三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法，特別涉及一種大范圍或大體積的三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]現(xiàn)有三維對(duì)象打印技術(shù)(3D Object Printing Technology)大致上可分為擠出成型(Extrus1n)、粒狀物料成型(Power Based)、層壓型(Adhesive)及光聚合成型(LightPolymerized)等。以光聚合成型打印技術(shù)為例,其依據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造對(duì)象的指令，利用高能光束聚焦于液態(tài)樹脂的表面以固化液態(tài)樹脂(Resin Photopolymer)，接著依序地固化液態(tài)樹脂以進(jìn)行逐層堆棧，進(jìn)而完成三維對(duì)象的成型。
[0003]然而，現(xiàn)有三維對(duì)象打印技術(shù)僅能制造出體積較小的對(duì)象而難以應(yīng)用于制造車輛或建筑等大型對(duì)象。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法，以制造大范圍或大體積的三維對(duì)象。
[0005]根據(jù)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種三維對(duì)象制造系統(tǒng)，包含:第一投影單元，用以依序投射三維對(duì)象的多個(gè)第一截面形狀光線，其中多個(gè)第一截面形狀光線具有第一中心強(qiáng)度及第一邊緣強(qiáng)度；容器，用以盛裝液態(tài)材料；以及移動(dòng)平臺(tái)，設(shè)置于容器中以接觸液態(tài)材料，容器接收第一投影單元所投射的多個(gè)第一截面形狀光線，且使得移動(dòng)平臺(tái)沿著第一方向位移以令多個(gè)第一截面形狀光線依序固化移動(dòng)平臺(tái)表面的液態(tài)材料，使得已固化的液態(tài)材料堆棧成三維對(duì)象。
[0006]較優(yōu)選地，本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)更可包含第二投影單元，用以依序投射三維對(duì)象的多個(gè)第二截面形狀光線，且多個(gè)第二截面形狀光線具有第二中心強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度，其中多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣與多個(gè)第二截面形狀光線的邊緣相互鄰接或重疊。其中，若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣與多個(gè)第二截面形狀光線的邊緣相互鄰接，則第一邊緣強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度相同于第一中心強(qiáng)度及第二中心強(qiáng)度；若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣與多個(gè)第二截面形狀光線的邊緣相互重疊，則第一邊緣強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度相異于第一中心強(qiáng)度及第二中心強(qiáng)度。
[0007]前述的移動(dòng)平臺(tái)或第一投影單元更可沿著第二方向及第三方向位移，使得多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣相互鄰接或重疊。其中，若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣相互鄰接，則第一中心強(qiáng)度相同于第一邊緣強(qiáng)度；若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣相互重疊，則第一中心強(qiáng)度相異于第一邊緣強(qiáng)度。
[0008]根據(jù)上述目的，本發(fā)明實(shí)施同時(shí)還提供了一種三維對(duì)象制造方法，包含:依序投射三維對(duì)象的多個(gè)第一截面形狀光線至盛裝有液態(tài)材料的容器，其中多個(gè)第一截面形狀光線具有第一中心強(qiáng)度及第一邊緣強(qiáng)度；設(shè)置移動(dòng)平臺(tái)于容器中以接觸液態(tài)材料；以及沿著第一方向移動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)，以令多個(gè)第一截面形狀光線依序固化移動(dòng)平臺(tái)表面的液態(tài)材料，使得已固化的液態(tài)材料堆棧成三維對(duì)象。
[0009]較優(yōu)選地，本發(fā)明的三維對(duì)象制造方法更包含依序投射三維對(duì)象的多個(gè)第二截面形狀光線至盛裝有液態(tài)材料的容器，且多個(gè)第二截面形狀光線具有第二中心強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度，其中多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣與多個(gè)第二截面形狀光線的邊緣相互鄰接或重疊。其中，若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣與多個(gè)第二截面形狀光線的邊緣相互鄰接，則第一邊緣強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度相同于第一中心強(qiáng)度及第二中心強(qiáng)度；若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣與多個(gè)第二截面形狀光線的邊緣相互重疊，則第一邊緣強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度相異于第一中心強(qiáng)度及第二中心強(qiáng)度。
[0010]較優(yōu)選地，本發(fā)明的三維對(duì)象制造方法更包含沿著第二方向及第三方向移第一投影單元?jiǎng)踊蛞苿?dòng)平臺(tái)，使得多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣相互鄰接或重疊。其中，若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣相互鄰接，則第一中心強(qiáng)度相同于第一邊緣強(qiáng)度；若多個(gè)第一截面形狀光線的邊緣相互重疊，則第一中心強(qiáng)度相異于第一邊緣強(qiáng)度。
[0011]根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例的三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法，能夠制造大范圍或大體積的三維對(duì)象。
