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立體結構與立體打印方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410314067.2

申請日:

2014.07.03

公開號:

CN105276363A

公開日:

2016.01.27

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16S 3/00申請日:20140703|||公開
IPC分類號: F16S3/00; B29C67/00 主分類號: F16S3/00
申請人: 三緯國際立體列印科技股份有限公司; 金寶電子工業股份有限公司; 泰金寶電通股份有限公司
發明人: 陳朋旸; 林文添; 朱仲康
地址: 中國臺灣新北市深坑區萬順里3鄰北深路3段147號
優先權: 103119216 2014.06.03 TW
專利代理機構: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205 代理人: 臧建明
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410314067.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.04.24|||2016.02.24|||2016.01.27

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種立體結構與立體打印方法。立體結構包括外殼與多個填充件。外殼具有第一開口。填充件配置于外殼的內部以支撐外殼。填充件將外殼的內部定義出多個空心部,其中第一開口連通其中一個空心部與外部環境,而位于相鄰空心部之間的填充件具有至少一第二開口以連通所述相鄰的空心部。

權利要求書

1.一種立體結構,其特征在于,包括:
一外殼,具有一第一開口;以及
多個填充件,配置且支撐于該外殼的內部,該些填充件將該外殼的內部
定義出多個空心部,其中該第一開口連通其中一空心部與外部環境,而位于
相鄰的空心部之間的該填充件具有至少一第二開口以連通相鄰的空心部。
2.根據權利要求1所述的立體結構,其特征在于,該立體結構為立體印
刷SLA立體結構,其中該外殼與該些填充件是以成型材沿一方向逐層地堆疊
而成型于一平臺上,各該空心部呈柱狀且沿該方向延伸,而該方向為該平臺
的法線方向。
3.根據權利要求2所述的立體結構,其特征在于,該至少一第二開口連
通于該空心部沿該方向的至少一端。
4.根據權利要求2所述的立體結構,其特征在于,該第一開口位于該外
殼連接于該平臺的一側。
5.根據權利要求2所述的立體結構,其特征在于,該些空心部呈蜂巢狀
排列。
6.根據權利要求2所述的立體結構,其特征在于,該些空心部的截面尺
寸相同。
7.根據權利要求6所述的立體結構,其特征在于,與該第一開口連通的
該空心部是該些空心部中具有最大空間者。
8.根據權利要求2所述的立體結構,其特征在于,在相鄰的兩個空心部
中,其中一空心部相對于該平臺的距離不等于另一空心部相對于該平臺的距
離。
9.一種立體打印方法,用以在一平臺上形成一立體結構,其特征在于,
該立體打印方法包括:
建構該立體結構的一外殼的模型;
將該外殼的內部空間定義出多個空心部,且以其中一個空心部為中心而
使其余空心部在徑向上多層地環繞位于中心的該空心部;
在該平臺上逐層堆疊成型材而成型出該立體結構的該外殼與多個填充
件,其中該外殼封閉部分該些空心部,該些填充件是位于該外殼的內部空間
中未定義該些空心部的部分;以及
連通任意相鄰的兩個空心部。
10.根據權利要求9所述的立體打印方法,其特征在于,該些空心部分
別沿該平臺的法線方向延伸而形成柱狀蜂巢結構。
11.根據權利要求9所述的立體打印方法,其特征在于,該些空心部分
別沿該平臺的法線方向延伸而形成四方柱狀結構。
12.根據權利要求9所述的立體打印方法,其特征在于,以該平臺的法
線方向為中心的徑向上,該些空心部標識為數列{An}的多層狀配置,n為正
整數且以作為中心的該空心部為(A1),該立體打印方法還包括:
在該外殼上形成至少一第一開口,且該第一開口連通該些空心部的至少
其中之一與外部環境;以及
判斷相鄰兩層的該些空心部相對于該平臺的高度,而在相鄰兩層的該些
空心部之間的該填充件上形成至少一第二開口,以使該第二開口連通于相鄰
兩層的該些空心部之間。
13.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,該第一開口連
通該空心部(A1)與外部環境。
14.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,該至少一第一
開口連通非該空心部(A1)的其余空心部的至少其中之一與外部環境。
15.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,該立體打印方
法為立體印刷SLA立體打印,立體打印方法還包括:
當該外殼與該些填充件成型之后,未固化的液態成型材經由該些第二開
口流至該至少一空心部后經該第一開口流出該立體結構。
16.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,還包括:
當該外殼與該些填充件成型之后,上下倒置該立體結構以使未固化的液
態成型材經由該些第二開口流至該至少一空心部后經該第一開口流出該立體
結構。
17.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,還包括:
當空心部(Ak)相對于該平臺的高度低于空心部(Ak-1)相對于該平臺的
高度時,該第二開口位于該填充件上遠離該平臺的一端,其中k為大于1的
正整數。
18.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,還包括:
當空心部(Ak)相對于該平臺的高度高于空心部(Ak-1)相對于該平臺的
高度時,該第二開口位于該填充件上鄰近該平臺的一端,其中k為大于1的
正整數。
19.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,空心部(Ak)
具有彼此相對的一第一端與一第二端,且該第一端鄰近該平臺,該第二端遠
離該平臺,而空心部(Ak-1)具有彼此相對的一第三端與一第四端,且該第三
端鄰近該平臺,該第四端遠離該平臺,立體打印方法還包括:
當空心部(Ak)的第一端相對于該平臺的高度低于空心部(Ak-1)的第三
端相對于該平臺的高度,且空心部(Ak)的第二端相對于該平臺的高度高于
空心部(Ak-1)的第四端相對于該平臺的高度時,在該填充件上形成至少兩個
第二開口,且其中一第二開口鄰近該第一端與該第三端,而其中另一第二開
口鄰近該第二端與該第四端。
20.根據權利要求12所述的立體打印方法,其特征在于,還包括:
當空心部(Ak)相對于該平臺的高度等于空心部(Ak-1)相對于該平臺的
高度時,在空心部(Ak)鄰近該平臺的一端形成一階部,以使該階部相對于
該平臺的高度高于空心部(Ak-1)相對于該平臺的高度。
21.根據權利要求13所述的立體打印方法,其特征在于,還包括:
選擇具有最大空間的空心部為中心。
22.根據權利要求13所述的立體打印方法,其特征在于,還包括:
選擇成型過程中最后被該外殼封閉的空心部為中心。

