TWI640419B - 快速噴印裝置及其噴印方法 - Google Patents

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莫皓然
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奚國元
Chin Tsung Chen
陳智忠
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Abstract

本案關於一種快速噴印裝置，包含：介質供給機構、噴印機構及疊加積層處理機構；其中介質供給機構用以供應薄片介質，噴印機構對薄片介質之預定區域實施噴印作業，疊加積層處理機構收集噴印後之薄片介質，同時能疊加積層處理形成三維物件，並能對薄片介質進行特定尺寸之裁切作業，以完成需求之二維物件噴印之薄片介質或三維物件噴印之三維物件疊加積層模塊。

Description

快速噴印裝置及其噴印方法
本案係關於一種快速噴印裝置，尤指一種可於同一裝置中實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置及其噴印方法。
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三維的實體模型，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。
隨著快速成型技術的發展，能夠產出三維實體模型的快速成型方法也有多元發展，例如：三維印刷(3-D Printing，3-DP)、立體平版印刷(Stereo-Lithography，SLA)、選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering，SLS)、立體製版(Solider Process，SP)、混合沉積建模(Fused Deposition Modeling，FDM)以及薄片疊層法(Laminated Object Manufacturing，LOM)等。其中，傳統的三維列印作業，其製程主要為先進行鋪料、對該鋪料噴印黏結劑、等待黏結劑乾燥 後去除餘料、再次進行鋪料…如此層層堆砌成型出一三維物件，然而，在此製程中，無論是鋪料、噴印或是等候黏結劑乾燥、去除餘料等作業均需耗費時間，且每堆疊一層就需重複進行上述步驟，是以若採以傳統的三維列印作業，則完成一項三維物件的製造時間往往需要10小時以上，相當耗時、費工。
此外，若此以薄片疊層法進行三維物件之疊層建構，傳統的作法先藉由電腦繪製確認所欲成型的三維物件之輪廓，其後再透過雷射光依據電腦繪製的輪廓以對列印介質進行精準切割，透過層層堆疊列印介質，每堆疊一層列印介質則需要再進行一次精準的雷射切割，並在切割完成後再進行除料作業，如此以完成三維物件之成型。然而在此傳統的薄片疊層法的製程中，因為需要雷射的精準切割作業，故其製造成本較為高昂、也需耗費不少時間進行相關切割作業，且由於每一層列印介質均須透過雷射的精準切割，易使得裝置周邊溫度亦為隨之升高，更需額外留意裝置週邊的工作環境安全措施。
除此之外，無論是採用傳統的三維物件列印作業或是採以薄片疊層法進行三維物件的建構，然其通常僅為針對三維物件而實施，並無法於同一裝置中進行二維物件噴印，如此亦使得三維物件的快速成型裝置與傳統的二維物件噴印裝置產生區隔，而使得其應用性隨之受限。
有鑑於此，如何發展一種成型速度快、成本較低，同時可於同一裝置中實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置及其噴印方法，實為目前迫切需要解決之問題。
本案之主要目的在於提供一種快速噴印裝置及其噴印方法，俾解決習知快速成型裝置之成型速度慢且成本高昂之問題。
本案之另一目的在於提供一種快速噴印裝置及其噴印方法，且該快速噴印裝置可於同一裝置中實施二維物件噴印及三維物件噴印，俾解決習知一般 二維物件噴印裝置僅能噴印薄片介質，而快速成型裝置卻僅能噴印成型三維物件，兩者無法相互應用而影響其應用性之問題。
