本發(fā)明是關(guān)于一種熔融沉積成型裝置，尤指一種具有電腦系統(tǒng)，且適用于熔融沉積成型機(jī)的熔融沉積成型裝置。

背景技術(shù)：

三維成型技術(shù)，亦稱為快速成型(Rapid Prototyping，RP)技術(shù)，因快速成型技術(shù)具有自動、直接及快速，可精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蚩芍圃熘苯邮褂玫牧慵虺善罚瑥亩蓪Ξa(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速的評估，修改及功能試驗(yàn)，大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，因而使得三維打印成型技術(shù)廣受青睞。

然快速成型技術(shù)中，有一種熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM)技術(shù)，其乃輸送成型材料通過加熱器對成型材料加熱成熔融液態(tài)，再由一擠出口擠出熔融液態(tài)成型材料而冷卻堆疊出三維成型物。此熔融沉積成型技術(shù)可以精確地構(gòu)成非常復(fù)雜的產(chǎn)品，而且成型的過程中無需模具的輔助，更可以完成傳統(tǒng)工藝無法完成的一些特殊形狀產(chǎn)品，因此熔融沉積成型技術(shù)已被廣泛地運(yùn)用在市面上的三維成型機(jī)構(gòu)。

一般來說，傳統(tǒng)的熔融沉積成型機(jī)須通過與外部電腦系統(tǒng)的連結(jié)，方可將所欲成型的三維成型物進(jìn)行切層打印格式影像分析作業(yè)，再將這些分析后的影像數(shù)據(jù)輸入熔融沉積成型機(jī)中，以進(jìn)行對應(yīng)的三維打印成型作業(yè)，然此等作業(yè)需通過使用者于外部電腦系統(tǒng)端進(jìn)行相關(guān)操作，且該外部電腦系統(tǒng)亦需設(shè)定熔融沉積成型機(jī)的相關(guān)驅(qū)動及運(yùn)算程序，操作起來并不便利。

此外，在以熔融沉積成型技術(shù)進(jìn)行三維打印成型作業(yè)時(shí)，當(dāng)對輸入的成型材料進(jìn)行加熱時(shí)，為了使成型材料形成熔融狀態(tài)，加熱器的溫度通常相當(dāng)高，如此一來，過高的溫度及熱能會使得加熱器周邊的組件亦隨的受影響而易產(chǎn)生損壞，故若無法有效對加熱器所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行散熱，則其周邊的組件及熔融沉積成型機(jī)的整體使用壽命均可能受限。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種熔融沉積成型裝置，其內(nèi)具電腦系統(tǒng)可進(jìn)行待打印的立體物件的相關(guān)切層運(yùn)算，且更具有可耐受高溫的容器，且于容器中更具有多個(gè)導(dǎo)熱、散熱結(jié)構(gòu)，借以輔助將加熱器所產(chǎn)生的熱能向外傳遞，以有效散熱，并可延長熔融沉積成型機(jī)的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種以熔融沉積成型裝置，適用于一熔融沉積成型機(jī)，俾解決已知的熔融沉積成型裝置需與外部電腦系統(tǒng)連接，導(dǎo)致使用者使用上的不便等缺失。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種熔融沉積成型裝置，通過其具有可耐受高溫的容器，且容器中更具有多個(gè)導(dǎo)熱、散熱的結(jié)構(gòu)，俾可解決目前熔融沉積成型機(jī)的散熱不佳的技術(shù)瓶頸。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施態(tài)樣為提供一種熔融沉積成型裝置，適用于一熔融沉積成型機(jī)，包含：至少一高分子材料；至少一容器，其內(nèi)設(shè)有一加熱器，該至少一高分子材料是導(dǎo)入該至少一容器中，由該加熱器對該至少一高分子材料加熱熔融；至少一噴頭，具有一噴孔，設(shè)置于該至少一容器的一端，使該容器中熔融后的該高分子材料由該噴孔擠出；一打印驅(qū)動平臺，用以供該至少一噴頭架構(gòu)于其上，以進(jìn)行三軸位移；以及一電腦系統(tǒng)，包括一接口控制系統(tǒng)及一數(shù)據(jù)傳輸平臺，該數(shù)據(jù)傳輸平臺依據(jù)一操作指令進(jìn)行一切層運(yùn)算而產(chǎn)生一打印數(shù)據(jù)，其中該切層運(yùn)算即為將欲成型的一立體物件的一切層程序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)，并傳輸至該接口控制系統(tǒng)，且該接口控制系統(tǒng)包括一控制面板，以供一使用者控制驅(qū)動該打印驅(qū)動平臺運(yùn)作，以進(jìn)行該熔融沉積成型裝置的三維成型作業(yè)。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的熔融沉積成型機(jī)的示意圖。