說明書

立體結構與立體打印方法

技術領域

本發明是有關于一種立體結構,且特別是有關于一種立體結構與立體打
印方法。

背景技術

近年來,隨著科技的日益發展,許多利用逐層建構模型等加成式制造技
術(additivemanufacturingtechnology)來建造物理三維(threedimensional,
簡稱3D)模型的不同方法已紛紛被提出。一般而言,加成式制造技術是將利
用計算機輔助設計(computeraideddesign,簡稱CAD)等軟件所建構的3D模
型的設計數據轉換為連續堆疊的多個薄(準二維)橫截面層。于此同時,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,打印裝置
的打印模塊通常可依據3D模型的設計數據所建構的空間坐標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
的建構材料可隨后自然硬化,或者通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,通過打印模塊沿著軸向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結
構。

以通過光源固化建構材料而形成立體結構的技術為例,打印模塊適于浸
入盛裝在盛槽中的液態成型材中,而光源模塊在XY平面上照射液態成型材,
以使液態成型材被固化,并堆疊在打印模塊的移動平臺上。如此,通過打印
模塊的移動平臺沿著軸向Z逐層移動,即可使液態成型材逐層固化并堆疊成
立體結構。但是,對成型后的立體結構而言,為了節省成型材的使用量,因
此會將立體結構設計成具有多個空心部的結構特征,以藉此降低制造成本。
但是,此舉相對地也容易在成型過程中因空心部會被外殼封閉后而造成液態
成型材殘留在空心部的情形,其中殘留的液態成型材容易因此影響立體結構
的結構性與安定性。據此,如何在立體打印的成型過程中,同時兼具節省材
料且避免仍有液態成型材殘留于立體結構內,便成為相關技術人員所應思考
并對應解決的問題。

