三维打印机多工连动系统的制作方法

本发明是关于一种三维打印机多工连动系统，尤指一种采用多个台立体快速成型机共同打印一三维成型物的三维打印机多工连动系统。

背景技术：

三维成型技术，亦称为快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术，因快速成型技术具有自动、直接及快速，可精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或可制造直接使用的零件或成品，从而可对产品设计进行快速的评估，修改及功能试验，大大缩短产品的开发周期，因而使得3D打印成型技术广受青睐。

然快速成型技术中，熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)技术，其乃运输成型材料透过加热对成型材料加热成熔融液态，再由一挤出口挤出熔融液态成型材料而冷却堆叠出三维成型物。

目前市面上的熔融沉积成型(FDM)机，可区分为具有单头喷嘴或是具有双头喷嘴，且每一熔融沉积成型(FDM)机均设有一小型控制单元，用以将该单头喷嘴或是双头喷嘴的制造参数转换为控制命令，再输送至熔融沉积成型(FDM)机进行相对应的三维打印动作。然而，当印制中的物品需要使用两种以上的材料时，打印机必须先将目前执行的印制程序暂停，退出当前使用的材料，并放入欲使用的材料，方能继续执行印制程序。

由此可知，单一台三维打印机欲印制多个材料组成的物品时，必须暂停三维打印机的动作并手动更换材料，造成人力资源以及时间的耗费，尤其应用于数量较多的物品印制时，所付出的人力及时间成本更高。

有鉴于此，本发明提供一种三维打印机多工连动系统，透过运输线连接于多个台三维打印机，用以输送打印的物品往复于该多个台三维打印机之间，进行多个材料的打印，以减少更换材料所需的时间及人力成本，更达到高效率打印的目的。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种三维打印机多工连动系统，俾解决已知的三维打印机于更换打印物品所需的材料时必须暂停打印程序，并手动更换材料，所造成的时间成本浪费及人力资源消耗等缺点。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一三维打印机多工连动系统，其包含：多个多喷头三维打印机；一运输线，用以连接于该多个多喷头三维打印机之间；一承载盘，设置于该运输线上，随该运输线进行输送，并于该多个多喷头三维打印机之间位移；以及一中央控制装置，与该运输线及该多个多喷头三维打印机电性连接；其中，该中央控制装置执行一所欲打印的三维成型物的解析程序、设定至少一打印参数、制定一打印排程以及对该运输线及该多个多喷头三维打印机下达至少一指令，俾使该承载盘因应运输线的驱动而往复于该多个多喷头三维打印机之间，以应用多个喷印材料进行一协同三维打印程序，俾成型出一三维成型物。

【附图说明】

图1是为本发明较佳实施例的三维打印机多工连动系统的示意图。

图2是为本发明较佳的实施例的三维打印机多工连动系统的其中一多喷头三维打印机的喷印装置的结构示意图。

【符号说明】

三维打印机多工连动系统：1

多喷头三维打印机：11、110、111、112、113

线材盘：110a、111a、112a、113a

喷印材料：111b、111b’

驱动轮：111c

进料器：111d

容器：111e

喷嘴：111f

运输线：12

承载盘：13

中央控制装置：14

三维成型物：15

【具体实施方式】

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请参阅图1，图1为本发明较佳实施例的三维打印机多工连动系统的示意图，如图所示，本发明的三维打印机多工连动系统1是采以多个台三维打印机11共同进行一三维成型物15的打印程序，且于一些实施例中，该多个三维打印机11可为但不限为熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)机。于本实施例中，三维打印机多工连动系统1主要包含多个多喷头三维打印机11、运输线12、承载盘13、中央控制装置14，其中运输线12用以连接于多个多喷头三维打印机11之间；承载盘13设置于运输线12上，可随运输线12进行输送，并于多个多喷头三维打印机11之间位移；中央控制装置14与多个多喷头三维打印机11及运输线12电性连接，借由中央控制装置14执行所欲打印的三维成型物的解析程序、设定至少一打印参数、制定一打印排程以及对运输线12及多个多喷头三维打印机11下达至少一指令，俾使承载盘13因应运输线12的驱动而往复于多个多喷头三维打印机11之间，以应用多个喷印材料进行协同三维打印程序，俾成型出三维成型物15。

如图1所示，本实施例的三维打印机多工连动系统1是采以4个多喷头三维打印机110、111、112、113为例进行说明，且其中每一多喷头三维打印机110、111、112、113各具有多个线材盘110a、110b、110c、110d，用以分别对应容置一喷印材料，以本实施例为例，多喷头三维打印机110、112各具有4个线材盘110a、112a，则其可分别对应容设4种喷印材料，以实施三维打印作业，至于另两多喷头三维打印机111、113则分别具有2个线材盘111a、113a， 用以对应容设2种喷印材料，以实施三维打印作业，然这些多喷头三维打印机110、111、112、113的数量，及其所具备的线材盘110a、110b、110c、110d的数量均可依照实际施作情形而任施变化，并不以此为限。

