立体打印装置与立体打印方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明是有关于一种立体打印装置与立体打印方法。
【背景技术】
[0002]随着电脑辅助制造(Computer-Aided Manufacturing,简称CAM)的进步,制造业发展了立体打印技术，能很迅速的将设计原始构想制造出来。立体打印技术实际上是一系列快速原型成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成立体物体。立体打印技术能无限制几何形状，而且越复杂的零件越显示RP技术的卓越性，更可大大地节省人力与加工时间，在时间最短的要求下，将3D电脑辅助设计(Computer-Aided Design,简称CAD)软件所设计的数字立体模型信息真实地呈现出来，不但摸得到，也可真实地感受得到它的几何曲线，更可以试验零件的装配性、甚至进行可能的功能试验。
[0003]目前已发展出许多可以形成多个薄横截面层的方式。举例来说，打印模块通常可依据3-D模型的设计数据建构的X-Y-Z坐标在基座上方沿着X-Y坐标移动，从而将建构材料喷涂出正确的横截面层形状。所沉积的材料可随后自然硬化或通过例如强光源而被固化，从而形成所要的横截面层，并在逐层固化的示意图下进而形成立体物件。成型的技术随着材料性质而异，举例来说，可利用熔化或软化可塑性材料的方法来制造打印的“墨水”，例如:选择性雷射烧结(selective laser sintering,简称SLS)和熔融沉积式(fuseddeposit1n modeling,简称 FDM)。
[0004]惟，上述呈液态的的成型材在堆积成型的过程中，由于表面张力而容易在其间，即“墨滴”与“墨滴”之间，产生空隙。如此一来，将会在固化之后造成结构上的缺陷，甚而在堆叠数层成型材之后塌陷，并因此造成立体物件表面的不平整状态。据此，如何在立体打印过程中避免上述结构缺陷，便成为相关人员所需思考的课题。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种立体打印装置与立体打印方法，其在立体物件的成型过程中对至少一成型层施以平整化的手段，据以消除结构上的缺陷。
[0006]本发明的立体打印装置，通过形成并堆叠多个成型层而构成立体物件。立体打印装置包括本体、打印模块、固化模块、感测模块以及控制模块。本体具有平台。打印模块用以喷涂液态成型材于平台上，固化模块固化平台上的液态成型材而成型出成型层。控制模块电性连接打印模块、感测模块与固化模块。感测模块对应在平台设置，且依据一条件参数检测成型层的表面轮廓以产生轮廓信号。控制模块接收轮廓信号，并根据轮廓信号驱动打印模块与固化模块对成型层的表面轮廓进行修补。
[0007]本发明的立体打印方法，用以成型出立体物件。立体打印方法包括:在平台上逐层提供多个成型层，且堆叠成型层而构成立体物件；在形成成型层的过程中，依据一条件参数而感测成型层的表面状态；以及，当成型层存在至少一凹陷时，喷涂液态成型材在凹陷内以修补成型层。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的感测模块包括影像感测器与红外线感测器。影像感测器用以感测成型层的表面的影像。红外线感测器用以感测成型层的表面的轮廓。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的感测模块包括第一影像感测器与第二影像感测器。第一影像感测器与第二影像感测器夹一角度。第一影像感测器与第二影像感测器受控于控制模块而建构出成型层的表面轮廓及影像。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的立体打印装置还包括传动模块，配置在本体且电性连接控制模块。打印模块配置在传动模块以随传动模块相对于本体移动。平台位于打印模块的移动范围内。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的感测模块设置在传动模块并随传动模块而相对于本体移动。平台位于感测模块的移动范围内。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的感测模块设置在平台旁，且当感测模块感测到成型层存在至少一凹陷时，感测模块产生上述的轮廓信号。
[0013]在本发明的一实施例中，上述感测各成型层的表面状态的方法包括:提供影像感测器与红外线感测器，以让影像感测器感测成型层的表面影像，而红外线感测器感测成型层的表面轮廓。
[0014]在本发明的一实施例中，上述感测各成型层的表面状态的方法包括:提供至少两个影像感测器，且所述两个影像感测器彼此间夹一角度，以感测并建构出成型层的表面轮廓及影像。