發明內容

本發明提供一種立體結構與立體打印方法,用以讓液態成型材能在立體
結構成型之后順利地從其內部被排出。

本發明的立體結構,包括外殼與多個填充件。外殼具有第一開口。填充
件配置且支撐于外殼的內部。填充件將外殼的內部定義出多個空心部,第一
開口連通其中一空心部與外部環境,而位于相鄰空心部之間的填充件具有至
少一第二開口以連通相鄰的空心部。

本發明的立體打印方法,用以在平臺上形成立體結構。立體打印方法包
括:建構立體結構的外殼模型;在外殼的內部空間中定義出多個空心部,且
以其中一個空心部為中心而使其余空心部在徑向上多層地環繞位于中心的空
心部;在平臺上逐層堆疊成型材而成型出立體結構的外殼與多個填充件,其
中外殼封閉部分空心部。填充件是位于外殼的內部空間中未定義空心部的部
分;以及,連通任意相鄰的兩個空心部。

在本發明的一實施例中,所述立體結構為立體印刷(Stereolithography,
簡稱SLA)立體結構,其中外殼與填充件是以成型材沿一方向逐層地堆疊而
成型于平臺上。各空心部呈柱狀且沿所述方向延伸,而所述方向為平臺的法
線方向。

在本發明的一實施例中,上述的至少一第二開口連通于空心部沿所述方
向的至少一端。

在本發明的一實施例中,上述的第一開口位于外殼連接于平臺的一側。

在本發明的一實施例中,上述的空心部呈蜂巢狀排列。

在本發明的一實施例中,上述的空心部的截面尺寸相同。

在本發明的一實施例中,與上述第一開口連通的空心部是所述空心部中
具有最大空間者。

在本發明的一實施例中,在上述相鄰的兩個空心部中,其中一空心部相
對于平臺的距離不等于另一空心部相對于平臺的距離。

在本發明的一實施例中,上述的空心部分別沿平臺的法線方向延伸而形
成柱狀蜂巢結構。

在本發明的一實施例中,上述的空心部分別沿平臺的法線方向延伸而形
成四方柱狀結構。

在本發明的一實施例中,以上述平臺的法線方向為中心的徑向上,空心
部標識為數列{An}的多層狀配置,其中n為正整數且以作為中心的空心部為
A1。立體打印方法還包括:在外殼上形成至少一第一開口,且第一開口連通
空心部的至少其中之一與外部環境;以及,判斷相鄰兩層的空心部相對于平
臺的高度,而在相鄰兩層的空心部之間的填充件上形成至少一第二開口,以
使第二開口連通于相鄰兩層的空心部之間。

在本發明的一實施例中,上述的第一開口連通空心部(A1)與外部環境。

在本發明的一實施例中,上述的至少一第一開口連通非空心部(A1)的
其余空心部的至少其中之一與外部環境。

在本發明的一實施例中,所述立體打印方法為SLA立體打印,且立體打
印方法還包括:當外殼與填充件成型之后,未固化的液態成型材經由第二開
口流至上述至少一空心部后經第一開口流出立體結構。

在本發明的一實施例中,所述立體打印方法還包括:當上述的外殼與填
充件成型之后,上下倒置立體結構以使未固化的液態成型材經由第二開口流
至上述至少一空心部后經第一開口流出立體結構。

在本發明的一實施例中,所述立體打印方法還包括:當空心部(Ak)相
對于平臺的高度低于空心部(Ak-1)相對于平臺的高度時,第二開口位于填充
件上遠離平臺的一端,其中k為大于1的正整數。

在本發明的一實施例中,所述立體打印方法還包括:當空心部(Ak)相
對于平臺的高度高于空心部(Ak-1)相對于平臺的高度時,第二開口位于填充
件上鄰近平臺的一端,其中k為大于1的正整數。