為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種快速噴印裝置，包含：介質供給機構、噴印機構及疊加積層處理機構；其中介質供給機構用以供應薄片介質，噴印機構對薄片介質之預定區域實施噴印作業，疊加積層處理機構收集噴印後之薄片介質，同時能疊加積層處理形成三維物件，並能對薄片介質進行特定尺寸之裁切作業，以完成需求之二維物件噴印之薄片介質或三維物件噴印之三維物件疊加積層模塊。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，包含：介質供給機構、噴印機構、疊加積層處理機構及後處理除料機構；其中介質供給機構用以供應薄片介質，噴印機構對薄片介質之預定區域實施二維物件或三維物件之噴印作業，疊加積層處理機構收集二維物件噴印或三維物件噴印之薄片介質，並能對薄片介質進行特定尺寸之裁切作業，以形成一二維物件噴印所需特定尺寸之薄片介質或一三維物件之疊加積層模塊，後處理除料機構用以去除三維物件之疊加積層模塊剩餘的物料，以完成需求之三維物件。
為達上述目的，本案之又一較廣義實施態樣為提供一種二維物件噴印方法，至少包括下列步驟：(a)提供快速噴印裝置，快速噴印裝置具有介質供給機構、噴印機構及疊加積層處理機構；(b)由介質供給機構供給薄片介質；(c)噴印機構對薄片介質進行噴印處理；以及(d)該薄片介質輸送至疊加積層處理機構，以完成薄片介質之二維物件噴印作業。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種三維物件噴印方法，至少包括下列步驟：(a)提供快速噴印裝置，快速噴印裝置具有介質供給機構、噴印機構、疊加積層處理機構及後處理除料機構；(b)由介質供給機構供給薄片介質；(c)噴印機構對該薄片介質進行噴印處理；(d)薄片介質輸送至疊加 積層處理機構進行裁切及疊加積層作業，並形成三維物件疊加積層模塊；(e)後處理除料機構對三維物件疊加積層模塊實施熱壓實固化作業；以及(f)後處理除料機構對三維物件疊加積層模塊進行燒結處理、或是液體蝕刻處理或沖洗處理，以取得三維成型物件。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種快速噴印裝置，包含：介質供給機構、噴印機構及疊加積層處理機構；其中介質供給機構用以供應薄片介質，噴印機構對薄片介質之一預定區域實施噴印作業，疊加積層處理機構收集噴印後之薄片介質，同時能疊加積層處理形成三維物件，並能對薄片介質進行特定尺寸之裁切作業，以完成需求之三維物件噴印之三維物件疊加積層模塊。
1、3‧‧‧快速噴印裝置
10、30‧‧‧介質供給機構
100‧‧‧基材供給構件
100a‧‧‧基材
100b‧‧‧第一承載捲軸
100c‧‧‧導引輪
100d‧‧‧餘料捲收軸
101‧‧‧列印介質供給構件
101a‧‧‧列印介質
101b‧‧‧第二承載捲軸
101c、302‧‧‧熱壓滾輪
11、31‧‧‧噴印機構
110、310‧‧‧噴頭列印平台
110a‧‧‧單一噴頭
110b‧‧‧複數個可拆換式之噴頭
110c‧‧‧複數個固定式之噴頭
12、32‧‧‧疊加積層處理機構
120、320‧‧‧疊加積層裁切構件
121、321‧‧‧疊材收集槽
122、322‧‧‧升降平台
13、33‧‧‧工作平台
2、4‧‧‧薄片介質
300‧‧‧承載盤
301‧‧‧進給導引輪
S501~S504‧‧‧快速噴印裝置實施二維物件噴印之步驟
S601~S607‧‧‧快速噴印裝置實施三維物件噴印之步驟
第1A圖為本案第一較佳實施例之快速噴印裝置之示意圖。
第1B圖為第1A圖所示之快速噴印裝置之局部結構示意圖。
第2A圖為第1A圖所示之快速噴印裝置之噴印機構之可雙向移動、並可承載一噴頭之平台架構之示意圖。
第2B圖為第1A圖所示之快速成型裝置之噴印機構之複數個可拆換式噴頭所組成之頁寬列印平台架構之示意圖。
第2C圖為第1A圖所示之快速成型裝置之噴印機構之複數個固定式噴頭所組成之頁寬列印平台架構之示意圖。
