TW201634240A - 三維成型裝置、改質體供應器、成型物及成型物的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠使不同的多個材料之間的接合強固的三維成型裝置、在該裝置中使用的改質體供應器、包含改質體的成型物以及該成型物的製造方法。該三維成型裝置包括：成型噴頭(25)，該成型噴頭熔融並噴出為成型物的材料的樹脂；填料供應器(28)，該填料供應器與成型噴頭(25)相鄰地被設置，以供給作為改變成型物的機械特性的改質體的填料(45)；以及成型平臺，在該成型平臺上形成成型物。

Description

三維成型裝置、改質體供應器、成型物及成型物的製造方法

本發明涉及三維成型裝置、在該裝置中使用的改質體供應器、含有改質體的成型物以及該成型物的製造方法。

例如從專利文獻1已知基於三維設計資料來製造成型物的三維成型裝置。作為這樣的三維成型裝置方法，可提出立體光固化成型法、粉末燒結法、噴射法、熔融樹脂擠出成型法等各種方法，這些方法已產品化。

作為一示例，在採用了熔融樹脂擠出成型法的三維成型裝置中，用於噴出作為成型物的材料的熔融樹脂的成型噴頭搭載在三維移動機構上，使成型噴頭在三維方向上移動並噴出熔融樹脂的同時，層疊熔融樹脂得到成型物。此外，採用噴射法的三維成型裝置也具有用於使加熱後的熱可塑性材料滴下的成型噴頭搭載在三維移動機構上的結構。

例如在幾個文獻中提出了在這樣的三維成型裝置中，在一個成型物中使用多個材料。但是，在產生這樣複合地使用了多個材料的成型物的情況下，不同的多個材料之間的接合弱，若拉伸則材料之間會產生間隙，機械強度會降低。因此，存在無法有效利用原材料複合化的優點的情況。

【現有技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】特開2002-307562號公報

本發明的目的在於提供即使在產生複合使用了多個材料的成型物的情況下，也能夠使不同的多個材料之間的接合變強固的三維成型裝置、在該裝置中使用的改質體供應器、含有改質體的成型物的製造方法。

本發明所涉及的三維成型裝置，其特徵在於，包括：成型噴頭，其熔融並噴出作為成型物材料的樹脂；改質體供應器，其與上述成型噴頭相鄰地被設置，以供給改變上述成型物的機械特性的改質體；以及成型平臺，其形成成型物。另外，根據本發明，提供一種在這樣的三維成型裝置中使用的改質體供應器。

另外，本發明所涉及的成型物，其特徵在於，跨越相鄰地設置的不同種類的樹脂材料的介面，配置改變所述樹脂材料的機械特性的改質體。另外，根據本發明，提供一種這樣的成型物的製造方法。

11‧‧‧框架

12‧‧‧XY平臺

13‧‧‧成型平臺

14‧‧‧升降平臺

15‧‧‧導軸

21‧‧‧框體

22‧‧‧X導軌

23‧‧‧Y導軌

24A、24B‧‧‧捲盤

25、25A、25B‧‧‧成型噴頭

28、28A、28B、29‧‧‧填料供應器(改質體供應器)

31‧‧‧框體

34、35‧‧‧滾輪

38A、38B‧‧‧絲

41‧‧‧空間部

42‧‧‧連接管

43‧‧‧散佈口

45、45a、45b、45c‧‧‧填料(改質體)

46‧‧‧料斗

47‧‧‧風扇(分散裝置)

