发明名称 电脑与印表机辅助实物化之快速成型方法与设备
摘要 本发明提出一种新的快速成型方法与装置,即以电脑与印表机或绘图机整合技术辅助实物化之快速成型方法与设备,以满足市场上具快速、可靠、安全及便宜之需求,此方法是使用本设备将储存在电脑记忆区的虚拟物像经过电脑切层技术处理,再将虚拟物像之第一层切层轮廓范围,透过印表机或绘图机之喷印方式,转移喷印液态流体至多孔性粉状材料上,使喷印之流体与粉末黏结在一起,可自然或经过其他促进固化之方式,之后,又均匀的舖上一层新的粉状材料,再转移喷印第二层切层轮廓范围,如此重复以上所述之舖粉与喷印过程,直至完成虚拟物像之每一层切层轮廓范围之喷印,以完成快速制造出立体实物之方法;而以上之喷印方式包括单色及彩色喷印。本系统之设备包括市售印表机或绘图机之部分喷印机构与其韧体介面,转移至一个工作平台,包含供料槽、建构槽及回收孔,建构粉末与胶黏剂,辅助以X、Z轴向之驱动机构之组合,由切层演算控制软体和喷印成型之程序控制韧体之搭配使用,组成一台新的快速成型设备,可将电脑记忆区的虚拟物像快速地制作成实体物件。
申请公布号 TWI253379 申请公布日期 2006.04.21
申请号 TW093118961 申请日期 2004.04.08
申请人 赖维祥;郑俊益 CHENG, CHUN I 高雄县茄萣乡港口路42巷12弄1号 发明人 赖维祥;郑俊益
分类号 B29C41/08 主分类号 B29C41/08
代理机构 代理人
主权项 1.一种电脑与印表机辅助实物化之快速成型方法, 该方法为: (1)将物件模型经切层软体演算后之资料传送至快 速成型机; (2)快速成型机依照演算后之资料,使建构平板下降 一预设厚度之距离,供料平板上升至足够供给建构 粉末材料舖设之高度,舖粉滚轮再自供料槽刮出适 量建构粉末材料; (3)舖粉滚轮移动至建构平板上,将建构粉末材料转 移及舖平于建构平板上; (4)舖粉滚轮移动至回收槽,将多余建构粉末转移至 回收槽中; (5)供料平板与建构平板同时下降一预设厚度,喷印 平台开始移动,并驱动喷头依照切层资料之图形喷 胶于舖平之建构粉末材料上,再驱动喷头循环移动 及逐列喷胶至一页喷印完成,喷印平台重新回归原 点; (6)建构平板上升至预留一预设厚度之距离,供料平 板上升至足够供给建构粉末材料之高度,舖粉滚轮 自供料槽刮出适量建构粉末材料; (7)重复上述(3)-(7)步骤,直到物件建构完成; (8)供料平板下降,建构平板上升,去除物件周围未 喷胶之松散粉末,即可取得建构完成之物件。 2.如申请专利范围第1项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该喷印过程中系可同 步外加能量以促进胶合反应者。 3.如申请专利范围第2项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该外加能量系可在喷 印过程中使用微波或红外线光加热或UV光照射以 促进胶合反应者。 4.如申请专利范围第2项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该外加能量系可在喷 印过程中导入热空气于建构区中以加速乾硬化及 促进胶合反应者。 5.如申请专利范围第1项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该完成后之物件系可 依照特性要求而施以后续处理者。 6.如申请专利范围第5项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该后续处理系可将物 件浸润于快乾胶、硬蜡或树脂胶之材料中,俾提升 物件结构强度。 7.如申请专利范围第5项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该后续处理系可将物 件施以喷砂、机械震动、超音波震动研磨或喷胶 之表面处理者。 8.如申请专利范围第5项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该后续处理系可将物 件施以微波、红外线光或烤箱加热或UV光照射,以 促进胶合反应者。 9.如申请专利范围第5项所述电脑与印表机辅助实 物化之快速成型方法,其中,该后续处理系可将物 件施以冷冻乾燥,俾去湿及促进胶合反应者。 10.一种电脑与印表机辅助实物化之快速成型设备, 该设备包含: 一个工作平台,该工作平台内部形成一内空工作区 间; 一个供料槽,设置于工作区间中且系指一个供料平 板连接于供料腔形成一开口槽以储存物件成型所 需要的建构材料之槽; 一个建构槽,设置于工作区间中且系指一个建构槽 平板连接于建构腔形成一开口槽以容纳由供料槽 转移而来物件成型每一切层厚度所需要的建构材 料之槽; 一个回收槽,设置于工作区间中且系指一个槽以容 纳由供料槽转移而来舖设于建构槽后所剩下的建 构材料的回收槽; 舖设材料装置,设置于工作平台上且系指一个跨轨 悬放式舖粉平台,包括独立或与喷印平台连结之装 置,此装置包括一个可转动移动的舖粉滚轮横跨于 舖粉平台,可将供料槽提供之物件成型每一切层厚 度所需要的建构材料依序转移至建构槽及回收孔; 一个清洁元件,沿着舖粉滚轮轴方向接触于舖粉滚 轮柱状表面上,可清洁舖粉滚轮上之附着物;及一 遮粉滑动片,系为另一个清洁元件,沿着纵轴方向 移动接触于供料槽外壁、建构槽外壁至回收孔外 壁,可移转一些建构材料从供料槽经建构槽至回收 孔; 喷胶列印系统,包括一个跨轨悬放于工作平台上之 喷印平台与喷印装置,前者可于工作平台上作x轴 向之运动,喷印装置包括单独或多个喷头及其对应 的阵列式喷嘴,其上之喷头可于工作平台上作y轴 向之喷印运动,喷头上之喷嘴可于相关于物件之每 一切层轮廓作线性扫瞄之选择性位置喷胶于舖设 平整之建构材料上; 供胶装置是指由一个或多个储存胶黏剂液体之容 器连接管线及控制供胶机构,输入胶黏剂液体进入 喷头中之装置,当喷头之胶黏剂匣内之胶黏剂使用 一定量后,可透过此供胶装置持续提供喷印装置充 足的胶黏剂量,使成型喷印能持续运作; 喷印装置是指可提供胶黏剂作选择性喷印之装置, 它包含的喷头喷嘴可于建构槽上依照物件每一切 层轮廓沿横轴作来回双向选择及控制喷胶位置与 胶量,喷印于建构材料上以形成物件之每一切层轮 廓;又,该喷印装置包含一清洁喷嘴之组合机构。 