[发明专利]快速成型系统及其方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种快速成型系统及方法，特别是一种通过打印装置形成立体物件的系统及方法。

背景技术

3D打印(3D printing)技术已发展约三十年，是以数字文件为基础，通过逐层堆砌且可相互黏合的金属或塑料，实际复制一个立体物件，对于一些需要精密加工的物件可以提高精密度。

3D打印系统在开始打印物品前，都需先取得欲复制物体的三维模型，通常是通过电脑绘制，接着将三维模型分割成多个截面，以使打印装置能逐层形成物体，而现有打印装置所使用的方法，包括选择性激光烧结(selective laser sintering)、熔融沉积式(fused deposition modeling)、立体平版印刷(stereo lithography)、电子束熔化成型(Electron beam melting)、分层实体制造(laminated object manufacturing)、分层实体制造(laminated object manufacturing)等方法，这些方法不同之处主要在于选择的墨水(即材料)不同，有些是熔化或软化塑料，有些则是直接以液体材料作为墨水。

制约3D打印的最主要因素就是打印速度慢，其原因在于3D打印为逐层进行，需要在上一层打印材料完全固化后才能进行下一层打印，打印层数非常多，所以打印需要较长时间。

上述方法，主要都是靠打印装置直接打出粉末状或可凝固的液体材料来形成各个分层截面，而每一滴材料大小都是以微米来计算，运用这样的方法，理论上可以形成各种精密的三维物体。

然而，现行3D打印系统都是采取分层堆积技术，如此一来，计算打印路径便会是一件复杂的工作，因为固态墨水彼此之间需要支撑才能形成立体物件，且计算器必须具有外壁及支撑等演算法才能完成打印工作，而复杂的计算使得打印装置运行速度降低，亦需要额外花费于计算器的建置上；另外，墨水的大小虽以微米计算，但这也意谓所形成的物体表面最多也只有微米级光滑度，使得现行3D打印系统打印出来的物体解析度受限，并非能满足更高规格的光滑度，例如形成纳米级的表面。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种快速成型系统及方法，利用熔融热熔性材料及充填液态构型材料，实现了演算需求较小的3D打印系统。

本发明更提出一种快速成型系统，包括：一输送装置，移动及放置一平板材；一构框装置，加热该平板材的一区域并熔融该区域，使该区域形成一容置空间；一充填装置，充填一热固性液体于该容置空间；一成型装置，加热已充填该热固性液体的平板材，固化所固性液体，然后升高温度使平板材受热熔融；及一演算控制器，电性连接该输送装置、该构框装置、该充填装置及该成型装置，控制该输送装置、该构框装置、该充填装置及该成型装置的作动。

此外，本发明另提出一种快速成型方法，包括：提供具热熔性的一第一平板材；加热熔融该第一平板材上的一第一区域，使该第一平板材上形成一第一容置空间；填充一热固性液体于该第一容置空间中；堆迭一第二平板材于该第一平板材上；加热熔融该第二平板材上的一第二区域，使该第二平板材上形成一第二容置空间；填充该热固性液体于该第二容置空间中；及加热已充填该热固性液体的平板材，固化所固性液体，然后升高温度使平板材受热熔融。

本发明更提出一种快速成型方法，包括：提供具热熔性的一第一平板材；加热熔融该第一平板材上的一第一区域，使该第一平板材上形成一第一容置空间；堆叠一第二平板材于该第一平板材上；加热熔融该第二平板材上的一第二区域，使该第二平板材上形成一第二容置空间，且该第二容置空间与该第一容置空间彼此相通；填充一热固性液体于该第一容置空间及该第二容置空间中；加热已充填该热固性液体的平板材，固化所固性液体，然后升高温度使平板材受热熔融。

承上所述，本发明所提出的快速成型系统，通过热熔性平板材形成的框架及液态构形材料，以资源需求较低的演算方式完成物体成形，不仅降低快速成型系统的软硬体需求及物体成形时间，更进一步减少形成物体的成本。

此外，通过熔融方式形成的框架及液态构形材料，能使物体表面较现行以固态材料堆迭形成的物体表面具有更佳的解析度。

本发明的优点如下：

1.采用本发明的技术方案打印材料不需要逐层固化，而是打印结束后一起固化，节省了打印时间。

2.采用本发明的技术方案不需要支撑，在简化打印算法的同时也节省了打印支撑材料的时间。

3.本发明采用熔融平板材的方式来形成框架，并在框架中填充热固性液体，因此打印出的物体表面更加光洁。