圖2為圖1所示的熔融沉積成型裝置的容器及噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1所示的熔融沉積成型裝置的電腦系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。

【符號說明】

1：熔融沉積成型機(jī)

10：熔融沉積成型裝置

11：高分子材料

11’：液態(tài)高分子材料

12：容器

121：第一開口

122：加熱器

123：風(fēng)扇

124：熱傳導(dǎo)鰭片

125：隔熱管

126：導(dǎo)熱通道

127：第二開口

13：噴頭

131：噴孔

14：電腦系統(tǒng)

141：接口控制系統(tǒng)

1411：控制面板

142：數(shù)據(jù)傳輸平臺

15：打印驅(qū)動平臺

16：材料匣

17：驅(qū)動輪

18：進(jìn)料器

19：承載盤

2：三維成型物

【具體實(shí)施方式】

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的 范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非架構(gòu)于限制本發(fā)明。

請同時(shí)參閱圖1及圖3，圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的熔融沉積成型機(jī)的示意圖，圖3為圖1所示的熔融沉積成型裝置的電腦系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的熔融沉積成型裝置10是適用于一熔融沉積成型機(jī)1中，且熔融沉積成型裝置10是包含：至少一高分子材料11、至少一容器12、至少一噴頭13、電腦系統(tǒng)14以及打印驅(qū)動平臺15，其中容器12內(nèi)設(shè)有加熱器122，高分子材料11是導(dǎo)入容器12中，由加熱器122對高分子材料11加熱熔融；噴頭13具有噴孔131，且設(shè)置于容器12的一端，使容器12中熔融后的液態(tài)高分子材料11’由噴孔131擠出；打印驅(qū)動平臺15用以供噴頭13架構(gòu)于其上，以進(jìn)行三軸位移；以及如圖3所示，電腦系統(tǒng)14包括接口控制系統(tǒng)141及數(shù)據(jù)傳輸平臺142，數(shù)據(jù)傳輸平臺142依據(jù)一操作指令以進(jìn)行一切層運(yùn)算，而產(chǎn)生一打印數(shù)據(jù)，其中該切層運(yùn)算即為將欲成型的立體物件2的切層程序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)，并傳輸至接口控制系統(tǒng)141，且接口控制系統(tǒng)141包括控制面板1411，以供使用者控制驅(qū)動打印驅(qū)動平臺15運(yùn)作，以進(jìn)行熔融沉積成型裝置10的三維成型作業(yè)。

請續(xù)參閱圖1，于本實(shí)施例中，熔融沉積成型機(jī)1更包括材料匣16及進(jìn)料器18，但不以此為限，其中材料匣16用以儲置高分子材料11，且該高分子材料11是可通過驅(qū)動輪17及進(jìn)料器18的導(dǎo)引驅(qū)動，進(jìn)而以輸送至容器12。于一些實(shí)施例中，驅(qū)動輪17及進(jìn)料器18亦可為合而為一的驅(qū)動進(jìn)料裝置，主要作為輔助驅(qū)動高分子材料11進(jìn)行進(jìn)給輸送之用，且其型態(tài)是可依實(shí)際施作情形而任施變化，并不以本發(fā)明例示的兩個(gè)別裝置為限。

