TW509602B - Method of manufacturing a three dimensional object - Google Patents

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509602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ， 一_1 "' B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 1 ·發明領域 本發明相關於三維物體的製造方法，其中三維物體是 藉著連續地層疊硬化粉末材料的硬化層而獲得。 2 ·相關技術的敘述 已知一種如圖5 0A及5 Ο B所述的藉著連續層疊硬 化粉末材料1 〇 1的硬化層1 〇 2而製造三維物體的方法 。此方法係揭示在名爲「藉著選擇性燒結來製造零件的方 法」的曰本專利第2 6 2 0 3 5 3號中。根據此專利，爲 例如樹脂的有機材料或是例如金屬的無機材料的粉末材料 1 0 1首先被蓄積，然後藉著在其上照射例如雷射或方向 性能量射束的光學射束（雷射射束1 1 2 )而硬化形成硬 化層1 0 2。如此獲得的硬化層1 〇 2 —個層疊在另一個 之上以形成三維物體。 在此情況中，如圖5 Ο A所示，粉末材料1 〇 1從漏 斗1 2 9供應至封閉結構1 3 0，並且如圖5 Ο B所示， 雷射射束1 1 2選擇性地照射在預定位置上。重複地執行. 此步驟而形成硬化層1 0 2的疊層。雷射射束1 1 2從雷 射頭1 3 1射出’並且***作成使得其路徑的方向被包含 棱鏡1 3 2的掃瞄系統1 3 3改變，使得在封閉結構 1 3 0內的最上層的粉末材料1 0 1上的預定位置被選擇 性地照射。 但是，在上述的習知技術中，粉末材料1 〇 1的塡料 -f C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 -§1 I^OJa n I 1 n 1 龜丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -4 - 509602 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2 ) 密度低，因而照射及硬化後的密度不會成爲1 0 0 %。因 此’有與材料的基本機械強度相比，製成的成形物體的強 度較弱的問題。另外的問題爲雖然必須以雷射射束1 1 2 掃瞄來形成硬化層1 0 2，但是成形時間變長，因爲在成 形物體的輪廓線內的掃瞄資料量大。另外的問題在於因爲 粉末材料1 Q 1在硬化時收縮，所以硬化層1 〇 2變形， 因而不能製成具有令人滿意的精確度的成形物體。 發明槪說 本發明被開發來克服上述的不利點。 因此，本發明的目的爲提供三維物體的製造方法，其 可容易地製造具有高強度及高精確度的成形物體，即使是 其形狀複雜。 爲達成上述及其他目的，根據本發明的方法的特徵在 於（a )圍繞一核心充塡粉末材料，以形成粉末材料層； (b >選擇性地照射一射束在粉末材料層上，以形成與核 心結合的硬化層；及（c )重複步驟（a )及（b )，以 形成圍繞核心的多個硬化層。 根據此方法，如果核心形成爲具有高密度及高強度， 則成形物體整體而言具有高強度。另外，只有在核心附近 的外部區域中的粉末材料必須連續地硬化以形成層疊結構 ’因而對於在此時提供硬化的射束的掃瞄，掃瞄資料量在 成形物體的輪廓線內減少。結果，掃瞄時間縮短，並且即 使是形狀複雜，成形時間也可縮短。另外，因爲硬化的粉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ί ---訂--------1 . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- 509602 A7 B7___ 五、發明說明（3 ) 末材料量減少，所以可防止由於硬化期間的收縮所造成的 畸變或變形，並且可製成高度精確的成形物體。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 另外，藉著以相等於每一硬化層的厚度的尺寸來降低 核心，硬化層圍繞核心連續地層疊。並且，粉末材料可在 每一硬化後容易地被充塡，並且照射在其上的射束的距離 設定及類似者也很容易。 核心是由在步驟（a )及（b )之前結合在一起的一 個層疊在另一個之上的多個薄片材料形成，並且薄片材料 的每一個爲有機材料或無機材料。因爲核心預先整合，所 以即使是成形物體具有複雜的形狀，也可容易地製成。 或者，多個薄片材料的每一個是在步驟（a )之前層 疊。藉此，薄片材料不需要預先成整體層疊，並且只要藉 著在硬化層形成之前連續地層疊薄片材料即可形成核心。 並且，核心對粉末材料的充塡不形成任何阻礙。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 有利地，多個薄片材料的每一個具有一通孔，而粉末 材料充塡在通孔中，並且硬化以結合相鄰的粉末材料。在 此情況中，特別是，薄片材料是藉著充塡在通孔中的粉末 材料的硬化而結合，因此增進薄片材料之間的結合強度， 並且可防止由於粉末材料硬化期間的熱效應所造成的薄片 材料的畸變，導致具有較高密度及較高精確度的成形物體 。另外，薄片材料可在無橫向偏移下彼此大致地定位。 通孔可形成爲延伸通過多個薄片材料中全部的薄片材 料。通孔可爲傾斜狀。 每一薄片材料可被塗覆以粉末材料，其中一射束照射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4i格（21G X 297公釐)""

五、發明說明（4 ) 在其上以口相鄰的薄片材料，導致具有高強度的成形物 體。 粉末材料可具有比薄片材料低的熔點。 當製造盒形物體時’粉末材料充塡在形成在每一薄片 材料的邊緣部份處的空間中。 多個薄片材料最好藉著至少一定位構件來大致地定位 。疋位構件爲由一分開的裝置驅動的可移動構件，或是形 成在多個薄片材料的至少之一上。或者，定位構件是藉著 照射一射束在塗覆在多個薄片材料的至少之一上的粉末材 料而形成。或者，多個薄片材料是藉著形成在其上的凸出 部而被大致地定位。多個薄片材料的每一個可具有與其成 整體形成的定位件，其與一分開的定位構件接觸。 薄片材料不須全部具有相同的厚度，亦即多個薄片材 料可具有不同的厚度。在此情況中，薄片材料的厚度被設 定爲在核心的外側表面的傾斜度陡的位置處較厚，而在傾 斜度緩和的位置處較薄。因此，可減小產生在薄片材料的 邊緣處的位準差異，因而可平滑地完成成形物體的表面。 一固化粉末層可插置在相鄰的薄片材料之間。在此情. 況中，特別是，即使是薄片材料的層疊表面具有複雜的形 狀，也可藉著將固化粉末層配置在相鄰的薄片材料之間的 定位而容易地製造具有精細及複雜形狀的成形物體。 圍繞每一薄片材料充塡的粉末材料層可具有藉著振動 而形成的推拔狀外表面。藉此’可達成成形物體的表面的 平滑完工。另外，當實施拋光時’被去除的量減少’因而 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） -7- 509602 A7 B7 五、發明說明（5) 可減少完工時間。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 核心與粉末材料可由不同的材料形成。在此情況中， 可容易地製造具有高表面硬度的成形物體，例如刀具，硏 磨工具，及類似者。 