TWM604272U - 三維列印裝置 - Google Patents

Abstract

一種三維列印裝置，包括承載台、玻璃板及離型膜。玻 璃板設於承載台上。離型膜覆蓋於玻璃板上並轉折於承載台的邊緣。玻璃板與承載台之間設有空氣通道與外部空間連通。

Description

三維列印裝置

本新型創作是有關於一種三維列印裝置，且特別是有關於一種具有破真空結構的三維列印裝置。

習知的光硬化型三維列印裝置中，用於容置硬化膠的容置槽底部具有離型膜以及支撐離型膜的玻璃板。在工件列印的過程中，硬化膠受到光源照射後會硬化在列印平台上，進而形成工件中的其中一層。為了接續下一層工件的列印，列印平台會往上抬升，並藉由可變形的離型膜的回復力對離型膜和工件的接觸處施加一個斜向力，使膜體更容易自工件脫離。然而，離型膜與玻璃板之間為真空空間，因此離型膜不易自玻璃板脫離。

為了解決上述的問題，目前是採用在玻璃板上鑽閉口穿孔的方式，讓空氣從玻璃板的一端進入玻璃板與離型膜之間，使離型膜更容易地自玻璃板脫離。但是，在玻璃板上鑽閉口穿孔或會導致玻璃板破損，進而造成製作成本上升。因此，如何在減低玻璃板的破損風險、避免製造成本上升的情況下，使玻璃板與離型膜分離，已成為目前本領域技術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，可在維持玻璃板強度且不提升製作成本的情況下，讓外部流體進入離型膜與玻璃板之間。

本新型創作的一實施例的三維列印裝置，其包括承載台、玻璃板及離型膜。玻璃板設於承載台上。離型膜覆蓋於玻璃板上並轉折於承載台的邊緣。玻璃板與承載台之間設有空氣通道，與外部空間連通。

本新型創作的另一實施例的三維列印裝置，其包括承載板、透光板及彈性膜。透光板設於承載板中間。彈性膜設於透光板上。承載板及透光板之間設有空隙。彈性膜可經由空隙與外部空間連通。

基於上述，在本新型創作實施例的三維列印裝置的設計中，玻璃板與離型膜之間的介面，可經由位於承載台的邊緣及玻璃板的側壁之間的通道與外部空間相連通。也就是說，本新型創作實施例的三維列印裝置可以不在玻璃板上鑽洞的情況下，即可讓外部流體進入離型膜與玻璃板之間，可維持玻璃板強度且不提升製作成本。

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。

圖1A是依照本新型創作的一實施例的一種三維列印裝置的示意圖。圖1B是圖1A的三維列印裝置的部分構件的立體剖面示意圖。圖1C是圖1A的三維列印裝置的部分構件的立體俯視示意圖。圖1D是沿圖1C線A-A的剖面示意圖。圖2是將圖1A的容置槽中的工件從離型膜分離的示意圖。須說明的是，圖1B、1C是按本新型創作之一實施例的真實比例繪製。惟為強調特徵，本新型創作的圖1A、圖1D及圖2並未按比例繪製，而其相對於圖1B、1C之比例有所調整。

請同時參考圖1A、圖1B、圖1C以及圖2，在本實施例中，三維列印裝置100包括承載台110、透光板120、離型膜130、通道G、壓片140、連接機件143、料槽150、影像光源160以及列印平台(PLATFORM)170。

承載台110設有邊緣112且垂直厚度為T1。於本實施例中，承載台110可以由一片或多片板體組合而成，可包括一承載板，如圖中的主體114，即為承載板的一例。承載台110可用以承載物件。承載台110的形狀可以是多種不同形狀，如圖所示，其外輪廓可為實質矩型且為板狀。另外，承載台110包括一主體114，其中主體114的內側為中空並呈一矩型環狀。在主體114面對中空側的內側壁上係設有多個突出結構116，且每個突出結構116係往內側壁的法方量方向水平延伸而成。每個突出結構116呈一階梯狀結構，有一上階及一下階，如圖所視，下階的上表面可為實質水平的平面且可作為一承載表面，可用於定義其承載物的高度，上階的側表面亦可為實質垂直的平面，可用於定義承載物的水平位置。於本例中，每個突出結構116與主體114均為一體成型的，惟其不以此為限，需要時，各突出結構116可以選擇性的以一體成型(One piece formed)、黏接、嵌合或其他化學或機械形式固定於承載台110的主體114的內側壁上。

