TW201703991A - 三維列印方法 - Google Patents
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Abstract
一種三維列印方法，其包括以下步驟。塗佈塗料於工作平台的表面上，其中塗料包括溶質與溶劑。使列印材於工作平台的表面上形成底層，其中列印材包含有與塗料的溶質相同的成分，以使底層平貼於工作平台的表面
Description
本發明是有關於一種三維列印方法，且特別是有關於一種應用於熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling, FDM)技術的三維列印方法。
近年來，隨著三維列印技術及其材料應用日趨成熟，透過三維列印技術製造所得的三維物件在精密度和強度等方面已大幅提升，故逐漸為製造業界或工業界所採用，為新一代的前瞻製造技術。通常而言，三維列印的製作步驟是先自欲成型物件的三維圖檔擷取出多個二維切層輪廓，再依據各個二維切層輪廓以逐層堆積的方式加工出三維物件。
前述透過逐層堆疊累積來建構三維物件的製作方法即稱為積層製造，以熔融沉積成型技術為例，其製作過程例如是先將線材(filament)輸送至加熱頭內部。接著，透過加熱頭加熱線材至熔點以上。最後，使線材熔融後所形成的熔融液自加熱頭的噴嘴噴出，並沿著各個二維的切層輪廓逐層噴印出多個子層於在平台上，進而由這些子層在平台上疊構成三維物件。在前述製作過程中，相對靠近平台的子層會先冷卻固化成型，而相對遠離平台的子層仍可能處於熔融狀態或半熔融狀態。基於各個子層之間的溫度差異及熱膨脹係數不匹配(mismatch)等因素，便可能造成各個子層翹曲變形(warpage)，甚至是導致底層(即貼附於平台上的子層)與平台分離。
本發明提供一種三維列印方法，其能在製作三維物件時避免構成三維物件的各個子層產生翹曲以及底層(即貼附於工作平台上的子層)與平台分離。
本發明提出一種三維列印方法，其包括以下步驟。塗佈塗料於工作平台的表面上，其中塗料包括溶質與溶劑。使列印材於工作平台的表面上形成底層，其中列印材包含有與塗料的溶質相同的成分，以使底層平貼於工作平台的表面。
在本發明的一實施例中，上述的三維列印方法更包括使列印材於底層上逐層形成多個子層。這些子層的其一平貼於底層，且任兩相鄰的子層彼此貼合。
在本發明的一實施例中，上述的溶質包括經橡膠改質之聚苯乙烯樹脂(HIPS)、聚苯乙烯(PS)或聚丙烯(PP)。
在本發明的一實施例中，上述的溶劑包括檸檬烯 (limonene)、丙酮或乙醇。
在本發明的一實施例中，上述的列印材包括經橡膠改質之聚苯乙烯樹脂、聚苯乙烯或聚丙烯。
在本發明的一實施例中，上述的該溶質的重量百分比介於5%至20%之間。
在本發明的一實施例中，上述的溶劑的重量百分比介於80%至95%之間。
在本發明的一實施例中，上述的塗料更包括稀釋劑。
在本發明的一實施例中，上述的稀釋劑包括甘油、乙醇或植物油。
在本發明的一實施例中，上述的稀釋劑的重量百分小於等於10%。
基於上述，本發明的三維列印方法係在工作平台的表面上塗佈與列印材包含有相同成分的塗料，藉以在使列印材逐層堆積於工作平台的表面上時，提高底層對工作平台的表面的黏著強度。由此，底層便能確實地平貼於工作平台的表面上，藉以避免造成各個子層翹曲變形，或者是導致底層與平台分離。
為讓本發明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1至圖3繪示出本發明一實施例的三維列印方法的製作過程。請先參考圖1，本實施例的三維列印方法可適用於熔融沉積成型技術，惟本發明的三維列印方法並不限定應熔融沉積成型，也可適用於選擇性雷射燒結(SLS)或其他常見的三維列印技術。在以加熱頭30加熱熔融列印材40(例如線材)，並將熔融後的列印材40噴印於工作平台20的表面21上之前，例如是先塗佈塗料10於工作平台20的表面21上，以在工作平台20的表面21上形成由塗料10所構成的薄層。
接著請參考圖2，將熔融後的列印材40噴印於工作平台20的表面21上，其中列印材40會於工作平台20的表面21上冷卻固化形成底層41。詳細而言，塗料10包括溶質與溶劑，其中列印材40包含有與溶質相同的成分。因此，形成於工作平台20的表面21上的底層41與塗料10可具有高親和力，從而確實地平貼於工作平台20的表面21上。也就是說，塗料10可用以提高底層41對工作平台20的表面21的黏著強度。