或者，核心可用具有比粉末材料低的熔點的紙，塑膠 樹脂，鋁，或類似者，而粉末材料可用以鐵或銅爲基礎的 粉末。因爲核心具有比粉末材料低的熔點，所以具有比用 來硬化粉末材料的射束的能量密度低的能量密度的射束可 被用來結實地結合相鄰的薄片材料，因而防止薄片材料之 間有不良的黏著。 在此情況中，核心從多個硬化層去除，因而形成一空 穴。此空穴可被用爲例如用於冷卻用途的水或空氣通道。 或者，熔融或流體狀材料可被充塡在空穴中。如果銅或錦 被充塡在中空的物體中，怎其熱傳導係數增加。並且，藉 著以電阻材料或混凝土充塡中空物體可分別形成加熱器或 泡沬物體。另外，藉著充塡高聚合物樹脂可形成具有熱儲 存效應的成形物體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 或者，核心是由導體材料形成，而粉末材料是由絕緣 材料形成。 藉此構造，可在減少的時間週期內簡單地形成三維電 路。另外，冷卻管或加熱器可埋置在硬化層或在導體材料 中。 圖式簡要敘述 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 509602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ---- -B7___ 五、發明說明（6 ) 從以下參考圖式的較佳實施例的敘述可使本發明的上 述及其他目的及特徵更顯明，在圖式中相同的部份以相同 的參考數字表示。 圖1 A至1 E顯示根據本發明的第一實施例的三維物 的製造方法，並且爲其製造過程的剖面圖。 圖2 A至2 E爲類似圖1 A至1 E的視圖，但是顯示 根據本發明的第二實施例的三維物體的製造方法。 圖3 A至3 E爲類似圖1 A至1 E的視圖，但是顯示 根據本發明的第三實施例的三維物體的製造方法。 圖4爲顯示| 片材料的層疊方法的剖面圖。 ^ 12) ^ 圖5 Α至5|其顯示薄片材料的另一種層疊方法。 圖6 A至_彳爲類似圖1 A至1 e的視圖，但是顯示 根據本發明的第四實施例的三維物體的製造方法。 圖7顯示根據本發明的第五實施例的三維物體的製造 方法，並且爲其製造過程的剖面圖。 圖8 A及8 B爲薄片材料的不同層疊模式的剖面圖。 圖9爲薄片材料的另一種層疊模式的剖面圖。 圖1 0爲薄片材料的另一種層疊模式的剖面圖。 圖1 1爲薄片材料的另一種層疊模式的剖面圖。 圖1 2爲薄片材料的另一種層疊模式的剖面圖。 圖1 3 A至1 3 C爲薄片材料的另外層疊模式的剖面 圖。 圖1 4顯示根據本發明的第六實施例的三維物體的製 迫方法，並且爲其製造過程的剖面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國冢標準（CNS)A4規格石w χ挪公董 -— 圖 圖 造方法 圖 509602 五、發明說明（7 ) 圖1 5A及1 5 B爲薄片材料的剖面圖，並且顯示其 不同的層疊模式。 圖1 6 A及1 6 B爲薄片材料的剖面圖，並且顯示其 另外不同的模式。 圖1 7顯示根據本發明的第七實施例的三維物體的製 造方法，並且爲其製造過程的剖面圖。 8爲薄片材料的另一層疊模式的剖面圖。 9顯示根據本發明的第八實施例的三維物體的製 並且爲其製造過程的剖面圖。 Ο A至2 0 C爲薄片材料的比較層疊模式的剖面 圖。 圖21A至21C爲圖19的方法中的薄片材料的層 疊模式的剖面圖。 圖2 2 A至2 2 C爲薄片材料的剖面圖，部份顯示粉 末材料的充塡及硬化過程。 圖2 3爲薄片材料的另一層疊模式的剖面圖。 圖2 4 A及2 4 B分別爲連接部份被去除之後及之前 的形成有島狀物的薄片材料的頂視圖。 圖2 4 C及2 4D分別爲圖2 4A及2 4B的薄片材 料在已經層疊之後的側視圖。 圖2 5 A至2 5 C分別爲在連接部份被去除之後及之 前以及在薄片材料的定位期間的不同的薄片材料的頂視圖 〇 圖2 6 A爲另一薄片材料的頂視圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 * m n I ϋ ϋ «I n 一 .ον _1 1 n tti·· ϋ ϋ I » 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- 509602 A7 _ B7 五、發明說明（8) 圖2 6 B爲圖2 6 A的薄片材料在定位期間的剖面圖 〇 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 圖2 7 A及2 7 B爲不同薄片材料在定位期間的剖面 圖。 圖2 8 A及2 8 B爲另外的不同薄片材料在定位期間 的剖面圖。 圖2 9 A至2 9 C爲另一種定位過程的剖面圖。 圖3 0爲另外的不同薄片材料在定位期間的剖面圖。 圖31A及31B爲另外的不同薄片材料在定位期間 的剖面圖。 圖3 2A及3 2 B爲另外的不同薄片材料在定位期間 的剖面圖。 圖3 3 A至3 3 F爲說明另一薄片材料的定位的剖面 圖。 圖3 4A至3 4F爲類似圖3 3A至3 3F的視圖， 但是顯示不同薄片材料的定位過程。 圖3 5 A至3 5 C爲薄片材料在定位期間的頂視圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖3 6 A及3 6 B爲另外的不同薄片材料在定位期間 的剖面圖。 圖3 7爲圖3 6 A所示的薄片材料之一在定位凸出部 正形成時的側視圖。 圖3 8A至3 8 E爲薄片材料的剖面圖，顯示包括最 終切削過程的所有步驟。 圖3 9A至3 9 E分別爲相應於圖3 8A至3 8 E的 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509602 A7 ---B7 五、發明說明（9 ) 薄片材料的立體圖。 圖4 0A至4 0D爲不同薄片材料的剖面圖。 圖4 1 A爲具有低熔點核心的成形物體的剖面圖。 圖4 1 B爲圖4 1 A的形成物體的比較例的剖面圖。 圖4 2 A爲構成圖4 1 A所示的核心的薄片材料的剖 面圖。 圖4 2 B及4 2 C爲圖4 2A的薄片材料的頂視圖， 特別顯示不同的雷射照射的模式。 圖4 3爲不同成形物體的剖面圖。 圖4 4 A爲另一不同成形物體的剖面圖。 圖4 4 B爲圖4 4 A的成形物體的水平剖面圖。 圖4 5爲另一成形物體的剖面圖。 圖4 6 A至4 6 E爲另一成形物體的製造過程的剖面 圖。 圖4 7爲另一成形物體的剖面圖。 圖4 8爲類似圖4 7的視圖，但是顯示另一成形物體 〇 圖4 9 A及4 9 B顯示根據本發明的第九實施例的三 維物體的製造方法。 圖5 Ο A爲用來製造三維物體的傳統設備的立體圖。 圖5 Ο B爲藉著圖5 Ο A的傳統設備來一個層疊在另 一個上的硬化層的立體圖。 元件對照表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- (請先閱讀背面之注咅S事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509602 A7 _B7___ 五、發明說明（10 ) 1 :粉末材料 2 :硬化層 3 :構件或核心，埋置構件 4:側壁構件 5:可直立移動板 6 :上方邊緣 7 :空間 8:薄片材料 9 :通孔 9 a :下方側通孔 9 b :上方側通孔，中間通孔 9 c :通孔，上方通孔 1 0 :固化粉末層 1 1 :滑件 1 2 :射束 1 3 :結合粉末層 1 4 :獨立區域或島狀物 1 5 :連接部份 1 6 :定位側件 1 7 :定位銷 1 8 :推桿驅動器 1 9 :推桿 2 0 :銷驅動器 21:可移動銷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

