TWI659820B

TWI659820B - 立體列印方法及立體列印裝置

Info

Publication number: TWI659820B
Application number: TW107115505A
Authority: TW
Inventors: 謝欣達; 黃郁庭; 袁國硯
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: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-05-21
Also published as: US20190344511A1; EP3567841A1; KR20200068765A; CN110450403A; KR102187822B1; TW201946765A; JP2019195992A; JP6692944B2

Abstract

一種立體列印方法及立體列印裝置。立體列印裝置包括列印噴頭、著色噴頭與平台。列印噴頭與著色噴頭為共構結構。立體列印方法包括：在列印成形層時一併在成形層的輪廓範圍外列印至少一材料牆；依據成形層的邊界計算出著色噴頭的多個著色路線；將著色噴頭的著色路線轉換為列印噴頭的多個著色經過路線；依據列印噴頭的著色經過路線來計算列印噴頭的多個繞路路線，其中每個繞路路線非為對應的著色經過路線到下一個著色經過路線之間的最短路線，且每個繞路路線與對應的著色經過路線其中之一經過材料牆。

Description

立體列印方法及立體列印裝置

本發明是有關於一種立體列印技術，且特別是有關於一種立體列印方法及立體列印裝置。

利用逐層建構模型等加成式製造（Additive Manufacturing；AM）技術來建造物理立體（three-dimensional；3D）模型的不同方法已紛紛被提出。加成式製造技術一般而言是利用電腦輔助設計（computer-aided design；CAD）等軟體建構的3D模型設計資料轉換為連續堆疊的多個薄（准二維）橫截面層。

目前已發展出許多可以形成多個薄橫截面層的方式。舉例來說，依據前述薄橫截面層的資訊而將成形材料噴塗或擠壓於平台後使其硬化形成薄橫截面層，並在逐層堆疊後即可形成立體物件。此外，列印裝置還可進一步地裝設著色噴頭，以利於在立體物件的製程中或製程後對薄橫截面層或立體物件進行上色。因此，如何讓物件列印與著色動作在製程中能順利地分別被執行而不會相互影響，實為相關技術人員所需考慮的課題。

本發明提供一種立體列印方法及立體列印裝置，其具有同步位移的列印噴頭與著色噴頭，可透過調整列印噴頭的行經路線以使材料牆清潔列印噴頭並避免在非著色路線上的列印噴頭經過立體物件的上方，從而避免立體物件受到列印噴頭內的成形材料在著色噴頭進行著色時行經成形層而影響。

本發明的立體列印方法適用於立體列印裝置。立體列印裝置包括列印噴頭、著色噴頭與平台。列印噴頭在所述平台列印出成形層，著色噴頭在成形層著色。列印噴頭與著色噴頭為共構結構以形成噴頭組。所述立體列印方法包括以下步驟：在列印成形層時一併在成形層的輪廓範圍（bonding area）外列印至少一材料牆；在計算著色操作的噴頭組的路線時，依據成形層的邊界計算出著色噴頭的多個著色路線；將著色噴頭的著色路線轉換為列印噴頭的多個著色經過路線；依據列印噴頭的著色經過路線來計算列印噴頭的多個繞路路線，其中每個繞路路線非為對應的著色經過路線的終點到下一個著色經過路線的起點之間的最短路線，且每個繞路路線與對應的著色經過路線其中之一經過所述至少一材料牆；以及，依據列印噴頭行經所述著色經過路線及所述繞路路線以控制噴頭組運行，以在所述成形層使所述著色噴頭進行著色操作。

