立体打印装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种打印装置，且特别是有关于一种立体打印装置。
【背景技术】
[0002]随着电脑辅助制造(Computer-Aided Manufacturing, 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, 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, CAD)软件所设计的数码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，打印头通常可依据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，并在逐层固化的状态下进而形成立体物件。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种立体打印装置，其通过粉体转移至承载单元上，并对其固化而形成一层物件单元，而再通过逐层堆叠物件单元而形成立体物件。
[0005]本发明的立体打印装置，用以形成立体物件。立体物件是以多层物件单元所叠置而成。立体打印装置包括第一承载单元、第二承载单元、布置单元、转移单元以及固化单元。第二承载单元具有多个孔隙。布置单元提供并布置多个粉体于第二承载单元的孔隙上。第二承载单元可移动地设置在转移单元与第一承载单元之间，转移单元将位于孔隙上的至少部分粉体转移至第一承载单元上。固化单元设置在第一承载单元上。固化单元固化位于第一承载单元上的粉体而形成一层物件单元。
[0006]本发明的立体打印装置，包括第一承载单元、多个转移单元以及固化单元。第一承载单元具有平面。转移单元分别可移动地设置在第一承载单元上方。各打印模块包括第二承载单元、布置单元与转移单元。第二承载单元具有多个孔隙。布置单元提供并布置多个粉体于第二承载单元的孔隙上。第二承载单元可移动地设置在转移单元与第一承载单元之间。转移单元转移孔隙上的至少部分粉体，以将至少部分粉体打印至平面上。固化单元位于第一承载单元上。固化单元固化位于第二承载单元上的粉体而形成一层物件单元。
[0007]在本发明的一实施例中，还包括控制单元，电性连接第一承载单元、第二承载单元、转移单元、布置单元与固化单元。转移单元受控于控制单元而转移孔隙上的至少部分粉体至第一承载件上，且第一承载单元与第二承载单元分别受控于控制单元而产生相对运动，以在第一承载单元上堆叠多层物件单元。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的第二承载单元为能滚动的圆筒结构。圆筒结构具有内侧与外侧，孔隙形成于圆筒结构的表面而连通外侧与内侧。布置单元与转移单元位于内侧。第一承载单元位于外侧。布置单元将粉体布置于内侧，经由转移单元转移粉体，而使粉体被转移并穿过孔隙而移至第一承载单元上。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的第一承载单元为圆筒结构下方的移动平台。移动平台具有平面。转移单元以转移方向转移位于内侧的至少部分粉体，转移方向正交于平面。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的平面平行或重合于滚筒结构的切平面。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的立体打印装置还包括回收单元，设置于内侧，用以回收未被转移单元转移的粉体。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的第一承载平台具有平面，回收单元在平面上的正投影与布置单元在平面上的正投影，位于转移单元在平面上的正投影的相对两侧。
[0013]在本发明的一实施例中，上述的转移单元为点矩阵(dot matrix)转移单元。
[0014]在本发明的一实施例中，上述孔隙的孔径小于或等于各粉体的外径。
[0015]在本发明的一实施例中，上述打印模块的布置单元提供不同颜色的粉体，且其中一打印模块的布置单元提供白色的粉体。
[0016]在本发明的一实施例中，其余打印模块分别提供青色(Cyan)、洋红色(Magenta)与黄色(Yellow)的粉体。
[0017]基于上述，通过将具备孔隙结构的第二承载单元与转移单元，而本发明所述立体打印装置能先以粉体布置在孔隙后再经由转移单元的转移动作将粉体压印制第一承载单元上，并经由固化单元予以固化而形成一层物件单元。接着，通过控制第一、第二承载单元与转移单元的相对运动，便能逐层地在第一承载单元上形成多层物件单元，据而堆叠出立体物件。再者，通过搭配不同打印模块，而用以提供不同颜色的粉体，便能在第一承载单元上通过混色效果而形成彩色的立体物件。据此，本发明提供异于现有的立体物件成形技术。