48‧‧‧分流器

50‧‧‧加速器

51‧‧‧網狀電極

52‧‧‧電源

61‧‧‧表面改質層

63‧‧‧改質劑散佈器

100‧‧‧三維印表機

200‧‧‧電腦

300‧‧‧驅動裝置

301‧‧‧CPU

302‧‧‧送絲裝置

304‧‧‧電流開關

306‧‧‧馬達驅動裝置

307‧‧‧埠

308‧‧‧填料供應器控制裝置

S‧‧‧造型物

H‧‧‧造型噴頭保持件

Tb‧‧‧管

Mx、My、Mz‧‧‧馬達

R1、R2‧‧‧樹脂材料

L‧‧‧填料的長度

‧‧‧填料的直徑

第1圖是示出實施例1所涉及的三維成型裝置的示意結構的立體圖。

第2圖是示出實施例1所涉及的三維成型裝置的示意結構的主視圖。

第3圖是示出XY平臺12的結構的立體圖。

第4圖是示出驅動裝置300的結構的功能方塊圖。

第5圖是示出成型物S的結構的一示例的側視圖。

第6圖是示出成型物S的結構的一示例的立體圖。

第7圖是示出第5圖和第6圖所示之成型物S的製造步驟的一示例的步驟圖。

第8圖是示出成型物S的結構的另一示例的俯視圖。

第9圖是對使用不同種類的樹脂的情況下的問題點進行說明的示意圖。

第10圖是對成型噴頭25和填料供應器28的作用進行說明的示意圖，(a)是供給填料的狀態，(b)是供給填料之後的樹脂的狀態。

第11圖是示出根據本實施例形成的成型物S的一示例的示意俯視圖以及A-A、B-B處的示意剖視圖。

第12圖是示出將根據本實施例而形成的成型物S拉伸時的效果的俯視 圖。

第13圖是示出實施例2所涉及的填料供應器的結構的示意圖。

第14圖是示出實施例3所涉及的填料供應器的結構的示意圖。

第15圖是示出實施例4所涉及的三維成型裝置的一部分的示意圖，(a)為俯視圖，(b)為側視圖。

第16圖是示出另一實施例所涉及的三維成型裝置的一部分的示意圖，(a)為示出成型噴頭25和填料供應器28的關係的圖，(b)是設置有兩個填料供應器的示例，(c)是移動填料供應器的示例。

第17圖是示出成型物S的結構的另一示例的側視圖。

第18圖是示出成型物S的結構的另一示例的立體圖。

第19圖是示出成型物S的結構的另一示例的側視圖。

第20圖是示出成型物S的結構的另一示例的立體圖。

第21圖是示出成型物S的結構的另一示例的俯視圖。

第22圖是示出成型物S的結構的另一示例的俯視圖。

第23圖是示出成型物S的結構的另一示例的俯視圖。

接著，參照圖式對本發明的實施例進行詳細說明。

【實施例1】

(整體結構)

第1圖是示出在實施例1中使用的三維印表機100的示意結構的立體圖。三維印表機100具有框架11、XY平臺12、成型平臺13、升降平臺14、以及導軸15。

作為控制該三維印表機100的控制裝置的電腦200與該三維印表機100相連。另外，用於驅動三維印表機100中的各種機構的驅動裝置300也與該三維印表機100相連。

(框架11)

如第1圖所示，框架11例如具有長方體的外形，具備鋁等金屬材料的金屬框。在該框架11的四個角部處，例如以在第1圖的Z方向、即相對於成型平臺10的平面垂直的方向上延伸的方式形成有四根導軸15。導 軸15為如下文所述限定使升降平臺14上下方向地移動的方向的直線狀的部件。導軸15的根數不限於四根，可設定成能夠穩定地支撐並移動升降平臺14的根數。

(成型平臺13)

成型平臺13是載置成型物S的平臺，是下述的堆積從成型噴頭噴出的熱塑性樹脂的平臺。

(升降平臺14)

如第1圖以及第2圖所示，升降平臺14在其四個角部處貫穿有導軸15，沿著導軸15的長度方向(Z方向)可移動地構成。升降平臺14包括與導軸15接觸的滾輪34、35。透過該等滾輪34、35與導軸15之上接觸的同時旋轉，升降平臺14能夠在Z方向上順暢地移動。另外，如第2圖所示，透過帶、鋼絲、滑輪等組成的動力傳遞機構來傳遞馬達Mz的驅動力，進而使升降平臺14在上下方向上以規定的間隔(例如0.1mm間隔)移動。馬達Mz適宜地有伺服馬達、步進馬達等。而且，可以透過使用未圖示的位置感測器來連續地或間歇地即時測量實際的升降平臺14的高度方向的位置，並進行適當的校正，來提高升降平臺14的位置精度。對於下述的成型噴頭25A、25B、填料供應器28也是同樣的。

(XY平臺12)

XY平臺12載置在該升降平臺14的上面。第3圖是示出該XY平臺12的示意結構的立體圖。XY平臺12包括框體21、X導軌22、Y導軌23、捲盤24A、24B、成型噴頭25A、25B、填料供應器28和成型噴頭保持件H。X導軌22，其兩端嵌入Y導軌23中，在Y方向上可自由滑動地被保持。捲盤24A、24B被固定在成型噴頭保持件H上，隨著由成型噴頭保持件H保持的成型噴頭25A、25B的動作而在XY方向上移動。作為成型物S的材料的熱塑性樹脂是直徑3~1.75mm左右的繩狀的樹脂(絲38A、38B)，雖然其通常以被捲繞在捲盤24A、24B上的狀態來保持，但是在成型時被下述設置在成型噴頭25A、25B上的馬達(擠出機)送入成型噴頭25A、25B內。

