TWM502564U - 三維列印裝置 - Google Patents

Description

三維列印裝置

本新型創作是有關於一種列印裝置，且特別是有關於一種三維列印裝置。

近年來，隨著三維列印技術及其材料應用日趨成熟，透過三維列印技術製造所得的三維元件在精密度和強度等方面已大幅提升，故逐漸為製造業界或工業界所採用，為新一代的前瞻製造技術。

詳細來說，三維列印技術，例如積層製造技術(亦稱為加法式製造)，是自三維圖檔擷取出多個二維的子層的輪廓，再依據各個子層的輪廓以逐層堆積的方式加工出三維元件。然而，與所選用的材料本身之特性相關，各個子層在形成時，其表面會有不平整的情形；或者，與製程機台的精度相關，在逐層堆積後，相鄰的子層間可能會有界線的產生，以上結果皆會導致三維元件之表面粗糙。因此，如何有效地改善三維元件的表面粗糙度實為目前研發人員亟欲解決的問題之一。

本新型創作提供一種三維列印裝置，其可有效的降低三維元件之表面粗糙度。

本新型創作的三維列印裝置，其包括一三維列印單元以及一噴砂單元。三維列印單元適於在一工作平台上成形一三維元件。噴砂單元適於在一工作範圍內提供砂粒，且工作範圍涵蓋工作平台，以使砂粒對三維元件進行表面處理。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印單元採用定向能量沉積技術(Directed Energy Deposition,DED)成形三維元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印單元採用熔合沉積模型技術(Fused Deposition Modeling,FDM)成形三維元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的噴砂單元是以乾式氣噴式噴砂技術提供砂粒。

在本新型創作的一實施例中，上述的噴砂單元是以乾式離心式噴砂技術提供砂粒。

在本新型創作的一實施例中，上述的噴砂單元是以濕式氣噴式噴砂技術提供砂粒。

在本新型創作的一實施例中，上述的噴砂單元相對於三維列印單元移動。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印裝置更包 括一回收裝置，用以回收噴砂單元所噴出的砂粒。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印裝置的噴砂單元包括一噴頭，且噴頭的材質包括碳化硼或碳化鎢。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印裝置其中噴砂單元所噴出的砂粒的材料包括碳化矽、氧化鋁、玻璃、不鏽鋼、銅、鋁、陶瓷、鋼、樹脂、塑膠、核桃或鋯，且砂粒的型態可為砂、珠或粉末。

基於上述，由於本創作的三維列印裝置包括噴砂單元，則可於逐層堆積完成後，對三維元件進行表面處理，或者於逐層堆積的過程中，對各個子層進行表面處理，因此本創作可有效地降低三維元件或各個子層之表面粗糙度。

為讓本新型創作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。

A‧‧‧工作範圍

D1、D2、D3‧‧‧距離

R1、R2、R3‧‧‧內徑

S‧‧‧砂材

X1、X2、X3‧‧‧噴射方向

θ 1、θ 2、θ 3‧‧‧夾角

10、20、30‧‧‧三維列印裝置

100‧‧‧三維列印單元

110‧‧‧工作平台

120‧‧‧供料模組

200、220、240‧‧‧噴砂單元

202、222、242‧‧‧管體

204、224、244‧‧‧噴頭

226‧‧‧轉盤

246‧‧‧泵浦

300‧‧‧三維元件

302‧‧‧子層

400‧‧‧回收裝置

圖1是本實用新型一實施例的三維列印裝置的內部結構剖視圖。

圖2是本實用新型另一實施例的三維列印裝置的內部結構剖視圖。

圖3是本實用新型再一實施例的三維列印裝置的內部結構剖視圖。

圖1是本實用新型一實施例的三維列印裝置的內部結構示意圖。請參考圖1，在本實施例中，三維列印裝置10包括一三維列印單元100以及一噴砂單元200，其中三維列印單元100適於在一工作平台110上成形一三維元件300，而噴砂單元200適於在一工作範圍A內提供砂粒S，且工作範圍涵蓋工作平台110，以使砂粒S對三維元件300進行表面處理。

