阅读说明：本技术 3d打印薄壳工件的方法 (Method for 3D printing of thin-shell workpiece ) 是由 周佩吟 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明揭露一种3D打印薄壳工件的方法,乃于成型所需薄壳工件前,先将支撑件成型于成型治具之成型槽中,然后再将薄壳工件成型于支撑件上,利用支撑件可水解的特性,再来将薄壳工件予以分离,而能避免因打印成型方向受到重力拉伸影响,而导致变形以及所衍生各种尺寸公差、曲率不符、厚薄不均、光学异常等问题。(The invention discloses a method for 3D printing a thin-shell workpiece, which is characterized in that before the thin-shell workpiece is formed, a support is formed in a forming groove of a forming jig, then the thin-shell workpiece is formed on the support, and the thin-shell workpiece is separated by utilizing the hydrolyzable characteristic of the support, so that the problems of deformation, various derived dimensional tolerances, inconsistent curvatures, uneven thicknesses, optical anomalies and the like caused by the fact that the printing and forming direction is influenced by gravity tension can be avoided.)

3D打印薄壳工件的方法

技术领域

本发明系有关一种3D打印的成型方法，应用于各种打印成型的工件，特别是指一种利用预成型支撑件的方式，来避免薄壳工件于成型过程中变形之3D打印薄壳工件的方法。

背景技术

近年来，随着3D打印技术的成熟，使得3D打印技术得以广泛地应用于各种产业，尤其以更新汰换速度极高的电子产品尤其适用3D打印技术主要是利用成型材料层层堆迭的方式，将所需要的产品「打印」出来，相较于习知成型技术，因为需要预先开模才能成型，使得其制造成本与周期都会大幅拉长，而且设计上缺乏灵活性，开模后要再变更设计或调整都非常困难。而3D打印则无此困扰，藉由计算机软件直接建模则可进行打印生产，不仅省去习知开模的工序与成本，且后续设计上的调整与变更都更加灵活便利。

目前3D打印技术来说，根据其成型技术与材料，大体上可分为三种3D打印技术，分别为热熔融层积法、光固化成型法以及雷射粉末烧结法。就其中光固化成型法而言，其主要以光固化材料作为原料，利用UV雷射等光源来照射，使其层层固化来堆迭成型，因此，非常适用于精密或是复杂、微小的零件。

而一般光固化3D打印，会因为打印成型方向、光固化材料特性、几何形状设计等因素而影响成品工件的状态。举例来说，如以较软的树脂作为光固化原料，请参阅图1A，当成型时，会因为成型顺序的关系，使得成型工件10会受到重力影响而变形，尤其是对于薄壳曲面的工件，常见者厚度约为0.55-1.1毫米(mm)，受到重力影响的缘故，使得其曲面的弧度产生变形。如图1B所示，可以明显看出，因受到重力的影响使得曲面的曲率偏离了预定的设计曲度，不仅使此工件外观受到影响，同时也会影响后续组装的尺寸公差异常、外形曲率变形不符、厚薄不均、光学异常等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种3D打印薄壳工件的方法，能有效减少或消除薄壳工件因受重力影响所产生的变形异常现象，进行解决所衍生的相关问题，藉以提高生产良率。

为实现上述目的，本发明提供一种3D打印薄壳工件的方法，其步骤首先是提供具有成型槽的成型治具；接着，于成型槽中成型支撑材；然后，将薄壳工件成型于成型治具之成型槽中的支撑材上；完成后，接续将支撑材去除，而获得薄壳工件。

