CN104875381A - 具有上色功能的三维打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有上色功能的三维打印装置，包括信息单元、具有物料喷嘴的三维物件建置单元、具有侧表面上色喷嘴的上色单元以及连接于信息单元、三维物件建置单元以及上色单元的控制单元，且信息单元具有由一立体模型信息所分解出的多个层状模型信息以及相对应于该立体模型信息的一色彩信息，而控制单元用以依据每一层状模型信息而使多个物料通过物料喷嘴向下输出，以使多个物料层叠为一立体模型，以及用以依据色彩信息而使多个墨水通过上色喷嘴向立体模型的多个侧表面输出，以对立体模型的多个侧表面进行上色。

Description

具有上色功能的三维打印装置

技术领域

本发明涉及一种三维打印装置，尤其涉及一种具有上色功能的三维打印装置。

背景技术

三维(3D)打印技术属于一种快速成形(Rapid Prototyping,RP)技术，过去在模具制造、工业设计等领域上常被用来制造立体模型；而随着三维打印技术的快速成长，现已逐渐应用于各类产品的直接制造，甚至是一些高价值的应用，如髋关节、牙齿、飞机零部件等。请参阅图1，其为公知三维打印装置的结构示意图。三维打印装置1依据一立体模型信息使多个物料M(如粉状粘合材料)通过一物料喷嘴11向下输出，进而通过使物料M逐层堆叠累积的方式来构造物体9。

然而，以往由三维打印装置所制造出的产品仅带有物料原本的颜色，而为了产品的美观，人们希望其能够具有丰富的色彩，故后续发展出以下两种具有上色功能的三维打印装置；一种是于逐层堆叠物料的过程中，适时的通过人力转换带有不同颜色的物料，使完工后的成品能够带有多种色彩，但这种制程显得费时又费力；另一种则是在三维打印装置中设置分别带有三原色的物料，即红色物料、绿色物料以及蓝色物料，再透过适当的混色而输出带有所需颜色的物料，但碍于现有的技术，通过混色后的色彩过于呆板死硬，亦无法满足大众的需求；特别是，无论上述任一种三维打印装置，只要是使用带有色彩的物料，就会造成制造成本的激升，不符经济的考量。

有鉴于此，专利公开号为WO2012058278公开另一种具有上色功能的三维打印装置。请参阅图2，其为专利公开号WO2012058278所公开的三维打印装置的结构示意图。三维打印装置2同时包括物料喷嘴21以及上色喷嘴20，且上色喷嘴20用以在物料M被逐层堆叠的过程中，依据实际应用需求而适时地向下喷出带有色彩的墨水I，进而使物料M附着上所需的颜色。

然而，此种作法的缺陷在于，每一物料(粉末颗粒)与物料之间原本应具有强而有力的物理性连接，却会被被附着在其上的墨水I所阻隔，进而造成产品的结构强度大为降低；是以，公知的三维打印装置还具有改善的空间。发明内容

本发明的主要目的在提供一种仅对建置中的立体模型的侧表面进行上色使得立体模型的结构强度不受影响的三维打印装置。

于一较佳实施例中，本发明提供一种具有上色功能的三维打印装置，包括：

一信息单元，具有由一立体模型信息所分解出的多个层状模型信息以及相对应于该立体模型信息的一色彩信息；

一三维物件建置单元，包括一物料喷嘴；

一上色单元，包括至少一侧表面上色喷嘴；以及

一控制单元，连接于该信息单元、该三维物件建置单元以及该上色单元，并用以依序依据该多个层状模型信息中的每一层状模型信息而控制该三维物件建置单元通过该物料喷嘴向下输出多个物料，以产生多个层状模型，以使该多个层状模型层叠为一立体模型，以及用以依据该色彩信息而控制该上色单元通过该至少一侧表面上色喷嘴朝建置中的该立体模型的一侧表面输出多个墨水以进行上色。