在本實施例中，三維列印單元100可包括一工作平台110以及一供料模組120，其中供料模組120可相對於工作平台110移動。舉例而言，工作平台110例如是以平行於其承載表面的方式作二維移動，以使供料模組120所提供的列印材料能夠於工作平台110的承載表面上依序形成多個子層302。值得注意的是，各個子層302皆具有一特定厚度，且子層302會在其厚度方向上堆疊於工作平台110上。前述的各個子層302的圖案(即二維資訊)可以依據三維元件300的三維資訊而獲得。

在本實施例中，三維列印單元100可採用定向能量沉積技術製作出三維元件300，即供料模組120將列印材料以粉末或絲狀形式輸送至工作平台110上，在列印材料到達工作平台110上的同時，利用雷射光束或其他能量束將列印材料熔覆於承載平台110上，以依序形成具有特定圖案的多個子層302。但本創作並不限定於三維列印單元100必須採用定向能量沉積技術成形三維元 件300，本實施例之三維列印單元100亦可採用熔合沉積模型技術成形三維元件300。以熔合沉積模型技術為例，列印材料在供料模組120中已被預熱成熔融液態，而經預熱而熔融的列印材料會被擠出並且塗佈至工作平台110的承載表面上，之後，列印材料會固化而形成具有特定圖案的子層302。

另一方面，本實施例的噴砂單元200可為固定式或移動式，不論是固定式或移動式噴砂單元200，透過工作平台110的移動，可以使噴砂單元200對前述的三維元件300或者各個子層302進行表面處理。舉例而言，噴砂單元200可在三維元件300完成製作之後對三維元件300的表面進行表面處理，以期降低三維元件300的表面粗糙度。在此情況下，噴砂單元200較適合針對三維元件300的外表面進行表面處理，以降低三維元件300之外表面的粗糙度。在其他可行的實施例中，噴砂單元200可在每個或部分子層302完成之後對三維元件300的表面進行表面處理，以期降低各個子層302的表面粗糙度。在此情況下，噴砂單元200可以針對各個子層302的內、外表面進行表面處理，以降低三維元件300之內、外表面的粗糙度。在本實施例中，噴砂單元200的設置以不會干涉三維列印單元100形成三維元件300為原則。此處，當三維元件300位在噴砂單元200的工作範圍A內時，噴砂單元200能夠順利地對三維元件300進行表面處理，以降低三維元件300的表面粗糙度。

進一步而言，噴砂單元200的結構可包括一管體202以 及一噴頭204，其中管體202與噴頭204相連，管體202是用以傳輸砂材S至噴頭204，噴頭204的內徑為R1，噴頭204的噴射方向X1與工作平台110的承載基材的表面的法線方向夾有一夾角θ 1，且噴頭204與工作平台110上的三維元件300具有一距離D1。進一步而言，噴砂單元200可藉由調整夾角θ 1、距離D1、內徑R1以及砂粒S的粒徑大小等參數，以實現不同程度的表面處理(如為拋光或局部圖案化等)。

值得說明的是，噴頭204的材質包括碳化硼或碳化鎢，且砂粒S的材料包括碳化矽、氧化鋁、玻璃、不鏽鋼、銅、鋁、陶瓷、鋼、樹脂、塑膠、核桃或鋯，其砂粒S的型態可為砂、珠、粉末。由於噴頭204所選用的材質相較於砂粒S具有較高的硬度，因此噴頭204不易被砂粒S磨損，可增加噴頭204的使用壽命。

在本實施例中，噴砂單元200是以乾式氣噴式噴砂技術提供砂粒S，即將高壓空氣的出風口與噴砂單元200的管體202匯接，則於管體202中的砂粒S經由高壓空氣的推擠，以氣噴的方式從噴頭204輸出以對三維元件300或各個子層302進行表面處理。