在本發明的一實施例中,上述的空心部(Ak)具有彼此相對的第一端與
第二端,且第一端鄰近平臺,第二端遠離平臺。空心部(Ak-1)具有彼此相對
的第三端與第四端,且第三端鄰近平臺,第四端遠離平臺。所述立體打印方
法還包括:當空心部(Ak)的第一端相對于平臺的高度低于空心部(Ak-1)的
第三端相對于平臺的高度,且空心部(Ak)的第二端相對于平臺的高度高于
空心部(Ak-1)的第四端相對于平臺的高度時,在填充件上形成至少兩個第二
開口,且其中一第二開口鄰近第一端與該第三端,而其中另一第二開口鄰近
第二端與第四端。

在本發明的一實施例中,所述立體打印方法還包括:當空心部(Ak)相
對于平臺的高度等于空心部(Ak-1)相對于平臺的高度時,在空心部(Ak)鄰
近平臺的一端形成階部,以使階部相對于平臺的高度高于空心部(Ak-1)相對
于平臺的高度。

在本發明的一實施例中,所述立體打印方法還包括:選擇具有最大空間
的空心部為中心。

在本發明的一實施例中,所述立體打印方法還包括:選擇成型過程中最
后被外殼封閉的空心部為中心。

基于上述,在本發明的上述實施例中。立體結構通過在其外殼的內部形
成空心部,并在填充件上形成用以連通空心部的開口,因此在立體打印過程
中,即使液態成型材因空心部被外殼所封閉而殘留其中,也能經由上述開口
流至其中一空心部后,經由與該空心部與外部環境連通的開口而流出立體結
構。據此,便能有效地避免液態成型材殘留于成型后的立體結構之中,而本
案所述立體結構與立體打印方法便能在通過外殼內部的空心結構而有效節省
制造成本之外,還能以所述開口因應空心結構,而順利地將立體結構內的液
態成型材排出。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,并配合
附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1是依照本發明一實施例的一種立體打印裝置的示意圖;

圖2是依照本發明一實施例的一種立體打印方法的流程圖;

圖3是圖1的立體結構的剖面圖;

圖4是以立體視角示出圖3的立體結構的局部剖視圖;

圖5示出步驟S300的細部流程;

圖6至圖9分別示出圖3空心部的局部等效示意圖;

圖10示出圖2流程圖中步驟S200的細部流程;

圖11示出圖2流程圖中步驟S400的細部流程;

圖12與圖13分別以不同實施例示出立體結構的立體剖視圖。

附圖標記說明:

100:立體打印裝置;

110:盛槽;

120:光源;

130:平臺;

140:控制單元;

200、400、500:立體結構;

210:外殼;

220:填充件;

230、A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8…An、Ak-1、Ak、430、530:空心部;

240:第一開口;

250、450:第二開口;

260:階部;

300:液態成型材;

E1:第一端;

E2:第二端;

E3:第三端;

E4:第四端;

L1、L2:路徑;

S100~S600、S210、S220、S310~S340、S410、S420:步驟。

具體實施方式

圖1是依照本發明一實施例的一種立體打印裝置的示意圖。圖2是依照
本發明一實施例的一種立體打印方法的流程圖,以使圖1中的立體打印裝置
100能夠立體打印出立體結構200。圖3是圖1的立體結構的剖面圖,且圖3
用以表示成型后的立體結構200從平臺130取下的狀態,并以虛線示出平臺
130作為參考物件,以利判斷立體結構200的方位。請同時參考圖1至圖3,
在本實施例中,立體打印裝置100為SLA(Stereolithography)立體打印裝置,
其包括盛槽110、光源120、平臺130以及控制單元140,其中盛槽110用以
裝盛液態成型材300,平臺130受控于控制單元140而沿Z軸可移動地配置
于盛槽110上。藉此,平臺130能移出盛槽110或移入盛槽110并浸置于液
態成型材300中。

