TWI580588B - 立體列印模組與應用其之立體列印裝置 - Google Patents

Description

立體列印模組與應用其之立體列印裝置

本發明是有關於一種立體列印模組，且特別是一種設置在立體列印裝置上且可拆換的立體列印模組。

隨著電腦輔助製造(Computer-Aided Manufacturing,CAM)的進步，製造業發展了立體列印技術，能很迅速的將設計原始構想製造出來。立體列印技術實際上是一系列快速原型成型(Rapid Prototyping,RP)技術的統稱，其基本原理都是疊層製造，由快速原型機在X-Y平面內通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z座標間斷地作層面厚度的位移，最終形成立體物體。立體列印技術能無限制幾何形狀，而且越複雜的零件越顯示RP技術的卓越性，更可大大地節省人力與加工時間，在時間最短的要求下，將3D電腦輔助設計(Computer-Aided Design,CAD)軟體所設計的數位立體模型資訊真實地呈現出來，不但摸得到，亦可真實地感受得到它的幾何曲線，更可以試驗零件的裝配性、甚至進行可 能的功能試驗。

目前已發展出許多可以形成多個薄橫截面層的方式。舉例來說，列印頭通常可依據3-D模型的設計資料建構的X-Y-Z座標在基座上方沿著X-Y座標移動，從而將建構材料噴塗出正確的橫截面層形狀。所沉積的材料可隨後自然硬化或透過例如強光源而被固化，從而形成所要的橫截面層，並在逐層固化的狀態下進而形成立體物件。

對使用者而言，在每次進行立體列印完畢之後，均需更換液態成型材並對盛槽及相關構件進行清洗的動作，以避免前一次的液態成型材殘留而影響下一次的作業。然此舉卻造成使用者一定的負擔，亦即在使用上，上述清潔動作並無法提供使用者兼具乾淨、方便且有效率的製作過程。據此，如何將立體列印過程中相關耗材與構件予以整合並模組化，以提高製作過程的清潔度及使用者的方便性，實為相關人員所需思考的課題。

本揭露提供一種立體列印模組與應用其之立體列印裝置，其中藉由立體列印模組的可拆換特性，而提高立體列印裝置於使用上的便利性。

本揭露的立體列印模組，包括盛槽、上蓋、成型平台以及第一卡榫。盛槽用以盛裝液態成型材。上蓋可拆卸地組裝於盛槽上以開啟或封閉盛槽。成型平台配置於蓋體且位於盛槽內而浸 置於液態成型材中。第一卡榫可移動地配置於上蓋中。當第一卡榫沿第二軸作動，上蓋與成型平台可沿第一軸作動以開啟盛槽。

本揭露的立體列印裝置，包括基座、配置在基座上的驅動機構以及立體列印模組。立體列印模組可拆卸地組裝於基座上，以使驅動機構的局部可移動地位於立體列印模組上方。立體列印模組包括盛槽、上蓋以及第一卡榫。盛槽用以盛裝液態成型材。上蓋可拆卸地組裝於盛槽上以開啟或封閉盛槽。第一卡榫可移動地配置於上蓋中。第一卡榫卡扣於盛槽，以使上蓋封閉且固定於盛槽。當驅動機構與上蓋相互組裝時，驅動機構驅動第一卡榫解扣於盛槽，而使上蓋隨驅動機構移離且開啟盛槽。

