[发明专利]三维打印设备及其制造三维物体的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种打印设备及其打印方法。更特定来说，本发明涉及一种三维打印设备及其制造三维物体的方法。

背景技术

随着科技的日益发展，许多利用逐层建构模型等加成式制造技术（additive manufacturing technology）来建造物理三维（three-dimensional,3-D）模型的不同方法已纷纷被提出。一般而言，加成式制造技术是将利用计算机辅助设计（computer-aided design,CAD）等软件建构的3-D模型的设计数据转换为连续堆栈的多个薄（准二维）横截面层。

除此之外，目前亦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。

然而，这些技术有许多额外的限制。举例来说，当3-D模型的形状呈圆弧形或曲面时，这些加成式制造技术会因各个X-Y平面呈阶梯状而呈现出较差的表面分辨率。因此，已知的加成式制造技术不适于制造具有曲面的立体物体。如何开发出能够制造具有平滑曲面的物品的立体打印装置，仍是本领域开发人员的主要课题。

发明内容

因此，本发明针对于一种具有较佳分辨率和较佳打印质量的三维打印设备。

本发明针对于一种用于制造具有较佳分辨率和质量的三维物体的方法。

本发明提供一种适合于从三维模型制造三维物体的三维打印设备。所述三维打印设备包含旋转基座和打印头。所述旋转基座具有承载面且经配置以沿着第一轴旋转且沿着第一轴位移。所述打印头设置在所述旋转基座上方且经配置以沿着垂直于第一轴的第二轴位移，以用于将建造材料逐层涂布到承载面上，以形成多个建造材料层。所述建造材料层堆叠而形成三维物体。每一建造材料层的涂布形状是由旋转基座沿着第一轴的旋转、旋转基座沿着第一轴的位移以及打印头沿着第二轴的位移来决定。

本发明进一步提供一种用于通过上文所描述的三维打印设备来制造三维物体的方法。所述方法包含以下步骤。首先，提供包含多个横截面的三维模型。随后，根据所述三维模型的每一横截面获得多个移动参数。根据所述移动参数控制打印头和旋转基座移动，以供所述打印头将建造材料逐层涂布到所述旋转基座的承载面上，从而形成所述三维物体。

根据本发明的实施例，所述三维打印设备更包含控制单元，所述控制单元耦接到所述旋转基座和所述打印头以用于控制所述旋转基座和所述打印头的移动。

根据本发明的实施例，所述控制单元根据旋转参数来控制所述旋转基座沿着第一轴旋转，且根据从三维模型获得的第一位移参数来控制所述旋转基座沿着第一轴位移。

根据本发明的实施例，所述控制单元根据从三维模型获得的第二位移参数来控制所述打印头沿着第二轴位移。

根据本发明的实施例，所述三维打印设备更包含滑轮组合件，所述滑轮组合件耦接到所述控制单元以带动所述打印头沿着第二轴位移。

根据本发明的实施例，所述滑轮组合件包含皮带和至少一个滑轮。所述皮带沿着第二轴延伸，且所述打印头设置在所述皮带上。所述滑轮连接到所述皮带以用于驱动所述皮带沿着第二轴移动。

根据本发明的实施例，所述三维打印设备更包含至少一个马达，所述至少一个马达耦接到所述控制单元且连接到所述旋转基座，以用于驱动所述旋转基座沿着第一轴位移且沿着第一轴旋转。

根据本发明的实施例，所述马达更包含第一马达和第二马达。所述第一马达驱动所述旋转基座沿着第一轴位移，且所述第二马达驱动所述旋转基座沿着第一轴旋转。

根据本发明的实施例，所述第一轴平行于所述承载面的法向量。

根据本发明的实施例，所述第二轴平行于所述承载面。

根据本发明的实施例，所述三维打印设备更包含供料線，用于提供建造材料至打印头。

根据本发明的实施例，所述移动参数包含旋转参数、第一位移参数和第二位移参数。

根据本发明的实施例，所述根据移动参数控制打印头和旋转基座的移动的步骤包含以下步骤。首先，根据旋转参数控制所述旋转基座沿着第一轴旋转。接着，根据第一位移参数控制旋转基座沿着第一轴位移。

根据本发明的实施例，所述根据移动参数控制打印头和旋转基座的移动的步骤包含根据第二位移参数控制所述打印头沿着第二轴位移。

根据本发明的实施例，所述建造材料层分别对应于三维模型的多个横截面。