在本實施例中,光源120配置于盛槽110的下方,以穿透盛槽110的底
部而照射至液態成型材300。液態成型材300例如是光敏樹脂,而光源120
則是用以提供能固化光敏樹脂的波段的光線(例如紫外線),因此通過光源
120所提供的光線穿透盛槽110并掃描照射平臺130與盛槽110底部之間的
液態成型材300,便能將液態成型材300逐層固化并堆疊固著在平臺130上,
隨著平臺130(沿正Z軸方向)逐漸遠離盛槽110的底部,最終便能在平臺
130上成型出立體結構200(也即立體結構200的成型方向是朝向負Z軸方
向)。

請再參考圖2與圖3,如前所述,本實施例是將利用計算機輔助設計所
建構的3D模型的設計數據予以轉換并傳送至立體打印裝置100據以成型出
立體結構200,因此后續的部分步驟即在于描述3D模型的設計階段中對于相
關結構的定義方式。首先,在步驟S100中,建構出立體結構200的外殼210
的模型,以確定立體結構200的外形輪廓。接著,在步驟S200中,進一步地
將外殼210的內部空間定義出多個空心部230,而使內部空間中未被定義成
空心部230的部分形成多個填充件220,同時所述空心部230與填充件220
均是沿平臺130的法線方向(即圖3所示Z軸)延伸,也即空心部230的延
伸方向是與填充件220的立體打印方向一致。接著,在步驟S300中,分別在
填充件220上形成第二開口250,以讓第二開口250連通相鄰的空心部230,
而在步驟S400中,在外殼上形成第一開口240,以使第一開口240連通其中
一個空心部230與外部環境。值得一提的是,本實施例的步驟S300與步驟
S400并未限制其先后關系,即第一開口240與第二開口250無論在模型設計
階段或后續實體打印階段彼此間均不存在先、后關系。

屆此,便完成立體結構200在設計階段所建構出的3D模型。接著,在
步驟S500中,將上述3D模型數據予以轉換傳送至立體打印裝置100,并進
一步地通過控制單元140控制平臺130與光源120,而使光源120所提供的
光線依據前述3D模型數據逐層掃描液態成型材300并將其固化,而在平臺
130上逐層堆疊出外殼210與填充件220等實體部分,并同時形成上述空心
部230、第一開口240與第二開口250。

如前所述,在立體打印出立體結構200的過程中,會因外殼210將空心
部230封閉而導致液態成型材300被封閉在空心部230中,但由于前述第一
開口240與第二開口250的存在,而使液態成型材300能在外殼210的內部
空間流動。因此,本實施例在步驟S600中,當使用者將立體結構200從平臺
130取下后,空心部230內的液態成型材300便能經由這些第二開口250而
被導流至其中一個空心部230,再經由外殼210上的第一開口240而順利地
將液態成型材300排出于立體結構200。

在此將圖3的空心部230予以標識為A1、A2、A3…A8等以利于后續說明。
詳細而言,請同時參考圖1與圖3,明顯可看出在成型前后,圖1的立體結
構200相較于圖3而言是處于倒置狀態,也即立體結構200在從平臺130取
下后會將其倒置,而使立體結構200原本貼附于平臺130的一側作為結構的
基底。如此一來,本實施例中位于該側的第一開口240便能在不影響外觀的
狀態下,同時達到將空心部230的液態成型材300排出的效果。但是,本實
施例并未限制第一開口240在外殼210上的位置與數量,設計者能依據立體
結構200的外觀而予以適當地調整。以本實施例而言,第一開口240能用以
連通空心部(A1)與外部環境,當然也可用以連通其他空心部(A2、A3…或
A8)與外部環境。

類似地,本實施例也未限制第二開口250的配置。進一步地說,第二開
口250仍須因應立體結構200的結構特征而予以適當地改變。舉例來說,在
圖1所示的狀態(即相當于將圖3的立體結構200予以倒置),位于立體結
構200右側處是呈現袋狀結構(即圖3所示包含空心部A7、A8的部分結構),
因此成型過程中液態成型材300會因此被封閉在空心部A7、A8而無法排出。
但是,一旦完成立體打印而從平臺130取下立體結構200后會將其倒置為圖
3所示狀態,此時位于空心部A7、A8的液態成型材300便能順著第二開口250
而被導流至空心部A1,以經由第一開口240排出,如圖3的路徑L2所示。

