉至光照區域Z1的上方。基此，控制器210可控制光源模組230提供光源至光照區域Z1，以依序固化第N層切層物件的多個物件部份，其中N為大於0的整數。之後，控制器210可控制旋轉平台240旋轉，使旋轉平台240的成型表面S1的所有表面部份可依序旋轉至另一光照區域Z2的上方。基此，控制器210控制光源模組230提供光源至另一光照區域Z2，以依序固化第(N+a)層切層物件的多個物件部份，其中a為大於0的整數。然而，需特別說明的是，本發明對於盛槽220的形狀並不限制，只要是適於讓旋轉平台浸入液態成型材202並進行旋轉的盛槽皆在本發
明的保護範圍內。舉例而言，圖6所示之盛槽220為底面積為圓形的容器，但盛槽220也可以是底面積為方形的容器。
換言之，第N層切層物件的多個物件部份分別成型於盛槽220的底部218的光照區域Z1上，且第(N+a)層切層物件的多個物件部份分別成型於盛槽220的底部218的另一光照區域Z2上。光照區域Z1與另一光照區域Z2為底部218上互不重疊的區域。如此，藉由改變光源模組230的光照區域，可避免盛槽220的底部218上的鍍膜(像是矽膠材質的鍍膜)因為多個物件部份重複於單一區域上進行與盛槽的分離而快速耗損。
圖7為依照本發明一實施例所繪示的立體列印裝置的列印方法的流程圖。此列印方法適於列印一立體物件，其詳細說明可參照圖1至圖6的說明。首先，於步驟S701，依據至少一切層物件的立體模型資訊與多個切割角，獲取切層物件的多個物件部份的子截面輪廓。於步驟S702，當旋轉平台沿一軸向移動至一高度時，控制旋轉平台以軸向為軸心依序旋轉多個旋轉角，並依據各物件部份的子截面輪廓控制光源模組照射液態成型材，以逐一固化此切層物件的物件部份。
於圖2至圖7所示的實施例中，當立體列印裝置200在列印一切層物件時，旋轉平台240依序旋轉多個旋轉角，且每當旋轉平台旋轉單一個旋轉角，控制器210便控制光源模組230照射液態成型材202，致使形成切層物件的多個物件部份其中之一固化成型。如此，當旋轉平台240於固定高度旋轉一周之後，切層
物件就可以完整成型於盛槽220以及旋轉平台240之間。
然而，以下將列舉另一實施例來說明於旋轉平台240的旋轉狀態中，立體列印裝置200的控制器210如何同時控制旋轉平台240以及光源模組230的照射範圍旋轉來達成列印一切層物件的目的。圖8為依照本發明一實施例所繪示的立體列印裝置的列印方法的流程圖。此列印方法適於列印一立體物件，此立體列印物件包括至少一切層物件。
首先，於步驟S801，控制器210依據至少一切層物件的立體模型資訊獲取一切層物件的照射區域。需特別說明的是，於本實施例中，光源模組230可提供一面光源。舉例來說，光源模組230例如是基於數位光源處理(Digital Light Processing，DLP)技術的光投影模組。也就是說，光源模組230可依據切層物件的截面輪廓而提供相對應的照射區域，從而依據切層物件的截面輪廓來固化每一切層物件。換言之，照射區域基於每一個切層物件的截面輪廓而決定。
接著，於步驟S802，當控制器210控制旋轉平台240沿軸向Z移動至一高度時，控制器210控制光源模組230依據一切層物件的照射區域照射液態成型材220。如此，由於本實施例之光源模組230為面光源模組，整個切層物件將逐漸固化並且成型。值得一提的是，在單一個切層物件由於光源模組230的照射而逐漸固化但尚未完全固化之前，本實施例之控制器210可控制旋轉平台240依據一旋轉角速度並沿Z軸向為軸心旋轉。