本發明的立體列印裝置包括列印噴頭、著色噴頭、平台以及處理器。列印噴頭與著色噴頭為共構結構以形成噴頭組。列印噴頭在平台列印出成形層。處理器在控制列印噴頭以列印成形層時一併在成形層的輪廓範圍外列印至少一材料牆。處理器在計算著色操作的噴頭組的路線時，依據成形層的邊界範圍計算出著色噴頭的多個著色路線，依據列印噴頭與著色噴頭之間的間距將著色噴頭的著色路線轉換為列印噴頭的多個著色經過路線，依據列印噴頭的著色經過路線來計算列印噴頭的多個繞路路線。每個繞路路線非為對應的著色經過路線的終點到下一個著色經過路線的起點之間的最短路線，且每個繞路路線與對應的著色經過路線其中之一經過所述至少一材料牆。處理器依據所述列印噴頭行經所述著色經過路線及所述繞路路線以控制所述噴頭組運行，以在所述成形層使所述著色噴頭進行著色操作。

基於上述，由於本發明實施例的立體列印裝置具有同步移動的列印噴頭與著色噴頭，因此在建構立體物件時便需分為立體列印操作及著色操作，並且立體列印操作通常較著色操作先行完成。在進行著色操作時，為了避免讓立體物件受到列印噴頭內的成形材料在著色噴頭進行著色時行經成形層而影響（例如，從列印噴頭滴落成形材料到成形層），因此在計算列印噴頭與著色噴頭在著色操作的路線時，本發明實施例調整列印噴頭的行經路線以便讓列印噴頭經過材料牆，並避免在非著色路線上的列印噴頭經過立體物件的上方，從而降低列印噴頭滴落材料於立體物件的機率。列印噴頭的成形材料得以因與材料牆接觸而附著在材料牆上，亦即讓材料牆提供對列印噴頭的刮料及清潔動作，故能有效避免著色時，列印噴頭的成形材料落於成形層而影響立體物件的列印品質。

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。

圖1是依據本發明一實施例的立體列印裝置100的局部示意圖。圖2是立體列印裝置的局部俯視示意圖。請同時參考圖1至圖2，在本實施例中，立體列印裝置100包括機架110、平台120、列印組件130以及控制模組140（繪示於圖2）。立體列印裝置100例如是熔融沉積造型（Fused Deposition Modeling；FDM）裝置，其藉由列印組件130的列印噴頭131而能在平台120上逐層列印出成形層200，進而堆疊出立體物件。列印組件130還包括著色噴頭132，其例如是噴墨頭，用以對成形層或立體物件進行著色。

本實施例的立體列印方法搭配直角座標X-Y-Z，以對相關構件的配置及動作進行更明確的定義與敘述，在此是以平台120具有X-Y平面，而多層成形層是沿正Z軸方向堆疊出立體物件，但本發明不以此為限。也就是說，構件之間的配置與動作是處於相對狀態，當套用以不同的座標系時當然存在不同描述方式，但並不影響構件之間的對應關係。

本實施例的列印噴頭131與著色噴頭132形成噴頭組以在機架110的內部空間中同步移動。進一步地說，如圖1與圖2所示，列印組件130還包括移動件133，可移動地組裝於機架110且電性連接控制模組140。控制模組140包括處理器142以及用於儲存或暫存本發明實施例所述的立體列印方法的相關指令的記憶體。列印噴頭131與著色噴頭132共同地組裝於移動件133上，因而兩者同隨移動件133在機架110內移動。換句話說，列印噴頭131與著色噴頭132設置於同一個移動件133而形成共構（co-construction）結構，亦即僅以單一驅動手段（僅驅動移動件133）即能同步移動列印噴頭131與著色噴頭132（也可視為兩者之間不存在相對運動）。如此一來，在以著色噴頭132對成形層或立體物件進行著色時，列印噴頭131也會隨之行經成形層或立體物件的上方（亦即，沿Z軸方向的上方）。當列印噴頭131剛列印完成形層或立體物件時，其內還會存有殘餘的成形材料，故如上述在其經過已列印完的成形層或立體物件時，殘餘的成形材料便有滴落或垂落在已列印完的成形層或立體物件的可能。