在本揭露的一實施例中，上述的上蓋具有蓋體與位於蓋體上的凸部。凸部用以連接驅動機構。蓋體用以封閉或開啟盛槽的開口。

在本揭露的一實施例中，上述的立體列印模組還包括密封件，配置在盛槽上且抵接在蓋體與盛槽之間以密封盛槽。

在本揭露的一實施例中，上述的立體列印模組還包括成型平台，配置於蓋體且位於盛槽內而浸置於液態成型材中。當上蓋隨驅動機構移離盛槽時，成型平台隨蓋體而移離液態成型材。

在本揭露的一實施例中，上述的液態成型材適於逐層固化以形成位於成型平台上的立體物件。立體物件隨上蓋與成型平台而移離盛槽。

在本揭露的一實施例中，上述的立體列印模組還包括隔 離膜，配置在盛槽的底部。當上蓋未與驅動機構組裝時，隔離膜接觸在成型平台與盛槽的底部之間。

基於上述，在本揭露的一實施例中，上述的第一卡榫具有驅動部與從驅動部延伸的至少一第一卡扣部。驅動部可動地配置於凸部內，且驅動部的局部突出於凸部上。第一卡扣部的局部突出於蓋體的側緣且對應地卡扣於盛槽的扣孔。當驅動機構與上蓋相互組裝時，驅動機構抵推驅動部突出於凸部的局部而使其移入凸部，以驅動第一卡扣部從扣孔釋放。

在本揭露的一實施例中，上述的第一卡榫具有可撓性。當驅動機構與上蓋相互組裝時，驅動機構抵推驅動部突出於凸部的局部而使其移入凸部，以驅動第一卡扣部相對於驅動部變形並從扣孔釋放。

在本揭露的一實施例中，上述的第一卡榫具有一對第一卡扣部，從驅動部且彼此背離地延伸。

在本揭露的一實施例中，上述的驅動機構沿第一軸推驅動部移入凸部，以使驅動部驅動第一卡扣部沿第二軸退出扣孔。第一軸垂直第二軸。

在本揭露的一實施例中，上述的驅動機構包括驅動平台與連接臂。連接臂可動地連接於驅動平台且位於立體列印模組的上方。連接臂沿第一軸組裝於上蓋的凸部並帶動上蓋移離盛槽。

在本揭露的一實施例中，上述的立體列印模組還包括第二卡榫，可動地組裝於上蓋的凸部，而沿第二軸移出或移入凸部 的側壁。連接臂具有凹口與位於凹口側壁的第二卡扣部。當連接臂組裝於上蓋時，凸部對應地容置於凹口內，且第二卡榫卡扣於第二卡扣部。

在本揭露的一實施例中，上述的第二卡榫包括沿第二軸配置的一對楔形卡扣件與連接其間的彈性件。彈性件恆驅動該對楔形卡扣件沿第二軸突出於凸部的側壁。

基於上述，在本揭露的上述實施例中，立體列印模組藉由配置在其上蓋處的第一卡榫，而使立體列印模組在未使用時能以上蓋與盛槽之間保持密封關閉的狀態。當欲進行立體列印時，僅藉由驅動機構組裝於立體列印模組的上蓋，即能將上蓋內的第一卡榫推抵並退出盛槽，進而在立體列印的過程中，上蓋能隨著驅動機構能逐漸移離盛槽。據此，立體列印模組藉由將耗材與上述構件予以模組化，而能被視為立體列印過程中的耗材模組，亦即使用者僅需重新更換立體列印模組便能立即重新進行立體列印的製作，而無須先行針對前次殘留的液態成型材或盛槽等相關構件進行善後與清潔的動作，因此能有效地提高製作過程中的清潔性及使用上的方便性。

為讓本揭露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。

100‧‧‧立體列印裝置

110‧‧‧立體列印模組

111‧‧‧成型平台

112‧‧‧盛槽

112a‧‧‧扣孔

113‧‧‧隔離膜

114‧‧‧上蓋

114a‧‧‧蓋體

114b‧‧‧凸部

115‧‧‧第二卡榫

115a‧‧‧楔形卡扣件

115b‧‧‧彈性件

116‧‧‧第一卡榫

116a‧‧‧驅動部

116b‧‧‧第一卡扣部

118‧‧‧密封件

120‧‧‧驅動機構

122‧‧‧驅動平台

124‧‧‧連接臂

124a‧‧‧凹部

124b‧‧‧第二卡扣部

130‧‧‧基座

200‧‧‧立體物件

300‧‧‧液態成型材

E1‧‧‧第一端

E2‧‧‧第二端

圖1是依照本揭露一實施例的一種立體列印裝置的示意圖。

圖2與圖3分別繪示圖1的立體列印裝置的使用示意圖。

圖1是依照本揭露一實施例的一種立體列印裝置的示意圖。圖2與圖3分別繪示圖1的立體列印裝置的使用示意圖。在此同時於圖式中提供直角座標系以利於描述相關構件的對應關係。請同時參考圖1至圖3，在本實施例中，立體列印裝置100例如是SLA(Stereo Lithography Appearance)立體列印裝置，其包括立體列印模組110、驅動機構120以及基座130。立體列印模組110可拆卸地組裝於基座130上，驅動機構120配置在基座130上且其局部可動地位於立體列印模組110上方。

