CN204998001U - 适用于熔融沉积成型机的成型线材着色装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于一种成型线材着色装置，适用于熔融沉积成型机，包含：成型线材、供输驱动器、加热区、喷涂区及隔热组件；喷涂区内设置喷头墨匣，喷头墨匣内分隔储置颜色染料，且底部设有数个喷孔，每一喷孔均与内部对应的喷液产生器连通，并与颜色染料相连通；隔热组件设置于加热区与喷涂区之间，供以对喷涂区的喷头墨匣予以隔绝保护；成型线材受供输驱动器导引进给至加热区内，并由加热器对成型线材实施加温，再将成型线材输送至喷涂区，由喷头墨匣以喷液产生器将颜色染料由喷孔喷涂至经加温的成型线材的第一表面上，以完成喷涂表面着色程序。

Description

适用于熔融沉积成型机的成型线材着色装置

【技术领域】

本实用新型是关于一种成型线材着色装置，尤指一种适用于熔融沉积成型机的成型线材着色装置。

【背景技术】

3D成型技术，亦称为快速成型(RapidPrototyping，RP)技术，因快速成型技术具有自动、直接及快速，可精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或可制造直接使用的零件或成品，从而可对产品设计进行快速的评估，修改及功能试验，大大缩短产品的开发周期，因而使得3D打印成型技术广受青睐。

然快速成型技术中，有一种熔融沉积成型(FusedDepositionModeling，FDM)技术，其乃输送成型材料透过加热对成型材料加热成熔融液态，再由一挤出口挤出熔融液态成型材料而冷却堆叠出3D成型物。

然而，以目前熔融沉积成型(FusedDepositionModeling，FDM)技术而言，其所成型的3D成型物的色彩，主要是决定于当时供给FDM机的塑胶线材的颜色而定，且一般来说，该塑胶线材的颜色在生产时即已决定好，使用者仅能选择厂商所提供的特定色彩的塑胶线材，并无法依照需求而自行决定塑胶线材的颜色，如此一来，则透过FDM技术所成型的3D成型物，其色彩通常为单一色系，或是仅由几种特定的基本色是所构成，而无法供使用者灵活运用。

有鉴于此，本实用新型提供一种适用于熔融沉积成型机的成型线材着色装置，以将成型线材进行加温并喷涂着色，如此供使用者可依照需求而将成型线材进行着色，并广泛地应用于3D成型技术中，供以产业上利用。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种成型线材着色装置，应用于熔融沉积成型(FDM)机中，俾可解决目前熔融沉积成型(FDM)技术仅可制造单一色彩的3D城型物的技术瓶颈。

为达上述目的，本实用新型的一较广义实施态样为提供一种成型线材着色装置，适用于熔融沉积成型机，包含：成型线材；供输驱动器，可导引驱动成型线材输送导料；加热区，其内设置至少一加热器；喷涂区，其内设置至少一喷头墨匣，每一喷头墨匣内部容置至少一颜色染料，并分隔储置，以及每一喷头墨匣的底部内设有至少一喷液产生器，供与至少一颜色染料连通，每一喷头墨匣的底部更设置多个喷孔，且每一喷孔均与内部对应的喷液产生器相连通，促使喷液产生器受驱动时可控制至少一颜色染料由喷孔向外喷出；以及隔热组件，设置于加热区与喷涂区之间，供以对喷涂区的至少一喷头墨匣予以隔绝保护；借此，成型线材受供输驱动器导引进给至加热区内，并由至少一加热组件对成型线材实施加温，再将成型线材输送至喷涂区，由至少一喷头墨匣以至少一喷液产生器将至少一颜色染料由喷孔喷涂至经加温的成型线材的第一表面上，以完成成型线材的喷涂表面着色程序。

