TWM514922U - 三維列印載台與三維列印裝置 - Google Patents

Description

三維列印載台與三維列印裝置

本新型創作是有關於一種列印載台與列印裝置，且特別是有關於一種三維列印載台與三維列印裝置。

隨著科技發展，三維列印（3D printing）技術及增材製造（Additive Manufacturing，AM）技術已經成為最主要發展的技術之一。上述這些技術屬於快速成型技術的一種，它可以直接藉由使用者設計好的數位模型檔案來直接製造出所需的成品，且成品幾乎是任意形狀的三維實體。

一般而言，加成式製造技術是將利用電腦輔助設計（computer aided design, CAD）等軟體所建構的3D模型的設計資料轉換為連續堆疊的多個薄（准二維）橫截面層。於此同時，許多可以形成多個薄橫截面層的技術手段也逐漸被提出。舉例來說，列印裝置的列印模組通常可依據3D模型的設計資料所建構的空間座標XYZ在基座的上方沿著XY平面移動，從而使建構材料形成正確的橫截面層形狀。所沉積的建構材料可隨後自然硬化，或者透過加熱或光源的照射而被固化，從而形成所要的橫截面層。因此，藉由列印模組沿著軸向Z逐層移動，即可使多個橫截面層沿Z軸逐漸堆疊，進而使建構材料在逐層固化的狀態下形成立體物件。

現有的三維列印技術根據各式的機型及材料有多種不同的成型機制，例如是液態光固化樹脂、漿料等材料，透過逐層堆疊累積的方式來構造出所需形狀的三維實體，其中光固化成型（Stereolithography, SLA）和數位化光處理（Digital Light Processing, DLP）具有較高的製作精度及較佳的表面品質。以透過光源固化建構材料而形成立體物件的技術為例，三維列印載台適於浸入盛裝在光固化樹脂槽中的光固化樹脂中，而光源模組在光固化樹脂槽下方照射光固化樹脂，以使XY平面上（也就是三維列印載台與光固化樹脂槽的內底面之間）的光固化樹脂被固化，並堆疊在列印模組的三維列印載台上。如此，藉由三維列印載台被移動機構帶動而沿著軸向Z逐層移動，即可使光固化樹脂逐層固化並堆疊成三維列印物件。

然而，即便是光固化樹脂槽的內底面為鐵氟龍塗層或是PDMS矽膠等較不沾黏的材質，在列印過程中，三維列印物件可能會黏附於光固化樹脂槽的內底面，而使得三維列印物件不易分離於光固化樹脂槽的內底面。

本新型創作提供一種三維列印載台，其可使三維列印物件容易分離於光固化樹脂槽的內底面。

本新型創作提供一種三維列印裝置，其具有上述的三維列印載台。

本新型創作的一種三維列印裝置，包括一光固化樹脂槽及一三維列印載台。光固化樹脂槽適於裝承一光固化樹脂，光固化樹脂槽具有一內底面。三維列印載台適於進入光固化樹脂槽，三維列印載台包括一壓電層，其中在三維列印的過程中，當位在三維列印載台與內底面之間的光固化樹脂固化為一三維列印物件之後，壓電層適於被通入電壓而收縮，以使固化於三維列印載台上的三維列印物件與內底面分離。

在本新型創作的一實施例中，上述的壓電層包括壓電單晶體、壓電多晶體或是壓電聚合物。

在本新型創作的一實施例中，上述的壓電單晶體包括石英壓電晶體、鐵電型壓電晶體鈮酸鋰或鈮酸鉭，壓電多晶體包括鋯鈦酸鉛，壓電聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯或聚氯乙烯。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，三維列印物件適於接觸表面層，且整個表面層為壓電層。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，三維列印物件適於接觸表面層，表面層包括一中央區與環繞中央區的一周圍區，且壓電層位於周圍區。

本新型創作的一三維列印載台，適用於一三維列印裝置，三維列印裝置包括一光固化樹脂槽，光固化樹脂槽適於裝承一光固化樹脂且具有一內底面，三維列印載台包括一壓電層，其中在三維列印的過程中，三維列印載台適於進入光固化樹脂槽，當位在三維列印載台與內底面之間的光固化樹脂固化為一三維列印物件之後，壓電層適於被通入電壓而收縮，以使固化於三維列印載台上的三維列印物件與內底面分離。

在本新型創作的一實施例中，上述的壓電層包括壓電單晶體、壓電多晶體或是壓電聚合物。

在本新型創作的一實施例中，上述的壓電單晶體包括石英壓電晶體、鐵電型壓電晶體鈮酸鋰或鈮酸鉭，壓電多晶體包括鋯鈦酸鉛，壓電聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯或聚氯乙烯。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，三維列印物件適於接觸表面層，且整個表面層為壓電層。

在本新型創作的一實施例中，上述的三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，三維列印物件適於接觸表面層，表面層包括一中央區與環繞中央區的一周圍區，且壓電層位於周圍區。

