TW201707794A - 噴液裝置 - Google Patents

Abstract

本案關於一種噴液裝置，適用於噴出一成型材料以成形3D成型物，噴液裝置包含：成型材料加熱器以及噴頭，成型材料加熱器用以對輸入之成型材料逐漸加溫成熔融狀之液態並輸出；噴頭內設有容器，以及底部設有噴孔，連通該容器，容器供導入儲置液態之成型材料於其中，且內部設有加壓器，供以對容器內施加壓力，促使液態之成型材料由噴孔噴出，以成形3D成型物。

Description

噴液裝置

本案係關於一種噴液裝置，尤指一種適用於3D成型技術之噴液裝置。

3D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為具有一定功能的原型或可製造直接使用的零件或成品，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週期，因而使得3D列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，FDM）技術，其乃輸送成型材料透過加熱對成型材料加熱成熔融液態，再由一擠出口擠出熔融液態成型材料而冷卻堆疊出3D成型物。

就以目前熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，FDM）技術而言，要如何使液態成型材料穩定擠出去成型，實為目前3D成型技術迫切需要解決之問題。

有鑑於此，本發明就以噴頭技術結合 FDM供料技術，以更穩定精確的噴出成型材料去堆疊出成型物，如此廣泛地應用於3D成型技術中，供以產業上利用 。

本案之主要目的在於提供一種以噴頭技術結合 FDM供料技術的噴液裝置 ，以更穩定精確的噴出成型材料去堆疊出成型物，俾可解決習知3D成型技術中所面臨的技術瓶頸。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種噴液裝置，適用於噴出一成型材料以成形出一3D成型物，該噴液裝置包含：成型材料加熱器，用以對輸入之該成型材料逐漸加溫成熔融狀之液態並輸出；以及一噴頭，其內設有一容器，以及底部設有噴孔，連通該容器，該容器供導入儲置該液態之成型材料於其中，且內部設有一加壓器，供以對該容器內施加壓力，促使該液態之成型材料由該噴孔噴出，以成形該3D成型物。

1‧‧‧噴液裝置

10‧‧‧噴頭

100、110‧‧‧殼體

101‧‧‧加壓器

102‧‧‧容器

103‧‧‧噴孔

11‧‧‧成型材料加熱器

111‧‧‧加熱組件

12‧‧‧成型材料匣

13‧‧‧進料器

14‧‧‧成型材料

15‧‧‧驅動輪

16‧‧‧輸送管

2‧‧‧3D成型物

20‧‧‧成型托盤

第1圖為本發明之噴液裝置示意圖。

第2圖為第1圖所示之噴液裝置應用於一3D成型技術示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請同時參閱第1圖及第2圖，第1圖為本發明之噴液裝置示意圖，第2圖為第1圖所示之噴液裝置應用於一3D成型技術示意圖。於本實施例中，噴液裝置1係應用於一3D成型技術裝置中，以將成型材料14加溫並噴出成形為一3D成型物2，但不以此為限。

上述噴液裝置1至少包含噴頭10及成型材料加熱器11，該成型材料加熱器11用以對供給輸入之成型材料14逐漸加溫，以形成成型材料17熔融狀之液態輸出，而該噴頭10內設有加壓器101及容器102，且在底部設有噴孔103，連通於容器102；其中，成型材料14輸入成型材料加熱器11中，以逐漸加溫形成熔融之液態輸出至噴頭10中，以儲置於噴頭10之容器102內，並透過噴頭10內的加壓器101對容器102內之液態成型材料17施加壓力，進而促使該液態成型材料17由噴頭10底部的噴孔103噴出，以 冷卻 堆疊成形出該3D成型物2。

如第1圖所示，本案之噴液裝置1更可包括成型材料匣12、進料器13、驅動輪15及輸送管16等結構，其中該成型材料匣12用以容置該成型材料14並能向外導出輸送，該進料器13及驅動輪15則用以驅動該成型材料14由成型材料匣12輸送至成型材料加熱器11中，以對該成型材料14進行逐漸加溫，以形成熔融狀之液態輸出，再透過輸送管16將該成型材料加熱器11所輸出之液態成型材料17輸送至噴頭10之容器102中，以使液態成型材料17儲置於容器102中。於一些實施例中，噴頭10更包括一殼體100，但不以此為限，殼體100內具有容置空間，用以供加壓器101及容器102設置，以及，噴孔103則設置於殼體100之底部，並與容器102相連通，用以將設置於容器102內之液態成型材料17噴出。以及，該殼體100係可由但不限由金屬材質、塑膠材質、塑膠包覆金屬材質之至少其中之一的材質所構成。

