CN106273438B - 立体打印成型结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种立体打印成型结构，包括物件以及支撑件。支撑件配置于物件的一侧以支撑物件。支撑件包括多个支撑砖及填充体。这些支撑砖彼此堆叠，填充体的第一部分填充于这些支撑砖之间，且填充体的第二部分填充于物件与位于物件旁的这些支撑砖之间。从而使立体打印成型结构通过支撑件来支撑物件，以使物件能够顺利成型。

Description

立体打印成型结构
技术领域
本发明涉及一种立体结构，尤其涉及一种立体打印成型结构。
背景技术
近年来，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,3D)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电脑辅助设计(computeraided design,CAD)等软件所建构的3D模型的设计数据转换为连续堆叠的多个薄(准二维)横截面层。于此同时，许多可以形成多个薄横截面层的技术手段也逐渐被提出。
举例来说，立体打印装置的打印模块通常可依据3D模型的设计数据所建构的空间坐标XYZ在基座的上方沿着XY平面移动，从而使建构材料形成正确的横截面层形状。所沉积的建构材料可随后自然硬化，或者通过加热或光源的照射而被固化，从而形成所要的横截面层。因此，通过打印模块沿着轴向Z逐层移动，即可使多个横截面层沿Z轴逐渐堆叠，进而使建构材料在逐层固化的状态下形成立体的物件。
以通过光源固化建构材料而形成立体的物件的技术为例，打印模块适于浸入盛装在盛槽中的液态成型材中，而光源模块在XY平面上照射液态成型材，以使液态成型材被固化，并堆叠在打印模块的移动平台上。如此，通过立体打印模块的移动平台沿着轴向Z逐层移动，即可使液态成型材逐层固化并堆叠成立体的物件。
然而，由于立体打印出的物件的形状多元，当欲成型的物件的下半部尺寸小于上半部的尺寸时，在物件成型的过程中可能会发生支撑性不足而崩塌的状况。
发明内容
本发明提供一种立体打印成型结构，其包括可支撑物件的支撑件，支撑件具有堆叠排列的支撑砖以提升其支撑强度。
本发明的一种立体打印成型结构，包括物件以及支撑件。支撑件配置于物件的一侧以支撑物件。支撑件包括多个支撑砖及填充体。这些支撑砖彼此堆叠，填充体的第一部分填充于这些支撑砖之间，且填充体的第二部分填充于物件与位于物件旁的这些支撑砖之间。
在本发明的一实施例中，上述的第二部分包括相对的两表面，两表面分别贴合于物件与对应的这些支撑砖，且两表面的轮廓分别符合物件的外轮廓。
在本发明的一实施例中，上述的支撑砖的硬度大于填充体的硬度。
在本发明的一实施例中，上述的物件与这些支撑砖的材质相同。
在本发明的一实施例中，上述的这些支撑砖具有多种尺寸。
在本发明的一实施例中，上述在支撑件的不同区域中，这些支撑砖具有不同的密度。
在本发明的一实施例中，上述的这些支撑砖堆叠出不同水平面的多层结构，相邻两层的这些支撑砖可彼此对齐或是交错排列。
在本发明的一实施例中，上述的支撑件位于物件的下方或侧面，且物件对水平面的投影位于支撑件对水平面的投影之内。
在本发明的一实施例中，上述的立体打印成型结构还包括底板，物件与支撑件配置于底板上。
在本发明的一实施例中，上述的底板包括第二硬质层及叠置于第二硬质层上的第二软质层，物件与支撑件配置在第二软质层上。
在本发明的一实施例中，上述的底板包括硬质区及软质区，硬质区接触支撑件，软质区接触物件。
基于上述，本发明的立体打印成型结构通过支撑件来支撑物件，以使物件能够顺利成型。支撑件由这些支撑砖排列而成，填充体的第一部分填充于这些支撑砖之间，且填充体的第二部分填充于物件与位于物件旁的这些支撑砖之间。由于支撑砖的硬度，可使得支撑件的整体强度有效地被提升。此外，由于填充体的材质相对于物件以及支撑砖来得软，填充体的第二部分设在物件与支撑砖之间，可使支撑件较容易剥离于物件。另外，物件与支撑砖的材质可相同，也就是说，只要确认各层中物件、支撑砖与填充体之间的位置，便可利用光敏感程度不同的两种材质同时制作出物件与支撑件。支撑砖也可以依据需求设计为相同或是不同尺寸，或是在支撑件的不同区域中将该些支撑砖以不同的密度排列。这些支撑砖堆叠出不同水平面的多层结构，相邻两层的这些支撑砖可彼此对齐或是交错排列。
另外，立体打印成型结构可包括位于物件与支撑件下方的底板。底板可以由叠置的第二硬质层与第二软质层所组成，第二硬质层可与立体打印装置的平台接触，以提高与平台之间的附着力；第二软质层可与物件及支撑件接触，以使物件与支撑件能够较容易脱离于平台。或者，底板也可以是单一层，底板在对应于物件处是软质区，以方便物件与平台分离。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种立体打印成型结构的立体示意图；
图2是图1的立体打印成型结构的A-A线段的剖面示意图；
图3是图1的立体打印成型结构的B-B线段的剖面示意图；
图4是依照本发明的另一实施例的一种立体打印成型结构的垂直剖面示意图。
附图标记说明：
100、200：立体打印成型结构；
110、210：物件；