[0012]另外，本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法可根據(jù)調(diào)整光線的邊緣及中心強(qiáng)度以控制三維對(duì)象于拼接處的液態(tài)材料的固化狀態(tài)，進(jìn)而均勻化三維對(duì)象的各處的固化狀
ο
[0013]再者，本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法可利用多個(gè)投影單元同時(shí)投射光線以對(duì)液態(tài)材料進(jìn)行大范圍的固化，或可利用單一投影單元藉由平面移動(dòng)以依序?qū)σ簯B(tài)材料進(jìn)行大范圍的固化。
【【附圖說明】】
[0014]圖1為本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第一實(shí)施例示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第一截面形狀光線的邊緣與第二截面形狀光線的邊緣相互重疊的示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第一截面形狀光線的邊緣與第二截面形狀光線的邊緣相互鄰接的第一示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第一截面形狀光線的邊緣與第二截面形狀光線的邊緣相互鄰接的第二示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第二實(shí)施例示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明的三維對(duì)象制造方法的第一實(shí)施例制造流程圖。
[0020]圖7為本發(fā)明的三維對(duì)象制造方法的第二實(shí)施例制造流程圖。
[0021]【附圖標(biāo)記說明】
[0022]10、10’:第一投影單元
[0023]11、11’、111、112:第一截面形狀光線
[0024]12、12’、121、122:第一中心位置
[0025]13、13’、131、132:第一邊緣位置
[0026]20:第二投影單元
[0027]21、211、212:第二截面形狀光線
[0028]22、221、222:第二中心位置
[0029]23、231、232:第二邊緣位置
[0030]30:容器
[0031]40:液態(tài)材料
[0032]50:移動(dòng)平臺(tái)
[0033]60:三維物件
[0034]S100 ?S120:步驟
[0035]S200 ?S220:步驟
【【具體實(shí)施方式】】
[0036]以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)及其制造方法的實(shí)施例，為使便于理解，下述實(shí)施例中的相同組件以相同的符號(hào)標(biāo)示來說明。
[0037]此外，下文所述的第一方向、第二方向及第三方向分別以z方向、y方向及X方向作舉例，但是本發(fā)明不限于此。
[0038]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第一實(shí)施例示意圖。本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第一實(shí)施例至少包含第一投影單元10、第二投影單元20、容器30及移動(dòng)平臺(tái)50。第一實(shí)施例中以兩個(gè)投影單元作舉例，但是本發(fā)明的投影單元的數(shù)量不限于此，也可使用兩個(gè)以上的投影單元進(jìn)行大范圍的投影及拼接。
[0039]第一投影單元10及第二投影單元20分別用以依序投射三維對(duì)象的多個(gè)第一截面形狀光線11及多個(gè)第二截面形狀光線21。其中，多個(gè)第一截面形狀光線11的第一中心位置12及第一邊緣位置13分別具有第一中心強(qiáng)度及第一邊緣強(qiáng)度；多個(gè)第二截面形狀光線21的第二中心位置22及第二邊緣位置23分別具有第二中心強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度。且其中第一投影單元10及第二投影單元20可例如為投射紫外光(UV Light)或可見光的數(shù)字光處理(Digital Light Processing,DLP)投影單?；蛲藁壕?Liquid Crystal on Silicon,LCoS)投影單元等，但是本發(fā)明不限于此，其它任何類型的投影單元，如液晶顯示(LiquidCrystal Display, LCD)投影單元或雷射掃描(Laser Scanning)投影單元等，皆應(yīng)屬本發(fā)明所請(qǐng)求保護(hù)的范圍。
[0040]容器30用以盛裝液態(tài)材料40。其中，液態(tài)材料40可例如為光硬化樹脂、光敏聚合物(Photopolymer)或液態(tài)樹脂(Resin Photopolymer)等。
[0041]移動(dòng)平臺(tái)50設(shè)置于容器30中以接觸液態(tài)材料40，容器30接收第一投影單元10及第二投影單元20所投射的多個(gè)第一截面形狀光線11及多個(gè)第二截面形狀光線21，以令多個(gè)第一截面形狀光線11及多個(gè)第二截面形狀光線21固化移動(dòng)平臺(tái)50表面的液態(tài)材料40。
[0042]接著，令移動(dòng)平臺(tái)50沿著第一方向(如-z方向)位移，使得已固化的液態(tài)材料40表面重新覆蓋未固化的液態(tài)材料40，并且令多個(gè)第一截面形狀光線11及多個(gè)第二截面形狀光線21接著對(duì)已固化的液態(tài)材料40表面的未固化的液態(tài)材料40進(jìn)行固化，以依序固化液態(tài)材料40，使得已固化的液態(tài)材料40堆棧成三維對(duì)象60。
[0043]其中，多個(gè)第一截面形狀光線11的第一邊緣位置13與多個(gè)第二截面形狀光線21的第二邊緣位置23可例如相互鄰接或重疊。但是，第一中心位置12、第一邊緣位置13、第二中心位置22及第二邊緣位置23的位置或范圍不限于第一實(shí)施例的繪示，且所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可依據(jù)實(shí)際需求而調(diào)整其位置或范圍。
[0044]請(qǐng)參閱圖1及圖2，圖2為本發(fā)明的三維對(duì)象制造系統(tǒng)的第一截面形狀光線的邊緣與第二截面形狀光線的邊緣相互重疊的示意圖。
[0045]以多個(gè)第一截面形狀光線11的第一邊緣位置13與多個(gè)第二截面形狀光線21的第二邊緣位置23相互重疊為例，第一邊緣位置13的第一邊緣強(qiáng)度及第二邊緣位置23的第二邊緣強(qiáng)度相異于第一中心位置12的第一中心強(qiáng)度及第二中心位置22的第二中心強(qiáng)度。較佳地，第一邊緣位置13的第一邊緣強(qiáng)度與第二邊緣位置23的第二邊緣強(qiáng)度的總和，可例如等于第一中心位置12的第一中心強(qiáng)度及第二中心位置22的第二中心強(qiáng)度。
[0046]舉例來說，第一邊緣位置13的第一邊緣強(qiáng)度可例如為第一中心位置12的第一中心強(qiáng)度的50%，且第二邊緣位置23的第二邊緣強(qiáng)度同樣可例如為第一中心位置12的第一中心強(qiáng)度的50%。但是本發(fā)明不限于此，第一邊緣強(qiáng)度及第二邊緣強(qiáng)度與第一