立體列印模組110包括盛槽112、上蓋114、第一卡榫116以及成型平台111。成型平台111組裝於上蓋114，盛槽112用以盛裝液態成型材300，其例如是光敏樹脂。上蓋114可拆卸地組裝於盛槽112上以開啟或封閉盛槽112。第一卡榫116可移動地配置於上蓋114中，且第一卡榫116藉由卡扣於盛槽112而使上蓋114得以固定於盛槽112的開口處並封閉盛槽112。當上蓋114與盛槽112藉由第一卡榫116而相互結合時，成型平台111實質上位於盛槽112內且浸置在液態成型材300中。再者，立體列印模組110還包括密封件118，配置在盛槽112的開口處且抵接在上蓋114與盛槽112之間以密封盛槽112。密封件118用以讓盛槽112內的液 態成型材300不會因移動而從盛槽112與上蓋114之間溢漏出。據此，立體列印模組110便能依據使用者的需求而組裝於基座130上或自基座130拆離。

此外，立體列印模組110還包括隔離膜113，其配置在盛槽112的底部，以在立體列印模組110尚未被使用時，隔離膜113會被接觸在成型平台111與盛槽112的底部之間。在本實施例中，隔離膜113用以讓立體物件200被成型的過程中避免與盛槽112的底部產生沾黏情形。

另一方面，立體列印裝置100還包括光源(未繪示)，其例如是紫外線光源且配置在基座130內。在立體列印過程中，當使用者將所需的立體列印模組110組裝於基座130上後，驅動機構120受控於控制單元(未繪示)而移近並組裝至立體列印模組110的上蓋114，進而解除第一卡榫116與盛槽112之間的卡扣關係。接著，光源便能提供固化光線經由盛槽112底部而照射到其內的液態成型材300，並隨著驅動機構120帶動上蓋114及其上的成型平台111逐漸移離盛槽112，前述光線便能依據所需輪廓將成型平台111上處的液態成型材300逐層固化，最終在成型平台111上形成立體物件200，且使立體物件200能隨著成型平台111、上蓋114而被驅動機構120帶離盛槽112，並將立體物件200自成型平台111卸下，以完成該次的立體列印作業。更重要的是，使用者僅需更換所需的立體列印模組，便能立即進行更換液態成型材的立體列印作業。

基於上述，藉由將盛槽112、上蓋114以及其內的成型平台111與液態成型材300予以模組化，而使立體列印模組110能被作為立體列印過程中的耗材模組使用，亦即使用者能依其需要而選擇適當的立體列印模組110，且隨著每次立體列印的需求而予以更換對應的立體列印模組110。再者，藉由配置在上蓋114內的第一卡榫116，而使立體列印模組110具有可拆裝性質，使用者無須在立體列印之後煩惱如何清理殘餘的液態成型材300以及清洗相關構件。換句話說，利用立體列印模組110的可替代性除能有效提高立體列印的效率之外，尚能讓使用者能以較為方便且清潔的使用環境進行相關的立體列印工作，也因此間接地提高使用者對於立體列印裝置100的喜好程度。

詳細而言，請再參考圖1與圖2，在本實施例中，驅動機構120包括立設在基座130上的驅動平台122(如圖所示，其為能沿Z軸移動的升降平台，但本實施例不以此為限)，以及可動地配置於所述驅動平台122上的連接臂124。當立體列印模組110組裝於基座130上時，驅動平台122位於立體列印模組110旁，而連接臂124相對於驅動平台122則如同懸臂一般，且沿Z軸可移動地位於立體列印模組110的上方。

