3d打印成型機的基板結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種3D打印成型機的基板結構，包含一隔熱板及一加熱板，在該加熱板的工作物承載方向或加熱板與隔熱板之間，設有朝向該工作物承載方向的導熱結構；當加熱板發熱時，令該加熱板由該導熱結構朝工作物承載方向形成熱階，以提升加熱工作物的效率，并達到減少熱量散失的節能效果。
【專利說明】
3D打印成型機的基板結構
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種3D打印成型機的基板結構，特別是針對能夠打印成型立體工作物的3D打印成型機，尤其涉及一種可憑借熱阻及熱傳導作用在該成型機的加熱基板形成朝工作物承載方向的熱階，以提升加熱效率的基板結構。
【背景技術】
[0002]3D積層打印技術，又稱3D打印(3D printing)或增材制造(AdditiveManufacturing,AM)，是一種以計算機所產生的數字3D模型檔案為基礎的直接制造技術，系讀取3D模型檔案中的橫截面數據，并透過逐層堆棧累積的方式，打印液體狀或粉末狀的金屬、樹脂或塑料等可粘合材料，將這些橫截面逐層打印出來，以直接制造出與3D模型檔案相同的立體工作物，不必經由模具設計與模具成形的制造過程。
[0003]目前常見的具有3D積層打印能力的3D打印成型機，以恪積(fuseddeposit1n)、雷射燒結(direct laser sintering)和電子束恪融(electron beam melting)等方式為主流，都是采用多組導軌或導桿所構成的多軸向移載模塊來傳動材料的噴頭，而使噴頭能夠沿著所述多組導軌或導桿產生橫向、縱向及垂向等多軸向位移，令噴頭移至3D打印成型機的一基板上方適當位置，將加熱成黏稠液態的可粘合材料(例如:樹脂)，由下而上以一層一層的平面形態連續積迭在該基板上，使材料在該基板上冷卻固化在一起，而堆棧出立體工作物。
[0004]然而，當上述3D打印成型機的噴頭所輸出的材料，由下而上連續積迭的過程中，由于先輸出積迭的下層材料會先自然冷卻，導致后輸出積迭于該下層材料頂部的上層材料的溫度，高于下層材料的溫度的情形，由于先冷卻的下層材料的體積會自然收縮，容易造成上層材料與下層材料的結合位置產生偏差，影響所打印成型的立體工作物的精確度。
[0005]因此，目前市面上的3D打印成型機，已出現了一種具有加熱作用的基板技術，主要是由結合在3D打印成型機上或內部的一隔熱板，以及結合在該隔熱板頂部的一加熱板構成該基板。該加熱板用以承載該工作物，且加熱板內部設有電熱線、導熱管或其他類似的發熱組件，以使加熱板發熱。該隔熱板一般是由耐熱和隔熱材料制成，具有降低該加熱板的熱傳導至3D打印成型機其他部位的作用。該噴頭于堆棧材料的打印過程中，該加熱板能夠持續加熱該工作物的半成品，以減緩該先輸出的下層材料的冷卻速度，并降低該下層材料的體積收縮速度，以避免上層材料與下層材料的結合位置產生偏差，而影響工作物的成型精確度的缺失。
[0006]惟其缺點在于，該隔熱板雖具有降低熱傳導的隔熱作用，但其隔熱能力受限于構成該隔熱板的材料的物理特性，因此其熱傳導能力有限，而且該加熱板未接觸隔熱板的大部分區域都曝露在空氣中，經由空氣對流排出該加熱板所產生的熱的速度，低于熱傳導至該隔熱板的速度，因此無法大幅增加該隔熱板與加熱板之間的溫度落差，導致熱傳導至該工作物的效率難以提升的問題，徒增能源的消耗，亟需加以改善。
[0007]有鑒于此，本發明人于是累積多年相關領域的研究以及實務經驗，特發明出一種3D打印成型機的基板結構，從而以改善上述現有技術的缺失。
【實用新型內容】
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型的目的在于:提供一種3D打印成型機的基板結構，特別是指一種可憑借熱阻及熱傳導作用在該成型機的加熱基板形成朝工作物承載方向的熱階，以提升加熱效率的基板結構，藉以改善上述先前技術中，傳統基板的隔熱板的隔熱能力受限于所構成材料的物理特性，而且經由空氣對流排出傳統基板的加熱板所產生的熱的速度，低于熱傳導至該隔熱板的速度，導致熱傳導至立體工作物的效率難以提升及徒增能源消耗等缺失。