【附图说明】

图1为本实用新型较佳实施例的适用于熔融沉积成型(FDM)机的成型线材着色装置的示意图。

图2为本实用新型较佳实施例的成型线材着色装置的喷头墨匣的底部示意图。

图3为本实用新型较佳实施例的采用成型线材着色装置的熔融沉积成型(FDM)机的示意图。

【符号说明】

1：熔融沉积成型机

10：成型线材着色装置

11：成型线材

11’：液态成型线材

110：第一表面

111：第二表面

12：材料匣

121：第一材料匣

122：第二材料匣

13：供输驱动器

14：加热区

141：加热器

15：喷涂区

151：喷头墨匣

151a：喷墨芯片

151b：喷孔

151c：喷液产生器

152：颜色染料

16：隔离组件

17：驱动轮

18：喷头

181：挤出口

19：承载盘

2：3D成型物

【具体实施方式】

体现本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本实用新型。

请参阅图1，其为本实用新型较佳实施例的适用于熔融沉积成型(FDM)机的成型线材着色装置的示意图。如图所示，成型线材着色装置10是适用于一熔融沉积成型(FDM)机1(如图3所示)中，且包含成型线材11、材料匣12、供输驱动器13、加热区14、喷涂区15以及隔离组件16等组件，其中材料匣12用以储置成型线材11，供输驱动器13用以导引、驱动成型线材11输送导料，加热区14内设置至少一加热器14，喷涂区内则设置至少一喷头墨匣151，且每一喷头墨匣151内部均容置至少一颜色染料152，并分隔储置，且每一喷头墨匣151的底部内设有至少一喷液产生器151c(如图2所示)，供与至少一颜色染料152连通，每一喷头墨匣151的底部更设置多个喷孔151b，且每一喷孔151b均与内部对应的喷液产生器151c相连通，促使喷液产生器151c受驱动时可控制至少一颜色染料152由喷孔151b向外喷出，以及，隔热组件16设置于加热区14与喷涂区15之间，供以对喷涂区15内的至少一喷头墨匣151予以隔绝保护；借此，成型线材11受供输驱动器13导引进给至加热区14内，并由至少一加热组件141对成型线材11实施加温，再将成型线材11输送至喷涂区15，由至少一喷头墨匣151以至少一喷液产生器151c将至少一颜色染料152由喷孔151b喷涂至经加温的成型线材11的第一表面110上，以完成成型线材11的喷涂表面着色程序。

于本实施例中，如图1所示，成型线材11是可为但不限为一细微的线状体，例如：细微的塑胶线，但不以此为限，且其大致上可区分为第一表面110及第二表面111。于本实施例中，成型线材11的直径是介于0.01mm至2.0mm，且其较佳值则介于0.1mm至1.0mm。以及，该成型线材11的材质是可为但不限为一热塑性高分子材料。

举例来说，该成型线材11的热塑性高分子材料是可为但不限为塑胶材料及支撑材料，举例来说，高分子材料是为一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纤维素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亚胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂的至少其中之一种高分子材料，以作为塑胶材料，但不以此为限，又或者是，该成型线材11的热塑性高分子材料是可为一聚乳酸(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)、一尼龙6、一尼龙66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一硝酸纤维素、一聚对苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、一聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、一改质聚氯化二甲基苯(m-PPE)的至少其中之一种高分子材料，以作为支撑材料，但不以此为限。

请参阅图1，如图所示，成型线材着色装置10具有多个材料匣12，举例来说，于本实施例中即具有第一材料匣121及第二材料匣122，第一材料匣121先是用以储置未进行喷涂着色的成型线材11，并透过供输驱动器13的导引驱动，以将成型线材11进给输送，并使该成型线材11的第一表面110向上进行输送。请参阅图1，其中供输驱动器13是可为驱动轮、或是两相对设置的驱动轴块，但均不以此为限，主要用以辅助成型线材11输送进给至加热区14中。加热区14内设置了多个加热器14，用以对输送进来的成型线材11进行加温，于本实施例中，该加热区的温度是介于50～100度之间，且其较佳的温度是介于70～75度之间，但不以此为限。

于一些实施例中，成型线材着色装置10更具有隔离组件16，但不以此为限，且隔热组件16是设置于加热区14与喷涂区15之间，用以对喷涂区15内的喷头墨匣151予以隔绝保护，使其不受到加热区14内的加热器141的温度影响。

经过加热区14进行加温的成型线材11并不会完全熔融，待加温后的成型线材11透过供输驱动器13的导引驱动再向前输送，而进入喷涂区15内后，则会由喷涂区15内的多个喷头墨匣151对加温后的成型线材11的第一表面110进行喷涂表面着色程序，且该完成喷涂表面着色程序的成型线材11会再因应供输驱动器13的导引驱动而卷收储置于第二材料匣122的中，如此，成型线材11的第一表面110即已完成喷涂表面着色程序。

其后，再将第二材料匣122设置于原先第一材料匣121所设置的起始位置，并使成型线材11再以未着色的第二表面111朝上，并透过供输驱动器13的导引以输送至加热区14及喷涂区15内，并如前所述地实施加温及第二表面111的喷涂表面着色程序，则当其完成第二表面111的喷涂表面着色程序后，亦可将成型线材11再次卷收储置于第一材料匣121中，如此一来，透过对成型线材11的第一表面110及第二表面111两次的喷涂表面着色程序后，即可完成成型线材11的完整线径着色，且第一材料匣121即可直接输送至熔融沉积成型机1(如图3所示)上进行应用。当然，完成第二表面111的表面着色程序的成型线材11亦可卷收于其他的材料匣12中，并不限于储置在第一材料匣121或第二材料匣122中，其是可依照实际施作情形而任施变化。

请参阅图2，其为本实用新型较佳实施例的成型线材着色装置的喷头墨匣的底部示意图。如图所示，本实用新型的喷头墨匣151是为一匣体结构，且其内具有容置空间(未图示)，用以供图1所示的颜色染料152容置于其内，于本实施例中，每一喷头墨匣151所容置的颜色染料152是可为单色或是多色，意即当喷头墨匣151容置多色颜料染料152时，则其内的每一颜色染料152均为分隔储置。以及，在喷头墨匣151的匣体底部设有一喷墨芯片151a，喷墨芯片151a上具有多个喷孔151b，每一喷孔151b均与其内部的一喷液产生器151c对应连通，且每一喷液产生器151c亦与喷头墨匣151内储置的颜色染料152对应连通，是以，当喷液产生器151c接获信号受驱动时，则可控制与其相连通的颜色染料152由对应的喷孔151b向外喷出，以进行喷涂表面着色程序。