基此，於步驟S803，在旋轉平台240沿軸向Z從當前高度上升至另一高度之前，控制器210控制旋轉平台240依據一旋轉角速度並以軸向Z為軸心旋轉。也就是說，在控制器210控制旋轉平台240上升並開始列印下一層切層物件之前，控制器210控制旋轉平台240開始旋轉。與此同時，於步驟S804，於旋轉平台240旋轉期間，光源模組230所提供之照射區域依據旋轉角速度並以軸向Z為軸心旋轉，以完全固化列印中的切層物件。進一步來說，為了使尚未完全固化的切層物件能夠完全固化，於旋轉平台240旋轉期間，控制器210控制光源模組230持續提供光照，但光源模組所提供之光照範圍隨著旋轉平台240的旋轉而一同旋轉。如此，列印中的切層物件可於旋轉平台240旋轉期間而完全固化並且成型。值得一提的是，控制器210控制旋轉平台240依據特定的一旋轉角速度旋轉，而光源模組230所提供之照射區域也依據相同的旋轉角速度旋轉。
圖9A至圖9C為依照本發明一實施例所繪示之照射區域隨旋轉平台旋轉的範例示意圖。需先說明的是，為了清楚說明本實施例，於圖9A至圖9C中，旋轉平台240另外繪示於盛槽220旁邊，但本領域具備通常知識者可知，旋轉平台240應當設置於盛槽220的上方且適於浸入盛槽220中的液態成型材。請先參照圖9A，當控制器210控制旋轉平台240移動至一高度並開始列印切層物件90a之時，控制器210控制光源模組230提供照射區域L1於盛槽220的底部218。如此，切層物件90a將根據照射區域
L1而逐漸固化於旋轉平台240以及盛槽220的底部218之間。
之後，於切層物件90a尚未完全固化之前，控制器210控制旋轉平台240根據一旋轉角速度旋轉，與此同時，控制器210同時控制光源模組230所提供之照射區域依據相同的旋轉角速度一同旋轉，致使切層物件90a可於旋轉平台240旋轉期間而完全固化並成型。舉例來說，如圖9B所示，當旋轉平台240順時針旋轉一第一角度時，控制器210控制光源模組230依據照射區域L2照射盛槽220的底部218。其中，照射區域L2的外圍輪廓與照射區域L1的外圍輪廓相同，照射區域L1以軸向Z為軸心旋轉相同的第一角度後可與照射區域L2完全重疊。
請再參照圖9C，當旋轉平台240順時針又旋轉一第二角度時，控制器210控制光源模組230依據照射區域L3照射盛槽220的底部218。其中，照射區域L3的外圍輪廓與照射區域L2的外圍輪廓相同，照射區域L2以軸向Z為軸心旋轉相同的第二角度後可與照射區域L3完全重疊。如此一來，雖然旋轉平台240依據一旋轉角速度進行旋轉，但本實施例之光源模組230所提供的照射區域也隨著相同旋轉角速度進行旋轉，因此切層物件90a可於旋轉平台240進行旋轉期間而完全固化。在切層物件90a完全固化並且成型之後，控制器210控制旋轉平台240上升至另一高度，且控制器210依據與上述相同的控制流程再次列印另一切層物件。
綜上所述，於本發明的實施例中，於列印單一切層物件的過程中，每當旋轉平台處於一高度並依序旋轉多個旋轉角其中
之一時，光源模組可依據各個物件部份的輪廓資訊而依序照射液態成型材。再者，每當各個物件部份的列印程序完成，本發明之立體列印裝置可藉由移動平台的旋轉來分離剛固化的物件部份與盛槽底部。如此一來，本發明之立體列印裝置可省去擺動盛槽來分離切層物件與盛槽的步驟，可加快立體列印的速度並提昇立體列印的品質。除此之外，藉由同時列印兩個位於相反方位的物件部份，可減少旋轉平台的旋轉次數並進一步縮短列印時間。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
Claims (12)
- 一種立體列印裝置，適於列印包括至少一切層物件的一立體物件，包括：一盛槽，用以盛裝一液態成型材；一旋轉平台，可升降地配置於該盛槽的上方；一光源模組，配置於該盛槽的下方；一控制器，耦接該光源模組與該旋轉平台，其中當該控制器控制該旋轉平台沿一軸向移動至一高度時，該控制器控制該旋轉平台以該軸向為軸心依序旋轉多個旋轉角並控制該光源模組照射該液態成型材，以逐一固化該至少一切層物件的多個物件部份，其中該旋轉角至少對應至該些物件部份其中之一，其中該至少一切層物件依據多個切割角的角度值而分割為該些物件部份，且該些切割角分別對應至該些物件部份，其中該些物件部份於一水平面上的子截面輪廓基於對應的該些切割角的角度值以及該至少一切層物件的於該水平面上的截面輪廓而決定，其中該控制器依據各該些物件部份的該子截面輪廓控制該光源模組照射該液態成型材。