[0009]為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[00?0] —種3D打印成型機的基板結構，包含一加熱板，以及一承載該加熱板的隔熱板，該隔熱板及加熱板之間設有至少一被封閉的氣室，使該氣室于該隔熱板與加熱板之間形成熱阻。
[0011]所述3D打印成型機的基板結構，該隔熱板和加熱板分別設有一底面及一頂面，該隔熱板的底面結合在該3D打印成型機上，該加熱板的底面結合該隔熱板的頂面，該氣室設在該隔熱板的頂面，且該加熱板的頂面朝向一工作物承載方向。
[0012]所述3D打印成型機的基板結構，該氣室以多數凸出于該隔熱板的頂面的條肋，將該隔熱板的頂面區分成多數凹入區面，再由該加熱板的底面加以貼覆，而形成多數封閉空間所構成。
[0013]所述3D打印成型機的基板結構，包含一具有良導熱作用的導熱板，該加熱板結合于該導熱板與隔熱板之間。
[0014]所述3D打印成型機的基板結構，該導熱板設有一底面及一頂面，該導熱板的底面結合在該加熱板上。
[0015]所述3D打印成型機的基板結構，該導熱板由良導熱金屬材料制成。
[0016]所述3D打印成型機的基板結構，該導熱金屬材料為鋁及銅的其中之一。
[0017]所述3D打印成型機的基板結構，該隔熱板由耐熱材料制成。
[0018]—種3D打印成型機的基板結構，包含一加熱板、一隔熱板，以及一良導熱作用的導熱板，該加熱板結合于該隔熱板與導熱板之間，且該加熱板結合該導熱板之面，朝向一工作物承載方向。
[0019]所述3D打印成型機的基板結構，該隔熱板、加熱板和導熱板分別設有一底面及一頂面，該隔熱板的底面結合在該3D打印成型機上，該加熱板的底面結合該隔熱板的頂面，該導熱板的底面結合在該加熱板的頂面，該導熱板的頂面朝向工作物承載方向。
[0020]所述3D打印成型機的基板結構，該隔熱板的頂面與加熱板的底面之間設有至少一被封閉的氣室。
[0021]所述3D打印成型機的基板結構，該氣室設在該隔熱板的頂面。
[0022]所述3D打印成型機的基板結構，該氣室以多數凸出于該隔熱板的頂面的條肋，將該隔熱板的頂面區分成多數凹入區面，再由該加熱板的底面加以貼覆，而形成多數封閉空間所構成。
[0023]所述3D打印成型機的基板結構，該導熱板由良導熱金屬材料制成。
[0024]所述3D打印成型機的基板結構，該導熱金屬材料為鋁及銅的其中之一。
[0025]所述3D打印成型機的基板結構，該隔熱板由耐熱材料制成。
[0026]與現有技術相比，采用上述技術方案的本實用新型的優點在于:
[0027]本實用新型一種3D打印成型機的基板結構，包含一加熱板，以及一承載該加熱板的隔熱板，該隔熱板及加熱板之間設有至少一被封閉的氣室，使該氣室于該隔熱板與加熱板之間形成熱阻。
[0028]該隔熱板和加熱板分別設有一底面及一頂面，該隔熱板的底面結合在該3D打印成型機上，該加熱板的底面結合該隔熱板的頂面，該氣室設在該隔熱板的頂面，且該加熱板的頂面朝向一工作物承載方向；更加包含有一具有良導熱作用的導熱板，該加熱板結合于該導熱板與隔熱板之間；該導熱板設有一底面及一頂面，該導熱板的底面結合在該加熱板的頂面上。
[0029]憑借上述，當加熱板發熱時，該氣室能夠對加熱板所產生的熱形成不良的熱傳導界面，使隔熱板與加熱板之間形成熱阻，減緩加熱板所產生的熱傳導至隔熱板的速度，此時加熱板朝向隔熱板方向的熱累積將持續增加，反的在加熱板朝向工作物承載方向之面，系接觸熱的良傳導界面，令該加熱板由該隔熱板朝立體工作物承載方向形成熱階，以提升朝向工作物方向的加熱效率，并達到減少熱量由隔熱板方向散失的節能效果。
[0030]本實用新型另一種3D打印成型機的基板結構，包含一加熱板、一隔熱板，以及一良導熱作用的導熱板，該加熱板結合于該隔熱板與導熱板之間，且該加熱板結合該導熱板之面，朝向一工作物承載方向。