為避免上述殘餘成形材料對列印目標造成品質上的影響，本實施例提供的立體列印方法及相應的立體列印裝置可在著色噴頭作動時，除了透過材料牆清潔列印噴頭以外，並可在計算列印噴頭的位移路線時盡量避免在非著色路線上的列印噴頭經過立體物件的上方，從而盡量避免因上述原因影響到成形層或立體物件的品質。

本實施例所述的立體列印方法是在立體模型完成後即可執行，亦即，在將立體物件模型以電腦輔助設計方式予以建構完畢後，即能以所述立體方法予以切層解析，且在解析為多個成形層的過程中，控制模組140中的處理器142能據以模擬出列印噴頭131、著色噴頭132與移動件133的作動模式，以提供立體列印裝置100在進行實體列印時的動作指令。在另一實施例中，立體物件模型也可在另一計算機裝置或非立體列印裝置的處理器予以進行解析動作，待完成解析並產生動作指令之後，再匯入立體列印裝置100的控制模組140而進行實體列印動作。

請參照圖2，本實施例在列印成形層200時，一併於成形層200的輪廓範圍202外形成至少一個材料牆210，並在完成成形層200與材料牆210之後，方進行著色區的著色動作。由於此材料牆的高度剛好能夠刮除列印噴頭131上的殘餘成形材料，因此本實施例在計算列印噴頭與著色噴頭在著色操作的路線時，便調整列印噴頭的行經路線以讓列印噴頭經過透過材料牆以移除殘餘之成形材料，並避免在非著色路線上的列印噴頭經過立體物件的上方，從而降低列印噴頭滴落材料於立體物件的機率。所謂的『輪廓範圍（bonding area）』係指可框住整個待列印立體物件之最小矩形體在X-Y平面上正投影之矩形區塊，其中所述最小矩形體的各個面至少與X軸、Y軸、或Z軸之一相平行。『輪廓範圍（bonding area）』可能大於成形層200的外圍輪廓（在此稱為是成形層的邊界）。舉例而言，以一底面在下之圓錐體為待列印立體物件時，底面之成形層為所有切層中直徑最大之圓形，越往上面之成形層則為直徑較小之圓形。而其輪廓範圍（bonding area）則相當於以底面之成形層之圓形直徑為邊長所建構之矩形區塊(在此為正方形)，且此矩形區塊剛好框住底面之成形層之圓形。對於越往上面之成形層而言，此輪廓範圍會大於成形層之圓形，即輪廓範圍之邊長和成形層之圓形間仍有間隔距離。設立輪廓範圍的目的是為了方便立體列印裝置中的控制模組140判斷列印組件130是否位於當層之成形層200的上空，且更重要地是不至於影響其下已完成之成形層。例如，當列印組件130位在輪廓範圍之外時，表示列印組件130不僅不在當層之成形層200的上空，且亦不至於影響其下已完成之成形層(例如底下先前已形成之底面等)。此外，成形層200的邊界將會因為立體物件的外型而並不限定其形狀，因此輪廓範圍將有助於簡化控制模組140對於列印組件130的路徑規劃或進行相關操作。

圖3是依據本發明一實施例的立體列印方法的流程圖。在此先行設定本發明實施例的相關前提要件，本實施例的列印噴頭與著色噴頭在進行列印操作和/或著色操作時的其中一個動作指令的操作方向係沿X軸方向前進，並在完成此動作指令後讓列印噴頭與著色噴頭回到下一個動作指令的起點。為使在著色操作時可讓列印噴頭先行經過材料牆210，本實施例將材料牆210主要設置於輪廓範圍202的右方，應用本實施例可依其需求任意地將材料牆210設置於輪廓範圍202的附近（例如，輪廓範圍202的左方、上方、下方），並不僅受限於本實施例。