而且，也能夠是這樣的結構：捲盤24A、24B不固定在成型噴頭保持件H上而是固定在框體21等上，不追隨成型噴頭25的動作。另外，作為絲38A、38B在露出的狀態下被送入成型噴頭25內的結構，也可以是借 助引導件(例如，管、環狀引導件等)被送入成型噴頭25A、25B內。而且，如下所述，絲38A、38B分別由不同的材料製成。作為一示例，在一者為ABS樹脂、聚丙烯樹脂、尼龍樹脂、聚碳酸酯樹脂中的任一個的情況下，另一者可以是該樹脂之外的樹脂。或者，即使是相同的材料的樹脂，其內部含有的填料的材料的種類或比例也可以不同。即，較佳地，絲38A、38B分別具有不同的性狀，能夠透過其組合來提高成型物的特性(強度等)。

而且，在第1圖至第3圖中，成型噴頭25A構成為熔融、擠出並噴出絲38A，成型噴頭25B構成為熔融、擠出並噴出絲38B，準備了分別獨立的成型噴頭用於不同的絲。但是，本發明不限於此，也能夠採用這樣的結構：僅準備單一的成型噴頭，透過單一的成型噴頭選擇性地熔融、擠出並噴出多種絲(樹脂材料)。

絲38A、38B從捲盤24A、24B經由管Tb被送入成型噴頭25A、25B內。成型噴頭25A、25B由成型噴頭保持件H保持，構成為能夠與捲盤24A、24B一同沿著X導軌22、Y導軌23移動。另外，雖然在第2圖以及第3圖中省略了圖示，但是在成型噴頭25A、25B內配置有用於向Z方向下方送入絲38A、38B的擠出馬達。成型噴頭25A、25B可設為在XY平面內彼此保持一定的位置關係，能夠與成型噴頭保持件H一起移動，也可以構成為在XY平面內彼此的位置關係可改變。

而且，雖然在第2圖以及第3圖中省略了圖示，但是用於使成型噴頭25A、25B相對於XY平臺12移動的馬達Mx、My也設置在該XY平臺12上。馬達Mx、My例如適宜地是伺服馬達、步進馬達等。

作為改質體供應器的填料供應器28固定在成型噴頭保持件H上，追隨由成型噴頭保持件H保持的成型噴頭25A、25B的運動在XY方向上移動。填料供應器28將填料的一部分或全部從被成型噴頭25A或25B噴出並固化之成為成型物的樹脂的表面埋入到內部，並固定在樹脂中。

填料供應器28在XY平面內彼此保持一定的位置關係、能夠與成型噴頭25A、25B一起移動，但是也可構成為成型噴頭25A、25B的位置關係彼此能夠改變。

(驅動裝置300)

接著，參照第4圖的方塊圖對驅動裝置300的構造進行詳細 說明。驅動裝置300包含CPU301、送絲裝置302、電流開關304、馬達驅動裝置306以及填料供應器控制裝置308。

CPU301透過輸出輸入埠307接收來自電腦200的各種信號，進行驅動裝置300的整體的控制。送絲裝置302按照來自CPU301的控制信號，向成型噴頭25A、25B內的擠出馬達，對絲38A、38B的相對於成型噴頭25A、25B的送出量(擠入量或退出量)進行指示並控制。

電流開關304是用於切換在加熱器26中流動的電流量的開關電路。透過切換電流開關304的開關狀態，增加或減少在加熱器26中流動的電流，由此控制成型噴頭25A、25B的溫度。另外，馬達驅動裝置306按照來自CPU301的控制信號，產生用於控制馬達Mx、My、Mz的驅動信號。

而且，填料供應器控制裝置308在填料供應器28和成型噴頭25A、25B的位置關係構成為彼此可改變的情況下，按照來自CPU301的控制信號，控制填料供應器28的位置關係。而在填料供應器28在XY平面內與成型噴頭25A、25B彼此保持一定的位置關係並能夠移動的情況，上述控制可省略。