[0031]該隔熱板、加熱板和導熱板分別設有一底面及一頂面，該隔熱板的底面結合在該3D打印成型機上，該加熱板的底面結合該隔熱板的頂面，該導熱板的底面結合在該加熱板的頂面，該導熱板的頂面朝向工作物承載方向；該隔熱板的頂面與加熱板的底面之間設有至少一被封閉的氣室;該氣室設在該隔熱板的頂面。
[0032]憑借上述，當加熱板發熱時，該隔熱板會在加熱板與隔熱板之間產生快速積熱，而使其溫度大幅高于加熱板朝向工作物承載方向，該導熱板則能夠將位于該工作物承載方向的熱快速移出，而使該加熱板的隔熱板側與工作物承載方向間的溫差大幅增加，令該隔熱板朝向該導熱板與立體工作物承載方向形成熱階，以進一步提升對工作物的加熱效率。
[0033]依據上述主要結構特征，該氣室以多數凸出于該隔熱板的頂面的條肋，將該隔熱板的頂面區分成多數凹入區面，再由該加熱板的底面加以貼覆，而形成多數封閉空間所構成。
[0034]依據上述主要結構特征，該導熱板由良導熱金屬材料制成，該導熱金屬材料可為鋁或銅，該隔熱板由耐熱材料制成。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型的立體圖；
[0036]圖2為圖1的基板的立體分解圖；
[0037]圖3為圖1的使用狀態的示意圖。
[0038]附圖標記說明:1-基板;2-加熱板;21、31、41_底面;22、32、42-頂面;3-隔熱板;33-氣室;34-條肋;4-導熱板;5-3D打印成型機;6-噴頭;61-加熱器;7-多軸向移載模塊;8-工作物。
【具體實施方式】
[0039]下面結合具體實施例和附圖來進一步描述本實用新型，本實用新型的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。
[0040]如圖1和圖2所示，揭示出本實用新型的實施方式的圖式，由上述圖式說明本實用新型的3D打印成型機的基板結構，包括一位于該3D打印成型機5上或內部的基板I，該基板I包含有設在該3D打印成型機5上，或者設在該3D打印成型機5內部的一加熱板2及一隔熱板
3。該3D打印成型機5上或內部并設有一材料噴頭6及一多軸向移載模塊7，所述噴頭6和多軸向移載模塊7位于該基板I上方。該噴頭6上設有加熱器61，該3D打印成型機5能夠將外界的可粘合材料(例如:樹脂或塑料)輸入該噴頭6，且加熱器61能夠加熱該材料成黏稠液態，而使該材料經由噴頭6輸出。該噴頭6設在多軸向移載模塊7上，該多軸向移載模塊7可采用多組導軌或導桿構成，能夠帶動該噴頭6沿著所述多組導軌或導桿產生橫向、縱向及垂向等多軸向位移。
[0041 ]如圖2和圖3所不，該基板I的加熱板2和隔熱板3分別設有一底面21、31及一頂面22、32，該隔熱板3的底面31結合在該3D打印成型機5上或內部，該加熱板2的底面21結合在該隔熱板3的頂面32，而使該隔熱板3承載該加熱板2，且加熱板2的頂面22往上方朝向一立體工作物8承載方向，并朝向該噴頭6，能夠承載該噴頭6所打印成型的立體工作物8。該加熱板2內含有發熱組件，該發熱組件可為電熱線、導熱管或其他類似的發熱組件，而使該加熱板2憑借該發熱組件產生熱，對加熱板2頂面22的工作物8產生加溫作用。該隔熱板3由耐熱材料制成，該耐熱材料可為酚醛樹脂(電木)，而使隔熱板3能夠降低該加熱板2的熱傳導至3D打印成型機5其他部位。
[0042]圖中并顯示了，在所采較佳的實施例中，該隔熱板3及加熱板2之間設有至少一被封閉的氣室33，該氣室33在本實施例中可設為多數，所述氣室33可由該隔熱板3的頂面32上，以多數凸出條肋34區分成多數凹入區面，再由該加熱板2貼覆在該隔熱板3的頂面32上，而形成多數封閉空間所構成；或者，所述氣室33也可設在該隔熱板3的頂面32與加熱板2的底面21之間，且氣室33可設成凹槽型態。