又于本實(shí)施例中，如圖1所示，高分子材料11是可為但不限為一成型線材，即為一細(xì)微的線狀體，例如：細(xì)微的塑膠線，但不以此為限。且以本實(shí)施例為例，高分子材料11的直徑是介于0.01mm至2.0mm，且其較佳值則介于0.1mm至1.0mm。

于一些實(shí)施例中，該高分子材料11材質(zhì)是可為但不限為一熱塑性高分子材料，且該熱塑性高分子材料更可為但不限為塑膠材料及支撐材料，舉例來說，高分子材料11是為一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纖維素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亞胺、一聚苯硫醚、 一聚碳酸脂的至少其中之一或其混合物的熱塑性高分子材料，以作為塑膠材料，但不以此為限，又或者是，高分子材料11是可為一聚乳酸(PLA)、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、一丁二烯－苯乙烯(BS)、一丙烯腈－苯乙烯(AS)、一聚乙酰胺(PA)、一尼龍6、一尼龍66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一硝酸纖維素、一聚對苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、一聚對苯二甲酸二丁酯(PBT)、一改質(zhì)聚氯化二甲基苯(m-PPE)的至少其中之一或其混合物的熱塑性高分子材料，以作為支撐材料，但不以此為限。

請同時(shí)參閱圖1及圖2，圖2為圖1所示的熔融沉積成型裝置的容器及噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1及圖2所示，本發(fā)明僅以單一容器12進(jìn)行例示，然本發(fā)明的至少一容器12是可由多個(gè)容器12所組成，用以供多個(gè)高分子材料11分別導(dǎo)入每一容器12中，換言之，本發(fā)明的容器12的數(shù)量及結(jié)合型態(tài)是可依照實(shí)際施作情形而任施變化，并不以此為限。又，如圖所示，容器12是為一殼體結(jié)構(gòu)，且每一容器12的殼體是可為但不限為由金屬材料所制成，或是可由其他可耐受高溫的材質(zhì)所制成，并不以此為限，其主要是為使容器12可耐受高溫而不致產(chǎn)生變形或是結(jié)構(gòu)受損。

請續(xù)參閱圖2，如圖所示，容器12的頂部及底部分別具有第一開口121及第二開口127，用以供線形的高分子材料11由第一開口121導(dǎo)引輸入容器12內(nèi)，并由第二開口127輸出于容器12之外。于一些實(shí)施例中，第一開口121及第二開口127的口徑是略大于高分子材料11的線徑，但不以此為限。噴頭13設(shè)置于容器12的底部，并對應(yīng)設(shè)置于容器12的第二開口127處，且于第二開口127相連通，于本實(shí)施例中，噴頭13可為但不限為一漸縮的錐形中空結(jié)構(gòu)，且于噴頭13的末端具有一噴孔131，供以輸出熔融后的高分子材料11’。于一些實(shí)施例中，噴孔131的直徑是為0.05～0.2mm，但不以此為限。又于本實(shí)施例中，容器12內(nèi)部更具有隔熱管125及加熱器122，隔熱管125是為一管狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置于第一開口121及第二開口127之間，且與第一開口121、第二開口127相連通，供以輔助高分子材料11于容器12中進(jìn)行輸送，且隔熱管125更可通過第二開口127而與噴頭13的噴孔131相連通，俾可將高分子材料11導(dǎo)送至噴孔131處。

于本實(shí)施例中，加熱器122是設(shè)置于容器12內(nèi)部，且設(shè)置于容器 12的底部區(qū)域，并與隔熱管125相鄰接，當(dāng)高分子材料11經(jīng)由隔熱管125的導(dǎo)引而輸送至加熱器122處時(shí)，則可通過加熱器122的加熱熔融，使的成為液態(tài)狀態(tài)，再將熔融后的液態(tài)高分子材料11’向下輸送至噴頭13的噴孔131處，以輸出液態(tài)的高分子材料11’。于一些實(shí)施例中，加熱器122是可為但不限為一熱電阻加熱器、一激光加熱器、一其它結(jié)構(gòu)的加熱器的其中之一。