在如上述那樣構成的三維成型裝置中，首先對不使用填料供應器28，但使用多種樹脂材料形成成型物S的情況進行說明。

在該三維成型裝置中，控制裝置200這樣進行運作：使用多種樹脂材料，以指定的多種樹脂材料的配比，使樹脂材料在延伸方向(成型方向)上每層不同。

(成型物S)

第5圖是示出成型物S的結構的一示例的側視圖，第6圖是其立體圖。如第5圖以及第6圖所示，在該三維成型裝置中，例如使用多種樹脂材料R1、R2，成型一個成型物S(以下為了簡化說明，以使用兩種樹脂材料的情況為中心進行說明，但是必然也能夠使用三種以上的樹脂材料)。

另外，在本實施例中，在一個層上，按照規定的配比，以一個方向作為長度方向而形成多種樹脂材料R1、R2。在第5圖以及第6圖的示例中，例如在第一層(第6圖的最下層)中，樹脂材料R1、R2的配比為1：1，而且各樹脂材料R1、R2的長度方向為X軸方向(第一方向)，以沿著垂直於X軸的方向(第二方向)排列的方式，交錯地、在X軸方向上連續地形成樹 脂材料R1和R2。另一方面，在比第一層更上一層的第二層中，樹脂材料R1、R2的配比與第一層同樣地為1：1，但是各個樹脂材料R1、R2的長度方向不是第一層的X軸方向，而是與X軸交叉的軸(協力廠商向)例如Y軸方向，樹脂材料R1、R2沿著X軸方向(第四方向)排列。從下述的說明也可明顯地得知，第5圖以及第6圖中所示出的樹脂材料的數量、樹脂材料的配比等不過是一示例，可根據所要求的成型物的樣式等進行各種變更，這是不言而喻的。

在這樣的成型物S中，樹脂材料R1在一個層內沿第一方向延伸，另一方面，在其上一層中沿與第一方向交叉的第二方向延伸。由此，成型物S具有第一層和第二層中的樹脂材料R1的交叉位置處樹脂材料R1彼此在上下方向上接合的結構(所謂的井字結構)。樹脂材料R2也同樣地在夾在樹脂材料R1中的位置處具有同樣的井字結構，在上下方向上接合。

(成型物S的成型步驟)

參照第7圖對第5圖以及第6圖中示出的成型物S的成型步驟進行說明。首先，在第一層中，如第7圖(a)所示，以大致1：1的排列間距，以X方向為長度方向形成樹脂材料R1。

接著，如第7圖(b)所示，以使樹脂材料R1的間隔填埋的方式，同樣地以大致1：1的排列間距形成樹脂材料R2。此時，能夠沿著樹脂材料R1的外周形狀以填埋兩個樹脂材料R1之間的間隔的方式形成樹脂材料R2。

接著，在第二層中，如第7圖(c)所示，以大致1：1的排列間距，以Y方向為長度方向形成樹脂材料R2。

接著，如第7圖(d)所示，以填埋樹脂材料R2的間隔的方式，同樣地以大致1：1的排列間距形成樹脂材料R1。此時，能夠沿著樹脂材料R2的外周形狀，以填埋兩個樹脂材料R2之間的間隔的方式形成樹脂材料R1。

透過重複上述第7圖(a)至第7圖(d)所示的步驟，能夠得到上述井字結構的成型物S。

而且，在一個層中連續地形成同一種樹脂材料的情況下，能夠如第5圖、第6圖所示連續地形成近似圓柱形狀的樹脂材料，但是也能 夠如第8圖所示，形成板狀的樹脂材料。

(成型物S的問題點)

例如，在第8圖所示的板狀的樹脂材料在兩個軸上延伸的情況下，如果樹脂彼此的關係是樹脂彼此緊貼，則進行拉伸加工或擠壓加工時，如第9A圖所示能夠樹脂間不產生間隙地拉伸。但是，在與其他的樹脂的反應性不足、樹脂彼此不緊貼而僅僅是接觸的情況下，如第9B圖所示在拉伸後的樹脂內產生空隙，可確認機械強度顯著降低。

特別地，在具有井字結構的成型物S中，在氟系樹脂(PTFE、PVF、PFA、FEP等)等這樣與其他的樹脂的接合強度低的情況下，結構體中即使產生形變也沒有內部的應力集中的點，作為結構體不會破裂。但是，由於整體的形變量變大，因此難以提高剛性。即，雖然沒有產生破裂，但是容易變形。另外，透過熱擠壓等將具有井字結構的複合樹脂材料擠入模具內進行成型的情況也存在，但是對作為複合體的成型後形狀施加了由拉伸產生的伸長力或壓縮力等。此時，在使用熔點和流動點不同的多個樹脂材料的情況下，若樹脂間的結合力弱，則特別是在拉伸時樹脂間會產生間隙，作為結構體不能得到機械強度。