基於上述，本新型創作的三維列印裝置的三維列印載台包括一壓電層，當位在三維列印載台與光固化樹脂槽的內底面之間的光固化樹脂固化為三維列印物件之後，壓電層適於被通入電壓而收縮，以使固化於三維列印載台上的三維列印物件與內底面分離。壓電層可以位在與三維列印物件接觸的整個表面層，壓電層在被通電時，三維列印載台的整個表面層的體積收縮，三維列印物件隨之上移。或者，壓電層也可以位在與三維列印物件接觸的表面層的周圍區，壓電層在被通電時，三維列印載台的周圍區的體積收縮，而使周圍區翹起，三維列印物件在外圍的部位隨之上移，液態的光固化樹脂進入三維列印物件與光固化樹脂槽的內底面，而使得三維列印物件能夠容易與光固化樹脂槽的內底面分離。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種三維列印裝置的示意圖。請參閱圖1，本實施例的三維列印裝置100是以使用光固化成型（Stereolithography, SLA）和數位化光處理（Digital Light Processing, DLP）技術的三維列印裝置為例。三維列印裝置100包括一光固化樹脂槽110及一三維列印載台120。光固化樹脂槽110內盛裝有液態的光固化樹脂10。如圖1所示，光固化樹脂槽110具有一內底面112。光固化樹脂槽110的內底面112的材質可以是鐵氟龍塗層或是PDMS矽膠等較不沾黏的材質。當然，光固化樹脂槽110的內底面112的材質並不以上述為限制。

三維列印載台120設置於移動機構（未繪示）上，三維列印載台120適於浸入盛裝在光固化樹脂槽110中的液態的光固化樹脂10中，而光源模組在光固化樹脂槽110下方照射光固化樹脂10，以使三維列印載台120與光固化樹脂槽110的內底面112之間的此層光固化樹脂10被固化在三維列印載台120上。如此，藉由三維列印載台120被移動機構帶動而沿著軸向Z逐層移動，即可使光固化樹脂10逐層固化並堆疊成三維列印物件20（圖1中僅示意性地繪示一層）。

在本實施例中，三維列印載台120包括位於最下方的一表面層122，表面層122會是三維列印物件20直接接觸的位置。在三維列印的一開始，三維列印載台120會下降至僅距離光固化樹脂槽110的內底面112一小段距離（例如是約50微米）處。也就是說，位在三維列印載台120的表面層122與光固化樹脂槽110的內底面122之間的光固化樹脂10的高度約為50微米。接著，光源模組會照射此部分的光固化樹脂10，而使得原本是液態的光固化樹脂10固化成為三維列印物件20的其中一層（如圖1所示）。再來，三維列印載台120會繼續往上移動一小段距離，以重複上述的固化作業。

然而，在此階段中，由於三維列印物件20的此層（也就是圖1中所標示為20的此層）與光固化樹脂槽110的內底面112之間會有黏著力，三維列印物件20的此層較難輕易地直接透過上移三維列印載台120的方式來使三維列印物件20的此層脫離於光固化樹脂槽110的內底面112。若強行上移三維列印載台120，可能會使得已經固化的三維列印物件20的此層的局部破裂，而造成列印失敗。

為了避免上述的問題，在本實施例中，三維列印載台120在最下方的表面層122為壓電層124，藉由以壓電材料製作會與三維列印物件20接觸的表面層122，當位在三維列印載台120與光固化樹脂槽110的內底面112之間的光固化樹脂10固化為一三維列印物件20之後，三維列印載台120可以透過對壓電層124通電的方式來造成此壓電層124的體積收縮，三維列印物件20隨之上移，液態的光固化樹脂10便能夠進入固態的三維列印物件20與光固化樹脂槽110的內底面112之間的空間，而使三維列印物件20能夠較容易地分離於光固化樹脂槽110的內底面112。

在本實施例中，壓電層124的材料包括壓電單晶體、壓電多晶體或是壓電聚合物。更詳細地說，壓電單晶體包括石英壓電晶體、鐵電型壓電晶體鈮酸鋰或鈮酸鉭，壓電多晶體包括鋯鈦酸鉛，壓電聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯或聚氯乙烯。當然，壓電層124的材料種類、壓電單晶體、壓電多晶體與壓電聚合物的材料並不以上述為限制。

值得一提的是，在其他實施例中，壓電層124也可以不位在表面層122上，而是位在三維列印載台120的內部，只要壓電層124被通電時能收縮而使得三維列印載台120在整體上有收縮的效果即可。

下面再繼續介紹其他實施例，需說明的是，相同或是相似的元件以相同或相似的符號表示，不再多加贅述。

圖2是依照本新型創作的另一實施例的一種三維列印裝置的示意圖。請參閱圖2，本實施例的三維列印裝置100a與圖1的三維列印裝置100的主要差異在於，在圖1中，三維列印載台120的整個表面層122為壓電層124。在本實施例中，三維列印載台120a的表面層122a包括一中央區126與環繞中央區126的一周圍區128，且壓電層124位於周圍區128。