請同時參考圖2及圖3，於步驟S310中，控制模組140中的處理器142透過控制列印噴頭131以在列印成形層200時，一併在成形層200的輪廓範圍202外列印至少一個材料牆（在此以材料牆210作為舉例）。成形層200的列印步驟略敘如下，首先控制模組140獲得立體物件的模型資訊，並對此模型資訊解析為成形層資訊。所謂的『成形層』即是將軟體建構的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。然後，對成形層進行解析，且處理器140依據解析後所產生的對應指令驅動立體列印裝置100以進行列印，以列印成型層200以及材料牆210。應用本實施例者可任意調整列印成型層200以及材料牆210的先後順序，亦即，成型層200與材料牆210可同時透過列印噴頭131進行列印，或是先列印成型層200與材料牆210的其中之一，然後再列印另一個。

材料牆210的設置位置可依據列印噴頭131與噴頭組兩者之間的設置關係來設定材料牆的位置。例如，輪廓範圍202的下方邊界與材料牆210的最下方L1之間的距離a應小於等於列印噴頭131的中心點N1與噴頭組中著色噴頭132最下方之間的距離n。因此，當乘載列印噴頭131與著色噴頭132的移動件133位於圖2中的位置LN1（以虛線呈現）以進行著色操作的首個動作指令時，便可讓列印噴頭131經過材料牆210以刮除殘餘材料。此外，控制模組140也可讓動作指令的起點設置於材料牆的位置附近，從而在進行著色操作的每個動作指令時皆會讓列印噴頭131經過材料牆210以刮除殘餘材料。材料牆210中的支撐部212係用以支撐材料牆本體之用，應用本實施例者不限制支撐部212的長度、形狀及設置方向。

於步驟S320中，控制模組140在計算著色操作的噴頭組的路線時，依據成形層200的邊界或所述輪廓範圍計算出著色噴頭132的多個著色路線。圖4為步驟S320至步驟S340中著色噴頭132的著色路線、列印噴頭131的著色經過路線與繞路路線的示意圖。著色操作主要是以著色噴頭132對成形層200進行著色（例如，以噴墨方式著色），因此控制模組140會先行計算或獲得著色噴頭132的多個著色路線（例如，圖4中的實線箭頭CR1至CR4）。本實施例所謂的『著色路線』是使著色噴頭132經過成形層200的上方（亦即，沿Z軸方向的上方）且進行著色。在本實施例中，本實施例的『成形層200的邊界』可以是成形層200在圖4上呈現的封閉曲線。在符合本發明的部分實施例中，控制模組140可以在以『讓著色噴頭132的著色路線較短』的前提下，讓每個著色路徑盡量接近於成形層200的邊界，從而計算出具備較短著色距離的著色路徑。另一方面，本發明實施例亦可以利用位於『成形層200的邊界』之外的輪廓範圍來作為計算著色路線的依據，也就是，依據成形層200的輪廓範圍202計算出著色噴頭132的著色路線。利用成形層200的輪廓範圍來作為計算著色路線依據的理由在於，成行層200的邊界可能十分複雜（例如，五芒星形狀、或甚至具備多個凹陷形狀的邊界）。因此，採用輪廓範圍作為計算著色路線的依據可降低控制模組140的運算量。此外，如同之前對於輪廓範圍之說明，利用輪廓範圍除了使立體列印裝置確保列印組件130不會位於當層之成形層200的上空，亦可確保不影響其下已完成之成形層。圖4中的實施例即是利用成形層200的輪廓範圍來作為計算著色路線的依據的範例。然熟悉此領域技藝之人士當明瞭，利用輪廓範圍來作為計算依據可能計算量較小且對各成形層影響較小，但列印時間可能較長，而利用成形層200的邊界來作為計算依據可能是較短之路徑而可短列印時間，但計算量可能較大。熟悉此領域技藝之人士當能自行斟酌取捨而決定使用何者。例如在使用前述材料牆以刮除殘餘材料的情形下，評估殘餘材料滴落之機率較小，則決定利用成形層200的邊界來作為計算依據。