相對地,在圖1中,位于立體結構200左側的液態成型材300未存在如
右側的結構,因此位于空心部A5~A7內的液態成型材300在成型過程中便會
即時地沿著第二開口250而先行流動至空心部A4,而后當取下立體結構200
并將其倒置成圖3所示狀態時,位于空心部A4的液態成型材300便能繼續順
著第二開口250流至空心部A1,并從第一開口240排出,如圖3的路徑L1
所示。

基于上述,本實施例的第二開口250能因應空心部230之間的相對關系
而設置于空心部230沿Z軸的至少其中一端,以在步驟S600中,使用者能通
過對立體結構200予以至少一次的上、下倒置的操作方式而達到讓液態成型
材300排出立體結構200的效果。

圖4是以立體視角示出圖3的立體結構的局部剖視圖。請同時參考圖2
至圖4,在此進一步描述步驟S200中定義出空心部230的方法,即以其中一
個空心部A1為中心而使其余空心部A2、A3…在徑向(即X-Y平面上以空心
部A1為中心的射出線方向)上多層地環繞位于中心的空心部A1,進而形成
截面尺寸彼此相同且如同蜂巢般的排列。如圖4所示,除作為中心的空心部
A1之外,將其余同一層的空心部230予以相同標識。據此,本實施例的空心
部230便能呈六方柱狀結構并以此進行逐層排列,而圖3可被視為是以空心
部A1為中心而在其徑向上的剖面圖。同時,空心部230通過其蜂巢結構而能
達到最密配置,且立體結構200也能藉此而具備較佳的結構強度。

換句話說,在本實施例中,空心部230的排列方式是在以平臺130的法
線方向為中心的徑向上,形成為數列{An}的多層狀配置,其中n為正整數并
代表蜂巢的層數,且以作為中心的空心部230標識為A1。

圖5示出步驟S300的細部流程。圖6至圖9分別示出圖3空心部的局部
等效示意圖,藉以說明第二開口250的形成。請參考圖5及圖6至圖9。在
此分別以多個不同步驟進一步描述關于步驟S300中對于第二開口250與空心
部230之間的對應關系。

在步驟S310中,同時對照圖3與圖6,判斷相鄰兩層空心部230分別相
對于平臺130的高度,當空心部(Ak)相對于平臺130的高度低于空心部(Ak-1)
相對于平臺130的高度時,第二開口250是位于填充件220上遠離平臺的一
端,其中k為大于1的正整數。在此以圖3立體結構200右側的空心部A5、
A6為例,如前所述,立體結構200在圖3與圖1的狀態是呈相互倒置的情形,
而圖3右側的空心部A6比空心部A5較為接近平臺130,此即代表在成型過程
中,空心部A5會較空心部A6來得晚被外殼210所封閉,故依據步驟S310所
述將第二開口250設置于空心部230沿Z軸遠離平臺130的一端,以讓液態
成型材300在空心部被A5封閉的當下已實質上被導流至空心部A4。由此即
能推知第二開口250的其中一個設計邏輯為:以位于中心處的空心部A1而
言,在相鄰兩層的空心部230中,當外層的空心部(Ak)相對于平臺130的
距離小于內層的空心部(Ak-1)相對于平臺130的距離時,則需將第二開口
250設計在空心部230遠離平臺130的一端。