附图说明

图1为公知三维打印装置的结构示意图。

图2为专利公开号WO2012058278所公开的三维打印装置的结构示意图。

图3为本发明具有上色功能的三维打印装置于一第一较佳实施例的方块示意图。

图4为图3所示三维打印装置的结构主视图。

图5为图3所示三维打印装置的结构侧视图。

图6为图3所示三维打印装置于立体模型已建构完成的结构主视图。

图7为本发明具有上色功能的三维打印装置于一第二较佳实施例的结构主视图。

其中，附图标记说明如下：

1三维打印装置

2三维打印装置

3三维打印装置

3'三维打印装置

7A建置中的立体模型

7B建构完成的立体模型

8建置台

9物体

11物料喷嘴

21物料喷嘴

22上色喷嘴

31信息单元

32三维物件建置单元

33上色单元

33'上色单元

34控制单元

71前侧表面

72后侧表面

73左侧表面

74右侧表面

75上表面

321物料喷嘴

322物料储存装置

323物料传动机构

330'侧表面上色喷嘴

330前侧表面上色喷嘴

331后侧表面上色喷嘴

332左侧表面上色喷嘴

333右侧表面上色喷嘴

334上表面上色喷嘴

335前侧墨水储存装置

336后侧墨水储存装置

337左侧墨水储存装置

338右侧墨水储存装置

339上表面墨水储存装置

350上色传动机构

3231物料动力部

3232物料传动部

3501上色动力部

3502上色传动部

M多个物料

I墨水

具体实施方式

请参阅图3，其为本发明具有上色功能的三维打印装置于一第一较佳实施例的方块示意图，三维打印装置3包括信息单元31、三维物件建置单元32、上色单元33以及连接于信息单元31、三维物件建置单元32与上色单元33的控制单元34，且信息单元31具有由一立体模型信息所分解出的多个层状模型信息以及相对应于立体模型信息的色彩信息；其中，立体模型信息为一立体模型(欲通过三维打印装置3所构造的物体)的整体结构的电子信息档，而色彩信息则为立体模型的外观色彩的电子信息档。

于本较佳实施例中，立体模型信息以及色彩信息可来自于与三维打印装置3相连接的其他装置(图中未标示)，如电脑、通用串行总线(USB)装置等，信息单元31再于接收立体模型信息后进行分析，以将立体模型信息分解出多个层状模型信息，但并不以上述为限，多个层状模型信息亦可在其他装置中被产生，再进而传输至信息单元31。

请参阅图4～图5，图4为图3所示三维打印装置的结构主视图，图5为图3所示三维打印装置的结构侧视图；图4与图5亦示意了三维打印装置的运作过程，其中，建置台8上摆放的是正在建置中的立体模型7A，其包括前侧表面71、后侧表面72、左侧表面73以及右侧表面74。

再者，三维物件建置单元32更包括物料喷嘴321、物料储存装置322以及物料传动机构323，且物料储存装置322用以储存多个物料M并连接于物料喷嘴321，而物料传动机构323包括物料动力部3231以及物料传动部3232；其中，物料动力部3231可为一马达，用以提供动力予物料传动部3232，进而可驱动物料传动部3232使物料喷嘴321进行上、下、前、后、左、右的三维空间移动。

又，上色单元33包括前侧表面上色喷嘴330、后侧表面上色喷嘴331、左侧表面上色喷嘴332、右侧表面上色喷嘴333、上表面上色喷嘴334、前侧墨水储存装置335、后侧墨水储存装置336、左侧墨水储存装置337、右侧墨水储存装置338、上表面墨水储存装置339以及上色传动机构350，且前侧墨水储存装置335用以储存多个墨水I并连接于前侧表面上色喷嘴330，后侧墨水储存装置336用以储存多个墨水I并连接于后侧表面上色喷嘴331，左侧墨水储存装置337用以储存多个墨水I并连接于左侧表面上色喷嘴332，右侧墨水储存装置338用以储存多个墨水I并连接于右侧表面上色喷嘴333，上表面墨水储存装置339用以储存多个墨水I并连接于上表面上色喷嘴334，而上色传动机构350包括上色动力部3501以及上色传动部3502；其中，上色动力部3501可为一马达，用以提供动力予上色传动部3502，进而可驱动上色传动部3502使前侧表面上色喷嘴330、后侧表面上色喷嘴331、左侧表面上色喷嘴332、右侧表面上色喷嘴333以及上表面上色喷嘴334分别或同步进行上、下、前、后、左、右的三维空间移动。

补充说明的是，为了更清楚示意图4与图5，图4中并未将左侧表面上色喷嘴332、右侧表面上色喷嘴333以及部分的上色传动机构350绘出，且图5中并未将前侧表面上色喷嘴330、后侧表面上色喷嘴331以及部分的上色传动机构350绘出。

接下来说明本发明具有上色功能的三维打印装置的运作方式，并请同步参阅图4～图6，其中图6示意了建置台上摆放了已建构完成的立体模型7B，而为了更清楚示意图6，图6中并未将左侧表面上色喷嘴332、右侧表面上色喷嘴333以及部分的上色传动机构350绘出。

