TWI657915B - 三維複合式印表機 - Google Patents

Abstract

一種三維複合式印表機，具有至少三自由度機台，但用於SLA(Stereo Lithography Apparatus，光敏樹脂選擇性固化)製程，但也可更換為FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉積)製程。其中至少三自由度機台包括一移動頭，其特徵在於，該三維複合式印表機更包括一成型模組，係連接於該移動頭，其中該成型模組包括一成型平台；以及一光聚合模組，包括一光聚合容器及一光源件。

Description

三維複合式印表機

本發明係關於一種三維複合式印表機，具有至少三自由度機台但用於SLA製程，但也更換為FDM製程。

目前3D印表機主要有兩個技術，一種是FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉積)，以及SLA(Stereo Lithography Apparatus，光敏樹脂選擇性固化)。

FDM的優點在於操作環境乾淨、安全，材料無毒，整體設備簡單，不過機台需要三自由度機台，成型速度不快，另外其精密度較低。

SLA的優點在於機台簡易，只需一自由度機台，成型速度可以更快，且經密度及表面光滑度佳，但SLA系統需要對液體進行操作的精密設備，對工作環境要求苛刻光敏樹脂有輕微毒性，對環境有污染，對部分人體皮膚有過敏反應樹脂材料價格貴，但成型後強度、剛度、耐熱性都有限，不利於長時間保存。

由於FDM與SLA成型製程完全不同，因此使用者若要採用FDM與SLA時，就會購買FDM與SLA兩種3D印表機。然而這樣的花費，或所佔的空間都增加不少，因此有改進之必要。

本發明之主要目的係在提供FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉積)與SLA(Stereo Lithography Apparatus，光敏樹脂選擇性固化)兩種製程的三維複合式印表機。

為達成上述之目的，本發明包括一至少三自由度機台，在本說明書中至少三自由度機台意思是能提供三個或三個以上自由度的機台，譬如能提供四個自由度的機台也是本說明書中所述的至少三自由度機台。其中至少三自由度機台包括一移動頭，其特徵在於，該三維複合式印表機更包括一成型模組，係連接於該移動頭，其中該成型模組包括一成型平台；以及一光聚合模組，包括一光聚合容器及一光源件；藉由上述之構造，該成型平台藉由該移動頭之上下移動，使得該成型平台可以進入該光聚合容器，以及離開該光聚合容器。

成型模組更包括一成型平台接合件，該成型平台接合件連接該成型平台，且成型平台接合件能進行連接該移動頭，或脫離該移動頭。

根據本發明之一實施例，三維複合式印表機更包括一擠出模組，其中該擠出模組包括一擠出模組頭及一擠出模組接合件。當該成型平台接合件脫離該移動頭時，該擠出模組接合件能進行連接該移動頭，且當該擠出模組接合件脫離連接該移動頭時，該成型平台接合件能連接該移動頭。

為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉具體實施例說明如下。

如圖1所示，本發明三維複合式印表機1第一實施例側視圖，做為FDM使用。圖1所示的三維複合式印表機1即為一般看到的FDM三維複合式印表機1，包括一至少三自由度機台10，其中至少三自由度機台10包括一移動頭11，使得移動頭11可以進行至少三自由度移動。由於本發明並非在改良三維複合式印表機的三自由度機台如何控制，或是電腦程式如何更精密控制移動頭之精密度，因此對於三自由度機台不再做贅述。

三維複合式印表機1的移動頭11是由三組移動桿控制其自由度，在業界習慣稱之為Delta Type（三角洲型），由於Delta Type已為習知技術，在此不再做贅述。

FDM三維複合式印表機1會搭配一擠出模組50，其中擠出模組50包括一擠出模組頭51及一擠出模組接合件52。擠出模組接合件52會連接移動頭11，並能方便脫離移動頭11，關於擠出模組接合件52與移動頭11之間連接機構有相當多機構的方式，譬如透過螺絲接合，一般快拆結構，凹凸結合機構，夾持機構，吸磁式機構等等。由於本發明並非在改良擠出模組接合件52，也非在改良擠出模組頭51如何將材料熱融射出，因此在此不贅述擠出模組頭51與擠出模組接合件52之詳細構造。

圖2係本發明三維複合式印表機1a第二實施例側視圖，也做為FDM使用，與第一實施例不同是三維複合式印表機1a，在業界習慣稱之為為”Cartesian Type” （笛卡爾型/直角座標型） ，也就是至少三自由度機台10a的構造與Delta Type不同，”Cartesian Type”有好幾種形式，有的機構是讓移動頭11進行三自由度的移動，而列印平台（圖未示，置放正在列印中的物品）靜止不動，有些是列印平台進行一個自由度的移動（譬如上下的Z軸移動），而移動頭進行二個自由度的移動（譬如X-Y平面的移動）。由於”Cartesian Type”已為習知技術，在此不再做贅述。