11.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该单独或多个喷头 中之单独或多个系指喷头对应之供应胶黏剂输入 喷头内的通路数目,每个喷头各有其相对应的阵列 式喷嘴。 12.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该控制单元为控制 每个喷头喷嘴在建构槽的每一建构材料上的物件 切层轮廓线性扫瞄位置上喷上可控制的胶黏剂量, 并可即时侦测喷印运作功能之异常。 13.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该清洁喷嘴之组合 装置系用以清除喷嘴上残留的胶黏剂及附着上之 建构材料。 14.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该选择性位置系指 依照物件每一切层轮廓范围内喷上胶黏剂。 15.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该供胶装置之供胶 运作包括间歇式及连续式补充供应方式。 16.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该供胶装置包括使 用负压虹吸原理或正压间歇式及连续式或间歇式 挤压原理,进行补充供应胶黏剂。 17.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该喷印平台与舖设 材料装置包括两者结合一起或可分开以执行喷印 及舖设建构材料之整合装置。 18.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该建构材料系指可 与胶黏剂产生反应之粉末材料,或指仅利用胶黏剂 进行黏结而不会产生反应之粉末材料者。 19.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该胶黏剂系指可与 粉末材料产生反应之胶黏剂液体,或指仅仅黏结粉 末而不与粉末产生反应之胶黏剂液体者。 20.如申请专利范围第10项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该清洁元件是一个 可移动装置,可防止多余之建构材料分散累积在供 料及建构区四周。 21.如申请专利范围第11项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该供应胶黏剂系可 为无色或有颜色之胶黏剂,于建构槽的每一建购材 料上的物件切层轮廓线性扫瞄位置喷上有颜色并 可控制喷量的胶黏剂。 22.如申请专利范围第12项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该喷头喷嘴可使用 目前市面上可购得之各式喷墨印表机及绘图机之 喷头喷嘴,其操作驱动方式则包含压电振动方式、 气泡挤压式方或压力控制驱动方式者。 23.如申请专利范围第12项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该喷头喷嘴可于建 构槽上依照物件每一切层轮廓沿横轴作来回双向 选择及控制喷胶位置与胶量,并列印于建构材料上 。 24.如申请专利范围第13项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该清洁喷嘴之组合 装置包括一个软性刮板可清洁喷嘴上残留的胶黏 剂及附着上之建构材料;一个软性材料之罩杯,于 喷嘴怠机时隔绝空气并保持喷嘴湿润,以防止喷嘴 堵塞。一个机构配合喷头移动进入清洁喷嘴之组 合件区时驱动软性刮板与罩杯,作清洁与保护喷嘴 之动作。 25.如申请专利范围第24项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该罩杯系可驱使乾 净的胶黏剂流通过至少1个喷嘴。 26.如申请专利范围第21项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该胶黏剂之颜色系 可为添加有色染料调配而成。 27.如申请专利范围第21项所述电脑与印表机辅助 实物化之快速成型设备,其中,该胶黏剂之颜色系 可系为市售各厂牌印表机墨水之各种主要颜色者 。 图式简单说明: 图1系快速成型的整合系统图。 图2系快速成型机之立体透视图。 图3系快速成型机设备之工作平台上视图。 图4系喷印平台部分之放大详细图。 图5系舖粉平台部分之放大详细图。 图6系快速成型机喷印过程图。 图7系供料槽与建构槽及回收孔之槽盒立体图。 图8系印表机驱动控制介面下之非压力控制方式的 喷头喷胶系统方块图。
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