[0043]如圖1至圖3所示，使用時該噴頭6能夠憑借多軸向移載模塊7移至該加熱板2的頂面22上方適當位置，并能夠將加熱成黏稠液態的材料，由下而上以一層一層的平面形態連續積迭在該加熱板2的頂面22，令材料在該加熱板2頂面22冷卻固化在一起，而堆棧出立體的工作物8。在此期間，該加熱板2能夠產生熱，在所述構成隔熱板3的耐熱材料已具有隔熱效果的情形下，致使該加熱板2所產生的熱，能偏向工作物8加工方向加強傳導以外，該隔熱板3的氣室33更加能夠對加熱板2所產生的熱，形成不良的熱傳導界面，而使該氣室33于該隔熱板3與加熱板2之間形成更大的熱阻，更進一步減緩該加熱板2所產生的熱傳導至隔熱板3的速度，此時加熱板2朝向隔熱板3方向的熱累積將持續增加，反的在加熱板2朝向工作物8承載方向的頂面22，系接觸熱的良傳導界面，令該加熱板2由該隔熱板3朝工作物8承載方向形成熱階，由于熱傳導至低溫處的速率，高于熱傳導至高溫處的速率，促使該加熱板2所產生的熱快速傳導至加熱板2頂面22的工作物8，進而大幅提升朝向工作物8方向的加熱效率，并達到減少熱量由隔熱板3方向散失的節能效果。如此，可減緩該噴頭6先輸出的下層材料的冷卻速度，并降低該下層材料的體積收縮速度，以提升該噴頭6后輸出的上層材料與下層材料之間結合成型的精確度。
[0044]如圖2和圖3所不，在一可行的實施例中，該基板I也可包含一具有良導熱作用的導熱板4，并可省略上述隔熱板3中的氣室33。該導熱板4設有一底面41及一頂面42，該導熱板4的底面41結合在加熱板2的頂面22，而使該加熱板2結合于該導熱板4與隔熱板3之間，且加熱板2的頂面22朝向該工作物8承載方向，該導熱板4的頂面42往上方朝向工作物8承載方向，并朝向該材料噴頭6，而使該導熱板4的頂面42能夠承載該材料噴頭6所打印成型的立體工作物8。在較佳的考慮中，該導熱板4由良導熱金屬材料制成，該導熱金屬材料可為鋁或銅。使用時該噴頭6能夠憑借多軸向移載模塊7移至該導熱板4的頂面42上方適當位置，并能夠將該材料由下而上以連續積迭在該導熱板4頂面42，令材料在該導熱板4頂面42堆棧出該工作物8。在此期間，當加熱板2發熱時，該隔熱板3的耐熱材料會在加熱板2與隔熱板3之間產生快速積熱，而使其溫度大幅高于加熱板2朝向工作物8承載方向，該導熱板4則能夠將位于該工作物8承載方向的熱快速移出，而使該加熱板2的隔熱板3側(S卩加熱板2的底面21)與工作物8承載方向之間的溫差大幅增加，令由該隔熱板3朝向該導熱板4與工作物8承載方向，形成該隔熱板3溫度高于導熱板4溫度的熱階，促使該加熱板2所產生的熱快速傳導至導熱板4頂面42的該工作物8，也可提升對工作物8的加熱效率及節能效果。
[0045]如圖2和圖3所示，在另一可行的實施例中，上述隔熱板3中的氣室33及導熱板4也可同時實施。當加熱板2發熱時，該隔熱板3的氣室33能夠對加熱板2所產生的熱形成不良的熱傳導界面，而使該氣室33于該隔熱板3與加熱板2之間形成熱阻，減緩該加熱板2所產生的熱傳導至隔熱板3的速度，致使加熱板2朝向隔熱板3方向的熱累積將持續增加；同時，該導熱板4能夠將位于該工作物8承載方向的熱快速移出，而使該加熱板2的隔熱板3側與工作物8承載方向間的溫差大幅增加，令該隔熱板3朝向該導熱板4與工作物8承載方向，形成該隔熱板3溫度高于導熱板4溫度的熱階，促使該加熱板2所產生的熱快速傳導至導熱板4頂面42的立體工作物8，以進一步提升對工作物8的加熱效率及節能效果。
[0046]據此，達到上述憑借熱阻及熱傳導作用在該成型機的加熱基板形成朝工作物承載方向的熱階而提升導熱效率的目的，藉以改善上述先前技術中，傳統基板的隔熱板的隔熱能力受限于所構成材料的物理特性，而且經由空氣對流排出傳統基板的加熱板所產生的熱的速度，低于熱傳導至該隔熱板的速度，導致熱傳導至立體工作物的效率難以提升及徒增能源消耗等缺失。
[0047]以上的說明和實施例僅是范例性的，并不對本實用新型的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本實用新型的精神和范圍下可以對本實用新型技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種3D打印成型機的基板結構，其特征在于，包含一加熱板，以及一承載該加熱板的隔熱板，該隔熱板及加熱板之間設有至少一被封閉的氣室，使該氣室于該隔熱板與加熱板之間形成熱阻。2.根據權利要求1所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板和加熱板分別設有一底面及一頂面，該隔熱板的底面結合在該3D打印成型機上，該加熱板的底面結合該隔熱板的頂面，該氣室設在該隔熱板的頂面，且該加熱板的頂面朝向一工作物承載方向。