本發(fā)明涉及一種立體物件的制作方法，尤其涉及一種陶瓷立體物件的制作方法及成型線材。

背景技術(shù)：

快速原型制造技術(shù)使用疊層制造的方法，可依照電腦輔助設(shè)計(jì)(CAD)所建構(gòu)的3D立體幾何形狀，制造出3D實(shí)體物件的技術(shù)，能克服傳統(tǒng)機(jī)具加工無法完成的幾何形狀，做到自動(dòng)化實(shí)體自由形狀制造，而且做出的原型無形狀限制，為一種高度整合性的技術(shù)。

一般而言，快速原型技術(shù)所使用的工具分為兩大系統(tǒng)：激光系統(tǒng)，例如，立體光固化成型法(Stereolithography Apparatus,簡(jiǎn)稱SLA)、選擇性激光燒結(jié)法(Selective Laser Sintering,簡(jiǎn)稱SLS)等；以及噴嘴系統(tǒng)，例如，熔融沉積造型法(Fused Deposition Modeling,簡(jiǎn)稱FDM)、三維噴印法(3D Printing,簡(jiǎn)稱3DP)等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種陶瓷立體物件的制作方法，其通過熔融沉積成型出立體物件后，再將立體物件予以熱處理而形成陶瓷立體物件。

本發(fā)明另提供一種成型線材，其適用于熔融沉積的立體打印裝置以成型出立體物件。

本發(fā)明的陶瓷立體物件的制作方法，包括，提供線材，其為金屬與高分子聚合物的混合物，其中金屬的固含量大于60體積百分比(vol％)；接著將線材以熔融沉積(fused deposition modeling,簡(jiǎn)稱FDM)成型出立體物件；最后將立體物件予以熱處理，而形成陶瓷立體物件。

本發(fā)明的成型線材，適用于熔融沉積式立體打印裝置。成型線材是由金屬與高分子聚合物所混合而成，其中金屬的固含量大于60體積百分比 (vol％)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述金屬的PBR(Pilling-Bedworth ratio)為1±0.3。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述金屬為鋁、鈦、鋯或其的合金。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述高分子聚合物為聚乳酸(Polylactide,簡(jiǎn)稱PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene,簡(jiǎn)稱ABS)、蠟或聚酰胺(polyamide,簡(jiǎn)稱PA)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述熱處理的條件為溫度300℃至2000℃，氣氛含氧量大于1體積百分比(vol％)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的金屬與高分子聚合物是通過混煉而形成成型線材。

基于上述，通過金屬與高分子聚合物所混合而成線材，進(jìn)而將所述線材以FDM而成型出立體物件，最后將立體物件進(jìn)行熱處理，而用以去除高分子聚合物。如此一來，高分子聚合物能作為成型線材，以及在FDM成型過程中將金屬結(jié)合在一起的粘著劑，以讓立體物件能順利成型，而后再通過熱處理進(jìn)行氧化反應(yīng)，除能順利地去除立體物件中的高分子聚合物，而形成陶瓷立體物件。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的陶瓷立體物件的制作流程圖；

圖2是適用于圖1的制作方法的裝置示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

10：立體物件；

100：熔融沉積裝置；

110：線材；

120：熔融式噴頭；

130：平臺(tái)；

S110～S130：本發(fā)明一實(shí)施例的陶瓷立體物件制作方法的步驟。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的陶瓷立體物件的制作流程圖。圖2是適用于圖1的制作方法的裝置示意圖。請(qǐng)同時(shí)參考圖1與圖2，在本實(shí)施例中，所述陶瓷立體物件是能通過熔融沉積(fused deposition modeling,簡(jiǎn)稱FDM)而予以成型，因而得以兼具其材料(陶瓷)特性，以及不因材料特性而對(duì)外型有所限制。