请参阅图2，图2是为本发明较佳的实施例的三维打印机多工连动系统的其中一多喷头三维打印机的喷印装置的结构示意图。如图所示，图2是以图1所示的多喷头三维打印机111进行说明，且于本实施例中，多喷头三维打印机111可为但不限为一熔融沉积成型(FDM)机，该多喷头三维打印机111的喷印装置至少包含：多个线材盘111a、喷印材料111b、111b’、驱动轮111c、进料器111d、容器111e、多个喷嘴111f等结构，其中该两线材盘111a是分别用以容设不同的喷印材料111b、111b’，并将该两不同的喷印材料111b、111b’分别经由两驱动轮111c及两进料器111d而输送至两容器111e中，再由其对应的喷嘴111f予以输出。于一些实施例中，驱动轮111c及进料器111d亦可为合而为一的驱动进料装置，主要作为辅助驱动喷印材料111b、111b’进行进给输送之用，且其型态是可依实际施作情形而任施变化，并不以本发明例示的两个别装置为限。于另一些实施例中，喷印材料111b、111b’是可为但不限为为一细微的线状体，例如：细微的塑胶线，但不以此为限。

举例来说，喷印材料111b、111b’的材质是可为但不限为一热塑性高分子材料，且该热塑性高分子材料更可为但不限为塑胶材料及支撑材料，例如喷印材料111b、111b’是可为一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纤维素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亚胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂的至少其中之一种热塑性高分子材料，以作为塑胶材料，但不以此为限；又或者是，喷印材料111b、111b’亦可为一聚乳酸(PLA)、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、一丁二烯－苯乙烯(BS)、一丙烯腈－苯乙烯(AS)、一聚乙酰胺(PA)、一尼龙6、一尼龙66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一硝酸纤维素、一聚对苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、一聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、一改质聚氯化二甲基苯(m-PPE)的至少其中之一种热塑性高分子材料，以作为支撑材料，但不以此为限。

请续参阅图2，如图所示，喷印材料111b、111b’透过驱动轮 111c及进料器111d的进给驱动后，将分别输入其对应的容器111e中，于本实施例中，容器111e中具备加热器(未图示)，是以当喷印材料111b、111b’输送至容器111e内后，透过加热器111e分别对喷印材料111b、111b’加热至高于融点温度的状态，以使之熔融，其后再由喷嘴111f将熔融的喷印材料111b、111b’输出至承载盘13上，以喷印出断面图形，并透过熔融的喷印材料111b、111b’的自然冷却固化，而依序堆叠成型，以此以进行三维打印程序。

请续参阅图1，于本实施例中，运输线12是串连于多喷头三维打印机110、111、112、113之间，使该4个多喷头三维打印机110、111、112、113可透过运输线12的连接而形成一环形的回圈；当然，若三维打印机多工连动系统1仅具有两多喷头三维打印机11，则运输线12同样可连接于该两多喷头三维打印机11之间，以使承载盘13设置于运输线12上进行位移。且运输线12是可由一驱动装置(未图示)所驱动，以使运输线12持续地于多喷头三维打印机110、111、112、113之间进行往复式位移，于一些实施例中，运输线12是为一输送机构，例如：皮带或输送链条等，但不以此为限。

承载盘13是为设置于运输线12上的一载具，用以承载一三维成型物15的半成品或一三维成型物15。如前所述，当三维打印机多工连动系统1的其中一多喷头三维打印机111进行三维打印作业时，承载盘13会对应设置于该多喷头三维打印机111的喷印装置的下方，用以承接如图2所示的喷嘴111f所输出的熔融的喷印材料111b、111b’，当其完成预定的三维打印程序后，则该承载盘13即可承载该三维成型物15的半成品，借由运输线12的输送，以将该承载盘13输送至另一多喷头三维打印机112，以进行下一个三维打印程序，如此经由多个多喷头三维打印机11的协同打印程序，则可有效率地成型一由多种喷印材料所构成的三维成型物15。除此之外，承载盘13的数量亦不以一个为限，其可同时于运输线12上设置多个承载盘13，并使其于对应的多喷头三维打印机11中进行三维打印程序，且可于其打印程序结束后，一并透过运输线12的输送，以传输置另一多喷头三维打印机11，以进行下一个三维打印程序，换言之，透过同时设置多个承载盘13，可使三维打印机多工连动系统1的协同三维打印程序更有效率，并可节省打印时间及打印成本。