第3A圖為本案第二較佳實施例之快速噴印裝置之示意圖。
第3B圖為第3A圖所示之快速噴印裝置之局部剖面結構示意圖。
第4A圖為本案較佳實施例之快速噴印裝置之二維物件噴印步驟流程圖。
第4B圖為為本案較佳實施例之快速噴印裝置之三維物件噴印步驟流程圖。
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，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。
請參閱第1A圖，其為本案第一較佳實施例之快速噴印裝置之示意圖。如圖所示，本案之快速噴印裝置1，至少包含：介質供給機構10、噴印機構11及疊加積層處理機構12，其中噴印機構11及疊加積層處理機構12設置於工作平台13上；且介質供給機構10用以供應一薄片介質2，噴印機構11對薄片介質2之一預定區域(未圖示)實施噴印作業，而疊加積層處理機構12則對噴印後之薄片介質2進行一特定尺寸之裁切作業。
請續參閱第1B圖，如圖所示，其為略示第1A圖所示之快速噴印裝置1之框架殼體後，顯現出之局部結構示意圖。於一些實施例中，介質供給機構10可以單件介質供應或是連續供應方式來供應該薄片介質2，而由第1B圖可見，本實施例之介質供給機構10係採以連續供應之方式來供應薄片介質2，其中，介質供給機構10係包括基材供給構件100及列印介質供給構件101等構件，基材供給構件100主要供給一基材100a，而列印介質供給構件101則主要供給一列印介質101a，且基材100a與列印介質101a可相互結合以構成薄片介質2。
於本實施例中，基材供給構件100具有第一承載捲軸100b、多個導引輪100c及餘料捲收軸100d；以本實施例為例，基材100a係為一紙材質，但不以此為限，且其可透過以整捆捲動連續供給之方式承載於第一承載捲軸100b上，並可使基材100a經過多個導引輪100c之導引，以通過工作平台13上方，經過噴印作業、裁切作業後，則再捲收於餘料捲收軸100d上進行回收，如此以構成可連續供給基材100a，並使其於工作平台13上方與列印介質101a進行熱壓合作業。
列印介質供給構件101則具有第二承載捲軸101b及熱壓滾輪101c，於本實施例中，列印介質101a係為一多孔性薄膜材質，例如可為高分子薄膜、塑料薄膜、陶瓷薄膜、金屬薄膜、木質薄膜…等，但不以此為限。且列印介質101a係以整捆捲動連續供給之方式承載於第二承載捲軸101b上，並促使列印介質101a經過熱壓滾輪101c之導引與通過工作平台13上方之基材100a兩者共同進行熱壓合，其中，基材100a及列印介質101a經過熱壓滾輪101c之緊壓後會相互黏合以形成薄片介質2，且其後經過噴印作業、裁切作業後，再共同捲收於餘料捲收軸100d上進行回收，如此以構成可連續供給薄片介質2實施於工作平台13上方進行後續之噴印及疊加積層裁切作業。
當薄片介質2經過熱壓滾輪101c之熱壓合而輸送至工作平台13上後，則由噴印機構11於薄片介質2之一預定區域(未圖示)實施噴印作業，於本實施例中，噴印機構11為一噴頭列印平台110。且於一些實施例中，如第2A圖所示，噴頭列印平台110為具有可雙向移動、並可承載單一噴頭110a之平台架構。然而，於另一些實施例中，如第2B圖所示，噴頭列印平台110亦可為複數個可拆換式噴頭110b所組成之頁寬列印平台架構，又或是在另一些實施例中，噴頭列印平台110更可為複數個固定式噴頭110c所組成之頁寬列印平台架構，以加快噴印速度，該噴頭列印平台110之型態及其噴頭110a、110b、110c之設置方式並不以此為限，其係可依照實際施作情形而認施變化。然而無論是第2A圖所示之可移動示之單一噴頭110a、或是第2B圖所示之複數個可拆換式之噴頭110b、又或者是如第2C圖所示之複數個固定式之噴頭110c，其均可噴出一單色、多色墨水、一無色、一有色黏合膠劑之至少其中之一，且可噴塗於薄片介質2之該預定區域，以形成幾何圖像或文字，進而描繪出薄片介層2之成型物件輪廓。