3.根據權利要求2所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該氣室以多數凸出于該隔熱板的頂面的條肋，將該隔熱板的頂面區分成多數凹入區面，再由該加熱板的底面加以貼覆，而形成多數封閉空間所構成。4.根據權利要求1至3任一項所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，包含一具有良導熱作用的導熱板，該加熱板結合于該導熱板與隔熱板之間。5.根據權利要求4所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該導熱板設有一底面及一頂面，該導熱板的底面結合在該加熱板上。6.根據權利要求4所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該導熱板由良導熱金屬材料制成。7.根據權利要求6所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該導熱金屬材料為鋁及銅的其中之一。8.根據權利要求1至3任一項所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板由耐熱材料制成。9.根據權利要求4所述3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板由耐熱材料制成。10.根據權利要求6所述3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板由耐熱材料制成。11.一種3D打印成型機的基板結構，其特征在于，包含一加熱板、一隔熱板，以及一良導熱作用的導熱板，該加熱板結合于該隔熱板與導熱板之間，且該加熱板結合該導熱板之面，朝向一工作物承載方向。12.根據權利要求11所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板、加熱板和導熱板分別設有一底面及一頂面，該隔熱板的底面結合在該3D打印成型機上，該加熱板的底面結合該隔熱板的頂面，該導熱板的底面結合在該加熱板的頂面，該導熱板的頂面朝向工作物承載方向。13.根據權利要求12所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板的頂面與加熱板的底面之間設有至少一被封閉的氣室。14.根據權利要求13所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該氣室設在該隔熱板的頂面。15.根據權利要求14所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該氣室以多數凸出于該隔熱板的頂面的條肋，將該隔熱板的頂面區分成多數凹入區面，再由該加熱板的底面加以貼覆，而形成多數封閉空間所構成。16.根據權利要求11至15任一項所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該導熱板由良導熱金屬材料制成。17.根據權利要求16所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該導熱金屬材料為鋁及銅的其中之一。18.根據權利要求11至15任一項所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板由耐熱材料制成。19.根據權利要求16所述的3D打印成型機的基板結構，其特征在于，該隔熱板由耐熱材料制成。
【文檔編號】B29C67/00GK205588645SQ201620116859
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年2月5日
【發明人】郭永志
【申請人】創志科技顧問有限公司