请续参阅图1，如图所示，本发明的三维打印机多工连动系统1 的中央控制装置14是与多喷头三维打印机110、111、112、113以及运输线12电性连接，且于本实施例中，中央控制装置14是为一电脑整合制造(Computer-Integrated Manufacturing,CIM)主要中央控制装置，但不以此为限，其是为利用电脑、网络、通讯等科技，整合与管理制造过程中的所有排程、派工的系统，俾用以执行物品打印的解析程序、设定打印参数、制定打印排程以及下达相关的传输及打印指令等。如前所述，当三维打印机多工连动系统1欲进行一协同三维打印作业时，首先须由使用者将欲成型的物品图档资料输送至中央控制装置14中，并由该中央控制装置14中所装载的图片分析软件，对所欲成型的物品进行解析程序，并于完成解析程序后，根据每一多喷头三维打印机11的相关信息，例如：设置位置、线材盘的数量、喷印材料的多寡等，以及根据先前解析的结果，以判断需要使用何种材料、这些材料设置于哪一台多喷头三维打印机11中等信息，进而设定每一多喷头三维打印机11的喷印装置的打印参数，其后，再依照前述的打印参数以制定打印排程，最后再对运输线12及多个多喷头三维打印机11分别下达输送指令及打印指令，以进行协同三维打印程序，借此使多个多喷头三维打印机11可减少额外运算的时间，并透过其统筹运算，以达协同三维打印的目的。

于前述的协同三维打印程序中，当中央控制装置14在进行打印物品解析及排程时，三维打印机多工连动系统1的其中一多喷头三维打印机11的容器111e内的加热器(未图示)会先进行预热，当打印程序启动时，中央控制装置14会先下达输送指令，使运输线12将承载盘13输送至起始的多喷头三维打印机111的下方，此时容器111e内的加热器已经预热完毕而可开始进行三维打印程序，此时中央控制装置14会再下达打印指令，并会同时将承载盘13的位置信息等资料传递至多喷头三维打印机111，使多喷头三维打印机111可将容器111e对应位移至承载盘13的正上方，俾可由喷嘴111f将已熔融的喷印材料111b、111b’依照中央控制装置14设定的制造参数将的挤出于承载盘13上，以进行三维打印程序。以及，当在打印的过程中必须更换打印所需的喷印材料111b、111b’时，打印程序将会暂停，并会移开使用中的喷嘴111f，且将另一对应预热好的喷嘴111f位移至承载盘13上，即可由前次暂停的位置继续进行打印的程序，如此一来，可有效率且迅速地进行三维打印作业。此外，若欲使用的喷印材料(未图示)装载于非当前使用的多喷头三维打印机111上时，则在暂停打印程序以及移开喷嘴111f之 后，中央控制装置14会下达输送指令，将承载盘13及其所乘载的三维成型物15的半成品经由运输线12运送至装载欲使用材料的多喷头三维打印机112处，并使其对应设置于其已预热完毕的喷嘴(未图示)下，并再对多喷头三维打印机112下达打印指令，以使多喷头三维打印机112可从前次暂停的位置继续进行三维打印程序。透过此方式不但大幅减少更换材料所耗费的人力及时间，更达到避免手工换料造成三维打印精准度误差的功效。

除前述实施方式之外，本发明的三维打印机多工连动系统1亦可同时承载多个承载盘13，且可于同一时间分别对该多个承载盘13进行协同三维打印程序，其中协同三维打印程序的传输及打印方式均与前述实施例相仿，故不再赘述，惟当多个承载盘13欲使用同一台多喷头三维打印机11时，中央控制装置14将会对该多个承载盘13进行排序，决定先由哪一承载盘13先进行打印，并使其他承载盘13停伫于运输线12上，等待打印中的程序结束，该完成打印的承载盘13离开后，再使停伫等待的承载盘13输送进入该多喷头三维打印机11进行打印，由此可见，本发明的三维打印机多工连动系统1透过中央控制装置14的运算分析及排程控制，是可使多个多喷头三维打印机11依序进行协同三维打印作业，且无论系统中设置的是单个承载盘13或是多个承载盘13，均可透过中央控制装置14的控制以达到最有效率的协同三维打印作业。

综上所述，本发明的三维打印机多工连动系统，其主要包含多个多喷头三维打印机、运输线、承载盘及中央控制装置，其透过该中央控制装置的解析、设定参数、制定排程及下达运输/打印指令，俾使运输线输送承载盘往复于分别装载多个喷印材料的多个多喷头三维打印机之间，以进行由多个喷印材料所组成的三维成型物的协同三维打印程序，借使不尽可大幅减少减少更换材料所耗费的人力及时间，以达到简化制程、节省成本的功效，同时更可去除手工换料造成三维打印精准度的误差，达到更精准的三维打印的成效。

本发明得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。