509602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____五、發明說明（11 ) 2 2 :定位孔 2 3 :膨脹部份 2 4 :硬化部份 2 6 :定位肋 2 7 :凸出部 2 8 :處理機 2 9 :基板 3 0 =定位銷 3 1 :通孔 3 2 :肋 33:水或空氣通道 34:粉末塗覆裝置 3 5 :冷卻管 3 6 :切口 1 0 1 :硬化粉末材料 1 0 2 :硬化層 1 1 2 :光學射束（雷射射束） 1 2 9 :漏斗 1 3 0 :封閉結構 1 3 1 :雷射頭 1 3 2 :稜鏡 1 3 3 :掃瞄系統 A :所需尺寸 A :雷射照射裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - * n· m n· n Bi ϋ 一 口、I n n n n —^i I— I * A7 -—---—B7 _ 五、發明說明（12) B:充塡部份尺寸 B:材料供應裝置 C :處理裝置 K :傾斜度 L :長度，尺寸 較佳實施例的詳細敘述 本案是以1 9 9 9年3月2 5日在日本申請的申請案 第1 1 一 8 2 3 0 9號爲基礎，其內容藉著參考結合於此 〇 圖1 A至1 E顯不根據本發明的第一實施例的三維物 體的製造方法，其中三維物體是藉著連續層疊硬化粉末材 料1的硬化層2而獲得。根據此方法，要被埋置在目標物 體中的構件或核心3 (此構件在下文被稱爲埋置構件）被 首先放置在可直立移動板5上，然後粉末材料1圍繞埋置 構件3被向上充塡。然後，粉末材料1在埋置構件3的附 近硬化以與其成爲整體。在可直立移動板5向下移動之下 ’重複執行粉末材料1的充塡及硬化，因而連續層疊硬化 層2。 更明確地說，埋置構件3被放置在由側壁構件4環繞 的板5上，並且板5從側壁構件4的上方邊緣6每次以長 度L逐漸降低，此長度L相應於每一硬化層2的厚度，因 而使粉末材料1在板5的每次下降至由側壁構件4環繞的 空間7內時被充塡或被充塡及硬化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·111 1T--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 509602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（13) 如圖1 A所示，埋置構件3預先被放置在板5上，並 且如圖1 B所示，板5下降相等於硬化層2的厚度的長度 L。然後’如圖1 C所示，粉末材料1被充塡在由側壁構 件4所環繞的空間7中。以與側壁構件4的內表面成緊密 接觸狀態滑動的滑件1 1安裝在板5的外周邊表面上，並 且不會有任何粉末材料1的滲漏的空間7形成在距離側壁 構件4的上方邊緣6 —預定深度（尺寸l )處。 其次’如圖1 D所示，射束1 2照射以使只有在埋置 構件3的附近的外部區域中的粉末材料1硬化。此時，硬 化層2與埋置構件3的外側表面結合。可照射例如雷射或 方向性能量射束的光學射束來成爲射束1 2，並且粉末材 料1藉著燒結而硬化。粉末材料1爲例如樹脂的有機材料 ’或是例如金屬的無機材料，並且因爲只有必要的部份被 上述的射束1 2選擇性地燒結，所以可實施高效率的可靠 硬化。另外’從粉末材料1硬化且與埋置構件3結合的事 貫’埋置構件3的品質最好與粉末材料1相同。但是，可 採用分開的不額貴及高強度的材料。 重複以上圖1 B至1 D的步驟直到最終如圖1 E所示 地完成成形物體。在此情況中，可藉著金屬粉末材料1的 硬化及層疊來製造金屬組件或金屬模或類似者，並且可使 用樹脂粉末材料1來製造樹脂組件。並且，可製造其中混 合有有機材料或無機材料的成形物體或組件部份。 因此’藉著以高密度形成結實的埋置構件3 ，可製造 具有局強度的成形物體。另外，只有在埋置構件3的附近 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺錢财目获藝(CNS)A4規格⑽X 297公釐_1-^|6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509602 A7 ____________ B7 五、發明說明（14) 的外部區域中的粉末材料1必須連續地硬化成爲層結構， 並且此時’提供硬化的射束1 2的掃瞄的掃瞄資料量在成 形物體的輪廓線內減少，因而使掃瞄時間縮短。即使是形 狀複雜’也可達成成形時間的縮短。另外，藉著硬化粉末 材料1的量減少的事實，可防止由於硬化期間的收縮所造 成的變形’並且可製造高度精確的形成物體。 另外’埋置構件3在硬化層2圍繞其連續地層疊的同 時每次降低相等於硬化層2的厚度的長度l，因此可形成 最佳的製造設施，其中粉末材料1可在每次硬化之後容易 地被充塡’並且照射在其上的射束1 2的距離設定等也容 易。因爲板5從側壁構件4的上方邊緣6開始每次降低相 等於硬化層2的厚度的長度L，所以粉末材料1以對長度 L適當的量被準確地充塡。 圖2 A至2 E顯示根據本發明的第二實施例的三維物 體的製造方法，其中多個薄片材料8層疊在一起來形成埋 置構件3。在此情況中，每一薄片材料8爲無機材料或有 機材料’並且在其已經一個層疊在另一個之上且結合在一 起之後，薄片材料被放置在板5上。 因此，即使是目標物體的形狀複雜，也可藉著使用埋 置在內部的藉著層疊薄片材料8而獲得埋置構件3來容易 地製成。應注意除此之外，此實施例的組態與圖1 A至 1 E所示的實施例相同。 圖3 A至3 E顯示根據本發明的第三實施例的三維物 體的製造方法，其中在每一硬化層2形成之前，一薄片材 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17 - ^ --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509602 A7 _______ B7 五、發明說明（15) 料8被放置在板5或另一薄片材料8上來形成埋置構件3 。在此情況中’薄片材料8被切成預定的形狀，並且其厚 度尺寸成爲大致相等於等於硬化層2的厚度的尺寸L。雖 然每一薄片材料8是在板5下降尺寸L之前被放置在板5 i： ’但是薄片材料8也可在板5已經下降之後才被放置在 板5上。亦即，圖3A與的步驟可互換。 在此情況中’因爲薄片材料8不須預先全部層疊及結 合以形成埋置構件3，所以可簡單地藉著在形成硬化層2 之前的薄片材料8的連續層疊配置即可製造埋置構件3。 埋置構件3對粉末材料1的充塡不會造成任何阻礙。另外 ’埋置構件3不會從充塡的粉末材料1向上凸出，因而不 會對射束1 2所照射的粉末材料1的硬化操作造成任何干 擾。應注意除此之外，此實施例的組態與以上圖2 A至 2 E所示的實施例相同。 在上述的實施例中，如圖4所示，粉末材料1圍繞薄 片材料8充塡，並且沒有任何粉末材料1被置於薄片材料 8之間。在此情況中，薄片材料8的邊緣表面之間的間隙 被粉末材料1的硬化層2堵塞及結實地結合在一起，因而 防止薄片材料8從邊緣表面彎曲畸變。另外，因爲結合部 份小，所以受熱應變或類似者的影響也小，因而可產升高 度精確成形的結構。 另外’如圖5 A至5 D所不，粉末材料1可被塗覆及 插置在薄片材料8之間，並且藉著薄片材料8之間的粉末 材料1的熔化或燒結，薄片材料8可互相結合。在此情況 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