再者，立體列印模組110的上蓋114具有蓋體114a與位於蓋體114a上的凸部114b，其中凸部114b的外形輪廓能對應於連接臂124的凹部124a(標示於圖1)，且連接臂124朝向上蓋114的局部輪廓能與凸部114b及蓋體114a的局部輪廓相互適配，以 提高上蓋114與連接臂124結合後的結構整體性。

另外，立體列印模組110還包括第二卡榫115，可動地組裝於上蓋114的凸部114b，而沿X軸移出或移入凸部114b的側壁。對應地，連接臂124具有凹口124a與位於凹口124a側壁的第二卡扣部124b，其中第二卡扣部124b例如是卡槽，以在連接臂124與上蓋114相互組裝時，凸部114b能對應地容置於凹口124a內，且第二卡榫115能對應地卡扣於第二卡扣部124b。

如圖1至圖3所示，第二卡榫115包括沿X軸配置的一對楔形卡扣件115a，及連接在該對楔形卡扣件115a之間的彈性件115b，其中彈性件115b恆驅動該對楔形卡扣件115a沿X軸突出於凸部114b的側壁。據此，當連接臂124以其凹口124a對應連接上蓋114的凸部114b時，凹口124a的側壁能沿各楔形卡扣件115a的楔形面而抵推楔形卡扣件115a並同時壓縮彈性件115b。一旦凸部114b完全容置於凹口124a後，藉由彈性件115b的彈性恢復力，楔形卡扣件115a得以移出凸部114b的側壁並卡扣於第二卡扣部124b而完成上蓋114與連接臂124之間的組裝。當使用者欲進行立體列印時，即能如上所述地將驅動機構120的連接臂124沿Z軸下移並與上蓋114相互組裝在一起。

請再參考圖2與圖3，在上述連接臂124與上蓋114進行組裝動作的同時，連接臂124尚能以其凹口124a處的結構抵推並驅動第一卡榫116解扣於盛槽112。詳細而言，第一卡榫116具有驅動部116a與從驅動部116a延伸的第一卡扣部116b，其中驅動 部116a沿Z軸可動地配置於上蓋114的凸部114b內，且在立體列印模組110未被使用時，驅動部116a的局部是突出於凸部114b上。再者，第一卡扣部116b的局部突出於蓋體114的側緣且對應地卡扣於盛槽112的扣孔112a。當驅動機構120以其連接臂124與上蓋114相互組裝時，連接臂124能抵推驅動部116a突出於凸部114b的局部而使其移入凸部114b，以驅動第一卡扣部116b解扣於扣孔112a。

更進一步地說，本實施例的第一卡榫116例如是以橡膠製成而具有可撓性，亦即當驅動部116a被連接臂124抵推而沿Z軸下移時(即沿負Z軸方向移動)，第一卡扣部116b連接於驅動部116a的第一端E1便會隨之沿負Z軸方向移動(即第一卡扣部116b會相對於驅動部116a產生變形)，進而帶動第一卡扣部116b的第二端E2退出盛槽112的扣孔112a而達到第一卡扣部116b從扣孔112a釋放的狀態。據此，當連接臂124與上蓋114的凸部114b藉由第二卡榫115結合的同時，亦能同時驅動第一卡榫116從盛槽112釋放，故能順利地使上蓋114被驅動機構120帶動沿正Z軸方向移動而移離盛槽112。

在本實施例中，第一卡榫116是由驅動部116a與一對第一卡扣部116b構成，其中若以驅動部116a所處位置為軸，則該對第一卡扣部116b是從驅動部116呈徑向且彼此背離地延伸。惟，本實施例並不因此限制第一卡扣部116b的數量。再者，於另一未繪示的實施例中，第一卡榫的驅動部與第一卡扣部亦可為連 動機構，即第一卡扣部是以異於固接的方式連接至驅動部。舉例來說，第一卡扣部以樞接的方式與驅動部連接，且搭配蓋體內的移動軌道，同樣能在驅動部沿Z軸被推移時，使第一卡扣部產生沿X軸的移動並產生退出扣孔的效果(即如上述實施例所示，驅動部116a的移動軸向垂直於第一卡扣部116b退出扣孔112a時的移動軸向)。換句話說，當第一卡榫116沿第二軸(X軸)作動時，上蓋114與成型平台111可沿第一軸(Z軸)作動以開啟盛槽112其中第一軸垂直第二軸。