以本實施例為例，該成型材料14係可為但不限為至少一線材，該至少一線材之直徑之較佳值係介於0.01 mm至2.0 mm之間，且該至少一線材之直徑之最佳值係介於0.1 mm至1.0 mm，但不以此為限。且於本實施例中，該成型材料更包含至少一熱塑性高分子材料，該熱塑性高分子材料係可為但不限為塑膠材料及支撐材料，舉例來說，熱塑性高分子材料係包含一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚醯胺 、一聚甲醛、一纖維素塑料、一聚四氟乙烯、一聚醯亞胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂之至少其中之一或其混合物，以作為塑膠材料，但不以此為限，又或者是，該熱塑性高分子材料係可包含一聚乳酸（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）、一尼龍(Nylon)、一尼龍6、一尼龍66、一聚酸甲酯（PMMA）、一氯化聚乙烯（CPE）、一醋酸纖維素、一聚對苯二甲酸乙二酯（PETE或PET）、一聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸二丁酯（PBT）、改質聚氯化二甲基苯（m-PPE）之至少其中之一或其混合物，以作為支撐材料，但不以此為限。

又於另一些實施例中，該成型材料係可為但不限為由至少一熱塑性高分子材料與至少一天然材質粉末混合以構成，該至少一天然材質粉末係包含金屬、陶瓷、石材、木材、玻璃之其中之ㄧ或其混合物，但不以此為限，且該金屬係可為但不限為鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、錒、釷、鏷、鈾、錼、鐵、鈷、鎳、錳、銀、鋁、鎵、銦、銻、鉍、金、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑之至少其中之一或其混合物。

又於本實施例中，如第1圖所示，噴液裝置1之成型材料加熱器11更具有一殼體110及一加熱組件111，該加熱組件111設置於殼體110內，殼體110係可由但不限由金屬材質、塑膠材質、塑膠包覆金屬材質之其中之一所構成；該加熱組件則可為但不限為熱電阻加熱組件、雷射加熱組件、其它結構之加熱組件之其中之一。且輸送管16之材質則可由但不限由金屬材質、高耐溫塑膠材質、高耐溫塑膠包覆金屬材質之其中之一所構成。以及，噴頭10係可為但不限為熱汽泡式噴頭、壓電式噴頭、微機電製程製造噴頭之至少其中之一。設置於噴頭10內之加壓器則可為但不限為電動幫浦、氣動幫浦、電磁幫浦之至少其中之一。

請續參閱第2圖，如圖所示，本案之噴液裝置1係應用於3D成型機3中，且其主要係透過成型材料匣12以儲置成型材料14，並透過進料器13及驅動輪15之驅動，進而將成型材料匣12內的成型材料14驅動並輸送出來，再輸送至成型材料加熱器11中，以進行逐漸加溫，並使成型材料14熔融以形成液態輸出，再透過輸送管16將該液態成型材料17輸送至噴頭10中，以使液態成型材料17儲置於噴頭10之容器102中，其後，再透過加壓器101對容器102內之液態成型材料17施加壓力，進而促使該液態成型材料17由噴頭10底部的噴孔103噴出，使該液態成型材料17可噴出堆疊於一成型托盤20上，並 依據每一層不同之斷面圖形進行堆疊，且隨著 液態成型材料17 的自然冷卻固化、 依序堆疊成型，進而以層層堆疊出一3D成型物2。

綜上所述，本案之噴液裝置，係可應用於3D成型機中，透過成型材料加熱器以對成型材料進行逐漸加溫熔融，使之成為液態成型材料，並輸送至噴頭，透過噴頭內之加壓器將該液態成型材料施加壓力，進而可由噴孔噴出不同材質之液態成型材料，以堆疊成型3D成型物，不僅提供更穩定精確的噴出成型材料去堆疊出成型物之噴液裝置，同時更利於推廣3D列印技術，供產業上利用。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧噴液裝置