(散佈填料)

在本實施例中，為了解決上述問題，作為改變樹脂間的接合強度的改質體使用了填料，在從成型噴頭25噴出樹脂後，散佈填料，從樹脂的表面到內部埋入填料。如第10圖(a)所示，填料的散佈是對從成型噴頭25噴出的半硬化狀的樹脂，由沿著成型噴頭25的前進方向追隨的填料供應器28來進行的。

被散佈的填料以隨機的角度散佈在樹脂上，雖然既有從樹脂表面刺入的填料，也有以橫跨樹脂側面的方式被固定的填料，但是填料的一部分固定在樹脂中，另一側飛出樹脂外的填料占大多數。由於對於該被固定的填料後續一層的樹脂將其收納，因此形成在不同種類的樹脂彼此間打入騎馬釘(clamp)的狀況。第10圖(b)的A-A剖面是對此進行圖示的圖，示出了由埋入在下層R1中的填料45a和埋入在處於上層的R1樹脂中的填料45b、埋入在現在正在噴出的R2樹脂中的填料45c所形成的樹脂彼此的連接情形。

此處，在第10圖(a)中，為了容易固定填料，在噴出樹脂後散佈填料。對此，由於重量大的填料不會飛散，因此也能夠在噴出樹脂之前散佈填料。但是，由於填料若不被固定則容易飛散，因此較佳在噴出後馬上進行的方法。

(填料(改質體))

在本實施例中，作為用於改變樹脂間的接合強度的改質體使用了填料，該填料也被稱作填充劑，為了提高塑膠的強度，能夠從混煉後使用的無機或有機微小粉末中選擇並使用。作為在本實施例中具有的形狀，優選為針狀或棒狀、纖維狀的形狀，如第10圖(c)所示，填料的長度L與填料的直徑的比(L/)較佳設為1.2以上，更佳設為1.5以上。另外，可以是填料的直徑與噴出的樹脂的寬度相比足夠小，但填料的長度L比噴出的樹脂的寬度大。進一步，填料的兩端可以是尖的。

作為填料的材質，能夠使用玻璃纖維、雲母、碳、纖維素、金屬等。另外，不僅是硬質的材料，也可以是有柔韌性的材料。在埋入了柔韌性填料的樹脂的情況下，能夠賦予樹脂整體以柔軟地拉伸的特性，能夠提高抗彎強度。

關於填料的添加量，在觀察如第10圖(b)所示那樣的樹脂的剖面的情況下，體積比能夠設為5%以上。另外，作為填料的分佈狀態，與樹脂的內部相比更多地分佈在樹脂彼此的介面處，例如，樹脂內部的比例可設為10~45%，介面的比例可設為50~90%。

進一步地，對填料施加矽烷偶聯處理、鋁處理，鈦酸鹽處理、鉻酸處理、催化處理等化學表面處理或等離子體處理、離子處理、臭氧處理等物理表面處理，能夠改善填料自身的特性，並改善與樹脂之間的嵌入強度。

(成型物的製造方法)

以下，根據第10圖對含有上述那樣的填料的成型物的製造方法進行說明。

首先，透過成型噴頭25熔融、擠壓的同時噴出作為成型物的一部分的樹脂材料R1，在成型平臺上形成R1層(第10圖(a))。接著，使用作為改質體供應器的填料供應器28追隨成型噴頭25的前進方向，同時使 填料45a從R1層的表面到內部埋入。由此，填料45a在相對於樹脂R1露出一部分的狀態下被埋入(第10圖(b))。

接著，在樹脂R1的相鄰的位置處，熔融、擠壓的同時噴出作為成型物的一部分的樹脂(在第10圖(b)中為樹脂材料R1)，在R1層上進一步形成R1層。透過R1層的形成，從下層的R1層露出的填料45a的一部分被收納到上層的R1層的內部(第10圖(b))。

進一步地，使用填料供應器28，追隨成型噴頭25的前進方向，使填料45b從R1層的表面到內部埋入。由此，填料45b在相對於上層的R1層露出一部分的狀態下被埋入。

接著，在R1層的相鄰的位置處，熔融、擠壓的同時噴出成為成型物的一部分的樹脂(第10圖(b)中為樹脂材料R2)，在樹脂R1上形成R2層。透過R2層的形成，從下層的R1層露出的填料45a的一部分被收納到上層的R2層的內部(第10圖(b))。