[0015]在本发明的一实施例中，上述条件参数包括成型出成型层的时间、层数、或其结构高度。
[0016]基于上述，在本发明在上述实施例所述的立体打印装置与立体打印方法，在以多层成型层逐渐堆叠出立体物件的过程中，对其中至少一成型层施予平整化的措施，即通过感测模块间隔预设时间对成型层进行检测，一旦成型层上存在凹陷时，控制模块通过接受从感测模块所产生的轮廓信号，而据以驱动打印模块在凹陷处提供液态成型材，进而以固化模块将其固化后得以填补所述凹陷，因而能有效地消除因液态成型材的表面张力所造成的空隙。也因此确保在立体物件的成型过程中，无须担心因材料状态的转化而影响整体的结构强度。
[0017]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0018]图1是依照本发明一实施例的一种立体打印装置的示意图；
[0019]图2为图1的立体打印装置的局部放大图；
[0020]图3为图1的立体打印装置在打印时的状态的示意图；
[0021 ]图4是依据本发明一实施例的立体打印的流程图；
[0022]图5依据本发明另一实施例的立体打印装置在打印时的另一状态示意图；
[0023]图6为本发明另一实施例的一种立体打印装置的局部放大图。
[0024]附图标记说明:
[0025]100:立体打印装置；
[0026]110:本体；
[0027]112:升降平台；
[0028]120:传动模块；
[0029]122、124、126:驱动组件；
[0030]122a、124a:驱动件；
[0031]122b:轨道；
[0032]124b:螺杆；
[0033]124c:承载件；
[0034]130:打印模块；
[0035]140:固化模块；
[0036]150:控制模块；
[0037]160:感测模块；
[0038]200A:成型材；
[0039]200B:成型层；
[0040]200C:立体物件；
[0041]R1、R2、R3:凹陷；
[0042]S410、S420、S430、S440:步骤；
[0043]At:预设时间。
【具体实施方式】
[0044]图1是依照本发明一实施例的一种立体打印装置的示意图。图2为图1的立体打印装置的局部放大图。图3为图1的立体打印装置在打印时的状态的示意图。请同时参考图1至图3，在本实施例中，立体打印装置100适于依据数字立体模型信息打印出立体物件，数字立体模型信息可为数字立体图像档案，其例如由电脑主机通过电脑辅助设计(computer-aided design, CAD)或动画建模软件等建构而成，以经由立体打印装置100的相关控制构件而进行立体打印制程。立体打印装置100包括本体110、传动模块120、打印模块130、固化模块140、控制模块150与感测模块160。本体110包括升降平台112，用以作为立体物件的成型与承载之用。传动模块120配置在本体110上，且控制模块150电性连接传动模块120、打印模块130、固化模块140、感测模块160与升降平台112。
[0045]在本实施例中，传动模块120包括多个驱动组件122、124与126，其中驱动组件122包含驱动件122a与轨道122b，且驱动件122a可移动地配置在轨道122b上而能进行沿Y轴的移动。驱动组件124配置在驱动件122a上而能随之沿Y轴移动，同时，驱动组件124包括驱动件124a、螺杆124b与承载件124c，其中承载件124c可移动地耦接在螺杆124b，以让驱动件124a (例如是马达)驱动螺杆124b相对于X轴旋转时，能进而带动承载件124c沿X轴移动。驱动组件126则设置在本体110之内且与升降平台112连接，其用以驱动升降平台112沿Z轴的移动。需说明的是，本发明所公开的传动模块120仅为其中一实施例，任何现有的传动机构中，足以驱动打印模块130、固化模块140、感测模块160与升降平台112以及后续提及的相关需进行移动的构件者，均能适用于本发明。
[0046]打印模块130与固化模块140分别组装在承载件124c的沿Y轴的相对两侧，且如前述传动模块120的驱动组件122、124进行驱动时，便能控制打印模块130与固化模块140沿X-Y平面移动。再者，前述升降平台112座落于受控的打印模块130与固化模块140的移动范围之内，因此，当控制模块150接收数字立体模型信息后，液态的成型材便能经由打印模块130喷涂至升降平台112上，并经由固化模块140予以固化成成型层，并随着升降平台112沿Z轴移动而让逐层地将成型层堆叠在一起，最终形成所需的立体物件。
[0047]图4是依据本发明一实施例的立体打印的流程图。请同时参考图3与图4，在本实施例中，成型材200A例如是液态的光硬化树脂(photopolymer)，其通过打印模块130喷涂在升降平台112上之后，便能通过固化模块140，例如是紫外线光源，将其固化为成型层200B，而后再持续进行喷涂与固化的相