再者,在步驟S320中,請對照圖3與圖7,判斷相鄰兩層空心部230分
別相對于平臺130的高度,當空心部(Ak)相對于平臺130的高度高于空心
部(Ak-1)相對于平臺130的高度時,第二開口250位于填充件220上鄰近平
臺130的一端,其中k為大于1的正整數。在此以圖3立體結構200右側的
空心部A3、A4為例,由于空心部A3比空心部A4較為接近平臺130,此即代
表在成型過程中,空心部A4會較空心部A3來得晚被外殼210所封閉,因此
依據步驟S320所述,第二開口250需設置在空心部230沿Z軸靠近平臺130
的一端。據此,雖然在成型過程中液態成型材300無法順利地朝向立體結構
200中心處的空心部230流動,但完成立體打印并將立體結構倒置為圖3所
示狀態時,便能讓液態成型材300順利地從空心部A4流向空心部A3。據此
即能推知第二開口250的另一設計邏輯為:以位于中心處的空心部A1而言,
在相鄰兩層的空心部230中,當外層的空心部(Ak)相對于平臺130的距離
大于內層的空心部(Ak-1)相對于平臺130的距離時,則需將第二開口250設
計在空心部230靠近平臺130的一端。

此外,請參考圖8,其為另一實施例的空心部的配置示意圖,其中相對
于位于中心處的空心部A1而言,空心部(Ak)被視為外層,而空心部(Ak-1)
被視為內層。在本實施例的步驟S330中,空心部(Ak)具有彼此相對的第一
端E1與第二端E2,且第一端E1鄰近平臺130,第二端E2遠離平臺130。空
心部(Ak-1)具有彼此相對的第三端E3與第四端E4,且第三端E3鄰近平臺
130,第四端E4遠離平臺130。類似地,在此判斷相鄰兩層空心部230分別
相對于平臺130的高度,當空心部(Ak)的第一端E1相對于平臺130的高度
低于空心部(Ak-1)的第三端E3相對于平臺130的高度,且空心部(Ak)的
第二端E2相對于平臺130的高度高于空心部(Ak-1)的第四端E4相對于平
臺130的高度時,則在填充件220上形成至少兩個第二開口250,且其中一
第二開口250鄰近第一端E1與第三端E3,而其中另一第二開口250鄰近第
二端E2與第四端E4。

據此推知第二開口250的另一設計邏輯為:以位于中心處的空心部A1
而言,在相鄰兩層的空心部230中,當外層的空心部(Ak)的底部相對于平
臺130的距離小于內層的空心部(Ak-1)的底部相對于平臺130的距離,且外
層的空心部(Ak)的頂部相對于平臺130的距離大于內層的空心部(Ak-1)的
頂部相對于平臺130的距離時,則需在空心部230沿Z軸的相對兩端均設計
第二開口250。換句話說,此舉能讓立體結構200在成型之后,無論以正置
或倒置的狀態,均能使其中的液態成型材300在空心部230之間流通。

另一方面,請參考圖9,其為另一實施例的空心部的配置示意圖。在本
實施例的步驟S340中,判斷相鄰兩層空心部230分別相對于平臺130的高度,
當空心部(Ak)相對于平臺130的高度等于空心部(Ak-1)相對于平臺130
的高度時,在空心部(Ak)鄰近平臺130的一端形成階部260,以使階部260
相對于平臺130的高度高于空心部(Ak-1)相對于平臺130的高度,且階部
260實質上朝向空心部(Ak-1)傾斜以利導引液態成型材300。換句話說,本
實施例通過階部260的設置而讓外層的空心部(Ak)能高于內層的空心部
(Ak-1),以確保液態成型材300能順利地從外層朝向內層流動。據此即能推
知本實施例上述步驟S310至S340即在于使相鄰的兩個空心部230分別相對
于平臺130是處于不同高度的狀態,也即其中一空心部230相對于平臺130
的距離是不等于另一空心部230相對于平臺130的距離,因而通過結構上的
高低差而確保液態成型材300在其間能順利地流動。