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置，其中該些切割角的角度值彼此相互相同，且該些切割角的角度值的總和為360度。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置，其中該些切割角的角度值彼此互不相同，且該些切割角的角度值的總和為360度。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置，其中該些物件部份至少包括第一物件部份與第二物件部份，其中在該旋轉平台旋轉該些旋轉角其中之一之後，該控制器依據該第一物件部份的子截面輪廓控制該光源模組照射該液態成型材以固化該第一物件部份於該旋轉平台與該盛槽的底部之間。
- 如申請專利範圍第4項所述的立體列印裝置，其中在該第一物件部份成型於該旋轉平台與該盛槽的該底部之間後，該控制器控制該旋轉平台旋轉該些旋轉角其中之另一，其中在該旋轉平台旋轉該些旋轉角其中之該另一之後，該控制器依據該第二物件部份的子截面輪廓控制該光源模組照射該液態成型材以固化該第二物件部份於該旋轉平台與該盛槽的該底部之間。
- 如申請專利範圍第4項所述的立體列印裝置，其中該些旋轉角的角度值的總和為360度。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置，其中該些切割角的數量為偶數，且該些物件部份至少包括第一物件部份與第二物件部份，其中在該旋轉平台旋轉該些旋轉角其中之一之後，該控制器依據該第一物件部份的子截面輪廓以及該第二物件部份的子截面輪廓控制該光源模組照射該液態成型材，以同時固化該第一物件部份與該第二物件部份於該旋轉平台與該盛槽的底部之間。
- 如申請專利範圍第7項所述的立體列印裝置，其中該些物件部份更包括第三物件部份與第四物件部份，其中在該第一物件部份與該第二物件部份成型於該旋轉平台與該盛槽的該底部之間後，該控制器控制該旋轉平台旋轉該些旋轉角其中之另一，其中在該旋轉平台旋轉該些旋轉角其中之該另一之後，該控制器依據該第三物件部份的子截面輪廓以及該第四物件部份的子截面輪廓控制該光源模組照射該液態成型材，以同時固化該第三物件部份與該第四物件部份於該旋轉平台與該盛槽的該底部之間。
- 如申請專利範圍第7項所述的立體列印裝置，其中該些旋轉角的角度值的總和為180度。
- 如申請專利範圍第1項所述的立體列印裝置，其中至少一切層物件包括一第一切層物件與一第二切層物件，該第一切層物件的多個第一物件部份分別成型於該盛槽的底部的一光照區域上，且該第二切層物件的多個第二物件部份分別成型於該盛槽的該底部的另一光照區域上，其中該光照區域與該另一光照區域為該底部上互不重疊的區域。
- 一種立體列印裝置，適於列印包括至少一切層物件的一立體物件，包括：一盛槽，用以盛裝一液態成型材；一旋轉平台，可升降地配置於該盛槽的上方；一光源模組，配置於該盛槽的下方，提供一面光源；一控制器，耦接該光源模組與該旋轉平台，其中當該控制器控制該旋轉平台沿一軸向移動至一高度時，該控制器控制該光源模組依據一照射區域照射該液態成型材，其中在該旋轉平台沿該軸向從該高度上升至另一高度之前，該控制器控制該旋轉平台以該軸向為軸心旋轉，於該旋轉平台旋轉期間，該光源模組所提供之該照射區域以該軸向為軸心旋轉，以完全固化該至少一切層物件，其中該控制器控制該旋轉平台依據一旋轉角速度旋轉，且該光源模組所提供之該面光源的該照射區域依據相同的該旋轉角速度旋轉，其中該面光源的該照射區域為該至少一切層物件於一水平面上的截面輪廓。
- 如申請專利範圍第11項所述的立體列印裝置，其中該照射區域基於該至少一切層物件的截面輪廓而決定。
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