于一些实施例中，喷头墨匣151中所容置的颜色染料152是为一青色(Cyan)染料、一洋红色(Magenta)染料、一黄色(Yellow)染料、一黑色(Black)染料的至少其中之一。且喷液产生器151c是可为但不限为一热汽泡式喷头、一压电式喷头、一微机电制程制造喷头的至少其中之一种喷液产生器151c。

请参阅图3，为本实用新型较佳实施例的采用成型线材着色装置的熔融沉积成型(FDM)机的示意图。如图所示，熔融沉积成型(FDM)机1是具有材料匣12、驱动轮17、喷头18及承载盘19等组件，其中，材料匣12中所储置的成型线材11是为由成型线材着色装置10完成完整线径着色的成形线材11。且如前所述，当完成完整线径着色后，储置成型线材11的第一材料匣121即可直接输送至熔融沉积成型机1上，供以透过驱动轮17驱动导引，而将第一材料匣121中储置的成形线材11向外导出输送，并输送至喷头18中。且于本实施例中，喷头18具有挤出口181，用以将熔融后的液态成形线材11’由此挤出口181挤出至承载盘19上，并依据每一层不同的断面图形进行堆叠，且随着液态成型线材11’的自然冷却固化、依序堆叠成型，进而以层层堆叠出一3D成型物2。

综上所述，本实用新型的适用于熔融沉积成型机的成型线材着色装置，是可应用于熔融沉积成型机中，透过成型线材着色装置先将未着色的成型线材的两表面分别实施加温及喷涂表面着色程序，以使其完成完整线径着色，并储置于材料匣中，进而可直接将材料匣应用于熔融沉积成型机，并可堆叠成型出其所需色彩的3D成型物，不仅可突破传统单色的3D成型物的技术瓶颈，更可提供使用者自行调配喷涂出其所需的成型线材的色彩，借此以增加3D成型物的色彩拟真及艺术性，同时更利于推广彩色3D打印技术，并使彩色3D打印技术更为普及化。

本实用新型得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (12)

1.一种成型线材着色装置，适用于一熔融沉积成型机，包含：

一成型线材；

一供输驱动器，可导引驱动该成型线材输送导料；

一加热区，其内设置至少一加热器；

一喷涂区，其内设置至少一喷头墨匣，每一该喷头墨匣内部容置至少一颜色染料，并分隔储置，以及每一该喷头墨匣的底部内设有至少一喷液产生器，供与该至少一颜色染料连通，每一该喷头墨匣的底部更设置多个喷孔，且每一该喷孔均与内部对应的该喷液产生器相连通，促使该喷液产生器受驱动时可控制该至少一颜色染料由该喷孔向外喷出；以及

一隔热组件，设置于该加热区与该喷涂区之间，供以对该喷涂区的该至少一喷头墨匣予以隔绝保护；

借此，该成型线材能受该供输驱动器导引进给至该加热区内，以便于由该至少一加热组件对该成型线材实施加温，该成型线材还能进一步被输送至该喷涂区，以便于由该至少一喷头墨匣以该至少一喷液产生器将该至少一颜色染料由该喷孔喷涂至经加温的该成型线材的一第一表面上。

2.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该成型线材的直径是介于0.01mm至2.0mm之间。

3.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该成型线材的直径是介于0.1mm至1.0mm之间。

4.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该成型线材为一热塑性高分子材料。

5.如权利要求4所述的成型线材着色装置，其特征在于，该热塑性高分子材料是为一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纤维素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亚胺、一聚苯硫醚或者一聚碳酸脂。

6.如权利要求4所述的成型线材着色装置，其特征在于，该热塑性高分子材料是为一聚乳酸、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯、一丁二烯－苯乙烯、一丙烯腈－苯乙烯、一聚乙酰胺、一尼龙6、一尼龙66、一聚甲基丙烯酸甲酯、一氯化聚乙烯、一醋酸纤维素、一聚对苯二甲酸乙二酯、一聚氯乙烯、一聚丙烯、一聚对苯二甲酸二丁酯或者一改质聚氯化二甲基苯。

7.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该颜色染料为一青色染料。

8.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该颜色染料为一洋红色染料。

9.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该颜色染料为一黄色染料。

10.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该颜色染料为一黑色染料。

11.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该喷液产生器是为一热汽泡式喷头、一压电式喷头、一微机电制程制造喷头的至少其中之一种喷液产生器。

12.如权利要求1所述的成型线材着色装置，其特征在于，该熔融沉积成型机具有一材料匣，用以收集储置已完成该第一表面的表面着色程序的该成型线材，该熔融沉积成型机还具有另一材料匣，用于收集储置完成该成型线材的未着色的一第二表面的加温及喷涂表面着色程序的该成型线材。