請續參閱第1B圖，如圖所示，本案之快速噴印裝置1之疊加積層處理機構12包括疊加積層裁切構件120及疊材收集槽121，且疊加積層裁切構件120主要用以對噴印過後之薄片介質2進行一特定尺寸之裁切作業，而疊材收集槽 121則用以將裁切後之薄片介質2予以收集。於本實施例中，疊加積層裁切構件120可將通過的連續供應之薄片介質2予以簡單裁切成需求大小之模塊，此裁切模塊係大於該成型物件之噴印輪廓，且無須精準切割，且其可持續地對新輸送至疊材收集槽121上方之薄片介質2予以推壓，並使其落入疊材收集槽121之升降平台122上進行裁切，並於裁切之同時使新進之薄片介質2可與已裁切之薄片介質2相互疊加實施進行疊加積層作業，以形成三維物件疊加積層模塊。至於經過裁切過後的薄片介質2則如前所述，再捲收於餘料捲收軸100d上進行回收。
於一些實施例中，該快速噴印裝置1更包含一後處理除料機構(未圖示)，用以去除該三維物件疊加積層模塊進行完裁切作業後剩餘的物料，且後處理除料設備更可包括熱壓實機構(未圖示)及除料裝置(未圖示)，但不以此為限，其中熱壓實機構用於將疊材收集槽121中完成裁切作業及疊加積層作業後之三維物件疊加積層模塊予以實施熱壓實固化作業，進而使剛成型較鬆散之三維物件疊加積層模塊予以熱壓合，以構成較密實結合固化的三維物件疊加積層模塊。至於此熱壓實機構之操作溫度及時間，則可依照薄片介質2的材料特性來決定其相關設定參數條件。
於另一些實施例中，除料裝置(未圖示)則可為一燒結裝置(未圖示)或一液體蝕刻剝離裝置(未圖示)，但均不以此為限，燒結裝置可對前述熱壓實之三維物件疊加積層模塊實施第一次暫時燒結，且此暫時燒結溫度達到200~300℃，以將三維物件疊加積層模塊之列印輪廓外的餘料予以碳化或脆化處理。舉例來說，由於基材100a為紙材質可以碳化燒盡，而列印介質101a亦為塑料薄膜、陶瓷薄膜、金屬薄膜、木質薄膜等材質，亦可脆化處理。故透過此暫時燒結處理作業則可將燒結取出之三維物件疊加積層模塊能夠輕易地剝離餘料，而取出三維成型物件之初胚，進而完成三維物件成型。
至於液體蝕刻剝離裝置(未圖示)則可將熱壓實之三維物件疊加積層模塊實施蝕刻處理、或是沖洗處理作業，由於三維物件疊加積層模塊中的列印材 質101a為高分子薄膜材料，故其可利用液體沖洗或蝕刻將熱壓實作業處理後的三維物件疊加積層模塊進行餘料剝離，進而取出三維成型物件之初胚，同樣可完成三維物件成型。此外，在上述後處理除料作業上，因剛完成三維成型物件之初胚在其表面及內部會具有較大毛細孔隙，故其強度特性會較弱，本發明也可在後處理除料作業，進一步實施填充浸潤燒結強化作業，將剛完成三維成型物件初胚部份實施後處理劑的塗佈或浸潤滲透填充該毛細孔隙，再復以利用該燒結裝置實施最後高溫燒結去完成強化硬度之三維物件成型作業。當然，上述此等後處理作業流程係可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。
請參閱第3A圖及第3B圖，其分別為本案第二較佳實施例之快速噴印裝置之示意圖及快速噴印裝置之局部剖面結構示意圖。如第3A圖所示，本實施例之快速噴印裝置3同樣包含介質供給機構30、噴印機構31及疊加積層處理機構32，且噴印機構31及疊加積層處理機構32係設置於工作平台33上，與前述實施例相仿，介質供給機構30用以供應薄片介質4，噴印機構31對薄片介質4之一預定區域(未圖示)實施噴印作業，而疊加積層處理機構32則對噴印後之薄片介質4進行一特定尺寸之裁切作業，惟於本實施例中，介質供給機構30主要採以單件介質供應之方式來供應薄片介質4。
請參閱第3B圖，如圖所示，介質供給機構30包括承載盤300、進給導引輪301及熱壓滾輪302，其中承載盤300用以承載薄片介質4，且薄片介質4係可由高分子薄膜、塑料薄膜、陶瓷薄膜、金屬薄膜或木質薄膜…等等其中一材質與紙材質所合成之薄片材料，但不以此為限。且薄片介質4亦可先進行一前處理，以裁切成單張薄片所需求之列印尺寸，進而設置於承載盤300上，其後再經由進給導引輪301之導引，通過熱壓滾輪302以進行熱壓實作業，而壓緊薄片介質4，並通過工作平台33上方，以構成單張供給薄片介質4實施於工作平台33上方進行噴印及疊加積層裁切作業。