509602 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（16) 中’如圖5 A及5 B所示，粉末材料1首先被塗覆在底層 的薄片材料8的表面上以形成結合粉末層1 3。然後，如 圖5 C所示，上層的薄片材料8被放置在結合粉末層1 3 上’並且如圖5 D所示’例如雷射的射束1 2從上方經由 上層的薄片材料8而照射於結合粉末層1 3。藉此，結合 粉末層1 3熔化或燒結而結合上下層的薄片材料8。 在此情況中，薄片材料8之間的結合強度被增進而增 加成形物體的機械強度。如果採用熔點比薄片材料8低的 粉末材料1，則可在沒有任何由於射束1 2對薄片材料8 的熱效應所造成的損害下來實施成形。因此，獲得沒有任 何變形或畸變產生於薄片材料8的高度精確成形物品。 圖6 A至6 D顯示根據本發明的第四實施例的三維物 體的製造方法，其中粉末材料1充塡在設置於層疊的薄片 材料8的每一個的通孔9中，並且薄片材料8藉著硬化粉 末材料1而結合在一起。在此情況中，如圖6 A及6 B所 示’從具有多個通孔9的薄片材料8的上方，粉末材料工 圍繞薄片材料8充塡，並且也充塡在通孔9中，並且如圖 6 C所示，例如雷射的射束1 2從薄片材料8的上方照射 ’以使圍繞薄片材料充塡以及充塡在通孔9中的粉末材料 1硬化。重複圖6 A至6 c的步驟直到最終如圖6 D所示 地完成成形物體。 因爲薄片材料8藉著充塡在通孔9中的粉末材料i的 硬化而結合’所以薄片材料8之間的結合強度增加，並且 可防止由於粉末材料1的硬化期間的熱效應所造成的薄片 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂_^-------I · 本紙張尺度適用中_冢標準（CNS)A4_規袼⑵Q χ挪公羞） 19 509602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（17) 材料8的畸變，因而可提供高強度及高度精確的成形物體 。應注意除此之外，此實施例的組態與圖3 A至3 E所示 的實施例相同。 圖7顯示根據本發明的第五實施例的三維物體的製造 方法，其中通孔9延伸越過薄片材料8。在此情況中，延 伸通過所有的薄片材料8的通孔9形成在多個位置處。 在此情況中，因爲薄片材料8是藉著充塡在完全延伸 越過薄片材料8的通孔9中的粉末材料1的硬化而結合在 一起’所以薄片材料8可在無橫向偏移下互相準確地定位 及結合在一起，因而可進一步增加成形物體的準確度及強 度。應注意除此之外’此實施例的組態與圖6 A至6 D所 示的實施例相同。 如圖8 A及8 B所示，通孔9可爲傾斜狀。更明確地 說’如圖8 A所示，在每一層薄片材料8的通孔9可於交 錯及不同的方向傾斜，或如圖8 B所示，在多層薄片材料 8的通孔9可於交錯及不同的方向傾斜。在此情況中，於 薄片材料8重疊的方向，薄片材料8難以互相分離，因而 進一步增進成形物體的強度。 另外，如圖9所示’在延伸通過兩層相鄰的薄片材料 8的一通孔9中，上方側通孔9 b可被使用成爲充塡在下 方側通孔9 a中且硬化的粉末材料1的逃逸孔。在此情況 中’當充塡在下方側通孔9 a中的粉末材料1硬化時，因 爲由於該粉末材料1的凝結所造成的上升畸變經由上方側 通孔9逃逸且由其吸收，所以可增進薄片材料8之間的黏 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20 - (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 裝--------訂---------. 509602 A7 五、發明說明（18) 著性質。 如圖1 0所示，二相鄰的薄片材料8可具有不與通孔 9 a連通的通孔9 c以及與通孔9 a連通的通孔9 ^。在 此情況中’可使用互相連通的通孔9 b，9 a來實施橫越 薄片材料8的定位’而藉著不與通孔9 3連通的通孔9 c 來增加薄片材料8之間的黏著強度。 或者’如圖1 1所示，延伸通過薄片材料8的通孔9 的孔徑可越過各層薄片材料8不同。在此情況中，上方及 下方通孔9 c ’ 9 a形成爲具有大直徑，而中間通孔9 b 形成爲具有小直徑。另外，如圖1 2所示，可在延伸越過 上下層的薄片材料8的通孔9b，9 a的各別開口邊緣上 實施去角。在此情況中，於薄片材料8的重疊方向，薄片 材料8難以互相分離，因而可進一步增加越過薄片材料8 的黏著強度。 另外’如圖1 3A至1 3 C所示，通孔9可爲推拔狀 。更明確地說，如圖1 3 A所示，其中有粉末材料1充塡 且硬化的下方側通孔9 a以及形成逃逸孔的上方側通孔 9 b可形成爲具有相同的傾斜度及相同的尺寸的相同推拔 狀孔。或者，如圖1 3 B所示，延伸越過大量的層的通孔 9可形成爲具有相同傾斜度及相同尺寸的相同推拔狀孔。 或者，如圖1 3 C所示，延伸越過大量的層的通孔9可藉 著連續地改變其尺寸而形成爲具有連續的側表面的一推拔 狀孔。在多個通孔9中，某些孔的推拔方向可與其他孔的 推拔方向相反。在此情況中，於薄片材料8的重疊方向， (請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 裝--------訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -21 - 509602 A7 ____— B7 五、發明說明（19) 薄片材料8難以互相分離，因而可增進薄片材料8之間的 黏著強度。並且，便於定位。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 4顯示根據本發明的第六實施例的三維物體的製 造方法’其中薄片材料8的厚度有變化，並且被設定成爲 在埋置構件3的外側表面的傾斜度K陡的位置（傾斜度K 接近鉛垂方向的位置）處較厚，而在傾斜度K緩和的位置 (傾斜度K接近水平方向的位置）處較薄。在此情況中， 如圖1 5 A所示，薄片材料8可在傾斜度K接近鉛垂方向 的位置處較厚，因此層疊數目減小，因而可減少成形時間 。相較之下，如圖1 5 B所示，薄片材料8在傾斜度K接 近水平方向的位置處較薄，因此在其邊緣處所產生的位準 差異較小’因而可平滑地完工成形物體的表面。 另外，如圖1 6 A所示，薄片材料8可在每一層處成 整體形成，並且其厚度可形成爲一致，而如圖1 6 B所示 ，多層薄片材料8可在特定位置處成整體形成，並且其厚 度可不同。應注意除此之外，此實施例的組態與圖3 A至 3 E所示的實施例相同，因此可提供相同的功效。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 7顯示根據本發明的第七實施例的三維物體的製. 造方法，其中固化粉末層1 0插置在薄片材料8之間。在 此情況中，固化粉末層1 0取代薄片材料8放置，並且提 供上下側的薄片材料8的結實結合。 因此’即使是薄片材料8的層疊表面的形狀精細地複 雜，舉例而言，即使是切除形狀複雜，並且產生大量的島 狀物的獨立輪廓線，也可選擇性地或適當地形成固化粉末 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 509602 A7 B7 五、發明說明（20) 層1 0來取代薄片材料8，因而方便複雜物體的製造。