為方便說明，圖4中著色路線CR1、CR2、CR3及CR4的起點分別繪示噴頭組的移動件133的位置LN11、LN21、LN31及LN41，著色路線CR1、CR2、CR3及CR4的終點亦分別繪示噴頭組的移動件133的位置LN12、LN22、LN32及LN42。於本實施例中，當具備著色噴頭132的移動件133依據著色路線CR1進行著色操作並從位置LN11抵達位置LN12後，便會移動到下一個著色路線（即，著色路線CR2）的起點（即，將移動件133移動到位置LN21）；當具備著色噴頭132的移動件133依據著色路線CR3進行著色操作並從位置LN31抵達位置LN32後，便會移動到下一個著色路線（即，著色路線CR4）的起點（即，將移動件133移動到位置LN41）。換句話說，各個著色路線的起點與終點皆位在成形層200的邊界（以本實施例來說，成形層200的輪廓範圍202）之外。

於圖3的於步驟S330中，控制模組140依據列印噴頭131與著色噴頭132之間的間距以將著色噴頭132的著色路線CR1~CR4轉換為列印噴頭131的多個著色經過路線CPR1~CPR4。本實施例的列印噴頭131的中心點N1與著色噴頭132的設定點N2之間的間距以NB表示。從圖4可看出，在獲知列印噴頭131與著色噴頭132之間的間距NB的時候，便將著色路線CR1~CR4位移間距NB以獲得列印噴頭131的著色經過路線CPR1~CPR4。進行步驟S330的理由在於，本實施例主要是為了盡量避免列印噴頭131在進行著色操作時經過立體物件的成形層200的上方，因此便必須知道一定會讓列印噴頭131經過立體物件的成形層200的上方的著色經過路線CPR1~CPR4。此外，知道著色經過路線CPR1~CPR4後，亦可據以計算以下步驟S340中列印噴頭131的多個繞路路線。

於圖3的於步驟S340中，控制模組140中的處理器142依據列印噴頭131的著色經過路線（如，CPR1~CPR4）來計算列印噴頭131的多個繞路路線（如，繞路路線TR1與TR3）。本實施例中，當列印噴頭131依據著色經過路線CPR1進行著色操作並從位置LN11抵達位置LN12後，便會移動到下一個著色路線（即，著色路線CR2）的起點（即，將移動件133移動到位置LN21），在此將著色經過路線的終點到下一個著色經過路線的起點之間的路線稱為是『繞路路線』。

以往的立體列印技術中，為了縮短列印時間，通常是將繞路路線設定為著色經過路線的終點到下一個著色經過路線的起點之間的最短路線。然而，若將繞路路線設定為最短路線時，將會讓列印噴頭131在著色操作時大都位於成形層200的上方，導致印噴頭內的成形材料在著色噴頭進行著色時滴落在成形層200上。因此為了避免上述問題，本發明實施例的『繞路路線』並不是著色經過路線的終點到下一個著色經過路線的起點之間的最短路線，而是盡量設計『繞路路線』以使其繞過成形層200而避免讓列印噴頭131在成形層200的上方。並且，每個繞路路線與對應的著色經過路線其中之一將會經過材料牆210，以刮除列印噴頭131上的殘餘成形材料。本實施例是讓每個著色經過路線CPR1~CPR4在剛開始時便經過材料牆210。於部分實施例中，亦可藉由實驗或經驗法則來得知列印噴頭131上的殘料何時會滴落以設定滴料時間，並在設計著色操作中列印噴頭131的移動路線（包含著色經過路線及繞路路線）時，讓列印噴頭131在經過材料牆210後的所述滴料時間內在成形層200的上方，而其他時間則不要讓列印噴頭131經過成形層200的上方，如此可避免殘料滴落在成形層200上。