此外,上述第二開口250的設置均是確保液態成型材300能順利地在空
心部230之間流動(無論是在成型過程中,或是成型后以至少一次正、反置
操作立體結構),因此第一開口240的設置便能依據所需而在外殼210上對
應設置,以讓空心部230能與外部環境連通,使液態成型材300在空心部230
之間流動的同時能進而經由第一開口240排出于立體結構200。圖10示出圖
2流程圖中步驟S200的細部流程。圖11示出圖2流程圖中步驟S400的細部
流程。請參考圖10、圖11以及圖3,大致而言,本實施例對于步驟S200所
述定義第一開口240的方法包括:步驟S210,選擇具有最大空間的空心部230
為中心,以在步驟S410中形成第一開口240連通具有最大空間的該空心部
230與外部環境;也或是步驟S220,選擇成型過程中最后被外殼210封閉的
空心部230為中心,以在步驟S420讓第一開口240連通最后被封閉的該空心
部230與外部環境。

詳細而言,請對照圖3,在步驟S210中,由于呈柱狀蜂巢結構的空心部
230的截面(即X-Y平面)尺寸相同,因此空心部230的空間大小實質上取
決于其空心部230的延伸長度。因此,在步驟S210中定義空心部230時以具
有最大空間的空心部A1為層狀排列結構的中心,進而在步驟S410時將第一
開口240設置于能連通空心部A1的外殼210處。換句話說,步驟S210可視
為將立體結構200予以分隔為多個截面積相同的柱狀單元,而以具有最大體
積的柱狀單元作為設置空心部A1的標識,以利于在步驟S410中將空心部A1
作為設置第一開口240的參考。再者,具有較大空間的空心部A1也代表其能
容納較多的液態成型材300,因而有利于在成型過程中作為液態成型材300
的匯流之處,也即讓其余空心部230處的液態成型材300均能被導流至空心
部A1。

然空心部230的空間也隨著立體結構200的外形而改變,因此在步驟S220
中,則是以成型過程中最后被外殼210封閉的空心部A1為中心,而步驟S420
則在被最后封閉的空心部A1處設置第一開口240,以讓匯流于該處的液態成
型材300能被順利排出。

基于上述,本發明通過步驟S310至S340提供設計第二開口250的判斷
方式,而從步驟S210、步驟220及與其對應的步驟S410、步驟S420即能在
決定出作為中心的空心部230后決定第一開口240的位置。據此,立體結構
200及其內的空心部230與填充件220便能被完全定義而形成完整的3D模型。
但是,設計者仍可依據實際需求或結構外形、材料等而調整空心部230的外
形、尺寸、數量及其在內部空間中的排列方式。

圖12與圖13分別以不同實施例示出立體結構的立體剖視圖。請分別參
考圖12與圖13,與上述實施例不同的是,立體結構400的空心部430以及
立體結構500的空心部530均分別是呈四方柱狀的集合式結構,而立體結構
400類似于圖4的立體結構200其同樣通過第二開口450而達到液態成型材
300能在空心部430之間流動的效果。但不同的是,立體結構500的空心部
530是呈矩陣排列,而立體結構400則是以相鄰的行(或列)的空心部430
局部交錯的狀態排列。據此,設計者可依據立體結構的外形而適當地調整其
內空心部的截面輪廓與排列方式。

綜上所述,在本發明的上述實施例中,通過立體結構設置在外殼內部空
間的填充件與空心部,而在立體打印過程中被封存其內的液態成型材能經由
第二開口在空心部之間流動,進而予以匯流之后經由第一開口排出于立體結
構,以有效解決液態成型材的殘留問題。

進一步地說,在進行立體結構的3D模型設計時,即通過配置空心部、
第一開口與第二開口等結構設計而達到上述效果,其中空心部是以最大空間
或成型過程中最后被封閉者為中心,而讓其余空心部逐層環繞位于中心的該
空心部,因而在形成多層式的集合結構時也能藉此決定第一開口的位置。再
者,通過判斷相鄰兩層空心部相對于平臺的高度差異而決定出第二開口的位
置。據此,除能以上述集合式結構的空心部有效節省填充材的使用外,也能
以此提高立體結構的強度,而最重要地是能使液態成型材順利地被排出于立
體結構。

最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案,而非對
其限制;盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明,本領域的普通
技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,
或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并
不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。

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立體 結構 打印 方法
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