請參閱圖1B及圖1C，承載台110與透光板120之間有一空隙，而空隙係連通透光板120的上、下表面並可作為通道G以供例如是空氣等流體F流通。於本例中，承載台110的空隙所形成的通道的垂直深度D至少大於透光板120的厚度T2以允許流體自透光板120的兩側流通。於本實施例中，通道G例如是一沿水平方向延伸的長條形穿孔，各個突出結構116分別設於穿孔的內側壁上。但於其他未繪示的實施例中，通道亦可為半圓柱狀、方柱型或其他立體形狀，於此不加以限制。另外，通道可如前例所述的均勻空間，或是漸小、漸大或是前者各狀態之混合。再者，承載台110的各個角落可分別設有一凹陷平台118。凹陷平台118係由主體114的上表面往其垂直方向往下凹陷而成，其深度為T3。凹陷平台118的輪廓呈一矩型凹槽。而平台的表面上係形成有複數個螺孔119。惟本新型創作不以具有平台為限，可在突出結構116和透光板120之間增設有一黏貼層，以固定其兩者的位置予以替代或為其補強。

透光板120為一允許特定光線通過具有足夠結構強度的板材。於本例中，透光板120由一高UV穿透率的玻璃材料製成，亦即，透光板120於本例中為一玻璃板，惟透光板的材料不以玻璃為限，其亦可利用例如是透光性高份子材料，如樹脂或是塑膠來製成。其中透光板120的垂直厚度為T2。於本例中，垂直厚度T2約為5毫米。於本例中，透光板120的角落121處有一階梯狀結構，階梯狀結構包括一下階及一上階，下階的上表面為一實質水平的平面，而上階的側表面則為一實質垂直的平面。透光板120對波長為365nm的光線的總透光率高於40%、60、75%及90%時，系統整體光效分別有普通、佳、更佳及最佳的效果。於本例中，透光板120對365nm波長的總透光率為75%以上。另外，於本例中，透光板120的整體並無閉口穿孔。舉例來說，若在透光板120的側沿加工一鑽穿透光板120而使其側壁形成一凹陷，則其為穿孔但非閉口。反之，若在透光板120中央挖出凹陷，但未穿透透光板120，則其為閉口但非穿孔。

離型膜130為軟性材質製成的可撓性膜，為彈性膜的一種，具有透光性並可允許可見光或是不可見光通過。當離型膜130對波長為365nm的光線的總透光率高於40%、60、75%及90%時，系統整體光效分別有普通、佳、更佳及最佳的效果。於本例中，離型膜130對365nm波長的光線的總透光率為75%以上。離型膜130例如還具備低表面沾黏的特性。舉例來說，離型膜130的材質可以為矽膠或聚四氟乙烯，但不以此為限。

壓片140（或稱擋片）設置有穿孔142。壓片140例如是矩形板，其可以高鋼性材料或具有一定彈性的材料製成。於本例中，壓片140為一具有彈性的金屬簧片，用以限制透光板120的移動範圍或位置。於本例中，穿孔142可例如為圓形孔、橢圓形孔或多邊形孔，且各穿孔142的內緣可選擇性的為光滑面或設有螺牙。

連接機件143例如為螺絲、導桿等具有連接功能的機件，可將壓片140鎖固於承載台110的第一側的凹陷平台118上。

料槽150例如為容置槽，用以容納光固化材料10。於本例中，料槽150可為一體成型的結構，且料槽150的形狀例如是類矩形槽。當然，於其他實施例中，料槽150亦可由多片側板組成。光固化材料10的型態可以是液態、膠態、流體或粉體等型態，本新型創作不以此為限制。因材料特性的關係，光固化材料10於照光固化後可形成工件20。

