多種材料積層加工法支撐建構法則

大部分的RP 系統，例如 SLA、FDM 等皆需要建立支撐結構，以解決工件問 題。傳統 LOM 之製程法，是將廢料與工件以立方體形狀結構包覆形成“自然支 撐＂，過程中不需再對工件作額外的支撐。如圖4-1 是傳統紙張 LOM 之工件與廢 料示意圖。為了此自然支撐的優點，但卻造成了額外很多的限制與缺點，尤其是 以金屬、陶瓷為材料製作工件甚至中空件時，在剝除廢料時則更顯的更加困難。

新式的多種材料薄片積層製程，是以物件道次加工概念，將每加工層之 2D 輪 廓圖形皆視為獨立物件，然後依序將物件製出，即可產生多材質性的工件。當每 加工層經物件道次加工後，除了會在2D 平面留下所需各種材質之物件外，同時也 會在無物件之處產生空的區域，故無法如傳統LOM 製程具有廢料區域可當作支撐

以剝除，不想保留，而空區域卻無支撐作用，又需建構支撐。因此，如何解決廢 料剝除的困擾與支撐結構之問題，需將廢料區域與空區域之間做一妥協，因此，

運用新製程中的物件概念，將所謂的空區域視為新的物件，以水溶性或臘材等易 處理材料置入於空區域，即可以成為支撐結構，如此不但可以解決工件支撐問題，

也無廢料剝除的困擾。水溶性材或臘材，有些許強度，且易於進行去除，因此即 適合當作支撐結構材。

圖4-1 傳統 LOM 製程之工件與廢料示意圖

圖4.2 所示，為傳統 LOM 在加工層中物件與廢料區域之輪廓形狀圖，剖面線 處區域為各物件材，空白區域則改以水溶性或臘材之物件所取代。由於將空區域 填滿支撐材，即增加了新的物件，因此需要將加工層的物件重新定義。

在具空區域的加工層中，各層級的物件定義如圖4-3 所示，具有紅色圓形、藍 色三角形及黃色環形三種物件，白色即為空區域，因此共有兩個群組與兩個層級，

依序可表示為A11、B20、C10三組物件。現在將空的區域放入支撐材物件D，變為 新物件後，則需依物件定義法則重新將各物件定義。如圖4-4 所示，加工層中演變 為五個物件，四種材質，即多了兩組青色的水溶性支撐物件，層級數則演變為四 個層級，其各物件定義可表示為A1111、B1200、C1100、D1110^、D1000。

圖4-2 加工層中之物件與廢料區之輪廓形狀

圖4-3 加工層中具有空區域之物件定義

如此，原物件道次加工步驟流程會由三組物件道次加工變為五組道次加工。

圖 4-5 所示，為加工層中具空區域的三組物件道次加工步驟流程，依製程流程法 則，可依序以A11、B20、C10步驟進行道次加工。圖 4-6 所示，為空區域加入支撐 材物件之加工道次步驟，可以B1200、A1111、D1110、C1100^、D1000依序加工。

C10

A11

B20

圖4-4 加工層中添加水溶性材或臘材之物件定義

圖4-5 加工層中無支撐材料之物件道次加工步驟

圖4-6 加工層中具支撐材料之物件道次加工步驟

經過上述之物件定義以及物件道次加工製程流程的法則演算後，即可得到各 物件道次加工的順序，依序進行積層，可得到如傳統LOM 廢料與工件以立方體形 狀結構之半成品，由於空區域(廢料區)已被支撐材質之新物件所取代，因此只要進 行簡易的廢料剝除處理即可順利得到原型工件。

B1200 A1111 D1110 C1100 D1000 Next layer A11 B20 C10 Next layer

D1110

D1000

C1100

A1111

B1200