以及，于本實(shí)施例中，容器12具有至少一導(dǎo)熱通道126以及熱傳導(dǎo)鰭片124等導(dǎo)熱及散熱組件，但不以此為限；其中，該至少一熱傳導(dǎo)通道126可為但不限為環(huán)繞設(shè)置于隔熱管125周緣的中空通道結(jié)構(gòu)，且于一些實(shí)施例中，其是可設(shè)置于熱傳導(dǎo)鰭片124及加熱器122之間，但并不以此為限，主要用以將加熱器122所散發(fā)的熱能予以熱傳導(dǎo)，并將熱能傳遞至與該熱傳導(dǎo)通道126相連通的熱傳導(dǎo)鰭片124處，以使熱能于熱傳導(dǎo)鰭片124處實(shí)施熱交換作用；甚至于，于另一些實(shí)施例中，容器12更具有風(fēng)扇123，且風(fēng)扇123是設(shè)置于熱傳導(dǎo)鰭片124的上，但不以此為限，用以對熱傳導(dǎo)鰭片124吹拂，以輔助該熱傳導(dǎo)鰭片124可更快速地將熱能傳遞出去，即該風(fēng)扇124是可加強(qiáng)熱傳導(dǎo)鰭片124實(shí)施熱交換作用，進(jìn)而以達(dá)到有效散熱的目的。

請同時(shí)參閱圖1及圖3，于本實(shí)施例中，電腦系統(tǒng)14是設(shè)置于熔融沉積成型機(jī)1中，換言之，及本發(fā)明的電腦系統(tǒng)14是內(nèi)建于熔融沉積成型機(jī)1中，故使用者無需再另行連接一外接式的電腦系統(tǒng)；以及，本發(fā)明的電腦系統(tǒng)14是與熔融沉積成型機(jī)1的容器12、材料匣16、驅(qū)動輪17及進(jìn)料器18等機(jī)構(gòu)電連接，但不以此為限。且于一些實(shí)施例中，接口控制系統(tǒng)141是具有控制面板1411，用以供使用者可直接于控制面板1411上進(jìn)行操控，進(jìn)而可控制及驅(qū)動打印驅(qū)動平臺15進(jìn)行位移，俾進(jìn)行熔融沉積成型裝置10的三維成型作業(yè)。于另一些實(shí)施例中，電腦系統(tǒng)14的數(shù)據(jù)傳輸平臺142中更可具備一處理器(未圖示)，但不以此為限，用以對欲成型的立體物件2進(jìn)行切層運(yùn)算，以將該欲成型的立體物件2的切層程序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)，并傳輸至接口控制系統(tǒng)141。

此外，于另一些實(shí)施例中，電腦系統(tǒng)14的數(shù)據(jù)傳輸平臺142更可通過一通用序列總線(USB)傳輸接口，以接收該對欲成型的立體物件2的二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)，但不以此為限，且通過數(shù)據(jù)傳輸平臺142中的處理器對該二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯以及編排的動作，以完成驅(qū)動前置工作，再傳輸 一信號給接口控制系統(tǒng)141，進(jìn)而以控制及驅(qū)動打印驅(qū)動平臺15隨的位移，并使噴頭13依據(jù)接口控制系統(tǒng)141傳送過來的打印數(shù)據(jù)及打印指令，以進(jìn)行熔融沉積成型裝置10的三維成型作業(yè)。又于一些實(shí)施例中，該通用序列總線(USB)傳輸接口包含一打印格式系統(tǒng)(Print Form Host Application)及一影像數(shù)據(jù)處理器(Image Data Processor)的至少其中之一，且不以此為限。