於此實施例中，噴印機構31為一噴頭列印平台310，其係架構於工作 平台33上，且其係為可移動或者不移動者。與前述實施例相仿，該噴頭列印平台310可為具有可雙向移動承載噴頭的二維噴頭獨立平台架構(如第2A圖所示)，或者是由複數個固定式噴頭所組成的二維噴頭頁寬列印平台架構(如第2C圖所示)。以本實施例為例，其係採以複數個固定式噴頭所組成的二維噴頭頁寬列印平台架構，以加快噴印速度，且其係可噴出一單色、多色墨水、一無色、一有色黏合膠劑之至少其中之一，且可噴塗於薄片介質4之該預定區域，以形成幾何圖像或文字。
由上述說明可知，於本實施例中，可應用二維噴印機構31與薄片介質4來實施單張進給之二維物件之噴印作業，亦即透過介質供給機構30供應該薄片介質4輸送至工作平台33上，並可透過噴印機構31對薄片介質4之一預定區域進行噴印處理，以噴印出其需求之列印圖樣，更可利用後續之疊加積層處理機構32的疊材收集槽321來收集已完成噴印的薄片介質4，以完成單張進給之二維物件之噴印作業。當然，該二維物件噴印作業的薄片介質4更可利用後續之疊加積層處理機構32的疊加積層裁切構件320裁切出需求尺寸大小的單張二維物件噴印之薄片介質4。
當然，本發明此二維物件噴印作業並不以單件介質供應之方式為限，若採以連續供應介質實施二維物件噴印作業時，同樣透過介質供給機構30連續供應薄片介質4輸送至工作平台33上，並可透過噴印機構31對薄片介質4之一預定區域進行噴印處理，以噴印出其需求之列印圖樣，同時更可利用後續之疊加積層處理機構32的疊加積層裁切構件320裁切出需求尺寸大小的單張二維物件噴印之薄片介質4。如此本發明二維物件噴印作業之方式並不以單件介質供應之方式為限，前述之連續供應介質之實施態樣亦可據此實施二維物件噴印，其係可依照實際施作情形而任施變化。
以及，當實施單件薄片介質4之三維物件噴印作業時，同樣如第3B圖所示，藉由介質供給機構30的承載盤300予以承載複數個薄片介質4，然後再 由進給導引輪301於以單張進給薄片介質4，並使其通過熱壓滾輪302以實施熱壓實作業，使薄片介質4壓實並通過工作平台33上方，以構成單張供給薄片介質4實施於工作平台33上方，利用噴印機構31的噴頭進行噴印，進而在薄片介質4上描繪出其三維成形物件之輪廓，以完成單張進給之三維噴印作業。
於本實施例中，當薄片介質4完成二維物件或三維物件噴印作業後，則同樣會輸送至疊加積層處理機構32中進行後續疊加積層處理。如第3B圖所示，疊加積層處理機構32同樣包括有疊加積層裁切構件320及疊材收集槽321，其中該疊材收集槽321可將裁切後需求大小的薄片介質4予以收集，且其內部具有升降平台322，升降平台322用以支撐裁切後需求大小的薄片介質4，並予以堆積收集。當每一薄片介質4進行裁切後，升降平台322會降低一薄片介質4之厚度，以便裁切新的薄片介質4，並使之落入疊材收集槽321之升降平台322上進行堆積收集；而該疊加積層裁切構件320則可將通過的薄片介質4予以簡單裁切成需求大小之模塊，同時在實施三維物件噴印的疊加積層作業時，該裁切模塊係大於該成型物件之噴印輪廓，故無須精準切割，並可持續地對新輸送至疊材收集槽321上方之薄片介質4予以推壓，並使其落入疊材收集槽321之升降平台322上進行裁切，並於裁切之同時使新進之薄片介質4可與已裁切之薄片介質4相互疊加實施進行疊加積層作業，以形成三維物件疊加積層模塊。於另一些實施例中，當進行一般之二維物件噴印時，則疊加積層裁切構件320之裁切模塊之尺寸係為一般薄片介質4所需求的列印範圍的尺寸，但不以此為限。
當完成前述之三維物件疊加積層模塊，則可透過後處理以去除該三維物件疊加積層模塊進行裁切作業後剩餘的物料。與前述實施例相同，本實施例亦可具有後處理除料設備(未圖示)，且該後處理除料設備包括熱壓實機構(未圖示)及除料裝置(未圖示)，但不以此為限，其中該熱壓實機構用於將疊材收集槽321中完成裁切作業及疊加積層作業後之三維物件疊加積層模塊予以實施熱壓實固化作業，而該除料裝置則可為一燒結裝置(未圖示)或一液體蝕刻剝離裝置 (未圖示)，但均不以此為限，該燒結裝置利用燒結將三維物件疊加積層模塊之列印輪廓外之餘料予以碳化或脆化處理，該液體蝕刻剝離裝置將三維物件疊加積層模塊之列印輪廓外之餘料予以蝕刻處理或沖洗處理，藉由此等後處理作業後去除該三維物件疊加積層模塊之列印輪廓外的餘料，進而可成型三維物件。