同樣的FDM三維複合式印表機1a會搭配一擠出模組50，其中擠出模組50包括一擠出模組頭51及一擠出模組接合件52，擠出模組接合件52會連接移動頭11。

請參考圖3係本新型三維複合式印表機1第一實施例側視圖，做為SLA使用。

三維複合式印表機1的至少三自由度機台10與圖1是相同的，圖3與圖1不同之處是將圖1的擠出模組50換成圖3的成型模組20，並搭配光聚合模組30以能進行SLA製程。成型模組20包括一成型平台21與成型平台接合件22，並透過成型平台接合件22連接於移動頭11，在本實施例中，成型平台接合件22與移動頭11之間連接機構應該要與擠出模組接合件52與移動頭11之間連接機構相同或類似，使得成型平台接合件22與擠出模組接合件52交換時很方便，為使使用者方便讓成型平台接合件22與移動頭11可以方便地連接或脫離，建議成型平台接合件22與移動頭11之間連接機構採取一般快拆機構。

請一併參考圖5，為搭配成型模組20，一光聚合模組30設置在至少三自由度機台10下方，光聚合模組30主要包括一光聚合容器31及一光源件35，在本實施例中光聚合模組30更包括透明隔離層32，磁吸固定環33（快拆機構的一種）以及光聚合底台34。透明隔離層32置於光聚合容器31下方，透過磁吸固定環33將透明隔離層32與光聚合容器31接合，使光敏樹脂（圖未示）能置入光聚合容器31而不外洩。光源件35則是設置於光聚合底台34上方，提供光源（一般採用紫外光，目前也有人採用可見光），而光源件35所發出之光通過透明隔離層32而能照射光敏樹脂（圖未示）。

請參考圖4，圖4與圖3之不同在於圖4採用的是如圖2的”Cartesian Type”三維複合式印表機1a，同樣的三維複合式印表機1a也搭配成型模組20及光聚合模組30以能進行SLA製程。由於SLA製程已為習知技術，在此不再做贅述。

本發明的重點在於過去FDM三維印表機就做FDM製程，也許因為有不同射出材質而有更換擠出模組，但都是FDM製程。FDM製程需要三自由度機台，而SLA製程只需要一自由度機台（上下移動）機構設計及控制簡單多了，因此SLA製程未曾用於三自由度機台。所以長期以來FDM製程與SLA製程就是分開的機器，未曾共同使用一機台。本發明的重點在於能更換原本使用的FDM製程至SLA製程，或更換原本使用的SLA製程至FDM製程，而僅需更換『成型模組20與擠出模組50』至『光聚合模組30』即可，反之亦然。

需注意的是，上述僅為實施例，而非限制於實施例。譬如此不脫離本發明基本架構者，皆應為本專利所主張之權利範圍，而應以專利申請範圍為準。

三維複合式印表機 1 三維複合式印表機 1a 至少三自由度機台10 移動頭11 成型模組20 成型平台21 成型平台接合件22 光聚合模組30 光聚合容器31 透明隔離層32 磁吸固定環33 光聚合底台34 光源件35 擠出模組50 擠出模組頭51 擠出模組接合件52

圖1係本發明三維複合式印表機第一實施例側視圖，做為FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉積)使用。 圖2係本發明三維複合式印表機第二實施例側視圖，做為FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉積)使用。 圖3係本發明三維複合式印表機第一實施例側視圖，做為SLA(Stereo Lithography Apparatus，光敏樹脂選擇性固化)使用。 圖4係本發明三維複合式印表機第二實施例側視圖，做為SLA(Stereo Lithography Apparatus，光敏樹脂選擇性固化)使用。 圖5係本發明關於成型模組及光聚合模組立體分解圖。

Claims (7)

1. 一種三維複合式印表機，包括一至少三自由度機台，其中該至少三自由度機台包括一移動頭，其特徵在於，該三維複合式印表機更包括：一成型模組，係連接於該移動頭，其中該成型模組包括一成型平台及一成型平台接合件，該成型平台接合件連接該成型平台，且該成型平台接合件連接該移動頭，藉此該成型平台接合件能進行連接該移動頭，或脫離該移動頭；一光聚合模組，包括一光聚合容器及一光源件；藉由上述之構造，該成型平台藉由該移動頭之上下移動，使得該成型平台可以進入該光聚合容器，以及離開該光聚合容器；以及一擠出模組，其中該擠出模組包括一擠出模組頭及一擠出模組接合件，該擠出模組接合件能進行連接該移動頭，或脫離該移動頭，藉此當該擠出模組接合件脫離連接該移動頭時，該成型平台接合件能連接該移動頭，並安裝該光聚合模組；且當該成型平台接合件脫離該移動頭及移除該光聚合模組後，該擠出模組接合件能進行連接該移動頭。
2. 如申請專利範圍第1項所述之三維複合式印表機，其中光聚合模組更包括一透明隔離層係設於該光聚合容器下方及該光源件上方。
3. 如申請專利範圍第2項所述之三維複合式印表機，其中光聚合模組更包括一光聚合底台，該光聚合底台係設於該光聚合容器下方，該光聚合底台並與該光源件結合。
4. 如申請專利範圍第3項所述之三維複合式印表機，其中光聚合模組更包括一快拆機構，該快拆機構用以讓該光聚合底台與該光聚合容器能方便進行結合或分離。
5. 如申請專利範圍第4項所述之三維複合式印表機，其中該快拆機構為一磁吸固定環，該磁吸固定環用以讓該光聚合底台與該光聚合容器能方便進行結合或分離。
6. 如申請專利範圍第1項所述之三維複合式印表機，其中該三維複合式印表機為三角洲型(Delta Type)。
7. 如申請專利範圍第1項所述之三維複合式印表機，其中該三維複合式印表機為笛卡爾型/直角座標型(Cartesian Type)。