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如圖1 8所示，可形成具有不同厚度的多個固化粉末 層1 0。在此情況中，爲獲得固化粉末層1 〇，只要將粉 末材料1的塗覆及硬化重複多次即可，此比改變薄片材料 8的厚度容易，並且不須任何特別的機構或裝置。應注意 除此之外’此實施例的組態與圖3 A至3 E所示的實施例 相同。 圖1 9顯示根據本發明的第八實施例的三維物體的製 ia方法’其中當埋置構件3具有在薄片材料8的外側表面 的階梯部份時，粉末材料1被充塡在階梯形狀的凹部中且 在其內硬化，使得其上表面可形成沿著階梯的傾斜度的推 拔形狀。雖然在圖2 1 A至2 1 C的情況中，位準差異相 當大，但是其可沿著階梯的傾斜度K被減小，如圖2 1 A 至2 1 C所示。此處，圖2 0A及2 1A顯示整體形狀， 圖2 0 B及圖2 1 B顯示射束1 2照射以使粉末材料1硬 化的狀態，而圖2 0 C及圖2 1 C顯示粉末材料1已經硬 化的硬化層2。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此情況中，埋置構件3的階梯狀外側表面藉著使充. 塡在階梯狀部份的凹部中的粉末材料1硬化而形成爲近似 傾斜度K的推拔形狀，因而可平滑地完工成形物體的表面 。另外，當執行拋光時，要被刮削或去除的量減少，因而 縮短完工時間。 可有效地使用激勵器（exciter )來將已經充塡在階梯 部份的凹部中的粉末材料1的上表面形成爲推拔形狀。舉 23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 509602 A7 B7 ____ 五、發明說明（21 ) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 例而言，如圖2 2 A及2 2 B所示，在粉末材料1的充塡 之後，板5上升，並且對其施加振動，因而不需要的粉末 材料1被搖落，而使其上表面可形成爲推拔形狀。在此情 況中，如圖2 2 A所示，在板5下降至預定位置的狀態中 ’粉末材料1充塡至由側壁構件4環繞的空間7內，其次 如圖2 2 B所示，板5升高至最高位置並且被振動，使得 不需要的粉末材料1被搖落，因而粉末材料1的上表面形 成爲推拔形狀。然後，如圖2 2 C所示，板5下降至預定 位置’並且在此狀態中，射束1 2照射於圍繞薄片材料8 的粉末材料1以形成硬化層2。應注意除此之外，此實施 例的組態與圖3 A至3 E所示的實施例相同。 根據本發明，藉著照射例如雷射或方向性能量射束的 光學射束，粉末材料1藉著燒結而硬化，並且薄片材料8 被切割成預定形狀。藉著以此方式採用光學射束，可在不 對薄片材料8施加任何由於熱所造成的不想要的效應之下 來實施局部化的定點硬化。另外，光學射束可準確地及自 由地配合輪廓線形狀來掃瞄。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 另外，當製造盒形物體時，如圖2 3所示，薄片材料 8被切割成使侍充塡有粉末材料1的空間可形成在每_^薄 片材料8的邊緣部份處。亦即，最下層的薄片材料8可爲 配合成形物體的形狀（所需尺寸A )，但是其他的薄片材 料8在將充塡在其邊緣部份中的粉末材料1的量列入考慮 下被切割成稍微較小’以確保一空間（充塡部份尺寸B ) 。在此情況中，薄片材料8的邊緣部份結實地結合在一起 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱）一ΤοάΖ------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509602 A7 _________Β7 __ 五、發明說明（22) ’並且可以高精確度獲得構成具有所需尺寸Α的預定盒形 的成形物體。 如圖2 4 A至2 4 D所示，如果具有獨立輪廓線的獨 立區域或島狀物1 4存在於薄片材料8的層疊表面，則薄 片材料8被切割及形成爲具有用來將島狀物1 4與主要部 份連接的連接部份1 5的形狀。在此情況中，在薄片材料 8的層疊之後，或是在成形物體的製造完成之後，連接部 份1 5被切割及去除，如圖2 4 A及2 4 D所示。結果， 當被切割的薄片材料8被運輸時，因爲島狀物14藉著連 接部份1 5而與主要部份整合，如圖2 4 B所示，所以g 輸容易。另外，如圖2 4 C所示，當薄片材料8層疊時， 可藉著島狀物1 4與主要部份的整合結構來容易地實施$ 位。 如圖2 5 B及2 5 C所示，薄片材料8可被切割成具 有與其成整體地形成的定位側件1 6。以此組態，可藉著: 使定位側件1 6與定位銷1 7接觸而容易地實施薄片彳才米斗 8的定位。在此情況中，如圖2 5 B所示，彼此以直角會 合的定位側件1 6與島狀物1 4 一起經由連接部份丨5胃 與主要部份連接，並且如圖2 5 C所不，薄片材料8是藉 著使二定位側件1 6與至少三個定位銷1 7接觸而被適當 地定位以用於隨後的層疊及結合。最後，如圖2 5 A所示 ，所有的連接部份1 5及定位側件1 6被切割及去除。應 注意定位銷1 7係例如安裝在板5上成爲從其凸出。 薄片材料8的定位可以如圖2 6 A及2 6 B所示的方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐Γ 一 -- (請先閱讀背面之注咅P事項再填寫本頁) 裝 i _ 丨！ ---訂--------· 509602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（23) 式來實施。更明確地說，薄片材料8被切割成在其整個圓 周具有定位側件1 6的形狀，並且薄片材料8的定位是藉 者使定位側件1 6與側壁構件4的內壁表面接觸來實施。 圖2 6 A所示的薄片材料具有環繞主要部份的四個定位側 件1 6，以及一島狀物1 4，定位側件1 6及島狀物1 4 均經由多個連接部份1 5而與主要部份連接。在薄片材料 8層疊及結合在一起之前’其係藉著使定位側件1 6的外 側邊緣與側壁構件4的內壁表面接觸而被適當地定位，如 圖2 6 B所示。應注意所有的連接部份丨5及定位側件 1 6均被切割及去除。 當薄片材料8的定位是以如圖2 5 A至2 5 C或圖 2 6A及2 6 B所不的方式實施時，定位操作容易。並且 ，要被充塡粉末材料1的區域較小，因而粉末材料丨的量 減少。結果’可獲得具有高精確度的成形物體。 如圖2 7 A及2 7 B所示’薄片材料8的定位可使用 各具有推桿1 9的推桿驅動器1 8來實施。在定位期間， 被推桿驅動器1 8推進及縮回的推桿1 9被保持成與薄片 材料8的外部邊緣接觸。此處，圖2 7 A顯示定位期間的 狀態’而圖2 7 B顯示定位釋放狀態。 如圖2 8A及2 8 B所示，薄片材料8的定位可藉著 將被銷驅動器2 0推進及縮回的可移動銷2 1***界定於 薄片材料8的定位孔2 2內。此處，圖2 8 A顯示定位期 間的狀態，而圖2 8 B顯示定位釋放狀態。當薄片材料8 以此方式被疋位時’光學射束照射沿著薄片材料8的輪廓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -26 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁}