在本實施例中，由於三維列印載台120a的壓電層124位在表面層122a的周圍區128，當壓電層124被通電時，三維列印載台120a在表面層122a的周圍區128的體積收縮，而類似於周圍翹起的狀態，三維列印物件20在連接於周圍區128的部位（也就是三維列印物件20的四周）也會隨壓電層124略微上移，液態的光固化樹脂10便能夠進入三維列印物件20與光固化樹脂槽110的內底面112之間的周圍區域，此時，若使三維列印載台120a略微上移，液態的光固化樹脂10會逐漸滲入至三維列印物件20與光固化樹脂槽110的內底面112之間的中央區域，而使得三維列印物件20能夠容易與光固化樹脂槽110的內底面112分離。

在本實施例中，三維列印載台120a的表面層122a的中央區126的材質可以是金屬，例如是不銹鋼或是鋁，但中央區126的材質並不以此為限制，中央區126的材質也可以是高分子或是陶瓷材質。此外，相較於圖1中，三維列印載台120的整個表面層122為壓電層124，本實施例的壓電層124僅位在表面層122a的周圍區128可具有較低的成本。

綜上所述，本新型創作的三維列印裝置的三維列印載台包括一壓電層，當位在三維列印載台與光固化樹脂槽的內底面之間的光固化樹脂固化為一三維列印物件之後，壓電層適於被通入電壓而收縮，以使固化於三維列印載台上的三維列印物件與內底面分離。壓電層可以位在與三維列印物件接觸的整個表面層，壓電層在被通電時，三維列印載台的整個表面層的體積收縮，三維列印物件隨之上移。或者，壓電層也可以位在與三維列印物件接觸的表面層的周圍區，壓電層在被通電時，三維列印載台的周圍區的體積收縮，而使周圍區翹起，三維列印物件在外圍的部位隨之上移，液態的光固化樹脂進入三維列印物件與光固化樹脂槽的內底面，而使得三維列印物件能夠容易與光固化樹脂槽的內底面分離。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光固化樹脂
20‧‧‧三維列印物件
100、100a‧‧‧三維列印裝置
110‧‧‧光固化樹脂槽
112‧‧‧內底面
120、120a‧‧‧三維列印載台
122、122a‧‧‧表面層
124‧‧‧壓電層
126‧‧‧中央區
128‧‧‧周圍區

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種三維列印裝置的示意圖。 圖2是依照本新型創作的另一實施例的一種三維列印裝置的示意圖。

10‧‧‧光固化樹脂

20‧‧‧三維列印物件

100‧‧‧三維列印裝置

110‧‧‧光固化樹脂槽

112‧‧‧內底面

120‧‧‧三維列印載台

122‧‧‧表面層

124‧‧‧壓電層

Claims (10)

1. 一種三維列印裝置，包括： 一光固化樹脂槽，適於裝承一光固化樹脂，該光固化樹脂槽具有一內底面；以及 一三維列印載台，適於進入該光固化樹脂槽，該三維列印載台包括一壓電層，其中在三維列印的過程中，當位在該三維列印載台與該內底面之間的該光固化樹脂固化為一三維列印物件之後，該壓電層適於被通入電壓而收縮，以使固化於該三維列印載台上的該三維列印物件與該內底面分離。
2. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該壓電層包括壓電單晶體、壓電多晶體或是壓電聚合物。
3. 如申請專利範圍第2項所述的三維列印裝置，其中該壓電單晶體包括石英壓電晶體、鐵電型壓電晶體鈮酸鋰或鈮酸鉭，該壓電多晶體包括鋯鈦酸鉛，該壓電聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯或聚氯乙烯。
4. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，該三維列印物件適於接觸該表面層，且整個該表面層為該壓電層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的三維列印裝置，其中該三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，該三維列印物件適於接觸該表面層，該表面層包括一中央區與環繞該中央區的一周圍區，且該壓電層位於該周圍區。
6. 一三維列印載台，適用於一三維列印裝置，該三維列印裝置包括一光固化樹脂槽，該光固化樹脂槽適於裝承一光固化樹脂且具有一內底面，該三維列印載台包括： 一壓電層，其中在三維列印的過程中，該三維列印載台適於進入該光固化樹脂槽，當位在該三維列印載台與該內底面之間的該光固化樹脂固化為一三維列印物件之後，該壓電層適於被通入電壓而收縮，以使固化於該三維列印載台上的該三維列印物件與該內底面分離。
7. 如申請專利範圍第6項所述的三維列印載台，其中該壓電層包括壓電單晶體、壓電多晶體或是壓電聚合物。
8. 如申請專利範圍第7項所述的三維列印載台，其中該壓電單晶體包括石英壓電晶體、鐵電型壓電晶體鈮酸鋰或鈮酸鉭，該壓電多晶體包括鋯鈦酸鉛，該壓電聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯或聚氯乙烯。
9. 如申請專利範圍第6項所述的三維列印載台，其中該三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，該三維列印物件適於接觸該表面層，且整個該表面層為該壓電層。
10. 如申請專利範圍第6項所述的三維列印載台，其中該三維列印載台包括一表面層，在三維列印的過程中，該三維列印物件適於接觸該表面層，該表面層包括一中央區與環繞該中央區的一周圍區，且該壓電層位於該周圍區。