本發(fā)明是關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的熔融沉積成型裝置。

背景技術：

三維成型技術，亦稱為快速成型(Rapid Prototyping，RP)技術，因快速成型技術具有自動、直接及快速，可精確地將設計思想轉變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蚩芍圃熘苯邮褂玫牧慵虺善?，從而可對產品設計進行快速的評估，修改及功能試驗，大大縮短產品的開發(fā)周期，因而使得三維打印成型技術廣受青睞。

然快速成型技術中，有一種熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM)技術，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可以精確地構成非常復雜的產品，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品，因此熔融沉積成型技術已被廣泛地運用在市面上的三維成型機構。

一般來說，傳統(tǒng)的熔融沉積成型機須通過與外部電腦系統(tǒng)的連結，方可將所欲成型的三維成型物進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)據輸入熔融沉積成型機中，以進行對應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)端進行相關操作，且該外部電腦系統(tǒng)亦需設定熔融沉積成型機的相關驅動及運算程序，操作起來并不便利。

此外，在以熔融沉積成型技術進行三維打印成型作業(yè)時，當對輸入的成型材料進行加熱時，為了使成型材料形成熔融狀態(tài)，加熱器的溫度通常相當高，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生損壞，故若無法有效對加熱器所產生的熱能進行散熱，則其周邊的組件及熔融沉積成型機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，其內具電腦系統(tǒng)可進行待打印的立體物件的相關切層運算，且更具有可耐受高溫的容器，且于容器中更具有多個導熱、散熱結構，借以輔助將加熱器所產生的熱能向外傳遞，以有效散熱，并可延長熔融沉積成型機的使用壽命。

技術實現(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，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導熱、散熱的結構，俾可解決目前熔融沉積成型機的散熱不佳的技術瓶頸。

為達上述目的，本發(fā)明的一較廣義實施態(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，包含：至少一高分子材料；至少一容器，其內設有一加熱器，該至少一高分子材料是導入該至少一容器中，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；一打印驅動平臺，用以供該至少一噴頭架構于其上，以進行三軸位移；以及一電腦系統(tǒng)，包括一接口控制系統(tǒng)及一數(shù)據傳輸平臺，該數(shù)據傳輸平臺依據一操作指令進行一切層運算而產生一打印數(shù)據，其中該切層運算即為將欲成型的一立體物件的一切層程序數(shù)據轉換成一二維切層打印格式影像數(shù)據，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動該打印驅動平臺運作，以進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)明較佳實施例的熔融沉積成型機的示意圖。

圖2為圖1所示的熔融沉積成型裝置的容器及噴頭的結構示意圖。

圖3為圖1所示的熔融沉積成型裝置的電腦系統(tǒng)的架構示意圖。

【符號說明】

1：熔融沉積成型機

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：風扇

124：熱傳導鰭片

125：隔熱管

126：導熱通道

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)據傳輸平臺

15：打印驅動平臺

16：材料匣

17：驅動輪

18：進料器

19：承載盤

2：三維成型物

【具體實施方式】

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(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上是當作說明之用，而非架構于限制本發(fā)明。

請同時參閱圖1及圖3，圖1為本發(fā)明較佳實施例的熔融沉積成型機的示意圖，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以及打印驅動平臺15，其中容器12內設有加熱器122，高分子材料11是導入容器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；打印驅動平臺15用以供噴頭13架構于其上，以進行三軸位移；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)據傳輸平臺142，數(shù)據傳輸平臺142依據一操作指令以進行一切層運算，而產生一打印數(shù)據，其中該切層運算即為將欲成型的立體物件2的切層程序數(shù)據轉換成二維切層打印格式影像數(shù)據，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，以供使用者控制驅動打印驅動平臺15運作，以進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，于本實施例中，熔融沉積成型機1更包括材料匣16及進料器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是可通過驅動輪17及進料器18的導引驅動，進而以輸送至容器12。于一些實施例中，驅動輪17及進料器18亦可為合而為一的驅動進料裝置，主要作為輔助驅動高分子材料11進行進給輸送之用，且其型態(tài)是可依實際施作情形而任施變化，并不以本發(fā)明例示的兩個別裝置為限。

又于本實施例中，如圖1所示，高分子材料11是可為但不限為一成型線材，即為一細微的線狀體，例如：細微的塑膠線，但不以此為限。且以本實施例為例，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。

于一些實施例中，該高分子材料11材質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構示意圖，如圖1及圖2所示，本發(fā)明僅以單一容器12進行例示，然本發(fā)明的至少一容器12是可由多個容器12所組成，用以供多個高分子材料11分別導入每一容器12中，換言之，本發(fā)明的容器12的數(shù)量及結合型態(tài)是可依照實際施作情形而任施變化，并不以此為限。又，如圖所示，容器12是為一殼體結構，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生變形或是結構受損。