509602 A7 ________ B7 五、發明說明（24) 線準確地掃猫’並且執行薄片材料8之間的良好黏著而增 進黏著強度以及成形物體的精確度。 如圖2 9 A至2 9 C所示，薄片材料8的定位可藉著 將安裝在可直移動板5上以與其一起移動的可移動銷 2 1***設置於薄片材料8的定位孔2 2內來實施。在此 情況中’在薄片材料8的定位正容易地實施的同時，重複 圖2 9 A及2 9 B所示的步驟以及在粉末材料1上照射射 束1 2以形成硬化層2的步驟，直到最終如圖2 9 C所示 地完成成形物體。可移動銷2 1維持埋置在成形物體中成 爲埋置構件3的一部份。 如圖3 0所示，可移動銷2 1的末端可被塡隙（膨脹 部份2 3 )。 或者’如圖3 1 A所不，粉末材料1充塡於最上方的 薄片材料8的定位孔2 2內，並且被硬化以與可移動銷 2 1的末端結合（硬化部份2 4 )。在此情況中，如圖 3 1 B所示’最上方的薄片材料8的定位孔2 2可被去角 (去角部份2 5 )。藉此，薄片材料8難以從可移動銷 2 1分離，因而增加於薄片材料8的層疊方向的強度。 當薄片材料8的定位是藉著將可移動銷2 1***設置 於薄片材料8的定位孔2 2內來實施時，可移動銷2 1可 被***所有的薄片材料8內，如圖3 2 A所示，或是多個 可移動銷2 1的每一個只被***二相鄰（上方與下方）的 薄片材料8內，如圖3 2 B所示。 如圖3 3 A至3 3 F所不，可移動銷2 1可形成在下 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 * 0 n n I n n· n I 口 f I ϋ n n n In n I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -27- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509602 A7 ---B7 五、發明說明（25) 層薄片材料8上成爲從其凸出。 更明確地說’如圖3 3 A所示，粉末材料1首先塗覆 在薄片材料8的上表面上，並且如圖3 3 B所示，點形射 束1 2選擇性地照射在粉末材料1上以實施其硬化而形成 可移動銷2 1。然後，如圖3 3 C所示，去除保持未硬化 的粉末材料1 ’因而使可移動銷2 1從薄片材料8的上表 面凸出，並且如圖3 3 D所示，另一薄片材料8藉著使可 移動銷2 1***於上層薄片材料8的定位孔2 2內而被放 置且適當地定位在下層薄片材料8上。然後，如圖3 3 e 及3 3 F所示，充塡分開的粉末材料1 ，並且射束1 2照 射在圍繞上層薄片材料8的粉末材料1上以形成硬化層2 。重複這些步驟直到獲得目標物體。 在此情況中，不需要任何分開的可移動銷，並且可移 動銷2 1的形狀及尺寸可根據定位孔2 2而自由地決定。 另外’在層疊薄片材料8的過程期間，可容易地增加於薄 片材料8的層疊方向的強度。 薄片材料8的定位可以圖3 4A至3 4 F以及圖 3 5 A至3 5 C所不的方式來執行。二薄片材料8可藉著 使上方薄片材料8的外部邊緣與形成在下方薄片材料8的 上表面上的定位肋2 6接觸而被互相適當地定位。 更明確地說’如圖3 4A所示，粉末材料1首先塗覆 在下層薄片材料8的上表面上，並且如圖3 4 B所示，線 性射束1 2照射在粉末材料1的預定部份上以實施硬化而 形成定位肋2 6。如圖3 4 C及圖3 5 A所示，保持未硬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） _ 28 _ (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 裝·-------訂--------- si. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509602 A7 ------ B7 五、發明說明（26) 化的粉末材料1被去除，因而使定位肋2 6從薄片材料8 的上表面凸出。然後，如圖3 4 D及圖3 5 B所示，另一 薄片材料8靥疊在具有定位肋2 6的薄片材料8上。此時 ’上層薄片材料8的外部邊緣保持與定位肋2 6接觸，因 而將二薄片材料8互相定位。然後，如圖3 4 E及3 4 F 以及圖3 5 C所示，充塡分開的粉末材料1，並且射束 1 2照射在圔繞上層薄片材料8的粉末材料1上，除了已 經形成定位肋2 6的部份之外，因而形成硬化層2。重複 這些步驟直到獲得目標物體。 並且’在此情況中，不須任何分開的定位肋，並且定 位肋2 6的形狀及尺寸可自由地決定。另外，可容易地增 加於薄片材料8的層疊方向的強度。 如圖3 6A及3 6 B所示，薄片材料8的定位可藉著 將形成在薄片材料8的下表面上的凸出部2 7引入下方薄 片材料8的上表面的凹部內來實施。在此情況中，如圖 3 7所示’凸出部2 7及凹部可藉著使用用來直立移動衝 頭的處理機2 8將衝頭壓抵於每一薄片材料8的上表面而 形成。 如圖38A至38E及圖39A至39E所示，成爲 在藉著燒結而硬化所有的預定粉末材料1之後的最終步驟 ’可對成形物體的上表面實施機械加工處理。在此情況中 的所有步驟在以下依照圖3 8 A至圖3 8 E以及圖3 9 A 至3 9 E的順序討論。 首先，如圖3 8A及圖3 9A所示，捲繞一滾子的金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -29- ---- - ------^--訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 -------- Β7___ 五、發明說明（27) 屬薄片材料8被捲開，並且射束丨2照射在其上以形成通 孔9 (黏著用的孔），以及將其切割成具有預定輪廓線的 形狀。其次，切割成預定形狀的薄片材料8被放置在由側 壁構件4環繞的板5上。然後，如圖3 8 B至3 8 D以及 圖3 9 B至3 9 D所示’粉末材料1從上方圍繞薄片材料 8充塡並且充塡在通孔9中，並且射束1 2從上方照射薄 片材料8以使圍繞薄片材料8充塡以及充塡在通孔9中的 粉末材料1硬化，如同在圖7所示的實施例中。如果這些 步驟重複兩次，則完成二層成形物體。 在此情況中，射束1 2係從雷射照射裝置a照射，粉 末材料1係由材料供應裝置B來供應及充塡，並且粉末材 料1是藉著射束1 2的照射而燒結及硬化，以經由輪廓線 部份及通孔9來結合薄片材料8。另外，如圖3 8 E及圖 3 9 E所示，成爲最終的步驟，對成形物體的上表面實施 機械加工處理。藉此，從成形物體的上表面凸出的硬化粉 末材料1的部份（圍繞薄片材料8以及在通孔9中的硬化 層2)藉著加工處理裝置C而被切割及去除。 在上述的實施例中，埋置構件3與粉末材料1可用不. 同的材料。舉例而言，埋置構件3可使用鐵或鋼板，而粉 末材料1可使用硬化後比埋置構件3硬的陶瓷粉末或硬質 金屬粉末。在此情況中，成形物體以如圖4 Ο A至4 0 D 所示的方式來製造。 更明確地說，如圖4 Ο A所示，上面形成有定位銷 3 0的基板2 9首先被放置在可直立移動板5上，然後薄 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------- I. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -30- A7