影像光源160用以提供影像光束L，其中影像光源160例如是數位光源處理（digital light processing, DLP）投影裝置、矽基液晶(liquid crystal on silicon, LCOS)投影裝置、液晶投影裝置或掃描式雷射投影裝置等，而其所採用的發光元件可為發光二極體(light emitting diode,LED)、雷射(laser)或其他適用的發光元件。此外，發光元件所提供的光線的波長範圍需與液態光敏感材料互相配合。舉例來說，若液態光敏感材料為紫外光固化材料，則發光元件需選用紫外光發光元件，而於本例中，影像光源160為光源為紫外光的DLP投影機。

列印平台170與透光板120配置於離型膜130的相對兩側，且列印平台170可朝遠離或接近離型膜130的垂直方向移動。光固化材料10於照光固化後形成工件20，而工件20可逐層形成於於列印平台170上。

在應用時，請再參考圖1A、圖1B與圖2，本實施例的承載台110的主體114的垂直厚度T1大於透光板120的垂直厚度T2。而T2/T1在0.9、0.6、0.4、0.2以下時，有基本、較佳、更佳和最佳的穩定性。於本例中，T2/T1約為0.3。承載台110用以承載透光板120。意即，透光板120設於承載台110上，而在設置完畢時，透光板120的上表面和承載台110的突出結構116的上表面和主體114的上表面為實質共平面時，離型膜130的附著效果較佳，但不以此為限。需要時，透光板120的上表面和主體114的上表面之間可以有一落差，透光板120的高度可以較主體114的上表面凸出T2的10%或是凹入T2的100%之間的範圍內。於本例中，透光板120的高度較主體114的上表面凸出約0.1毫米，約為T2的4%。離型膜130覆蓋於透光板120上並轉折於承載台110的邊緣112。透光板120與離型膜130之間的介面，經由位於邊緣112及透光板120的側壁122之間的通道G與外部空間連通。也就是說，承載台110與透光板120之間有空隙，而離型膜130經由此空隙與外部空間連通。故，外部空間中的流體F可經由承載台110與透光板120之間的通道G進入透光板120與離型膜130之間。此處，通道G的深度D大於透光板120的厚度T2。

為了進一步定位透光板120，請再參考圖1C與圖1D，本實施例的三維列印裝置100的壓片140設於承載台110的第一側並覆蓋至少部分的透光板120。壓片140適於限制透光板120相對於承載台110的位置。於本例中，壓片140是鎖固在透光板120的角落121上。透光板120的角落121是位於壓片140與承載台110之間，且連接機件143將壓片140鎖固於承載台110的第一側的凹陷平台118中。也就是說，連接機件143通過壓片140的穿孔142而將壓片140鎖固在承載台110上。藉此，在透光板120在列印程序中因離型膜130和透光板120的真空未被破壞而被連帶吸起時，壓片140可限制透光板120的垂直位置而避免透光板120被吸起超過一定的距離。而前述的距離，可以藉由控制透光板120和壓片140之間的初始距離來決定。若壓片140自始與透光板120接觸並將其固定，則透光板120的吸起距離為零。由於本實施例的凹陷平台118的深度T3小於透光板120的角落121的部分厚度，因此當連接機件143通過穿孔142鎖緊後，連接機件143之整體不超出凹陷平台118，即不突出於主體114的上表面處，防止其損毁離型膜130。

請再同時參考圖1A與圖2，料槽150設於透光板120上，且離型膜130隔離透光板120及料槽150。同時，透光板120的底部高度，可高於料槽150的底部高度，且透光板120可伸入料槽150的容置空間內。影像光源160設於透光板120的光路上游，且影像光源160適於向透光板120提供影像光束L。影像光源160提供成形影像光束L穿過透光板120及離型膜130而照射至光固化材料10之後，光固化材料10固化後形成工件20，且此工件20附著於列印平台170上。接著，列印平台170會向上提升工件20，以使外部空間中的流體F經由通道G進入透光板120與離型膜130之間。藉此消除離型膜130與透光板120之間的低壓現象，進而平衡離型膜130兩側的壓力。上提工件20所需的拉力僅須克服工件20與離型膜130之間的黏著力，即可將工件20從離型膜110分離，使光固化材料10填充在工件20與離型膜130之間，進行下一層列印程序。