綜上所述，在本揭露的上述實施例中，立體列印模組藉由配置在其上蓋處的第一卡榫，而使立體列印模組在未使用時能以上蓋與盛槽之間保持密封關閉的狀態。當欲進行立體列印時，僅藉由驅動機構組裝於立體列印模組的上蓋，即能將上蓋內的第一卡榫推抵並退出盛槽。在此同時，上蓋亦能藉由第二卡榫而與驅動機構的連接臂組裝結合，並據以開始進行立體列印作業。因此，在立體列印的過程中，上蓋便能隨著驅動機構能逐漸移離盛槽，亦即藉由上蓋、盛槽與驅動機構三者間一氣呵成的結合與釋放動作，立體列印裝置便能立即開始立體列印作業，而無須對前次作業後的相關構件與殘留耗材進行善後。換句話說，立體列印模組藉由將耗材與上述構件予以模組化，而能被視為立體列印過程中的耗材模組，亦即使用者僅需重新更換立體列印模組便能立即重新進行立體列印的製作，因此能有效地提高製作過程中的清潔性及使用上的方便性。

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。

100‧‧‧立體列印裝置

110‧‧‧立體列印模組

111‧‧‧成型平台

112‧‧‧盛槽

112a‧‧‧扣孔

113‧‧‧隔離膜

114‧‧‧上蓋

114a‧‧‧蓋體

114b‧‧‧凸部

115‧‧‧第二卡榫

115a‧‧‧楔形卡扣件

115b‧‧‧彈性件

116‧‧‧第一卡榫

116a‧‧‧驅動部

116b‧‧‧第一卡扣部

118‧‧‧密封件

120‧‧‧驅動機構

122‧‧‧驅動平台

124‧‧‧連接臂

124a‧‧‧凹部

124b‧‧‧第二卡扣部

130‧‧‧基座

300‧‧‧液態成型材

E1‧‧‧第一端

E2‧‧‧第二端

Claims (21)