片材料8被放置在基板29±，並且藉著定位銷3〇而被 509602 五、發明說明（28) 適當地定位。然後，板5下降，以使得薄片材料8的上表 面可在與側壁構件4的上方邊緣相同的高度，並且粉末材 料1圍繞基板2 9及薄片材料8充塡，如圖4 〇 B所示。 在射束1 2照射在薄片材料8附近的粉末材料丄上之後， 如圖4 0 C所示，板5進一步下降相等於被放置在基板 2 9上的薄片材料8上的下一薄片材料的厚度的長度L。 重複執行這些步驟，直到所需數目的薄片材料8被層疊以 及藉著硬化層2而結合在一起。 但是，在此情況中，硬化層2也形成在最上方的薄片 材料8的上表面上，使得埋置構件3可能整個被硬化層2 覆盡，如圖4 0 D所示。基板2 9的材料可與埋置構件3 的材料相同，或是可與粉末材料1的材料相同。 根據此方法’可谷易地製造具有高表面硬度的成形物 體，例如刀具’硏磨工具，及類似者。 或者，埋置構件3可用具有比粉末材料1的熔點低的 熔點的紙，塑膠樹脂，鋁，或類似者，而粉末材料i可用 以鐵或銅爲基礎的粉末。在此情況中，薄片材料8的作用 爲只是支撐粉末材料1。因此，粉末材料丨不充塡在埋置 構件3的內部，而只圍繞埋置構件3充塡。 在此情況中，埋置構件3的形狀被決定成使得埋置構 件3可整個被硬化的粉末材料（硬化層）2覆蓋，如圖 4 1 A所示。如果埋置構件3未被或甚至是部份被硬化的 粉末材料（硬化層）2覆蓋，如圖4 1 B所示，很可能是 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---------^^1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 31 509602 A7

五、發明說明（29) 一些薄片材料8在成形期間熔化，導致成形物體的變形。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因爲埋置構件3具有比粉末材料1的熔點低的熔點， 所以可使用具有比用來硬化粉末材料1的射束的能量密度 低的能量密度的射束來結實的結合相鄰的薄片材料8，如 圖4 2 A所示，因而防止薄片材料8之間的不良黏著。 圖4 2 B顯示光學射束1 2從上方連續地掃瞄上方薄 片材料8以熔化及結合相鄰的薄片材料8的方式，而圖 4 2 C顯示光學射束1 2不連續地掃瞄以選擇性地熔化及 結合相鄰的薄片材料8的另一種方式。或者，光學射束 1 2可先不連續地照射在上方薄片材料8上以部份結合相 鄰的薄片材料8，然後連續地照射以整體地結合薄片材料 。或者，超音波振動可施加於相鄰的薄片材料8來將其結 合。 因爲結合薄片材料8所需的結合能量可減小，所以可 使用具有比粉末材料充塡的厚度大的厚度的薄片材料，因 而可縮短成形時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如果埋置構件3具有比粉末材料1的熔點低的熔點， 則埋置構件3可從硬化的粉末材料（硬化層）2去除， 在此情況中，就在成形開始之後，只用粉末材料1形 成數層，以形成成形物體的具有所需厚度的底壁。在粉末 材料1的硬化結束之後，通孔3 1形成於底壁，如圖4 3 所示。藉此，埋置構件3可藉著加熱成形物體以熔化或燒 毀埋置構件3或是以化學物質來溶解埋置構件3而經由通 孔3 1從硬化的粉末材料（硬化層）2被去除。 本紙ίΐ尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） -32 - "一"" -- 509602 A7 B7 五、發明說明（30) 取代在成形物體的底壁形成通孔3 1 ，底壁的一部份 可形成有埋置構件3。在此情況中，不須隨後形成通孔 3 1° 爲防止成形物體在去除埋置構件3之後變形，埋置構 件3可被設計成爲使得多個肋3 2形成在成形物體的內部 ’如圖44A及44B所示。 圖4 5顯示一模，其爲埋置構件已經被去除的成形物 體的典型例子。此模具有用於冷卻用途的水或空氣通道 3 3，其係藉著從成形物體去除埋置構件3而形成。 以此組態，可容易地製造具有空穴或複雜的內部結構 的成形物體，例如鑄件，或是可減小成形物體的重量。 再次參考圖4 3，熔融金屬或流體狀材料（混凝土， 樹脂，或類似者）可經由通孔3 1而充塡在中空物體內以 獲得1 0 0 %的內部密度。如果銅充塡在中空物體內，則 其導熱係數增加，而如果鋁充塡在內部，則不只是其導熱 係數增加，其重量也可減小。可藉著以電阻材料充塡中空 物體來製造加熱器。另外，藉著以混凝土充塡中空物體可 製成起泡模。另外’藉著充塡高聚合物樹脂可製成具有熱 儲存效應的成形物體。 圖4 6 A至4 6 E顯不層疊電路的製造方法，其有些 類似圖3 A至3 E所示的方法。 如圖4 6 A所示，在導電薄片材料8被放置在板5上 之後’板5下降相應於導電薄片材料8的厚度的距離L。 如圖4 6 B所示’絕緣粉末材料1充塡在圍繞導電薄片材 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ϋ n I— n 11 ϋ in 一. ΰτ aim· * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 33 509602 A/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（31 ) 料8的空間中，並且使用粉末塗覆裝置 料8的上表面上選擇性地塗覆絕緣粉末 圖4 6 C所示’射束1 2照射在導電薄 緣附近的絕緣粉末材料1上，因而形成 圖46D所示，板5下降距離L，而同 料8被放置在第一個導電薄片材料8的 如圖4 6 E所示，射束1 2照射在上方 ’以使上方及下方導電薄片材料8互相 4 6 B至4 6 E所示的步驟多次，導致 疊電路結構，如圖4 7所示。 導電薄片材料8較佳地使用銅薄片 1較佳地使用樹脂粉末。 根據此方法，可在不須濕製程例如 簡單地製造三維電路。並且，此方法不 的抗蝕劑的印刷過程，水淸洗過程，去 程，及類似者。另外，因爲不需要任何 在減短的時間週期內製成電路。 圖4 8顯示內部埋置有冷卻管3 5 雖然在圖4 8中，冷卻管3 5埋置在硬 可被埋置在導電薄片材料8中。取代冷 加熱器。 圖4 9 A及4 9 B顯示根據本發明 維物體的製造方法，其中三維物體形成羊 更明確地說，如圖4 9 A所示，具 3 4在 材料1 片材料 硬化層 時下一 上表面 導電薄 結合。 具有三 導電薄片材 。然後，如 8的周邊邊 2 ，並且如 導電薄片材 上。然後， 片材料8上 重複執行圖 維電路的層 ，而絕緣粉末材料 電鍍或類似者之下 須印刷形成絕緣層 除不需要的銅的過 印刷掩模，所以可 的另一層疊電路。. 化層2中，但是其 卻管3 5，可埋置 的第九實施例的三 『硬化層2。 有切口 3 6的薄片 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 裝--------訂--------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -34- 509602 A7