由於本實施例在承載台110的邊緣112與透光板120的側壁122之間具有連通外部空間的通道G，意即本實施例並沒有破壞透光板120的結構及其強度。因此，外部空間中的流體F可經由通道G進入透光板120與離型膜130之間，藉此消除離型膜130與透光板120之間的低壓現象，並可維持透光板120的強度且不提升製作成本。綜合而言，本新型創作的一實施例中提出了一種在承載台110和透光板120之間留有通道G以允許流體流通以破除離型膜130和透光板120之間的真空狀態的設計。於一例中，通道G係藉由承載台110的退縮而形成，惟本新型創作不以此為限，需要時，通道G亦可藉由在透光板120的邊沿加工穿透其上下表面的開口凹槽而在不明顯影響透光板120的強度為前提下，達到類似的破真空效果。

綜上所述，在本新型創作實施例的三維列印裝置的設計中，玻璃板與離型膜之間的介面，可經由位於承載台的邊緣及玻璃板的側壁之間的通道與外部空間相連通。也就是說，本新型創作實施例的三維列印裝置可以不在玻璃板上鑽洞的情況下，即可讓外部流體進入離型膜與玻璃板之間，可維持玻璃板強度且不提升製作成本。

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。

10:光固化材料 20:工件 100:三維列印裝置 110:承載台 112:邊緣 114:主體 116:突出結構 118:凹陷平台 119:螺孔 120:透光板 121:角落 122:側壁 130:離型膜 140:壓片 142:穿孔 143:連接機件 150:料槽 160:影像光源 170:列印平台 D:深度 L:影像光束 G:通道 F:流體 T1、T2:垂直厚度 T3:深度

圖1A是依照本新型創作的一實施例的一種三維列印裝置的示意圖。 圖1B是圖1A的三維列印裝置的部分構件的立體剖面示意圖。 圖1C是圖1A的三維列印裝置的部分構件的立體俯視示意圖。 圖1D是沿圖1C線A-A的剖面示意圖。 圖2是將圖1A的容置槽中的工件從離型膜分離的示意圖。

10:光固化材料

100:三維列印裝置

110:承載台

112:邊緣

120:透光板

122:側壁

130:離型膜

150:料槽

160:影像光源

L:成形光束

G:通道

Claims (10)

1. 一種三維列印裝置，包括： 一承載台； 一玻璃板，設於該承載台上；以及 一離型膜，覆蓋於該玻璃板上，並轉折於該承載台的一邊緣，其中該玻璃板與該承載台之間設有空氣通道，與外部空間連通。
2. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該承載台包括一承載板，該玻璃板為一透光板，該離型膜為一彈性膜，且該通道為該玻璃板及該承載台之間的一空隙。
3. 一種三維列印裝置，包括： 一承載板； 一透光板，設於該承載板中間；以及 一彈性膜，設於該透光板上； 該承載板及該透光板之間設有空隙，該彈性膜可經由該空隙與外部空間連通。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的三維列印裝置，其中該承載板的厚度大於該透光板的厚度。
5. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的三維列印裝置，更包括一容置槽，該透光板的底部高度，高於該容置槽的底部高度，且該透光板可伸入該容置槽的容置空間內。
6. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的三維列印裝置，其中該承載板包括： 一主體，設有一穿孔；以及 複數個突出結構，各個該突出結構分別設於該穿孔的內側壁上。
7. 如申請專利範圍第6項所述的三維列印裝置，該空隙係位於該複數個突出結構之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的三維列印裝置，更包括： 一影像光源，設於該透光板的光路上游，且該影像光源適於向該透光板提供一影像光束。
9. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的三維列印裝置，更包括： 一擋片，設置於該承載板的一第一側並覆蓋至少部份的該透光板，該擋片適於限制該透光板相對於該承載板的位置。
10. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的三維列印裝置，其中該透光板對波長為365nm的光線的總透光率高於75%，該透光板的整體並無閉口穿孔。

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