除上述之外，三維列印裝置10可進一步包括一回收裝置400，此回收裝置400是用以回收來自於噴砂單元200的砂粒S，以期降低製程成本。

由於本實施例之三維列印裝置10具有噴砂單元200以對三維元件300或者各個子層302進行表面處理，如此可有效的降 低三維元件300或各個子層302之表面粗糙度。

圖2是本實用新型另一實施例的三維列印裝置的內部結構剖視圖。請參考圖1與圖2，在本實施例的三維列印裝置20與前一實施例的三維列印裝置10相似，二者主要差異之處在於：三維列印裝置20中的噴砂單元220是以乾式離心式噴砂技術提供砂粒S。詳細來說，採用乾式離心式噴砂技術的噴砂單元220包括一管體222、一噴頭224以及一轉盤226。管體222、噴頭224與轉盤226彼此連接，且轉盤226配置於管體222與噴頭224之間，管體222是用以傳輸砂材S至轉盤226，砂材S經由轉盤226再傳遞至噴頭224，噴頭224的內徑為R2，噴頭224的噴射方向X2與工作平台110的承載基材面的表面的法線方向夾有一夾角θ 2，且噴頭224與工作平台110上的三維元件300具有一距離D2。在本實施例中，轉盤226可藉由高速輪轉使砂粒S受到離心力作用而從噴頭224輸出，以對三維元件300或各個子層302進行表面處理。進一步而言，噴砂單元220可藉由調整夾角θ 2、及距離D2、內徑R2以及砂粒S的粒徑大小等參數，以實現不同程度的表面處理(如為拋光或局部圖案化等)。

圖3是本實用新型再一實施例的三維列印裝置的內部結構剖視圖。請參考圖1與圖3，在本實施例的三維列印裝置30與三維列印裝置10相似，二者主要差異之處在於：噴砂單元240是以濕式氣噴式噴砂技術提供砂粒S。

詳細來說，採用濕式氣噴式噴砂技術的噴砂單元240包 括一管體242、一噴頭244以及一泵浦246。管體242、噴頭244與泵浦246彼此連接，且管體242配置於泵浦246與噴頭244之間，藉由泵浦246的設置可使已與水混合之砂材S經由管體242傳輸至噴頭244，噴頭244的內徑為R3，噴頭244的噴射方向X3與工作平台110的承載基材面的法線方向夾有一夾角θ 3，且噴頭244與工作平台110上的三維元件300具有一距離D3。高壓空氣的出風口與噴砂單元240的管體242匯接，則於管體242中已與水混合之砂粒S可藉由高壓空氣的推擠，以氣噴的方式於噴頭244輸出對三維元件300或各個子層302進行表面處理。進一步而言，噴砂單元240可藉由調整夾角θ 3、及距離D3、內徑R3以及砂粒S的粒徑大小等參數，以實現不同程度的表面處理(如為拋光或局部圖案化等)。

綜上所述，由於本新型創作之三維列印裝置包括噴砂單元，則可於逐層堆積完成後，對三維元件進行表面處理，或者於逐層堆積完成前，對各個子層進行表面處理，如此可有效的降低三維元件或各個子層之表面粗糙度。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

A‧‧‧工作範圍

D1‧‧‧距離

R1‧‧‧內徑

S‧‧‧砂材

X1‧‧‧噴射方向

θ 1‧‧‧夾角

10‧‧‧三維列印裝置

100‧‧‧三維列印單元

110‧‧‧工作平台

120‧‧‧供料模組

200‧‧‧噴砂單元

202‧‧‧管體

204‧‧‧噴頭

300‧‧‧三維元件

302‧‧‧子層

400‧‧‧回收裝置

Claims (10)

1. 一種三維列印裝置，包括：一三維列印單元，適於在一工作平台上成形一三維元件；以及一噴砂單元，適於在一工作範圍內提供砂粒，且該工作範圍涵蓋該工作平台，以使該砂粒對該三維元件進行表面處理。
2. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該三維列印單元採用定向能量沉積技術成形該三維元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該三維列印單元採用熔合沉積模型技術成形該三維元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該噴砂單元提供砂粒包括乾式氣噴式噴砂技術。
5. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該噴砂單元提供砂粒包括乾式離心式噴砂技術。
6. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該噴砂單元提供砂粒包括濕式氣噴式噴砂技術。
7. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該噴砂單元相對於該三維列印單元移動。
8. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，更包括一回收裝置，用以回收該砂粒。
9. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該噴砂單元包括一噴頭，該噴頭的材質包括碳化硼或碳化鎢。
10. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該噴砂單元所噴出的砂粒的材料包括碳化矽、氧化鋁、玻璃、不鏽鋼、銅、鋁、陶瓷、鋼、樹脂、塑膠、核桃或鋯，且該砂粒的型態為砂、珠或粉末。