10‧‧‧噴頭

100、110‧‧‧殼體

101‧‧‧加壓器

102‧‧‧容器

103‧‧‧噴孔

11‧‧‧成型材料加熱器

111‧‧‧加熱組件

12‧‧‧成型材料匣

13‧‧‧進料器

14‧‧‧成型材料

15‧‧‧驅動輪

16‧‧‧輸送管

17‧‧‧液態成型材料

Claims (16)

1. 一種噴液裝置，適用於噴出一成型材料以成形一3D成型物，該噴液裝置包含：
      成型材料加熱器，用以對輸入之該成型材料逐漸加溫成熔融狀之液態並輸出；以及
      一噴頭，其內設有一容器，以及底部設有一噴孔，連通該容器，該容器供導入儲置該液態之成型材料於其中，且內部設有一加壓器，供以對該容器內施加壓力，促使該液態之成型材料由該噴孔噴出，以成形該3D成型物。
2. 如申請專利範圍第1項所述之噴液裝置，其中該噴液裝置更包括一成型材料匣及一進料器，該成型材料匣用以提供該成型材料，該進料器用以驅動該成型材料由該成型材料匣輸送至該成型材料加熱器，且該成型材料係為至少一線材。
3. 如申請專利範圍第2項所述之噴液裝置，其中該至少一線材之直徑係介於0.01mm至2.0mm。
4. 如申請專利範圍第2項所述之噴液裝置，其中該至少一線材之直徑係介於0.1mm至1.0mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之噴液裝置，其中該成型材 料更包含至少一熱塑性高分子材料。
6. 如申請專利範圍第5項所述之噴液裝置，其中該至少一熱塑性高分子材料係為一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚醯胺、一聚甲醛、一纖維素塑料、一聚四氟乙烯、一聚醯亞胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂之至少其中之一或其混合物。
7. 如申請專利範圍第5項所述之噴液裝置，其中該至少一熱塑性高分子材料係為一聚乳酸（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）、一尼龍(Nylon)、一尼龍6、一尼龍66、一聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、一氯化聚乙烯（CPE）、一醋酸纖維素、一聚對苯二甲酸乙二酯（PETE或PET）、一聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸二丁酯（PBT）、改質聚氯化二甲基苯（m-PPE）之至少其中之一或其混合物。
8. 如申請專利範圍第1項所述之噴液裝置，其中該成型材料係為至少一熱塑性高分子材料與至少一天然材質粉末所混合構成。
9. 如申請專利範圍第8項所述之噴液裝置，其中該至少一天然材質粉末包含金屬、陶瓷、石材、木材、玻璃之其中之一或其混合物。
10. 如申請專利範圍第9項所述之噴液裝置，其中該金屬係為鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、錒、釷、鏷、鈾、錼、鐵、鈷、鎳、錳、銀、鋁、鎵、銦、銻、鉍、金、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑之至少其中之一或其混合物。
11. 如申請專利範圍第1項所述之噴液裝置，其中該噴液裝置更包括一輸送管，以將該成型材料加熱器所輸出之該液態成型材料輸送至該噴頭之該容器，以儲置於該容器中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之噴液裝置，其中該輸送管係由一金屬材質、一高耐溫塑膠材質、一高耐溫塑膠包覆金屬材質之其中之一所構成。
13. 如申請專利範圍第1項所述之噴液裝置，其中該成型材料加熱器更具有一殼體，該殼體係由一金屬材質、一塑膠材質、一塑膠包覆金屬材質之其中之一所構成。
14. 如申請專利範圍第13項所述之噴液裝置，其中該成型材料加熱器更包含一加熱組件，設置於該殼體內，該加熱組件係為一熱電阻加熱組件、一雷射加熱組件、一其它結構之加熱組件之其中之一。
15. 如申請專利範圍第1項所述之噴液裝置，其中該噴頭係為一熱汽泡式噴頭、一壓電式噴頭、一微機電製程製造噴頭之至少其中之一。
16. 如申請專利範圍第1項所述之噴液裝置，其中該加壓器係為一電動幫浦、一氣動幫浦、一電磁幫浦之至少其中之一。