3D打印机的低熔点材料打印方法

摘要

本发明公开一种3D打印机的低熔点材料打印方法，于在打印平台上打印一打印层时，先控制3D打印机的喷头移动至轮廓内圈的位置并打印轮廓内圈，接着于轮廓内圈打印完成后，再控制喷头移动至轮廓外圈的位置并打印轮廓外圈。轮廓外圈打印完成后，先控制喷头朝内侧移动并离开轮廓外圈的范围后，再改变喷头与打印平台于z轴上的相对位置，以打印下一个打印层。本打印方法控制喷头先离开轮廓外圈的范围后再令喷头或打印平台朝z轴移动，可令低熔点材料的滴料状况不会发生在轮廓外圈而影响打印完成的3D模型的外观。

权利要求

1.一种3D打印机的低熔点材料打印方法，运用于具有一喷头与一打印平台的一3D打印机，其特征在于，该打印方法包括：a)控制该喷头移动至一打印层的一轮廓内圈于该打印平台上的打印位置；

b)打印该轮廓内圈；

c)该步骤b后，控制该喷头移动至该打印层的一轮廓外圈于该打印平台上的打印位置；

d)打印该轮廓外圈；

e)该步骤d后，控制该喷头朝内移动并离开该轮廓外圈的一门槛范围；及f)该步骤e后，改变该喷头与该打印平台于一z轴上的相对位置。

2.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，该3D打印机用以打印由多个该打印层构成的一3D模型，并且该打印方法更包括下列步骤：g)判断该3D模型是否打印完成；及

h)于该3D模型未打印完成前，重复执行该步骤a至该步骤f。

3.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，该步骤f是控制该喷头或该打印平台朝该z轴移动，以令该喷头位于该3D模型的下一个该打印层的打印位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的打印方法，其特征在于，该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈移动至该轮廓内圈。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的打印方法，其特征在于，该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈移动至该3D模型的一中心点位置。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的打印方法，其特征在于，该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈朝内移动至该3D模型内部的任一空隙处。

7.一种3D打印机的低熔点材料打印方法，运用于具有一喷头及一打印平台的一3D打印机，其特征在于，该打印方法包括：a)控制该喷头移动至一打印层的一轮廓内圈于该打印平台上的一第一起始位置；

b)由该第一起始位置开始打印该轮廓内圈；

c)该步骤b后，控制该喷头自该轮廓内圈的一第一终点位置移动至该打印层的一轮廓外圈于该打印平台上的一第二起始位置；

d)由该第二起始位置开始打印该轮廓外圈；

e)该步骤d后，控制该喷头由该轮廓外圈的一第二终点位置朝内移动，并离开该轮廓外圈的一门槛范围；

f)该步骤e后，控制该喷头或该打印平台的z轴高度，以令该喷头位于下一个该打印层的一打印高度；及g)于一3D模型未打印完成前重复执行该步骤a至该步骤f，其中该3D模型由多个该打印层所构成。

8.根据权利要求7所述的打印方法，其特征在于，该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈的该第二终点位置移动至该轮廓内圈上。

9.根据权利要求7所述的打印方法，其特征在于，该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈的该第二终点位置移动至该3D模型的一中心点位置。

10.根据权利要求7所述的打印方法，其特征在于，该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈的该第二终点位置朝内移动该3D模型内部的任一空隙处。

说明书

3D打印机的低熔点材料打印方法

技术领域

[0001] 本发明涉及3D打印机的打印方法，尤其涉及3D打印机的低熔点材料打印方法。

背景技术

[0002] 近年来，3D打印技术的发展越来越成熟，3D打印机的价格也越来越便宜，也因此，通过3D打印技术制成的3D模型也慢慢地充斥于一般大众的生活周遭。

[0003] 一般来说，现今多数3D打印技术都是采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)树脂做为打印材料。然而在打印过程中，ABS树脂会释出有毒的气体，且味道较臭，因此，目前市场上已有许多新型的3D打印机改为采用聚乳酸(Poly Lactic Acid,PLA)材料。PLA是玉米做的环保材料，可自然分解，且在打印过程中不会有臭味产生，也不会释放有毒气体，因此倍受好评。