由前述兩實施態樣可見，無論是採以連續供應之方式或是單件介質供應之方式來供應薄片介質2、4，均可透過本案之快速噴印裝置1、3於同一裝置上實施二維物件噴印或三維物件噴印，且關於其具體之實施步驟更可分別如第4A圖及第4B圖所示。如第4A圖所示，當欲以快速噴印裝置1、3實施二維物件噴印作業時，首先如步驟S501所述，提供一快速噴印裝置1、3，至少包含：介質供給機構10、30、噴印機構11、31及疊加積層處理機構12、32；其後，再如步驟S502所述，透過介質供給機構10、30以連續供應之方式或是單件介質供應之方式來供應薄片介質2、4；接著，則如步驟S503所述，將薄片介質2、4輸送至工作平台13、33上，並可透過噴印機構11、31對薄片介質2、4之一預定區域進行噴印處理，以噴印出其需求之列印圖樣。最後，如步驟S504所述，將該噴印完成後之薄片介質2、4輸送至疊加積層處理機構12、32之疊材收集槽121、321中；於一些實施例中，若採以單件介質供應之方式以進行此二維物件噴印作業，則由於單件之薄片介質4於進給時即已裁切成需求尺寸，故當薄片介質4於噴印作業完成後，僅輸送入疊材收集槽321中，即可完成此二維物件噴印作業；而於另一些實施例中，若採以連續供應之方式供給薄片介質2，則當薄片介質2於噴印作業完成後，並將該連續之薄片介質2輸送至疊材收集槽121中，其後更會透過疊加積層裁切構件120對薄片介質2進行裁切處理，以將其裁切為符合需求之單張二維物件列印尺寸，如此以使快速噴印裝置1、3可迅速地完成二維物件噴印作業。
請續參閱第4B圖，如圖所示，當欲實施三維物件噴印時，則首先如步驟S601所述，同樣為提供一快速噴印裝置1、3，至少包含：介質供給機構10、 30、噴印機構11、31、疊加積層處理機構12、32及後處理機構(未圖示)；接著，再如步驟S602所述，透過介質供給機構10、30以連續供應之方式或是單件介質供應之方式來供應薄片介質2、4；其後，再如步驟S603所述，將薄片介質2、4輸送至工作平台13、33上，並可透過噴印機構11、31對薄片介質2、4之一預定區域進行噴印處理，以噴印出其需求之三維物件之單層輪廓。之後，再如步驟S604所示，將該噴印完成後之薄片介質2、4輸送至疊加積層處理機構12、32之疊材收集槽121、321中，再由疊加積層裁切構件120、320對薄片介質2、4進行簡單裁切處理，使其裁切成需求大小之模塊，同時更持續地對新輸送至疊材收集槽121、321上方之薄片介質2、4予以推壓，使其相互疊加實施進行疊加積層作業，以形成三維物件疊加積層模塊。其後，則再對該三維物件疊加積層模塊進行如步驟S605、S606之後處理除料作業，其中如步驟S605所述，先透過熱壓實機構(未圖示)對疊材收集槽121、321中完成裁切作業及疊加積層作業後之三維物件疊加積層模塊予以實施熱壓實固化作業，然後再如步驟S606所述，透過除料裝置(未圖示)，例如為一燒結裝置(未圖示)或一液體蝕刻剝離裝置(未圖示)等，藉由該燒結裝置將三維物件疊加積層模塊進行燒結處理，即將三維物件疊加積層模塊之列印輪廓外之餘料予以碳化或脆化處理，或是透過該液體蝕刻剝離裝置將三維物件疊加積層模塊之列印輪廓外之餘料施以液體蝕刻處理或沖洗處理，藉此以取得三維成型物件之初胚，並完成三維物件成型；然而在另一些實施例中，為了加強三維成型物件之結構強度，其可能再進行另一後處理程序，即如步驟S607所述之填充浸潤燒結強化作業，其即為對剛完成三維成型物件初胚部份再次進行後處理劑的塗佈或浸潤滲透填充該毛細孔隙，並復以利用該燒結裝置實施最後高溫燒結，進而以完成強化硬度之三維物件成型作業。