於圖3的步驟S350中，控制模組140中的處理器142便依據列印噴頭131行經著色經過路線（如，圖4中的CPR1至CPR4）及繞路路線（如，圖示中的TR1、TR3）以控制噴頭組13運行，以在成形層200使著色噴頭132進行著色操作。藉此，便可在列印出立體物件的成形層200後，再對成形層200完成著色。

在此以圖4中的繞路路線TR1與TR3作為舉例來說明如何計算與決定列印噴頭131的繞路路線。圖5是步驟S340的詳細流程圖。於步驟S510中，處理器142判斷繞路路線其中之一所對應的著色經過路線較為靠近成形層200的第一邊界EG1與第二邊界EG2。本實施例的第一邊界EG1位於成形層200被所對應的著色經過路線所劃分的一側。第二邊界EG2位於成形層200被所對應的著色經過路線所劃分的另一側。

以從著色經過路線CPR1的終點到著色經過路線CPR2的起點之間的繞路路線TR1為例，繞路路線TR1對應至著色經過路線CPR1，第一邊界EG11為成形層200被所對應的著色經過路線CPR1所劃分的一側邊界；第二邊界EG21為成形層200被所對應的著色經過路線CPR2所劃分的另一側邊界。由於第二邊界EG21對於著色經過路線CPR1的平均距離短於第一邊界EG11對於著色經過路線CPR1的平均距離，因此處理器142判斷著色經過路線CPR1較為接近第二邊界EG21。

當著色經過路線CPR1較為靠近成形層200的第二邊界EG21時，則從步驟S510進入步驟S530，處理器142計算繞路路線TR1以使其沿著第二邊界EG21且不經過成形層220的上方而抵達下一個著色經過路線CPR2的起點。於本實施例中，由於第二邊界EG21較為靠近成形層200的輪廓範圍202的下方邊界，因此繞路路線TR1便繞過輪廓範圍202的下方邊界處，便可使其沿著第二邊界EG2且不經過成形層220的上方而抵達下一個著色經過路線CPR2的起點。

此外以從著色經過路線CPR3的終點到著色經過路線CPR4的起點之間的繞路路線TR3為例，繞路路線TR3對應至著色經過路線CPR3，第一邊界EG13為成形層200被所對應的著色經過路線CPR3所劃分的一側邊界；第二邊界EG23為成形層200被所對應的著色經過路線CPR3所劃分的另一側邊界。由於第一邊界EG13對於著色經過路線CPR3的平均距離短於第二邊界EG2對於著色經過路線CPR3的平均距離，因此處理器142判斷著色經過路線CPR3較為接近第一邊界EG13。

當著色經過路線CPR3較為靠近成形層200的第一邊界EG13時，則從步驟S510進入步驟S520，處理器142計算繞路路線TR3以使其沿著第一邊界EG13且不經過成形層220的上方而抵達下一個著色經過路線CPR4的起點。於本實施例中，由於第一邊界EG13較為靠近成形層200的輪廓範圍202的上方邊界，因此繞路路線TR3便繞過輪廓範圍202的下方邊界處，便可使其沿著第一邊界EG13且不經過成形層220的上方而抵達下一個著色經過路線CPR4的起點。

於步驟S540中，處理器142判斷是否將所有的繞路路線計算完畢。若有尚未計算完成的繞路路線，則回到步驟S510以續行計算。若已將所有的繞路路線計算完畢，則完成圖3的步驟S340。

圖4中所揭露的繞路路線係以繞過輪廓範圍202的上方或下方邊界處來實現，應用本實施例者也可以讓列印噴頭131直接沿著成形層的第一邊界或第二邊界行進作為繞路路線。圖6為本發明另一實施例的繞路路線的示意圖。如圖6所示，繞路路線TR1便是沿著成形層220所對應的第二邊界EG21行進。於部分實施例中，若第一邊界或第二邊界過於曲折，控制模組140也可利用邊界的外觀設計繞路路線，只要盡量讓繞路路線上的列印噴頭131不經過成形層上空即可。