[0004] 请参阅图1与图2，分别为相关技术的成形物示意图与打印完成品示意图。由于PLA的熔点较低，并且也比较软，因此一般3D打印机采用PLA来打印一3D模型2时，至少都会打印两层的轮廓(即一轮廓内圈11与一轮廓外圈12)。藉此，可确保打印完成的该3D模型2的强度足够。

[0005] 该3D打印机在打印时，其喷头会持续加热，并且PLA材料在打印成形后并不会马上固化。因此，若在打印过程中先打印该轮廓外圈12再打印该轮廓内圈11，则在打印该轮廓内圈11时，将可能导致已打印完成的该轮廓外圈12持续受热而有变形的问题产生。

[0006] 有鉴于此，该3D打印机一般会先打印该轮廓内圈11后再打印该轮廓外圈12。如此一来，虽然在打印该轮廓外圈12时仍可能导致已打印完成的该轮廓内圈11变形，但因该轮廓内圈11不会影响到该3D模型2的外观，因此较无伤大雅。

[0007] 一般来说，该3D模型2是由多个打印层1所构成。该3D打印机主要是打印完一个该打印层1后，再抬升该喷头至下一个该打印层1的打印位置(即，抬升该喷头至已打印完成的该打印层1的上方)，以打印下一个该打印层1。

[0008] 然而，若该喷头直接自该轮廓外圈12向上抬升，则由于该喷头仍处于该轮廓外圈12的周围，因此若该喷头停留在该轮廓外圈12的上方太久，仍可能会导致该轮廓外圈12受热而变形。

[0009] 再者，由于PLA这类材料的熔点较低，因此该喷头可能会有滴料的状况产生。若该喷头直接由该轮廓外圈12被往上抬升，则该滴料状况就会发生在该轮廓外圈12上。如此一来，该滴料状况将会影响该3D模型2的外观(如图2所示)。此外，由于滴下的材料也具有热度，因此也可能会导致该轮廓外圈12变形。

发明内容

[0010] 本发明提供一种3D打印机的低熔点材料打印方法，可避免在打印过程中，让低熔点材料的滴料状况影响到打印完成的3D模型的外观。

[0011] 于本发明的一实施例中，该3D打印机的低熔点材料打印方法运用于具有一喷头与一打印平台的一3D打印机，并且包括：

[0012] a)控制该喷头移动至一打印层的一轮廓内圈于该打印平台上的打印位置；

[0013] b)打印该轮廓内圈；

[0014] c)该步骤b后，控制该喷头移动至该打印层的一轮廓外圈于该打印平台上的打印位置；

[0015] d)打印该轮廓外圈；

[0016] e)该步骤d后，控制该喷头朝内移动并离开该轮廓外圈的一门槛范围；及[0017] f)该步骤e后，改变该喷头与该打印平台于一z轴上的相对位置。

[0018] 如上所述，其中该3D打印机用以打印由多个该打印层构成的一3D模型，并且该打印方法更包括下列步骤：

[0019] g)判断该3D模型是否打印完成；及

[0020] h)于该3D模型未打印完成前，重复执行该步骤a至该步骤f。

[0021] 如上所述，其中该步骤f是控制该喷头或该打印平台朝该z轴移动，以令该喷头位于该3D模型的下一个该打印层的打印位置。

[0022] 如上所述，其中该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈移动至该轮廓内圈。

[0023] 如上所述，其中该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈移动至该3D模型的一中心点位置。

[0024] 如上所述，其中该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈朝内移动至该3D模型内部的任一空隙处。