120、220：支撑件；
122：填充体；
124：第一部分；
126：第二部分；
128、228a、228b：支撑砖；
140、240：底板；
142：第二硬质层；
144：第二软质层；
246：硬质区；
248：软质区。
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种立体打印成型结构的立体示意图。图2是图1的立体打印成型结构的A-A线段的剖面示意图。图3是图1的立体打印成型结构的B-B线段的剖面示意图。
请参照图1至图3，本实施例的立体打印成型结构100包括物件110以及支撑件120，支撑件120配置于物件110的一侧以支撑物件110。在本实施例中，物件110是最后欲得到的成品，由于物件110的形状多元，在物件110中位于下方的横截面的面积可能小于位于上方的横截面的面积，而使得物件110在成型的过程中可能发生因支撑性不足而崩塌的状况。为了避免上述问题，在物件110成型的过程之中会一并地成型支撑件120，通过位于物件110下方或是侧面的支撑件120来提供物件110向上形成时的支撑性。
由于物件110才是最后欲得到的成品，所以在立体打印成型结构100制作完成之后，会要将支撑件120剥离于物件110，为了方便剥离支撑件120，支撑件120本身的材质会比物件110来得软。然而，支撑件120仍需具有一定的强度，以提供足够的支撑效果。
在本实施例中，支撑件120包括多个支撑砖128及填充体122。支撑砖128的硬度大于填充体122的硬度。这些支撑砖128彼此堆叠，填充体122的第一部分124填充于这些支撑砖128之间，且填充体122的第二部分126填充于物件110与位于物件110旁的这些支撑砖128之间。本实施例的支撑件120通过相互堆叠的支撑砖128，有效地提升支撑件120的整体硬度，达到类似建筑里砖头的效果。此外，由于填充体122的材质相对于物件110以及支撑砖128来得软，将填充体的第二部分126设在物件110与支撑砖128之间，可使支撑件120能够较容易地剥离于物件110。
在本实施例中，物件110与这些支撑砖128的材质相同。因此，只要确认立体打印成型结构100在不同Z轴上的各层中物件110、支撑砖128与填充体122之间的位置，便可利用光敏感程度不同的两种材质同时制作出物件110与支撑件120。更详细地说，要打印出本实施例的立体打印成型结构100的立体打印装置可以只需要两个喷嘴，这两个喷嘴分别装载不同光敏感程度的材料。制造者可事先分析出立体打印成型结构100的各层中物件110、支撑砖128与填充体122之间的位置，并将此信息输入立体打印装置内。当立体打印装置在打印时，便可知道此层中哪些区块要喷涂光敏感程度高的材料，另一些区块要喷涂光敏感程度低的材料。光敏感程度高的材料在照光之后的硬度大，可制作出物件110以及支撑砖128；光敏感程度低的材料在照光之后的硬度小，可制作出填充体122。
当然，在其他实施例中，物件110与支撑砖128也可以是不同材质，立体打印装置只要装配有可分别喷涂出物件110、填充体122与支撑砖128的三个喷嘴即可。
此外，在制造者可视支撑件120所需强度而改变支撑砖128在支撑件120中的密度。更详细地说，若在打印立体打印成型结构100的其中一个截面时，立体打印装置(未示出)的各喷嘴的单位移动距离是一个像素。打印时，用来喷涂出支撑砖128的喷嘴在此截面上可以是以间隔一个、两个或是更多个像素的距离来喷出，在此截面上的其余位置则喷涂填充体122本身的材料，藉此调整支撑砖128在支撑件120中的密度。
此外，在本实施例中，支撑砖128在整个支撑件120中的密度相同，也就是说，在支撑件120中，任两相近的支撑砖128之间的距离相等。但在其他实施例中，支撑件120的的其中一区域的支撑砖128的密度可以与另一区域的支撑砖128的密度不同。另外，如图2所示，在本实施例中，这些支撑砖128堆叠出不同水平面的多层结构，相邻两层的这些支撑砖128是呈彼此对齐排列，但支撑砖128也可呈现其他的排列形式，并不以上述为限制。
在本实施例中，填充体122的第二部分126包括相对的两表面，两表面分别贴合于物件110与对应的这些支撑砖128。在本实施例中，第二部分126的两表面的轮廓分别符合物件110的外轮廓，且第二部分126在不同位置上以垂直于物件110的外轮廓的轴线剖开的厚度相近。需说明的是，制造者可视需求调整填充体122的第二部分126的厚度，以在支撑件较方便剥离于物件110以及支撑件120提供较佳支撑性之间取得平衡。
此外，在本实施例中，立体打印成型结构100还包括底板140，物件110与支撑件120配置于底板140上。一般来说，立体打印成型结构100会成型于立体打印装置的平台(未示出)上，底板140包括第二硬质层142及叠置于第二硬质层142上的第二软质层144。第二硬质层142可与立体打印装置的平台接触，以提高与平台之间的附着力；第二软质层144可与物件110及支撑件120接触，以使物件110与支撑件120能够较容易脱离于平台。