1. 一種立體列印模組，其係包括：一盛槽，用以盛裝一液態成型材；一上蓋，其係組裝於該盛槽上，用以封閉該盛槽；一成型平台，其係配置於該蓋體且位於該盛槽內而浸置於該液態成型材；一第一卡榫，可移動地配置於該上蓋，當該第一卡榫卡沿一第二軸作動，該上蓋與該成型平台可沿一第一軸作動以開啟該盛槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述的立體列印模組，其中該上蓋具有一蓋體與位於該蓋體上的一凸部。
3. 如申請專利範圍第2項所述的立體列印模組，還包括：一密封件，配置在該盛槽上且抵接在該蓋體與該盛槽之間以密封該盛槽。
4. 如申請專利範圍第1項所述的立體列印模組，其中該第一軸垂直該第二軸。
5. 如申請專利範圍第1項所述的立體列印模組，還包括：一隔離膜，配置在該盛槽的底部。
6. 如申請專利範圍第2項所述的立體列印模組，其中該第一卡榫具有一驅動部與從該驅動部延伸的至少一第一卡扣部，該驅動部可動地配置於該凸部內，且該驅動部的局部突出於該凸部上，該第一卡扣部的局部突出於該蓋體的側緣且對應地卡扣於該 盛槽的一扣孔。
7. 如申請專利範圍第2項所述的立體列印模組，還包括：一第二卡榫，可動地組裝於該上蓋的該凸部。
8. 如申請專利範圍第7項所述的立體列印模組，其中該第二卡榫包括沿該第二軸配置的一對楔形卡扣件與連接其間的一彈性件，該彈性件恆驅動該對楔形卡扣件沿該第二軸突出於該凸部的側壁。
9. 一種立體列印裝置，包括：一基座；一驅動機構，設置在該基座上；一立體列印模組，可拆卸地組裝於該基座上，以使該驅動機構的局部可移動地位於該立體列印模組上方，該立體列印模組包括：一盛槽，用以盛裝一液態成型材；一上蓋，可拆卸地組裝於該盛槽上以開啟或封閉該盛槽；以及一第一卡榫，可移動地配置於該上蓋中，其中該第一卡榫卡扣於該盛槽，以使該上蓋封閉且固定於該盛槽，當該驅動機構與該上蓋相互組裝時，該驅動機構驅動該第一卡榫解扣於該盛槽，而使該上蓋隨該驅動機構移離且開啟該盛槽。
10. 如申請專利範圍第9項所述的立體列印裝置，其中該上蓋具有一蓋體與位於該蓋體上的一凸部，該凸部用以連接該驅動機 構，該蓋體用以封閉或開啟該盛槽的開口。
11. 如申請專利範圍第10項所述的立體列印裝置，其中該立體列印模組還包括：一密封件，配置在該盛槽上且抵接在該蓋體與該盛槽之間以密封該盛槽。
12. 如申請專利範圍第10項所述的立體列印裝置，其中該立體列印模組還包括：一成型平台，配置於該蓋體且位於該盛槽內而浸置於該液態成型材中，當該上蓋隨該驅動機構移離該盛槽時，該成型平台隨該蓋體而移離該液態成型材。
13. 如申請專利範圍第12項所述的立體列印裝置，其中該液態成型材適於逐層固化以形成位於該成型平台上的一立體物件，且該立體物件隨該上蓋與該成型平台而移離該盛槽。
14. 如申請專利範圍第12項所述的立體列印裝置，其中該立體列印模組還包括：一隔離膜，配置在該盛槽的底部，且當該上蓋未與該驅動機構組裝時，該隔離膜接觸在該成型平台與該盛槽的底部之間。
15. 如申請專利範圍第10項所述的立體列印裝置，其中該第一卡榫具有一驅動部與從該驅動部延伸的至少一第一卡扣部，該驅動部可動地配置於該凸部內，且該驅動部的局部突出於該凸部上，該第一卡扣部的局部突出於該蓋體的側緣且對應地卡扣於該盛槽的一扣孔，當該驅動機構與該上蓋相互組裝時，該驅動機構 抵推該驅動部突出於該凸部的局部而使其移入該凸部，以驅動該第一卡扣部從該扣孔釋放。
16. 如申請專利範圍第15項所述的立體列印裝置，其中該第一卡榫具有可撓性，當該驅動機構與該上蓋相互組裝時，該驅動機構抵推該驅動部突出於該凸部的局部而使其移入該凸部，以驅動該第一卡扣部相對於該驅動部變形並從該扣孔釋放。
17. 如申請專利範圍第15項所述的立體列印裝置，其中該第一卡榫具有一對第一卡扣部，從該驅動部且彼此背離地延伸。
18. 如申請專利範圍第15項所述的立體列印裝置，其中該驅動機構沿一第一軸推該驅動部移入該凸部，以使該驅動部驅動該第一卡扣部沿一第二軸退出該扣孔，且該第一軸垂直該第二軸。
19. 如申請專利範圍第18項所述的立體列印裝置，其中該驅動機構包括：一驅動平台；以及一連接臂，可動地連接於該驅動平台且位於該立體列印模組的上方，該連接臂沿該第一軸組裝於該上蓋的該凸部並帶動該上蓋移離該盛槽。
20. 如申請專利範圍第19項所述的立體列印裝置，其中該立體列印模組還包括：一第二卡榫，可動地組裝於該上蓋的該凸部，而沿該第二軸移出或移入該凸部的側壁，而該連接臂具有一凹口與位於該凹口側壁的一第二卡扣部，當該連接臂組裝於該上蓋時，該凸部對應 地容置於該凹口內，且該第二卡榫卡扣於該第二卡扣部。
21. 如申請專利範圍第20項所述的立體列印裝置，其中該第二卡榫包括沿該第二軸配置的一對楔形卡扣件與連接其間的一彈性件，該彈性件恆驅動該對楔形卡扣件沿該第二軸突出於該凸部的側壁。