綜上所述，本案之快速噴印裝置主要由介質供給機構、噴印機構、疊加積層處理機構及後處理機構所構成，其中介質供給機構可以連續供應之方式或是單件介質供應之方式來供應薄片介質，而噴印機構則可為具有可雙向移 動、並可承載單一噴頭之平台架構，或是由複數個固定式噴頭所組成之頁寬列印平台架構，當薄片介質經由噴印機構實施噴印作業後，則會輸送至疊加積層處理機構進行後續之裁切作業及疊加積層作業，同時更可藉由後處理機構將前述完成裁切作業及疊加積層作業之三維物件疊加積層模塊進行進一步之燒結處理、或液體蝕刻處理或沖洗處理，藉此以成型三維物件；然除此之外，若欲以此快速噴印裝置實施二維物件噴印，則其同樣可以相同之機構進行薄片介質之供給及二維物件噴印，惟其無須進行後續之疊加積層作業及後處理作業。此外，除了前述可廣泛應用於二維物件噴印及三維物件噴印之優點之外，利用本案之快速噴印裝置實施三維物件噴印時，其可達成40PPM以上的列印速度，且由於疊加積層處理機構所進行的裁切作業係屬大模塊的裁切方式，故無需精準的切割對位，更可大幅節省製程時間，將三維物件成型的作業時間縮減為1小時即可完成。是以，本案之快速噴印裝置相較於傳統之快速成型裝置時具有成型速度快、成本低廉、且可於同一裝置中實施二維物件噴印及三維物件噴印之功效，極具應用性。
本案得由熟知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。

Claims (21)

  1. 一種快速噴印裝置，包含：一介質供給機構、一噴印機構及一疊加積層處理機構；其中該介質供給機構用以供應一薄片介質，該噴印機構對該薄片介質之一預定區域實施噴印作業，該疊加積層處理機構收集噴印後之該薄片介質，同時能疊加積層處理形成一三維物件，並能對該薄片介質進行一特定尺寸之裁切作業，以完成需求之二維物件噴印之該薄片介質或三維物件噴印之一三維物件疊加積層模塊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之快速噴印裝置，其中該介質供給機構可以單件介質供應或是連續供應方式來供應該薄片介質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之快速噴印裝置，其中該介質供給機構更包括一基材供給構件及一列印介質供給構件，分別用以供給一基材及一列印介質，且該基材及該列印介質可相結合以構成該薄片介質。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之快速噴印裝置，其中該基材為一紙材質，其中該列印介質為一高分子薄膜、一塑料薄膜、一陶瓷薄膜、一金屬薄膜、一木質薄膜之其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之快速噴印裝置，其中該噴印機構為一噴頭列印平台，且該噴頭列印平台為一具有可雙向移動、並可承載一噴頭之平台架構。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之快速噴印裝置，其中該噴印機構為一噴頭列印平台，且該噴頭列印平台為複數個可拆換式噴頭所組成之頁寬列印平台架構。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之快速噴印裝置，其中該噴印機構為一噴頭列印平台，且該噴頭列印平台為複數個固定式噴頭所組成之頁寬列印平台架構。
  8. 如申請專利範圍第5項或第6項或第7項所述之快速噴印裝置，其中該噴頭可噴出一單色、多色墨水、一無色、一有色黏合膠劑之至少其中之一，並噴塗於該薄片介質之該預定區域，以形成幾何圖像或文字。
  9. 一種可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，包含：一介質供給機構、一噴印機構、一疊加積層處理機構及一後處理除料機構；其中該介質供給機構用以供應一薄片介質，該噴印機構對該薄片介質之一預定區域實施二維物件或三維物件之噴印作業，該疊加積層處理機構收集二維物件噴印或三維物件噴印之該薄片介質，並能對該薄片介質進行一特定尺寸之裁切作業，以形成一二維物件特定尺寸的薄片介質或可形成一三維物件疊加積層模塊，而該後處理除料機構用以去除該三維物件疊加積層模塊剩餘的物料，以完成需求之一三維物件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，其中該介質供給機構可以單件介質供應或是連續供應方式來供應該薄片介質。