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導引輸入容器12內，并由第二開口127輸出于容器12之外。于一些實施例中，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設置于容器12的底部，并對應設置于容器12的第二開口127處，且于第二開口127相連通，于本實施例中，噴頭13可為但不限為一漸縮的錐形中空結構，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。又于本實施例中，容器12內部更具有隔熱管125及加熱器122，隔熱管125是為一管狀結構，設置于第一開口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導送至噴孔131處。

于本實施例中，加熱器122是設置于容器12內部，且設置于容器 12的底部區(qū)域，并與隔熱管125相鄰接，當高分子材料11經由隔熱管125的導引而輸送至加熱器122處時，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、一其它結構的加熱器的其中之一。

以及，于本實施例中，容器12具有至少一導熱通道126以及熱傳導鰭片124等導熱及散熱組件，但不以此為限；其中，該至少一熱傳導通道126可為但不限為環(huán)繞設置于隔熱管125周緣的中空通道結構，且于一些實施例中，其是可設置于熱傳導鰭片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，并將熱能傳遞至與該熱傳導通道126相連通的熱傳導鰭片124處，以使熱能于熱傳導鰭片124處實施熱交換作用；甚至于，于另一些實施例中，容器12更具有風扇123，且風扇123是設置于熱傳導鰭片124的上，但不以此為限，用以對熱傳導鰭片124吹拂，以輔助該熱傳導鰭片124可更快速地將熱能傳遞出去，即該風扇124是可加強熱傳導鰭片124實施熱交換作用，進而以達到有效散熱的目的。

請同時參閱圖1及圖3，于本實施例中，電腦系統(tǒng)14是設置于熔融沉積成型機1中，換言之，及本發(fā)明的電腦系統(tǒng)14是內建于熔融沉積成型機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1的容器12、材料匣16、驅動輪17及進料器18等機構電連接，但不以此為限。且于一些實施例中，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上進行操控，進而可控制及驅動打印驅動平臺15進行位移，俾進行熔融沉積成型裝置10的三維成型作業(yè)。于另一些實施例中，電腦系統(tǒng)14的數(shù)據傳輸平臺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進行切層運算，以將該欲成型的立體物件2的切層程序數(shù)據轉換成二維切層打印格式影像數(shù)據，并傳輸至接口控制系統(tǒng)141。

此外，于另一些實施例中，電腦系統(tǒng)14的數(shù)據傳輸平臺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，但不以此為限，且通過數(shù)據傳輸平臺142中的處理器對該二維切層打印格式影像數(shù)據進行解譯以及編排的動作，以完成驅動前置工作，再傳輸 一信號給接口控制系統(tǒng)141，進而以控制及驅動打印驅動平臺15隨的位移，并使噴頭13依據接口控制系統(tǒng)141傳送過來的打印數(shù)據及打印指令，以進行熔融沉積成型裝置10的三維成型作業(yè)。又于一些實施例中，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)據處理器(Image Data Processor)的至少其中之一，且不以此為限。

請同時參閱第1～3圖，如前所述，熔融沉積成型機1是包含熔融沉積成型裝置10、材料匣16、驅動輪17、進料器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及打印驅動平臺15，該打印驅動平臺15為可移動式的平臺，其上承載容器12及噴頭13，且打印驅動平臺15主要通過一驅動元件(未圖示)所驅動，以進行上下、或是左右的XYZ三軸的位移。于本實施例中，使用者可通過電腦系統(tǒng)14的數(shù)據傳輸平臺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)據輸入至電腦系統(tǒng)14中，并通過數(shù)據傳輸平臺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)據進行切層運算，以將該欲成型的立體物件2的切層程序數(shù)據轉換成二維切層打印格式影像數(shù)據，并傳輸至接口控制系統(tǒng)141；此時，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1進行操控，而使該打印驅動平臺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，此時架構于其上的容器12及噴頭13即隨的位移至該打印位置，以利于進行欲成型的立體物件的三維成型作業(yè)。其后，當熔融沉積成型機1接獲打印指令后，則高分子材料11會由材料匣16輸出，通過驅動輪17及進料器18的驅動導引，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，并設置于容器12的隔熱管125中，通過驅動輪17及進料器18的驅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，并依據每一層不同的斷面圖形進行堆疊，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，進而以層層堆疊出一三維成型物2。于進行此三維成型作業(yè)過程中，通過容器12中的熱傳導通道126、熱傳導鰭片124及風扇123等組件，借以將加熱器122運作時產生的熱能向上傳遞，并通過風扇123的強制排熱，以使熱能可由熱傳導鰭片124而傳遞出去，進而達 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設置的電腦系統(tǒng)以直接對所欲成型的立體物件進行切層運算而產生打印數(shù)據，而無需另行連接額外設置的電腦系統(tǒng)，此外，更通過熔融沉積成型機的驅動輪及進料器使高分子材料進給輸送至容器中，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，同時更通過容器內設置的隔熱管、導熱通道、熱傳導鰭片及風扇等組件以加強容器的熱交換作業(yè)，俾可有效進行散熱，借以延長容器及熔融沉積成型機的使用壽命。

本發(fā)明得由熟知此技術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者。