根据本发明之实施例，上述薄壳工件具有至少一曲面。

根据本发明之实施例，上述薄壳工件仅接触于支撑材，而未接触于成型治具。

根据本发明之实施例，上述支撑材为一水解材料所构成，譬如SUP706可溶性材料。

根据本发明之实施例，上述去除支撑材的步骤是将成型治具连同支撑材与薄壳工件一同置于水中，而将支撑材溶解。

如此一来，因薄壳工件于成型过程中可以受到支撑材的支撑，而不会受到重力影响而拉扯变形，因而能解决薄壳工件于3D打印过程中的变形以及后续衍生的相关问题。

底下藉由具体实施例详加说明，当更容易了解本发明之目的、技术内容、特点及其所达成之功效。

附图说明

图1A为习知3D打印薄壳工件的示意图。

图1B为习知3D打印薄壳工件曲面变形的示意图。

图2为本发明所提供的3D打印薄壳工件的方法的步骤示意图。

图3为本发明所提供的3D打印薄壳工件的方法之成型治具的示意图。

图4为本发明所提供的3D打印薄壳工件的方法之成型治具的示意图，系绘示支撑材成型于成型槽中。

图5为本发明所提供的3D打印薄壳工件的方法之成型治具的示意图，系绘示薄壳工件成型于成型槽中。

图6为本发明所提供的3D打印薄壳工件的方法之成型治具的示意图，系绘示去除支撑材的状态。

图7为本发明所提供的3D打印薄壳工件的方法之薄壳工件的示意图。

附图标记：

10 成型工件

30 成型治具

31 成型槽

40 支撑材

50 薄壳工件

具体实施方式

本发明揭露一种3D打印薄壳工件的方法，请参阅图2，其为本发明之3D打印薄壳工件的方法的步骤流程示意图。

首先，提供具有成型槽31的成型治具30，见步骤S201，请同时参阅图3，成型治具30概略中央部位具有成型槽31。如图中所绘示，成型治具30概略为呈现方形，然而，此形状仅为示意，主要获得的工件为中央成型槽31的形状所制备，成型治具30外部的尺寸与形状并无限制。

随后，以3D打印方式于成型治具30的成型槽31中成型支撑材40，见步骤S202，如图4所示，支撑材40是以水解材料作为原料所构成，譬如可为SUP706可溶性材料所构成，属于聚甲基丙烯酸甲酯化合物(Acrylic compounds)，可于水中溶解，而可将其轻易去除，此部份容后详述。

接着，以3D打印方式将薄壳工件50成型于成型治具30之成型槽31中的支撑材40上，见步骤S203，如图5所示，为了便于脱离，薄壳工件50仅接触于支撑材40，而未接触于成型治具30；薄壳工件50贴附于支撑材40成型，厚度可为0.55-1.1mm，其材质可选用VeroGray850成型材料(属于塑料树脂(Plastic resin))，当然，实际上使用材料依照需求而定，此部份仅为举例做说明。

接续成型完成后，即可将支撑材40予以去除，见步骤S204，来获得所欲成型的薄壳工件50，见步骤S205。而去除支撑材40的方式，如前所述，由于支撑材40利用可水解材质作为原料，因此可藉由将成型治具30连同成型于其上的支撑材40与薄壳工件50一同置于水中，如图6所示，而将支撑材40溶解，来使薄壳工件50与支撑材40、成型治具30分离，以获得薄壳工件50。而支撑材40的移除方式，并不限定于仅能采用水解的方式，配合其材料选用，只要与薄壳工件50材质相异，且易于去除者皆可适用。

因此，请参阅图7，所得到的薄壳工件50因为于成型过程中皆有所支撑，包含底下的支撑材40以及成型治具30的成型槽31，因此不仅不会受到重力拉扯变形的状况，同时，也会完全吻合于支撑材40以及成型治具30的成型槽31的形状，不会有公差等问题，可省去后续加工微调或是组装上的衍生成本；且因为此成型方式特别适用于具有曲面的薄壳产品，因此薄壳50工件以具有至少一个曲面为佳。

综上所述，根据本发明所提供的3D打印薄壳工件的方法，乃是利用一同打印的方式来成型薄壳工件，特别适用于3D或双轴曲面产品的设计，并能减少因打印方向或重力所导致得变形，且能快速打印出厚度t＞0.6mm的薄壳成品，再加上无公差尺寸不吻合等问题，不用后制加工，省去时间及额外的成本开销，同时，采用水解性材料作为支撑材原料，藉水浸泡分解去除支撑材后，产品表面平整光滑，更能省去后续表面处理或加工的成本，大幅提高产业竞争优势。

唯以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施之范围。故即凡依本发明申请范围所述之特征及精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本发明之申请专利范围内。