立体成型物以及立体成型物的制造设备与制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种立体成型物以及立体成型物的制造设备与制造方法，且特别是有关于一种具有堆叠的烧结层的立体成型物以及立体成型物的制造设备与制造方法。
【背景技术】
[0002]积层制造(Additive Manufacturing, AM)技术,也称之为加法式制造,其是自三维图文件撷取出多个切层的二维轮廓，并依据各个切层的二维数据以逐层堆积的方式加工出立体成型物。
[0003]有别于传统减法式(或称除料式)加工技术，积层制造技术是采用逐层堆积的方式加工出立体成型物，可缩短复杂三维结构的立体成型物的制作时程，免除多道制作工艺及转换加工器具或设备所需的时间，使得制造方式进入大量客制化(mass customizat1n)的领域，大幅度提升制造效率并克服传统加工方式所遭遇的制造问题。
[0004]然而，现行的积层制造技术所面临的问题，在于立体成型物的边缘处受到激光烧结熔池(welding pool)的影响，以致无法有效掌握立体成型物的尺寸精度(precis1n)、公差(tolerance)与粗糙度(roughness)。举例而言,立体成型物的内通道的表面或深宽比(aspect rat1)较大的凹槽,不易进行抛光或研磨等后处理。另一方面,在加工外型轮廓复杂的产品设计时，需以分段加工的方式才能建构出前述的产品设计，以致其生产速率无法有效提升。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种立体成型物的制造设备，包括承载模块、材料供应模块以及能量源模块。承载模块适于固持初坯。材料供应模块提供粉末状材料，使粉末状材料附着于初坯上。能量源模块提供光源以朝向初坯照射，其中承载模块适于旋转初坯，让附着于初坯上的粉末状材料转向能量源模块以受光源照射而形成烧结层，并且初坯转动时粉末状材料持续附着于初坯上。
[0006]本发明提供一种立体成型物的制造方法，包括下列步骤。首先，提供立体成型物的制造设备，其包括承载模块、材料供应模块以及能量源模块。承载模块适于固持初坯。接着，利用承载模块转动初坯，以让粉末状材料自材料供应模块附着于初坯的第一区域上。之后，利用承载模块转动初坯，以让第一区域转向能量源模块使光源照射第一区域，而沿预定路径烧结附着于第一区域的粉末状材料而形成烧结层。
[0007]本发明提供一种立体成型物，包括初坯以及多个烧结部。多个烧结部配置于初坯上。烧结部包括第一烧结部以及第二烧结部。第一烧结部由沿第一堆叠方向堆叠于初坯上的多个第一烧结层构成。第二烧结部由沿第二堆叠方向堆叠于初坯上的多个第二烧结层构成，其中第一堆叠方向与第二堆叠方向不同。
[0008]为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
【附图说明】
[0009]图1是本发明一实施例的立体成型物的制造设备的示意图。
[ΟΟ?Ο]图2是图1的承载|旲块的不意图。
[0011]图3是图1的初坯沿剖线1-1的剖面示意图。
[0012]图4是本发明其他实施例的立体成型物的制造设备的侧视图。
[0013]图5Α为本发明一实施例的初坯的示意图。
[0014]图5Β是图5Α的初坯沿剖线J-J的剖面示意图。
[0015]图6Α至图6C是图5Β的初坯中第一区域使用立体成型物制造设备进行层积制造的流程。
[0016]图7是图6Α的立体示意图。
[0017]图8Α为本发明一实施例经由图6Α至图6C的制作流程所制作的立体成型物。
[0018]图8Β为图8Α沿剖线K-K的剖面示意图。
[0019]图9是本发明另一实施例使用立体成型物的制造设备所制作的立体成型物。
[0020]符号说明
[0021]1、2:立体成型物