[0018]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】
[0019]图1是依据一实施例的一种立体打印装置的示意图；
[0020]图2是图1的相关构件的电性连接关系图；
[0021]图3是图1的立体打印装置打印出立体物件的示意图；
[0022]图4是依据另一实施例的一种立体打印装置的示意图。
[0023]附图标记说明:
[0024]100、300:立体打印装置；
[0025]110:第一承载单元；
[0026]120:第二承载单元；
[0027]122:孔隙；
[0028]130:布置单元；
[0029]140:转移单元；
[0030]150:固化单元；
[0031]170:控制单元；
[0032]160:回收单元；
[0033]162:刮除器；
[0034]164:搜集器；
[0035]200、205:粉体；
[0036]210:物件单元；
[0037]220:立体物件；
[0038]310A、310B、310C、310D:打印模块；
[0039]S1:平面；
[0040]Wl:内侧；
[0041]W2:外侧。
【具体实施方式】
[0042]图1是依据一实施例的一种立体打印装置的示意图。图2是图1的相关构件的电性连接关系图。请同时参考图1与图2，在本实施例中，立体打印装置100包括第一承载单元110、第二承载单元120、布置单元130、转移单元140以及固化单元150。第一承载单元110例如是移动平台。第二承载单元120是具有圆筒结构的承载器，其上满布孔隙122 (亦或是使用具有多孔隙的薄膜)。布置单元130提供并布置多个粉体200在第二承载单元120的孔隙122上。第二承载单元120可移动地设置在转移单元140与第一承载单元110之间。转移单元140相对于第二承载单元120进行来回转移运动，以将孔隙122上的至少部分粉体200转移并压印至第一承载单元110上。固化单元150设置在第一承载单元110上，用以固化位于第一承载单元110的粉体200以将其热压形成一层物件单元210。
[0043]在此提供直角坐标系作为构件运动描述的依据，同时对不同状态的粉体以不同标号加以区隔，其中粉体200是指布置在第二承载单元120之内侧Wl的孔隙122上的状态，粉体205是指受转移单元140压印至第一承载单元110上的状态，而以层状的物件单元210描述粉体205经固化单元150热压定型后的状态。
[0044]详细而言，第二承载单元120具有沿Y轴延伸的圆筒结构特征，且以Y轴作为其旋转轴而呈现如图1所示逆时针方向的旋转，且圆筒结构被区分为内侧Wl与外侧W2，孔隙122连通外侧W2与内侧Wl，其中布置单元130与转移单元140可动地设置于内侧W1，第一承载单元110位于外侧W2。布置单元130例如是布粉滚轮，其用以提供并布置多个粉体200在第二承载单元120的孔隙122上且位于内侧W1。在本实施例中，布置单元130是以静电手段让粉体200能与第二承载单元120之间产生吸附效果，且各孔隙122的孔径小于且接近各粉体200的外径，因此布置单元130能顺利地将粉体200布置在第二承载单元120的内侧Wl且对应每一个孔隙122。本发明并未限制上述粉体布置方法。
[0045]转移单元140例如是点矩阵(dot matrix)转移单元或喷气头等,其沿Y轴来回移动，且沿Z轴相对于第二承载单元120上的孔隙122进行转移，即在本实施例中，转移单元140是以负Z轴方向转移位于内侧Wl的粉体200，并因此将粉体200从内侧Wl经由孔隙122而转移穿出孔隙122至外侧W2而压印至第一承载单元110的平面SI上，上述转移方向(负Z轴方向)正交于第一承载单元110的平面(X-Y平面)。
[0046]图3是图1的立体打印装置打印出立体物件的示意图。请同时参考图1与图3，当完成将粉体200以转移单元140的转移动作而压印至平面SI后，设置在第一承载单元110上的固化单元150接着对平面SI上的压印粉体205进行热压，以藉此固定并成型出一层物件单元210。据此，随着第一承载单元110与第二承载单元120分别受控于控制单元170而得以进行相对运动的状态下，立体打印装置100便能通过逐层地将物件单元210叠置在第一承载单元110的平面SI上而逐渐成形出立体物件220。
[0047]举例来说，如图3所示，通过第二承载单元120不停地(以Y轴)滚动，且沿X轴移动，并搭配转移单元140在其内的转移压印动作，便能在第一承载单元110的平面SI