詳細(xì)而言，在本實(shí)施例的步驟S110中，首先提供適用于熔融沉積裝置100的線材110，且需提及的是，線材110是由金屬與高分子聚合物所形成的混合物，其中金屬的固含量大于60體積百分比(vol％)。換句話說，線材110實(shí)質(zhì)上是以金屬為主要結(jié)構(gòu)，而高分子聚合物則是作為用以結(jié)合金屬的粘著劑之用。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，適當(dāng)比例的金屬粉末與高分子材料被加熱至高于高分子材料的熔融溫度的溫度(約180℃至220℃)并進(jìn)行混煉(mixing)，以得到一流體材料?；鞜挼姆椒ɡ缡鞘褂没鞜挋C(jī)搭配射出機(jī)、或塑膠射出機(jī)等的裝置來進(jìn)行。熔融后所形成混有金屬粉末的高分子流體材料的粘度例如是105cps至108cps。接著，將所述流體材料擠出并冷卻而成為三維打印線材。擠出的方法例如是使用塑膠射出機(jī)等的裝置來進(jìn)行。

接著，在步驟S120中，將線材110配置于熔融沉積裝置100，以經(jīng)由熔融式噴頭120將熔融后的線材110逐層噴涂在平臺(tái)130上，進(jìn)而形成立體物件10。舉例來說，將線材110置入熔融沉積裝置100的熔融式噴頭120的容置槽，以讓線材110被加熱至高于高分子材料的熔融溫度的溫度(約180℃至220℃)后，以適當(dāng)?shù)膲毫⒊嗜廴跔顟B(tài)的線材110擠出至平臺(tái)130上，接著使其固化，而后，通過反復(fù)執(zhí)行上述步驟來逐層堆疊出欲形成的立體物件10。

最后，在步驟S130中，將立體物件10予以進(jìn)行熱處理(燒結(jié)處理)，以將粘著劑(高分子聚合物)去除，而同時(shí)也讓立體物件10中金屬的部分因氧化反應(yīng)而形成陶瓷，最終達(dá)到做出陶瓷立體物件的效果。在此步驟中，熱處理的所需溫度為300℃至2000℃，而氣氛中的含氧量需大于1體積百分比(vol％)，以利于金屬進(jìn)行氧化反應(yīng)。

在本實(shí)施例中，所需高分子聚合物為聚乳酸(Polylactide,簡(jiǎn)稱PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene,簡(jiǎn)稱ABS)、蠟或聚酰胺(polyamide,簡(jiǎn)稱PA)，用以將金屬混合其中并藉其特性而得以結(jié)合在一起。

再者，由于考慮金屬在后續(xù)熱處理過程中因氧化而面臨可能導(dǎo)致表面剝離等結(jié)構(gòu)損壞，因此本實(shí)施例的金屬，其PBR(Pilling-Bedworth ratio)需進(jìn)一歩限定為1±0.3，以確保后續(xù)熱處理時(shí)，立體物件10仍能維持其外型輪廓。更進(jìn)一步地說，本實(shí)施例的金屬較佳為鋁、鈦、鋯或其的合金。

此外，前述線材110中的金屬的含量也因后續(xù)熱處理過程而有所限制，即，所述金屬的固含量需大于60體積百分比的目的在于，當(dāng)金屬固含量太低時(shí)，會(huì)在后續(xù)熱處理過程中，因金屬彼此間的接觸面積過小而產(chǎn)生無法成型的問題。

綜上所述，在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，通過將熔融沉積裝置所使用的線材，改為以金屬與高分子聚合物的混合物作為其線材，其中金屬的固含量大于60體積百分比。如此，將能讓高分子聚合物作為金屬結(jié)合成型的粘著劑，并以熔融沉積的方式制作出立體物件。最終，再將所形成的立體物件予以溫度300℃至2000℃的熱處理，除了用以去除高分子聚合物之外，還能通過熱處理中提供氣氛的含氧量大于1體積百分比，而使金屬進(jìn)行氧化反應(yīng)，以形成最終所需的陶瓷立體物件。

通過上述制作方式，便能讓陶瓷立體物件順利地通過熔融沉積的方式形成，其利用熔融沉積的立體打印程序而能形成任意外型的立體物件，以讓立體物件無須受限于材料特性。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。