[0025] 于本发明的另一实施例中该3D打印机的低熔点材料打印方法运用于具有一喷头及一打印平台的一3D打印机，并且包括：

[0026] a)控制该喷头移动至一打印层的一轮廓内圈于该打印平台上的一第一起始位置；

[0027] b)由该第一起始位置开始打印该轮廓内圈；

[0028] c)该步骤b后，控制该喷头自该轮廓内圈的一第一终点位置移动至该打印层的一轮廓外圈于该打印平台上的一第二起始位置；

[0029] d)由该第二起始位置开始打印该轮廓外圈；

[0030] e)该步骤d后，控制该喷头由该轮廓外圈的一第二终点位置朝内移动，并离开该轮廓外圈的一门槛范围；

[0031] f)该步骤e后，控制该喷头或该打印平台的z轴高度，以令该喷头位于下一个该打印层的一打印高度；及

[0032] g)于一3D模型未打印完成前重复执行该步骤a至该步骤f，其中该3D模型由多个该打印层所构成。

[0033] 如上所述，其中该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈的该第二终点位置移动至该轮廓内圈上。

[0034] 如上所述，其中该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈的该第二终点位置移动至该3D模型的一中心点位置。

[0035] 如上所述，其中该步骤e是控制该喷头自该轮廓外圈的该第二终点位置朝内移动该3D模型内部的任一空隙处。

[0036] 本发明相较于本领域相关技术所能达到的技术功效在于，藉由控制该喷头的位置，可令低熔点材料的滴料状况不会发生在各个打印层的轮廓外圈，因此，打印完成的3D模型的外观将不会受到滴料状况的影响，因而会较为美观。

[0037] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

[0038] 图1为相关技术的成形物示意图；

[0039] 图2为相关技术的打印完成品示意图；

[0040] 图3为本发明的具体实施例的打印流程图；

[0041] 图4A为本发明的具体实施例的第一打印动作图；

[0042] 图4B为本发明的具体实施例的第二打印动作图；

[0043] 图4C为本发明的具体实施例的第三打印动作图；

[0044] 图4D为本发明的具体实施例的第四打印动作图；

[0045] 图4E为本发明的具体实施例的第五打印动作图；

[0046] 图4F为本发明的具体实施例的第六打印动作图；

[0047] 图4G为本发明的具体实施例的第七打印动作图。

[0048] 其中，附图标记：

[0049] 1…打印层；

[0050] 11…轮廓内圈；

[0051] 12…轮廓外圈；

[0052] 2…3D模型；

[0053] 3…喷头；

[0054] 31…打印平台；

[0055] 4…打印层；

[0056] 41…轮廓内圈；

[0057] 411…第一起始位置；

[0058] 412…第一终点位置；

[0059] 42…轮廓外圈；

[0060] 421…第二起始位置；

[0061] 422…第二终点位置；

[0062] 43…蜂巢结构；

[0063] 44…空隙；

[0064] S10～S24…打印步骤。

具体实施方式

[0065] 下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

[0066] 兹就本发明的一较佳实施例，配合图式，详细说明如后。

[0067] 本发明揭露了一种3D打印机的低熔点材料打印方法(下面将于说明书中简称为该打印方法)，该打印方法主要适用于采用低熔点材料(例如聚乳酸(Poly Lactic Acid,PLA)材料)进行打印的一3D打印机，用以解决该低熔点材料在打印过程中容易受热而变形，以及在该3D打印机移动一喷头时的滴料问题。

[0068] 首请参阅图3，为本发明的具体实施例的打印流程图。首先，一3D打印机(图未标示)输入一打印数据(步骤S10)，其中该打印数据对应至欲打印的一3D模型。本实施例中，该3D模型主要由多个打印层(如图4A所示的打印层4)所组成。该3D打印机输入该打印数据后，会先进行一切层处理，以产生对应至该多个打印层4的多个打印层数据。接着，该3D打印机再依据该些打印层数据，依序打印各该打印层4，并由打印完成多个该打印层4构成该3D模型。为了便于理解，于下述本发明的各个具体实施例中，将以该3D打印机打印单一该打印层
4来举例说明。

[0069] 由于本发明的该打印方法是运用在采用PLA材料的该3D打印机，因此当该3D打印机在打印该打印层4的轮廓时，会分别打印一轮廓内圈与一轮廓外圈(如图4D所示的轮廓内圈41与轮廓外圈42)，以增加该3D模型的强度。