詳細而言，溶質與列印材40可以是經橡膠改質之聚苯乙烯樹脂、聚苯乙烯或聚丙烯，其中溶質佔塗料10的重量百分比約略介於5%至20%之間。另一方面，溶劑可以是檸檬烯、丙酮或乙醇，其中溶劑佔塗料10的重量百分比約略介於80%至95%之間。在本實施例中，塗料10可選擇混入稀釋劑，例如甘油、乙醇或植物油。假使塗料10中混有稀釋劑，則稀釋劑佔塗料10的重量百分比例如是小於等於10%。
最後，請參考圖3，以加熱頭30加熱熔融列印材40(例如線材)，並將熔融後的列印材40於底層41上逐層形成多個子層42。由於在形成這些子層42於底層41上時，底層41已冷卻固化成型，而這些子層42仍處於熔融狀態或半熔融狀態，因此底層41與各個子層42之間或這些子層42之間會存在著溫度差異，且具有熱膨脹係數不匹配的問題。然而，在工作平台20的表面21上塗佈與列印材40包含有相同成分的塗料10的情況下，便能透過底層41與塗料10之間的高親和力來抵抗前述溫度差異以及熱膨脹係數不匹配所引起的熱應力(thermal Stress)。藉此，底層41與工作平台20的表面21之間的接合、底層41與子層42之間的接合以及子層42與子層42之間的接合便不易受熱應力的破壞而產生翹曲變形或脫層(delamination)等情形。
如圖3所示，這些子層42的其一會平貼於底層41，且任兩相鄰的子層42彼此貼合。簡言之，採用本實施的三維列印方法來製作三維物件，有助於提高製程效率與產品良率。
綜上所述，本發明的三維列印方法係在工作平台的表面上塗佈與列印材包含有相同成分的塗料，藉以在使列印材逐層堆積於工作平台的表面上時，提高底層對工作平台的表面的黏著強度。由此，底層便能確實地平貼於工作平台的表面上，藉以避免造成各個子層翹曲變形，或者是導致底層與平台分離。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧塗料
20‧‧‧工作平台
21‧‧‧表面
30‧‧‧加熱頭
40‧‧‧列印材
41‧‧‧底層
42‧‧‧子層
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圖1至圖3繪示出本發明一實施例的三維列印方法的製作過程。
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21‧‧‧表面
30‧‧‧加熱頭
40‧‧‧列印材
41‧‧‧底層
42‧‧‧子層
Claims (10)
- 一種三維列印方法，包括： 塗佈一塗料於一工作平台的一表面上，其中該塗料包括一溶質與一溶劑；以及 使一列印材於該工作平台的該表面上形成一底層，其中該列印材包含有與該塗料的該溶質相同的成分，以使該底層平貼於該工作平台的該表面。
- 如申請專利範圍第1項所述的三維列印方法，更包括： 使該列印材於該底層上逐層形成多個子層，該些子層的其一平貼於該底層，且任兩相鄰的該些子層彼此貼合。
- 如申請專利範圍第1項所述的三維列印方法，其中該溶質包括經橡膠改質之聚苯乙烯樹脂、聚苯乙烯或聚丙烯。
- 如申請專利範圍第1項所述的三維列印方法，其中該溶劑包括檸檬烯、丙酮或乙醇。
- 如申請專利範圍第1項所述的三維列印方法，其中該列印材包括經橡膠改質之聚苯乙烯樹脂、聚苯乙烯或聚丙烯。
- 如申請專利範圍第1項所述的三維列印方法，其中該溶質的重量百分比介於5%至20%之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的三維列印方法，其中該溶劑的重量百分比介於80%至95%之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的三維列印方法，其中該塗料更包括稀釋劑。
- 如申請專利範圍第8項所述的三維列印方法，其中稀釋劑包括甘油、乙醇或植物油。
- 如申請專利範圍第9項所述的三維列印方法，其中該稀釋劑的重量百分比小於等於10%。
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2015
- 2015-07-30 TW TW104124815A patent/TW201703991A/zh unknown
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