進一步地，使用填料供應器28，追隨成型噴頭25的前進方向，使填料45c從R2層的表面到內部埋入。由此，填料45c在相對於上層的R2層露出一部分的狀態下被埋入。

透過重複上述步驟，如下述的第12圖所示，能夠製造由樹脂R1、R2製成的成型物。

(作用)

若在噴出樹脂之前或之後立刻散佈填料，則雖然被散佈的樹脂附著在熔融的樹脂的表面上，但並非整個填料被收納在噴出樹脂中，如第11圖所示，形成一端(圖中●側)被固定在噴出樹脂中，但另一端(圖中的→側)從樹脂中突出的狀態。此處，若熔融並噴出接下來的樹脂(不僅是相鄰的，還有層疊方向的)，則另一端被固定在不同的樹脂中，恰好起到類似於騎馬釘的功能。因此，即使是熔融但沒有相連的樹脂之間，由於填料作為釘耙而起作用，樹脂間也被強固地相連。

(效果)

基於第12圖對本實施例的效果進行說明。

關於拉伸時樹脂之間產生間隙，主要原因是成型時不同種類的樹脂熔融但沒有結合，在拉伸時獨立地運動。特別地，不同種類的樹 脂的軟化溫度不同的情況下會更顯著地發生這種現象。

與此相對地，在本實施例中，透過在成型時埋入填料45，使其作為連接不同種類的樹脂的騎馬釘起作用，如第12圖所示，即使是沒有親和性的不同種類的樹脂之間，也能夠在一體化的狀態下被拉伸，因此，樹脂間不會產生間隙。

即使對這樣的結構體進行拉伸或擠壓加工，樹脂間也不會脫開，不會產生空隙，能夠確保機械強度。

而且，填料45以隨機的狀態被埋入，因此能夠防止在一個方向上被拔出。

進一步地，埋入了填料的樹脂與樹脂單質相比改善了對熱的熱膨脹和機械強度(抗拉強度)，因此熱穩定性、機械穩定性也很優異。

【實施例2】

參照第13圖對本發明的實施例2所涉及的三維成型裝置進行說明。實施例2的三維成型裝置，其整體結構、基本的運作以及形成得到的成型物S與實施例1相同，以下省略重複的說明。

在實施例2中，作為改質體供應器的填料供應器的結構與實施例1不同。

第13圖中示出了實施例2所涉及的三維成型裝置的填料供應器29的示意圖。

該填料供應器29包括：被投入填料45的料斗46；用於均勻地分散填料45的空間部41；設置在空間部41的下方、用於排出填料45並使其散佈在樹脂中的散佈口43；設置在空間部41內、用於使填料45旋轉並均勻地分散的分散裝置47；以及設置在空間部41內、用於使均勻地分散的填料45聚集在散佈口43處的分流器48。分流器48的結構沒有特別的限定，能夠構成為平板的一端固定在空間部41的壁側，另一端配置在散佈口43的附近，朝向散佈口43的方向引導填料45的流向。另外，也可以是單純地阻擋前進方向的板狀、塊狀的障礙物這樣的部件。在第13圖中記載了風扇作為分散裝置，但是分散裝置也可以是此外的方法。

，若向填料供應器29的料斗46中投入填料45，在空間部41內透過風扇47的送風使填料45飛散，成為均勻的狀態。另外，透過分流器48 的作用，一部分的風還穿過散佈口43，因此填料45被加速，以比自由落體更大的力對樹脂衝擊。因此，與填料45在自重的作用下落下的情況相比，能夠使填料45的固定在樹脂內的部分的長度更大。

【實施例3】

參照第14圖對本發明的實施例3所涉及的三維成型裝置進行說明。實施例3的三維成型裝置，其整體結構、基本的運作和形成得到的成型物S與實施例1和實施例2相同，在以下省略重複的說明。

如第14圖所示，該實施例3，在填料供應器29的填料散佈口43處進一步設置有加速器50，這一點與實施例2不同。

加速器50包括：使填料帶負電的網狀電極51；以及使成型平臺13為正、使網狀電極51為負、從成型平臺13朝向網狀電極51施加電場的電源52。

透過該加速器50，從散佈口43送出的填料45被網狀電極51充上負電，由於進一步被成型平臺13和網狀電極51之間形成的電場加速並保持速度，增大了動能，因此相對於噴出樹脂刺入得更深。因此，更好地發揮了騎馬釘的效果，進一步成為使不同種類的樹脂彼此難以脫開的結構。