[0070] 于本实施例中，该3D打印机主要是在产生了该打印层数据后，依据该打印层数据中最外围的多个座标数据来构成该轮廓外圈42，并且通过内部演算法进行位移计算，以在该轮廓外圈42的内侧位置产生多个座标数据以构成该轮廓内圈41。换句话说，该轮廓内圈41并非包含在原始输入的该打印数据中，而是由该3D打印机依据该轮廓外圈42的座标数据进行动态计算所产生。

[0071] 该步骤S10后，该3D打印机控制其上的一喷头(如图4A所示的喷头3)移动至该打印层4的该轮廓内圈41于一打印平台(如图4E所示的打印平台31)上的打印位置(步骤S12)，接着，再控制该喷头3进行吐料，以依据该轮廓内圈41的座标数据在该打印平台31上打印该轮廓内圈41(步骤S14)。

[0072] 接着，在该轮廓内圈41打印完成后，该3D打印机控制该喷头3移动至该打印层4的该轮廓外圈42于该打印平台31上的打印位置(步骤S16)，并且再控制该喷头3进行吐料，以依据该轮廓外圈42的座标数据于该打印平台31上打印该轮廓外圈42(步骤S18)。

[0073] 为了不令该喷头3的温度造成该轮廓外圈42变形，于本实施例中，该3D打印机在该轮廓外圈42打印完成后，会立即控制该喷头3自该轮廓外圈42朝内侧移动，并离开该轮廓外圈42的一门槛范围(步骤S20)。并且，在该喷头3离开了该轮廓外圈42的该门槛范围后，再改变该喷头3与该打印平台31于一z轴上的相对位置(步骤S22)，以便打印下一个该打印层4。具体来说，在打印该轮廓内圈41与该轮廓外圈42时，该3D打印机主要是控制该喷头3朝一x轴及一y轴移动。而当要打印下一个该打印层4时，该3D打印机则控制该喷头3或该打印平台
31朝该z轴移动(如控制该喷头3上升或控制该打印平台31下降)，以令该喷头3可位于下一个该打印层4的打印高度。

[0074] 上述该门槛范围指的是该轮廓外圈42不会被该喷头3的温度所影响的一安全范围。再者，因为PLA材料的熔点较低且较软，故该喷头3常会有滴料状况产生。为了不令该喷头3在抬升时，直接将该PLA材料滴落在该轮廓外圈42上而影响该3D模型的外观，于本实施例中，该3D打印机主要是控制该喷头3自该轮廓外圈42朝内侧移动至不影响该轮廓外圈42的位置后，再控制该喷头3或该控制平台31朝该z轴移动(即，改变该喷头3或该控制平台31的z轴高度)。

[0075] 承上所述，如此一来，即便该喷头3有上述的滴料状况产生，但因此时该PLA材料是滴落在该3D模型整体的内部，因此不会影响到该3D模型的外观。

[0076] 该步骤S22后，该3D打印机判断该3D模型是否打印完成(步骤S24)。即，判断该打印数据中包含的所有该打印层4是否皆已打印完成。若该3D打印机判断该3D模型尚未打印完成，则重复执行该步骤S12至该步骤S22，以打印下一个该打印层4。值得一提的是，若该3D模型尚未打印完成，则在上述该步骤S22中，该3D打印机主要是改变该喷头3或该打印平台31的z轴高度，以令该喷头3位于下一个该打印层4的打印位置，更具体而言，是令该喷头3位于下一个该打印层4的该轮廓内圈41的打印位置，但不以此为限。

[0077] 反之，若该3D打印机判断该3D模型已打印完成，则结束本次的打印动作。

[0078] 接续请同时阅图图4A至图4G，分别为本发明的具体实施例的第一打印动作图至第七打印动作图。

[0079] 首先如图4A所示，于打印该3D模型的其中一个该打印层4时，该3D打印机先控制该喷头3移动至该打印层4的该轮廓内圈41于该打印平台31上的一第一起始位置411，接着由该第一起始位置411开始打印该轮廓内圈41。具体来说，该喷头3是从该第一起始位置411开始，依据该轮廓内圈41的座标数据一边吐料一边移动，并于移动至该轮廓内圈41的一第一终点位置412时，完成该轮廓内圈41的打印动作。