同样地，在本实施例中，第二硬质层142的材质可与物件110以及支撑砖128的材质相同，第二软质层144的材质可与填充体122的材质相同，而可使立体打印装置仅使用两种喷嘴便可制作出本实施例的立体打印成型结构100。当然，上述元件也可是不同的材料，并不以此为限制。此外，底板140的形式也不以上述为限制。当然，在其他的实施例中，立体打印成型结构100也可以没有底板140，也就是说，底板140是一个可选择的元件。
此外，在图2中，支撑件120位于物件110的下方或侧面，且物件110对水平面(在本实施例中，就是平行于底板140的平面)的投影位于支撑件120对水平面的投影之内。更明确地说，在本实施例中，支撑件120在水平面上的尺寸会大于物件110在水平面上的最大尺寸，而提供物件110更好的支撑性。当然，在其他实施例中，支撑件120在水平面上的尺寸也可以等于物件110在水平面上的最大尺寸，同样地也可以达到良好的支撑效果。
图4是依照本发明的另一实施例的一种立体打印成型结构的垂直剖面示意图。请参照图4，图4的立体打印成型结构与图2的立体打印成型结构的主要差异在于，在本实施例中，支撑砖228a、228b具有不同的尺寸，且在支撑件220的不同区域中，这些支撑砖228a、228b具有不同的密度。此外，相邻的上下两层的这些支撑砖228a是呈彼此交错排列，且相邻的上下两层的这些支撑砖228b是呈彼此对齐排列。另外，在本实施例中，底板240只有单一层，且底板240包括硬质区246及软质区248，硬质区246接触支撑件220，软质区248接触物件210，此配置也可以方便物件210与平台分离。
综上所述，本发明的立体打印成型结构通过支撑件来支撑物件，以使物件能够顺利成型。支撑件由这些支撑砖排列而成，填充体的第一部分填充于这些支撑砖之间，且填充体的第二部分填充于物件与位于物件旁的这些支撑砖之间。由于支撑砖的硬度大，可使得支撑件的整体强度有效地被提升。此外，由于填充体的材质相对于物件以及支撑砖来得软，填充体的第二部分设在物件与支撑砖之间，可使支撑件较容易剥离于物件。另外，物件与支撑砖的材质可相同，也就是说，只要确认各层中物件、支撑砖与填充体之间的位置，便可利用光敏感程度不同的两种材质同时制作出物件与支撑件。支撑砖也可以依据需求设计为相同或是不同尺寸，或是在支撑件的不同区域中将该些支撑砖以不同的密度排列。这些支撑砖堆叠出不同水平面的多层结构，相邻两层的这些支撑砖可彼此对齐或是交错排列。
另外，立体打印成型结构可包括位于物件与支撑件下方的底板。底板可以由叠置的第二硬质层与第二软质层所组成，第二硬质层可与立体打印装置的平台接触，以提高与平台之间的附着力；第二软质层可与物件及支撑件接触，以使物件与支撑件能够较容易脱离于平台。或者，底板也可以是单一层，底板在对应于物件处是软质区，以方便物件与平台分离。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种立体打印成型结构，其特征在于，包括：
物件；以及
支撑件，配置于所述物件的一侧以支撑所述物件，所述支撑件包括多个支撑砖及填充体，该些支撑砖彼此堆叠，所述填充体的第一部分填充于该些支撑砖之间，且所述填充体的第二部分填充于所述物件与位于所述物件旁的该些支撑砖之间，
其中，所述填充体的所述第二部分包括相对的两表面，所述两表面分别贴合于所述物件与对应的该些支撑砖，所述两表面的轮廓分别符合所述物件的外轮廓，且所述第二部分在不同位置上以垂直于所述物件的外轮廓的轴线剖开的厚度相近。
2.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，该些支撑砖的硬度大于所述填充体的硬度。
3.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，所述物件与该些支撑砖的材质相同。
4.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，该些支撑砖具有多种尺寸。
5.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，在所述支撑件的不同区域中，该些支撑砖具有不同的密度。
6.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，该些支撑砖堆叠出不同水平面的多层结构，相邻两层的该些支撑砖可彼此对齐或是交错排列。
7.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，所述支撑件位于所述物件的下方或侧面，且所述物件对水平面的投影位于所述支撑件对水平面的投影之内。
8.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，还包括：
底板，所述物件与所述支撑件配置于所述底板上，所述底板包括第二硬质层及叠置于所述第二硬质层上的第二软质层，所述物件与所述支撑件配置在所述第二软质层上。
9.根据权利要求1所述的立体打印成型结构，其特征在于，还包括：
底板，所述物件与所述支撑件配置于所述底板上，所述底板包括硬质区及软质区，所述硬质区接触所述支撑件，所述软质区接触所述物件。
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