于三维打印装置3开始运作时，控制单元34会依序依据信息单元31内的多个层状模型信息中的每一层状模型信息而使物料喷嘴321移动至相应的下料位置，并使多个物料M通过物料喷嘴321向下输出多个物料M，进而使相对应于每一层状模型信息的层状模型被产生，且被产生的多个层状模型会逐层黏合且堆叠，直到整个立体模型7B被建构完成为止；其中，于多个层状模型逐层黏合且堆叠的过程中，控制单元34还会依据信息单元31内的色彩信息而分别使前侧表面上色喷嘴330移动至相应的上色位置并朝建置中的立体模型7A的前侧表面71喷出多个墨水I以进行上色、使后侧表面上色喷嘴331移动至相应的上色位置并朝建置中的立体模型7A的后侧表面72喷出多个墨水I以进行上色、使左侧表面上色喷嘴332移动至相应的上色位置并朝建置中的立体模型7A的左侧表面73喷出多个墨水I以进行上色以及使右侧表面上色喷嘴333移动至相应的上色位置并朝建置中的立体模型7A的右侧表面74喷出多个墨水I以进行上色；最后，待多个层状模型逐层黏合且堆叠完成后，控制单元34再依据色彩信息而使上表面上色喷嘴334移动至相应的上色位置并向下喷出多个墨水I，以对立体模型7B的上表面75进行上色。

根据以上的说明可知，本发明三维打印装置在立体模型的成形过程中，上色单元仅对立体模型的侧表面进行上色，因此每一物料与物料之间原本应具有物理性连接不会被因墨水附着于其上而被阻隔，如此一来，立体模型不但能够具有丰富的色彩，还能够保持其结构强度，实为一极具产业价值的发明。

惟，上述仅为一较佳实施例，本领域普通技术人员皆可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计；举例来说，可变更设计为，前侧墨水储存装置335、后侧墨水储存装置336、左侧墨水储存装置337、右侧墨水储存装置338以及上表面墨水储存装置339共为同一墨水储存装置。

请参阅图7，其为本发明具有上色功能的三维打印装置于一第二较佳实施例的结构主视图。本较佳实施例的三维打印装置3'大致类似于本案第一较佳实施例中所述者，在此即不再予以赘述。而本较佳实施例与前述第一实施例不同之处在于，上色单元33'仅具有单一的侧表面上色喷嘴330'，且于多个层状模型逐层黏合且堆叠的过程中，控制单元34依据色彩信息而先使该单一的上色喷嘴330'移动至相对应之侧表面的邻近处，再使该单一的上色喷嘴330'移动至相应的上色位置并朝该相对应的侧表面喷出多个墨水I以进行上色。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围，因此凡其它未脱离本发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本案的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种具有上色功能的三维打印装置，其特征在于，包括：

一信息单元，具有由一立体模型信息所分解出的多个层状模型信息以及相对应于该立体模型信息的一色彩信息；

一三维物件建置单元，包括一物料喷嘴；

一上色单元，包括至少一侧表面上色喷嘴；以及

一控制单元，连接于该信息单元、该三维物件建置单元以及该上色单元，并用以依序依据该多个层状模型信息中的每一层状模型信息而控制该三维物件建置单元通过该物料喷嘴向下输出多个物料，以产生多个层状模型，以使该多个层状模型层叠为一立体模型，以及用以依据该色彩信息而控制该上色单元通过该至少一侧表面上色喷嘴朝建置中的该立体模型的一侧表面输出多个墨水以进行上色。

2.如权利要求1所述的具有上色功能的三维打印装置，其中该三维物件建置单元还包括一物料储存装置，用以储存该多个物料，且该多个物料是通过该物料喷嘴向下输出。

3.如权利要求1所述的具有上色功能的三维打印装置，其中该上色单元还包括一墨水储存装置，用以储存该多个墨水，且该多个墨水是通过该至少一侧表面上色喷嘴往外输出。

4.如权利要求1所述的具有上色功能的三维打印装置，其中该至少一侧表面上色喷嘴包括多个侧表面上色喷嘴，且该多个侧表面上色喷嘴环绕于建置中的该立体模型的周围。

5.如权利要求4所述的具有上色功能的三维打印装置，其中该上色单元还包括一上色传动机构，用以被该控制单元控制而驱动该多个侧表面上色喷嘴移动至建置中的该立体模型的周围。

6.如权利要求4所述的具有上色功能的三维打印装置，其中该上色单元还包括一上表面上色喷嘴，且该控制单元依据该色彩信息而控制该上色单元通过该上表面上色喷嘴向下喷射多个墨水，以对建置中的该立体模型的一上表面进行上色。

7.如权利要求1所述的具有上色功能的三维打印装置，其中该上色单元还包括一上色传动机构，且该至少一侧表面上色喷嘴包括单一的侧表面上色喷嘴；其中，该控制单元依据该色彩信息而控制该上色传动机构驱动该单一的侧表面上色喷嘴移动至一上色位置，以对建置中的该立体模型的该侧表面进行上色。

8.如权利要求7所述的具有上色功能的三维打印装置，其中该上色单元还包括一上表面上色喷嘴，且该控制单元依据该色彩信息而控制该上色单元通过该上表面上色喷嘴向下喷射多个墨水，以对建置中的该立体模型的一上表面进行上色。