[0080] 接着如图4B与图4C所示，当该轮廓内圈41打印完成后，该3D打印机控制该喷头3自该轮廓内圈41的该第一终点位置412移动至该打印层4的该轮廓外圈42于该打印平台31上的一第二起始位置421。接着，该3D打印机再控制该喷头3由该第二起始位置421开始打印该轮廓外圈42。同样地，该喷头3主要是从该第二起始位置421开始，依据该轮廓外圈42的座标数据一边吐料一边移动，并于移动至该轮廓外圈42的一第二终点位置422时，完成该轮廓外圈42的打印动作。

[0081] 接着如图4D所示，当该轮廓外圈42打印完成后，本发明中该3D打印机并不直接控制该喷头3抬升至下一个该打印层的打印位置。为了达到避免该轮廓外圈42持续接受该喷头3的温度而变形，以及避免滴料状况发生在该轮廓外圈42上的目的，该3D打印机会在该轮廓外圈42打印完成后，立即控制该喷头3自该第二终点位置422朝该3D模型整体的内侧移动，并离开该轮廓外圈42的该门槛范围。

[0082] 值得一提的是，于本发明的一个具体实施例中，该3D打印机可以在该轮廓外圈42打印完成后，立即控制该喷头3自该轮廓外圈42朝内移动至该轮廓内圈41，以达到上述目的。具体而言，该3D打印机主要是控制该喷头3自该轮廓外圈42的该第二终点位置422移动至该轮廓内圈41上的位何位置，不加以限定。

[0083] 于本发明的另一个具体实施例中，该3D打印机可以在该轮廓外圈42打印完成后，立即控制该喷头3自该轮廓外圈42朝内移动至该3D模型的一中心点位置(如图4D所示的中心点位置)，以达到上述目的。

[0084] 于本发明的又一个具体实施例中，该3D打印机可以在该轮廓外圈42打印完成后，立即控制该喷头3自该轮廓外圈42朝内移动至没有该低熔点材料存在的位置，以达到上述目的。值得一提的是，为了令该3D模型具有一定的强度，该3D打印机通常不会令该3D模型为中空，而是会于该轮廓内圈41及该轮廓外圈42内打印一基本结构。

[0085] 如图4F所示，为了同时达到增加该3D模型的强度以及节省材料的目的，现有的3D打印机通常会以一蜂巢结构43做为该3D模型的内部结构。于本实施例中，该3D打印机主要是在该轮廓外圈42打印完成后，控制该喷头3自该轮廓外圈42朝内移动至该蜂巢结构43内的任一空隙44处，以避免滴料状况发生在该轮廓内圈41、该轮廓外圈42及该蜂巢结构43上。

[0086] 于本发明中，该3D打印机会在该喷头3朝内侧移动并离开了该轮廓外圈42的该门槛范围后，再改变该喷头3与该打印平台31于该z轴上的相对位置。于图4E所示的实施例中，该3D打印机是控制该喷头3朝该z轴移动，以令该喷头3自远离该轮廓外圈42的位置抬升至下一个该打印层4的打印位置(即，改变该喷头3的z轴高度至下一个该打印层4的一打印高度)。

[0087] 而于图4G所示的实施例中，在改变该喷头3与该打印平台31于该z轴上的相对位置时，该3D打印机还可选择控制该打印平台31朝该z轴移动，以令该喷头3可位于下一个该打印层4的打印位置(即，改变该打印平台31的z轴高度，以令下一个该打印层4移动至该喷头3的高度)。

[0088] 虽然低熔点材料于成形后不会马上固化，但通过本发明的打印方法，可有效避免3D模型的轮廓外圈于完全固化之前受到喷头的影响而变形。再者，本发明的打印方法控制喷头在轮廓外圈打印完成后立即朝内侧移动，并于离开该轮廓外圈的门槛范围后再改变z轴高度，可有效避免滴料状况发生在轮廓外圈上，进而影响3D模型的外观。

[0089] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。