請同時(shí)參閱第1～3圖，如前所述，熔融沉積成型機(jī)1是包含熔融沉積成型裝置10、材料匣16、驅(qū)動輪17、進(jìn)料器18及承載盤19等組件。其中，熔融沉積成型裝置10包含：至少一高分子材料11、至少一容器12、至少一噴頭13、電腦系統(tǒng)14及打印驅(qū)動平臺15，該打印驅(qū)動平臺15為可移動式的平臺，其上承載容器12及噴頭13，且打印驅(qū)動平臺15主要通過一驅(qū)動元件(未圖示)所驅(qū)動，以進(jìn)行上下、或是左右的XYZ三軸的位移。于本實(shí)施例中，使用者可通過電腦系統(tǒng)14的數(shù)據(jù)傳輸平臺142的通用序列總線(USB)傳輸接口，以將欲成型的立體物件的二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)輸入至電腦系統(tǒng)14中，并通過數(shù)據(jù)傳輸平臺142中的處理器(未圖示)對所輸入的二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)進(jìn)行切層運(yùn)算，以將該欲成型的立體物件2的切層程序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維切層打印格式影像數(shù)據(jù)，并傳輸至接口控制系統(tǒng)141；此時(shí)，使用者再通過電腦系統(tǒng)14的控制面板1411，以對熔融沉積成型機(jī)1進(jìn)行操控，而使該打印驅(qū)動平臺15先位移至一打印位置，且該打印位置是可相對于一承載盤19，但不以此為限，此時(shí)架構(gòu)于其上的容器12及噴頭13即隨的位移至該打印位置，以利于進(jìn)行欲成型的立體物件的三維成型作業(yè)。其后，當(dāng)熔融沉積成型機(jī)1接獲打印指令后，則高分子材料11會由材料匣16輸出，通過驅(qū)動輪17及進(jìn)料器18的驅(qū)動導(dǎo)引，而使高分子材料11由容器12的第一開口121而輸入至容器12中，并設(shè)置于容器12的隔熱管125中，通過驅(qū)動輪17及進(jìn)料器18的驅(qū)動而向下輸送至加熱器122處，使加熱器122對高分子材料11加熱熔融，以形成液態(tài)高分子材料11’，并由設(shè)置于容器12下的噴頭13的噴孔131擠出至承載盤19上，并依據(jù)每一層不同的斷面圖形進(jìn)行堆疊，且隨著液態(tài)高分子材料11’的自然冷卻固化、依序堆疊成型，進(jìn)而以層層堆疊出一三維成型物2。于進(jìn)行此三維成型作業(yè)過程中，通過容器12中的熱傳導(dǎo)通道126、熱傳導(dǎo)鰭片124及風(fēng)扇123等組件，借以將加熱器122運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的熱能向上傳遞，并通過風(fēng)扇123的強(qiáng)制排熱，以使熱能可由熱傳導(dǎo)鰭片124而傳遞出去，進(jìn)而達(dá) 到有效散熱的目的。

本發(fā)明的熔融沉積成型裝置主要通過其內(nèi)設(shè)置的電腦系統(tǒng)以直接對所欲成型的立體物件進(jìn)行切層運(yùn)算而產(chǎn)生打印數(shù)據(jù)，而無需另行連接額外設(shè)置的電腦系統(tǒng)，此外，更通過熔融沉積成型機(jī)的驅(qū)動輪及進(jìn)料器使高分子材料進(jìn)給輸送至容器中，并由加熱器使的加熱熔融，再借由噴孔輸出已熔融的液態(tài)高分子材料，同時(shí)更通過容器內(nèi)設(shè)置的隔熱管、導(dǎo)熱通道、熱傳導(dǎo)鰭片及風(fēng)扇等組件以加強(qiáng)容器的熱交換作業(yè)，俾可有效進(jìn)行散熱，借以延長容器及熔融沉積成型機(jī)的使用壽命。

本發(fā)明得由熟知此技術(shù)的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利范圍所欲保護(hù)者。