【實施例4】

參照第15圖對本發明的實施例4所涉及的三維成型裝置進行說明。實施例4的三維成型裝置，其整體結構、基本的運作和形成得到的成型物S與實施例1相同，以下省略重複的說明。

如第15圖所示，該實施例4，在使用兩種樹脂材料R1、R2來成型一個成型物S的情況下，在R1、R2層的介面處使用改質劑散佈器63形成表面改質層61，這一點與實施例1不同。

在本實施例中，由位於成型噴頭25的前進方向的前方的填料供應器28來散佈填料45的同時，從成型噴頭25噴出樹脂R2，在其噴出後在樹脂的表面上由改質劑散佈器63來散佈改質劑。當R2層噴出到了端部後，填料供應器28、成型噴頭25以及改質劑散佈器63使前進方向反轉，與上述同樣地，由填料供應器28來散佈填料45的同時，從成型噴頭25噴出樹脂R2，在其噴出後在樹脂的表面上由改質劑散佈器63來散佈改質劑。

作為改質劑，能夠使用黏合劑或偶聯劑等提高樹脂間的結 合力的改質劑。

另外，在第15圖中，示出了填料供應器28位於成型噴頭25的前進方向的前方的示例，但是也可以構成為填料供應器28從成型噴頭25的後方追隨成型噴頭25的前行而移動。

根據本實施例，在成型的過程中塗覆改質劑的同時進行成型，在表面上形成介面改質層61，同時透過散佈填料45使填料45存在於樹脂之間，能夠進一步得到結合力強的結構體。

【其他的實施例】

(1)如第10圖所示，在實施例1中，為填料供應器28在成型噴頭25之後追隨的結構，但是如第16圖(a)所示，能夠採取填料供應器28在成型噴頭25的移動方向的前方、後方中的任一種的結構。另外，如第16圖(b)所示，也可以是在成型噴頭25的移動方向的前方或後方設置填料供應器28A的同時，在與移動方向垂直的方向的前方或後方設置填料供應器28B，設置有多個填料供應器的結構。進一步，如第16圖(c)所示，也可是這樣的結構：配置在成型噴頭25的前方或後方的填料供應器28在成型過程中沿與成型噴頭25的移動方向垂直的方向移動，或填料供應器28以成型噴頭25為中心旋轉。

(2)在第5圖以及第6圖中，示出了樹脂材料R1以及R2的配比為大致1：1的成型物S，但是本實施例中所製造的成型物S必然不限於此。例如，樹脂材料的配比不限於1：1，能夠設定為其他的期望的比例。進一步地，配比在層疊方向和/或水平方向(同一層內)上，能夠階段性地或連續地變化。

如第17圖以及第18圖所示，在樹脂材料R1、R2的配比為2：1的情況下，能夠透過重複地形成兩根樹脂材料R1和一根樹脂材料R2來進行製作。但是，不限於此，例如第19圖以及第20圖所示，透過重複地形成四根樹脂材料R1和兩根樹脂材料R2，能夠得到2：1的配合比。

進一步地，如第21圖所示，上下層中的樹脂材料R1、R2的交叉角度能夠設定為90°之外的角度。

另外，如第22圖以及第23圖所示，樹脂材料R1、R2也可以是波浪形。而且，第22圖的波浪形的樹脂材料R1、R2其中心線或包絡線為 直線，但也可以是第23圖的波浪形的樹脂材料R1、R2，其中心線或包絡線為波浪線形。

(3)在上述實施例中，對作為樹脂使用了多個不同種類的材料的示例進行了說明，但是在使用多個相同種類的樹脂材料的情況也同樣能夠適用。

(4)在上述實施例中，三維印表機100的移動機構包括相對於成型平臺13垂直地延伸的導軸15、沿著導軸15移動的升降平臺14以及XY平臺12，但是本發明的三維印表機100的移動機構不限於此。例如也可以是固定搭載成型噴頭25A、25B的XY平臺12，且能夠升降成型平臺13的移動機構。