五、發明說明（32) 材料8首先被放置且適當地定位在板5上，而板5則下降 相應於薄片材料8的厚度的距離L。然後，樹脂粉末材料 1充塡在圍繞薄片材料8的空間中以及在切口 3 6中。此 時，壓力施加於充塡在切口 3 6中的粉末材料1以增加其 密度，並且射束1 2隨後照射在切口 3 6中的粉末材料工 上以形成硬化層2。藉著重複這些步驟，獲得被薄片材料 8環繞的成形物體，如圖4 9 B所示。在成形之後，藉著 去除薄片材料8而取出成形物體。 根據此方法，可容易地製造具有雙重結構的任何三維 物體，例如鈴鐺，或是具有外伸部份的任何三維物體，因 爲薄片材料8作用來支撐粉末材料1或是防止成形物體的 變形。另外，可減小成形物體的側表面的不均勻或是外伸 部份的下表面的不均勻，因而增進成形物體的表面準確度 。亦即，設置於粉末材料1的側向或外伸部份的下方的薄 片材料比所必須的更進一步地防止粉末材料由於熱傳導而 硬化。在沒有薄片材料8時，即使是射束1 2不照射，靠 近射束1 2照射的部份的粉末材料也會由於熱傳導而熔化 ，因而使表面粗糙度劣化。 雖然以上參考圖式以舉例的方式詳細敘述本發明，但 是應注意對於熟習此項技術者而言很明顯有各種不同的改 變及修正。因此，除非此改變及修正離開本發明的精神及 範圍，否則其應被解釋爲在本發明的精神及範圍內。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裂.丨------訂--------· - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -35-

Claims (1)

1. 509602 A8 B8 C8 D8 ---------- 一 六、申請專利範圍 1 · 一種三維物體的製造方法，包含以下步驟： (a )圍繞一核心充塡粉末材料，以形成粉末材料層 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (b )選擇性地照射一射束在該粉末材料層上，以形 成與該核心結合的硬化層；及 (c )重複步驟（a )及（b )，以形成圍繞該核心 的多個硬化層’因而製造具有埋置在內部的該核心的三維 物體。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的三維物體的製造方 法，其中該核心包含在該步驟（a )及（b )之前結合在 一起的一個層疊在另一個之上的多個薄片材料，該薄片材 料的每一個爲有機材料或無機材料。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的三維物體的製造方 法，其中該核心包含一個層疊在另.一個之上的多個薄片材 料，該多個薄片材料的每一個爲有機材料或無機材料，並 且在步驟（a)之前被層疊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造方 法，其中該多個薄片材料的每一個具有一通孔，該粉末材 料充塡在該通孔中，並且硬化而結合相鄰的薄片材料。 5 ·如申請專利範圍第4項所述的三維物體的製造方 法，其中該通孔延伸通過該多個薄片材料中全部的薄片材 料。 6 ·如申請專利範圍第4項所述的三維物體的製造方 法，其中該通孔爲傾斜的。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -36 - 509602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 ------ D8六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造方 法’另外包含在步驟（b )之後的以粉末材料塗覆每一薄 材料'的步驟’其中射束照射在其上以結合相鄰的薄片材 料。 8 ·如申請專利範圍第7項所述的三維物體的製造方 法’其中該粉末材料具有比該薄片材料低的熔點。 9 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造方 法’其中該薄片材料的每一個具有經由多個連接部份而連 接於其上的獨立區域，而該多個連接部份在成形期間或之 後被去除。 1 0 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 方法’其中該粉末材料充塡在形成在該薄片材料的每一個 的邊緣部份處的空間中。 1 1 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 方法’其中該多個薄片材料是藉著至少一定位構件而被大 致地定位。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述的三維物體的製 造方法’其中該定位構件爲由一分開的裝置驅動的可移動 構件。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項所述的三維物體的製 造方法’其中該定位構件形成在該多個薄片構件的至少之 一上。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述的三維物體的製 造方法’其中該定位構件是藉著照射一射束在塗覆在該多 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂--- 1-%! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -37- __§1 — 509602 六、申請專利範圍 個薄片構件的至少之一上的粉末材料而形成。 1 5 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 方法，其中該多個薄片材料是藉著形成在其上的凸出部而 被大致地定位。 1 6 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 方法’其中該多個薄片材料的每一個具有與其成整體形成 的一定位件’該定位件在定位期間與一分開的定位構件接 觸。 1 7 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 方法，其中該多個薄片材料的厚度有變化。 1 8 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 方法’其中一固化粉末層插置在相鄰的薄片材料之間。 1 9 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 方法’其中圍繞該多個薄片材料的每一個充塡的該粉末材 料層具有藉著振動而形成推拔狀上表面。 2 0 ·如申請專利範圍第3項所述的三維物體的製造 方法，其中該核心與該粉末材料是由不同的材料形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 1 ·如申請專利範圍第2 〇項所述的三維物體的製 造方法’其中該核心從該多個硬化層去除以因而形成一空 穴。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項所述的三維物體的製 造方法，其中一熔融或流體狀材料充塡在該空穴中。 2 3 ·如申請專利範圍弟2 0項所述的三維物體的製 造方法’其中該核心是由導體材料形成，而該粉末材料是 本紙張尺度瓦iV國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）—738^ --- 509602 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 由絕緣材料形成 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -39-