[0022]10、40:初坯
[0023]11:凹槽
[0024]12:第一区域
[0025]13:第二区域
[0026]20、42:烧结结构
[0027]21:第一烧结部
[0028]22:第二烧结部
[0029]23,24:烧结部
[0030]30:通道
[0031]100、100Α:立体成型物的制造设备
[0032]110:承载模块
[0033]111:抵接件
[0034]112:夹头
[0035]113:载台
[0036]120:材料供应模块
[0037]121:刮除件
[0038]130:能量源模块
[0039]140:切削研磨模块
[0040]141:刀具
[0041]150:电源供应器
[0042]B:旋转轴
[0043]D:光源方向
[0044]Dl:第一方向
[0045]D2:第二方向
[0046]L:光源
[0047]M:粉末状材料
[0048]P:预定路径
[0049]Rl:第一区域
[0050]R2:第二区域
[0051]S1:第一烧结层
[0052]S2:第二烧结层
【具体实施方式】
[0053]图1是本发明一实施例的立体成型物的制造设备的示意图。图2是图1的承载模块的示意图。请参考图1与图2，在本实施例中，立体成型物的制造设备100包括承载模块110、材料供应模块120以及能量源模块130。承载模块110适于固持初坯10，其可包括抵接件111与夹头112。举例而言，夹头112可以是气压式或油压式三爪夹头，用以夹持初坯10的其中一端。在此，虽然是以三爪夹头作为举例说明，但在其他的实施例中，亦可视实际需求而选择采用四爪夹头、五爪夹头或六爪夹头以夹持初坯10，本发明对此不加以限制。
[0054]另一方面，除上述利用夹头夹持初坯以将初坯固持于承载模块上的实施态样以夕卜，本发明亦可利用螺丝锁固的方式以将初坯固持于承载模块上，或者是利用撑开固定装置嵌入初坯，以撑开固定的方式将初坯固持于承载模块上，本发明对此不加以限制。
[0055]具体而言，传统的三轴加工机包含三个直线移动轴，亦即X轴、Y轴与Z轴等，而本实施例的承载模块I1除了包含上述三个直线移动轴外，其还包含平行于X轴的旋转轴A与平行于Y轴的旋转轴B。夹头112设置于可依旋转轴B旋转的载台113，因此当夹头112夹持初坯10的一端且未以抵接件抵接初坯10的另一端时，可通过载台113的旋转并以夹头112作为旋转支点，使得初坯10环绕旋转轴B在预设的角度范围内转动。另一方面，夹头112可依旋转轴A旋转，因此当夹头112夹持初坯10且以抵接件111抵接初坯10的另一端时，可通过夹头112的旋转，使得初坯10环绕旋转轴A进行360度转动。在将初坯10固持于夹头112与抵接件111之间的情况下，可提高初坯10环绕旋转轴A进行360度转动时的稳定度。简言之，本实施例的承载模块110例如是五轴加工机，适于加工结构复杂的工件，且可提高加工速率与加工精度。
[0056]在其他的实施例中，承载模块110也可为其他形式的五轴加工机，也就是说，除了上述加工自由度的组合外，也可为三个直线移动轴与平行于X轴的旋转轴A以及平行于Z轴的旋转轴等五个轴向的加工自由度的组合，或者是三个直线移动轴与平行于Y轴的旋转轴B以及平行于Z轴的旋转轴等五个轴向的加工自由度的组合，本发明对此不加以限制。另一方面，立体成型物的制造设备100还包括切削研磨模块140，其中切削研磨模块140具有刀具141，适于对初坯10进行切削或研磨。承载模块110的X轴、Y轴与Z轴等三个直线移动轴可决定刀具141的加工位置，而旋转轴A与旋转轴B等两个旋转轴可决定刀具141的加工方向，因此刀具141的加工自由度不易受到初坯10的外型轮廓的限制。
[0057]请继续参考图1与图2，在本实施例中，初坯10具有棒状外型轮廓，并且初坯10的至少一部分区域的表面为非平面，但不以此为限。在其他的实