綜上所述，由於本發明實施例的立體列印裝置具有同步移動的列印噴頭與著色噴頭，因此在建構立體物件時便需分為立體列印操作及著色操作，並且立體列印操作通常先於著色操作完成。在進行著色操作時，為了避免讓立體物件受到列印噴頭內的成形材料在著色噴頭進行著色時行經成形層而影響（例如，從列印噴頭滴落成形材料到成形層），因此在計算列印噴頭與著色噴頭在著色操作的路線時，便讓列印噴頭經過透過材料牆，並調整列印噴頭的行經路線以避免在非著色路線上的列印噴頭經過立體物件的上方，從而降低列印噴頭滴落材料於立體物件的機率。列印噴頭的成形材料得以因與材料牆接觸而附著在材料牆上，亦即讓材料牆提供對列印噴頭的刮料及清潔動作，故能有效避免著色時，列印噴頭的成形材料落於成形層而影響立體物件的列印品質。

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。

100‧‧‧立體列印裝置

110‧‧‧機架

120‧‧‧平台

130‧‧‧列印組件

131‧‧‧列印噴頭

132‧‧‧著色噴頭

133‧‧‧移動件

140‧‧‧控制模組

142‧‧‧處理器

200‧‧‧成形層

202‧‧‧成形層的輪廓範圍

210‧‧‧材料牆

212‧‧‧支撐部

S310~S350‧‧‧立體列印方法的各步驟

S510~S540‧‧‧步驟

X‧‧‧X軸

Y‧‧‧Y軸

Z‧‧‧Z軸

a‧‧‧輪廓範圍的下方邊界與材料牆的最下方之間的距離

L1‧‧‧材料牆的最下方

n‧‧‧列印噴頭的中心點N1與噴頭組的移動件最下方之間的距離

N1‧‧‧列印噴頭的中心點

N2‧‧‧著色噴頭的設定點

NB‧‧‧列印噴頭的中心點與著色噴頭的設定點之間的間距

LN1、LN11、LN12、LN21、LN22、LN31、LN32、LN41、LN42‧‧‧移動件的位置

CR1~CR4‧‧‧著色噴頭的箭頭/著色路線

CPR1~CPR4‧‧‧列印噴頭的著色經過路線

EG11、EG13‧‧‧第一邊界

EG21、EG23‧‧‧第二邊界

TR1、TR3‧‧‧繞路路線

圖1是依據本發明一實施例的立體列印裝置的局部示意圖。圖2是立體列印裝置的局部俯視示意圖。圖3是依據本發明一實施例的立體列印方法的流程圖。圖4為步驟S320至步驟S340中著色噴頭132的著色路線、列印噴頭131的著色經過路線與繞路路線的示意圖。圖5是步驟S340的詳細流程圖。圖6為本發明另一實施例的繞路路線的示意圖。

