[发明专利]光固化立体造型装置及方法

说明书

技术领域

本发明是有关于立体造型技术，特别是有关于一种藉由光固化材料而制造三维物体的光固化立体造型技术。

背景技术

光固化立体造型技术是藉由堆迭与粘合光可固化液态树脂所形成的固态薄层来制造三维物体。习知的光固化立体造型机器基本上有两种习知的做法。

第一种做法是从上方投射光图案至下方的槽体内以固化槽体内液态的光固化材料。对于这种由上至下的配置来说，槽体的大小必须能够维持充足的树脂以完全浸泡列印物体。树脂表面在曝光的每一层需被调平，藉以确保每一层的均匀性。另外，树脂表面在列印的过程中并非停留在同一水平，且铅直位移需被补偿以使每一列印层维持相同厚度。另外，光固化是发生在接触空气的树脂表面，氧气抑制问题会增加树脂固化的时间。

第二种做法则是从下方将光图案向上投射至槽体的透明底部而令槽体内液态的光固化材料得以固化。这种做法能够改善上述光固化立体造型机器的缺点，例如是简化机器结构使槽体的体积大幅减少。此外，光固化层是形成于槽体的底部与前一层或搭建平台之间。由于光固化层并非形成于接触空气的液态光固化材料的表面上方，则各层均匀性与氧气抑制问题将不复存在，且在机器中也不再需要树脂表面调平装置。每一层是由槽体的底部分离，并被抬高以为下一层预留空间。

然而，由于凡得瓦偶极力、化学粘结力与吸引力的结果，使光固化层与槽体之间产生沾粘的现象，从而造成搭建平台对光固化层有难以拉拔的问题。分离力的大小是与上述力量及光固化层的面积成正相关，且为高分辨率列印的最重要限制因素之一。为了减少粘着力，有些改善沾粘现象的技术是于槽体的底部设置具弹性的膜，例如铁弗龙(Teflon)或硅胶(silicone)，藉此来防止光固化层沾粘在槽体。然而，即使有这样的改进，分离力仍然太大以至于无法精细列印。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种光固化立体造型装置及方法。在本发明的光固化立体造型技术中，藉由使用能够令光固化材料在光固化过程中所形成的带电体(例如：阳离子基、带电的单体(monomer)或寡聚物(oligomer)等)被移动至底板的表面以外的技术，从而达成让所述立体造型物体愈接近所述保持板表面的光固化层的粘滞度愈小的效果。

本发明的一种实施态样，提出一种光固化立体造型装置一种光固化立体造型装置，其包括：槽体、保持板、升降机构、光源模组、和控制单元。所述槽体具有有容置空间可用来容置光固化材料，并包含：底板和墙结构。所述底板为透明或半透明者。所述墙结构是设置于所述底板周围且与所述底板形成所述容置空间。所述升降机构是用以使所述保持板上下移动。所述光源模组是设置于所述槽体下方。所述控制单元是用来控制所述光源模组和所述升降机构。在所述光固化立体造型装置中，经由所述光源模组照射使所述光固化材料发生光固化反应，在所述保持板上形成一光固化层后，再以所述升降机构移动所述保持板，接着反复进行前述光照射形成光固化层，进而逐层地制作成一立体造型物体。在形成所述光固化层期间，藉由在所述底板利用电场或磁场来使所述槽体内所述光固化材料不在所述底板表面发生光固化，使愈接近所述底板表面的所述光固化层的粘滞度愈小。

本发明的另一种实施态样，提出一种光固化立体造型方法，所述方法包括以下步骤。提供一光固化立体造型装置。在所述光固化立体造型装置的槽体的底板构成电场或磁场。经由所述光固化立体造型装置的光源模组照射使所述光固化材料发生光固化反应，在所述保持板上形成一光固化层后，再以所述光固化立体造型装置的升降机构移动所述保持板，接着反复进行前述光照射形成光固化层，进而逐层地制作成一立体造型物体；其中在形成所述光固化层期间，藉由在所述底板利用电场或磁场来使所述槽体内所述光固化材料不在所述底板表面发生光固化，使愈接近所述底板表面的所述光固化层的粘滞度愈小。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

依据本发明的光固化立体造型装置能够避免光固化材料因于底板表面固化而沾粘于底板表面而令利用立体造型技术所形成的立体造型物体的固化层难以拉拔问题。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举多个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1显示依据本发明的一种实施态样的一种光固化立体造型装置的示意图。

图2A和图2B显示藉由本发明的实施例令光固化不在底板表面发生的示意图。

图3显示本发明的一种实施例中的槽体的部分剖面图。

图4显示本发明的一种实施例中的槽体的部分剖面图。