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，其中該介質供給機構更包括一基材供給構件及一列印介質供給構件，分別用以供給一基材及一列印介質，且該基材及該列印介質可相結合以構成該薄片介質。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，其中該噴印機構為一噴頭列印平台，且該噴頭列印平台為一具有可雙向移動、並可承載一噴頭之平台架構。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，其中該疊加積層處理機構更包括有一疊加積層裁切構件及一疊材收集槽，其中該疊加積層裁切構件用以對該薄片介質進行該特定尺寸之裁切作業，該疊材收集槽用以將裁切後之該薄片介質予以收集形成疊層。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，其中該後處理除料機構包括一熱壓實機構及一除料裝置，該熱壓實機構用以將裁切作業之該薄片介層予以實施壓實固化作業。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之可實施二維物件噴印及三維物件噴印之快速噴印裝置，其中該除料裝置可為一燒結裝置或一液體蝕刻剝離裝置，該燒結裝置利用燒結將該薄片介質之列印輪廓外之餘料予以碳化或脆化處理，該液體蝕刻剝離裝置將該薄片介質之列印輪廓外之餘料予以蝕刻處理或沖洗處理。
  16. 一種三維物件噴印方法，至少包括下列步驟：(a)提供一快速噴印裝置，具有一介質供給機構、一噴印機構、一疊加積層處理機構及一後處理除料機構；(b)由該介質供給機構供給一薄片介質；(c)該噴印機構對該薄片介質進行噴印處理；(d)該薄片介質輸送至該疊加積層處理機構進行裁切及疊加積層作業，並形成一三維物件疊加積層模塊；(e)該後處理除料機構對該三維物件疊加積層模塊實施熱壓實固化作業；以及(f)該後處理除料機構對該三維物件疊加積層模塊進行燒結處理、或是液體蝕刻處理或沖洗處理，以取得一三維成型物件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之三維物件噴印方法，其中步驟(b)中，該介質供給機構可以單件介質供應或是連續供應方式來供應該薄片介質。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之三維物件噴印方法，其中步驟(e)中，該後處理除料機構更包含一熱壓實機構，以對該三維物件疊加積層模塊實施熱壓實固化作業。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之三維物件噴印方法，其中步驟(f)中，該後處理除料機構更包含一燒結裝置或一液體蝕刻剝離裝置，該燒結裝置以對該三維物件疊加積層模塊進行燒結處理，該液體蝕刻剝離裝置用以對該三維物件疊加積層模塊進行液體蝕刻處理或沖洗處理，以取得一三維成型物件。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之三維物件噴印方法，其中於步驟(f)之後更可包括步驟(g)：該後處理除料機構對該三維成型物件再次進行填充浸潤及燒結強化作業，以強化三維成型物件之結構強度。
  21. 一種快速噴印裝置，包含：一介質供給機構、一噴印機構及一疊加積層處理機構；其中該介質供給機構用以供應一薄片介質，該噴印機構對該薄片介質之一預定區域實施噴印作業，該疊加積層處理機構收集噴印後之該薄片介質，同時能疊加積層處理形成一三維物件，並能對該薄片介質進行一特定尺寸之裁切作業，以完成需求之三維物件噴印之一三維物件疊加積層模塊。
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