Claims

一種立體列印方法，適用於立體列印裝置，所述立體列印裝置包括列印噴頭、著色噴頭與平台，所述列印噴頭在所述平台列印出成形層，所述著色噴頭在所述成形層著色，其中所述列印噴頭與所述著色噴頭為共構結構以形成噴頭組，所述立體列印方法包括：在列印成形層時一併在成形層的輪廓範圍外列印至少一材料牆；在計算著色操作的所述噴頭組的路線時，依據所述成形層的邊界或所述輪廓範圍計算出所述著色噴頭的多個著色路線；將所述著色噴頭的所述著色路線轉換為所述列印噴頭的多個著色經過路線；依據所述列印噴頭的所述著色經過路線來計算所述列印噴頭的多個繞路路線，其中每個繞路路線非為對應的著色經過路線的終點到下一個著色經過路線的起點之間的最短路線，且每個繞路路線與對應的所述著色經過路線其中之一經過所述至少一材料牆；以及依據所述列印噴頭行經所述著色經過路線及所述繞路路線以控制所述噴頭組運行，以在所述成形層使所述著色噴頭進行所述著色操作。
如申請專利範圍第1項所述的立體列印方法，其中所述繞路路線上的所述列印噴頭不經過所述成形層的上方。
如申請專利範圍第1項所述的立體列印方法，計算所述列印噴頭的所述繞路路線包括：判斷所述繞路路線其中之一所對應的著色經過路線較為靠近所述成形層的第一邊界與第二邊界，其中所述第一邊界位於所述成形層被所對應的所述著色經過路線所劃分的一側，所述第二邊界位於所述成形層被所對應的所述著色經過路線所劃分的另一側；以及當所對應的所述著色經過路線較為靠近所述第一邊界時，計算所述繞路路線其中之一以使其沿著所述第一邊界且不經過所述成形層的上方而抵達下一個著色經過路線的起點。
如申請專利範圍第3項所述的立體列印方法，計算所述列印噴頭的所述繞路路線還包括：當所對應的所述著色經過路線較為靠近所述第二邊界時，計算所述繞路路線其中之一以使其沿著所述第二邊界且不經過所述成形層的上方而抵達下一個著色經過路線的起點。
如申請專利範圍第1項所述的立體列印方法，其中依據該列印噴頭與該著色噴頭之間的間距以將所述著色噴頭的所述著色路線轉換為所述列印噴頭的所述著色經過路線，並且所述立體列印方法還包括：依據所述列印噴頭與所述噴頭組兩者之間的設置關係設定所述至少一材料牆的位置。
如申請專利範圍第1項所述的立體列印方法，其中該成形層與該材料牆同時列印完成。
一種立體列印裝置，包括：列印噴頭；著色噴頭，其中所述列印噴頭與所述著色噴頭為共構結構以形成噴頭組；平台，其中所述列印噴頭在所述平台列印出成形層；以及處理器，其中所述處理器在控制所述列印噴頭以列印成形層時，一併在成形層的輪廓範圍外列印至少一材料牆，所述處理器在計算著色操作的所述噴頭組的路線時，依據所述成形層的邊界或所述輪廓範圍計算出所述著色噴頭的多個著色路線，依據所述列印噴頭與所述著色噴頭之間的間距將所述著色噴頭的所述著色路線轉換為所述列印噴頭的多個著色經過路線，依據所述列印噴頭的所述著色經過路線來計算所述列印噴頭的多個繞路路線，其中每個繞路路線非為對應的著色經過路線的終點到下一個著色經過路線的起點之間的最短路線，且每個繞路路線與對應的所述著色經過路線其中之一經過所述至少一材料牆，所述處理器依據所述列印噴頭行經所述著色經過路線及所述繞路路線以控制所述噴頭組運行，以在所述成形層使所述著色噴頭進行所述著色操作。
如申請專利範圍第7項所述的立體列印裝置，其中所述繞路路線上的所述列印噴頭不經過所述成形層的上方。
如申請專利範圍第7項所述的立體列印裝置，其中所述處理器判斷所述繞路路線其中之一所對應的著色經過路線較為靠近所述成形層的第一邊界與第二邊界，其中所述第一邊界位於所述成形層被所對應的所述著色經過路線所劃分的一側，所述第二邊界位於所述成形層被所對應的所述著色經過路線所劃分的另一側，當所述處理器判斷所對應的所述著色經過路線較為靠近所述第一邊界時，計算所述繞路路線其中之一以使其沿著所述第一邊界且不經過所述成形層的上方而抵達下一個著色經過路線的起點。
如申請專利範圍第9項所述的立體列印裝置，當所述處理器判斷所對應的所述著色經過路線較為靠近所述第二邊界時，計算所述繞路路線其中之一以使其沿著所述第二邊界且不經過所述成形層的上方而抵達下一個著色經過路線的起點，其中所述繞路路線上的所述列印噴頭不經過所述成形層的上方。