(5)在上述實施例中，示出了三維印表機100、電腦200以及驅動裝置300分別獨立的結構。但是，電腦200以及驅動裝置300也能夠被內置於三維印表機內。

(6)以上，雖然對本發明的幾個實施例進行了說明，但是這些實施例作為示例被提出，並非意在對發明的範圍進行限定。這些新的實施例能夠以其他的各種形態被實施，在不脫離發明的要旨的範圍內，能夠進行各種省略、替換、變更。這些實施例及其變形，包含在發明的範圍和要旨中的同時，包含在申請專利範圍中記載的發明和其等同的範圍中。

25‧‧‧成型噴頭

28‧‧‧填料供應器(改質體供應器)

41‧‧‧空間部

42‧‧‧連接管

43‧‧‧散佈口

45、45a、45b、45c‧‧‧填料(改質體)

R1、R2‧‧‧樹脂材料

L‧‧‧填料的長度

‧‧‧填料的直徑

Claims (18)

1. 一種三維成型裝置，包括：一成型噴頭，該成型噴頭熔融並噴出作為一成型物之材料的樹脂；一改質體供應器，該改質體供應器與該成型噴頭相鄰地被設置，以供給改變該成型物的機械特性的一改質體；以及一成型平臺，在該成型平臺上形成該成型物。
2. 如申請專利範圍第1項所述的三維成型裝置，其中，該改質體供應器包括：一投入部，該投入部投入該改質體；一空間部，該空間部用於分散該改質體；一排出部，該排出部設置在該空間部的下方，向外部擠出該改質體；以及一分散裝置，該分散裝置使該改質體分散。
3. 如申請專利範圍第2項所述的三維成型裝置，其中，還包括一分流器，該分流器設置於該空間部，將該改質體聚集到該排出部。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的三維成型裝置，其中，還包括一加速器，該加速器使該改質體朝向該成型物加速。
5. 如申請專利範圍第4項所述的三維成型裝置，其中，該加速器係利用該投入部與該排出部之間的壓力差。
6. 如申請專利範圍第4項所述的三維成型裝置，其中，該加速器包括：用於使該改質體帶負電的一電極、以及從形成該成型物的平臺向該電極施加電場的一電源。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的三維成型裝置，其中，該改質體供應器形成為與該成型噴頭的位置關係能夠改變。
8. 如申請專利範圍第7項所述的三維成型裝置，其中，該改質體供應器配合成型時的該成型噴頭的前進方向而旋轉。
9. 一種改質體供應器，該改質體供應器與熔融並噴出作為一成型物材料的樹脂的一成型噴頭相鄰地被設置，以供給改變該成型物的機械特性的一改質體。
10. 如申請專利範圍第9項所述的改質體供應器，包括：一投入部，該投入部投入該改質體； 一空間部，該空間部用於分散該改質體；一排出部，該排出部設置在該空間部的下方，向外部擠出該改質體；以及一分散裝置，該分散裝置分散該改質體。
11. 如申請專利範圍第10項所述的改質體供應器，其中，還包括分流器，該分流器設置於該空間部，將該改質體聚集到該排出部。
12. 如申請專利範圍第9項至第11項中任一項所述的改質體供應器，其中，還包括加速器，該加速器使該改質體朝向該成型物加速。
13. 一種成型物，係跨越相鄰地配置的相同種類或不同種類的樹脂材料的介面來配置改變所述樹脂材料的機械特性的一改質體。
14. 如申請專利範圍第13項所述的成型物，其中，與該相同種類或不同種類的樹脂材料的內部相比，該改質體較多地存在於該相同種類或不同種類的樹脂材料的介面處。
15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的成型物，其中，該改質體為針狀、棒狀或纖維狀的填料。
16. 如申請專利範圍第15項所述的成型物，其中，該填料的長度與其直徑的比為1.2以上。
17. 如申請專利範圍第13項至第16項中任一項所述的成型物，其中，由該不同種類的樹脂材料形成井字結構。
18. 一種成型物的製造方法，其通過重複下述各步驟來製造成型物：一第一樹脂噴出步驟，熔融並噴出作為一成型物的一部分的一第一樹脂；一改質體導入步驟，從該噴出的第一樹脂的表面到內部，埋入改變該成型物的機械特性的一改質體；一第二樹脂噴出步驟，在以該改質體部分露出的狀態埋入有該改質體的該第一樹脂的相鄰位置，熔融並噴出作為成型物的一部分的一第二樹脂；以及一第二改質體導入步驟，從該噴出的第一樹脂或第二樹脂的表面到內部，埋入該改質體。