TWI549806B

TWI549806B - 三維列印機、製作三維物件的方法及該三維物件

Info

Publication number: TWI549806B
Application number: TW103128834A
Authority: TW
Inventors: 易聲宏; 曾奕霖; 楊士賢
Original assignee: 綠點高新科技股份有限公司
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-09-21
Also published as: TW201607738A

Description

三維列印機、製作三維物件的方法及該三維物件

本發明是有關於一種三維列印機、製作三維物件的方法及該三維物件，特別是指一種將粉末包覆於熱塑性材料外圍之三維列印機、製作三維物件的方法及該三維物件。

目前在製作具有三維立體輪廓(profile)的製品技術中，屬快速原型成型技術(RP)最熱門。快速原型成型技術的基本概念在於，利用堆疊的原理來製作三維物件。

在3D列印的種類中，熔融沉積成型(FDM)是將熱塑性材料加熱至熔融狀態，藉由出料頭將熔絲狀的熱塑性材料逐層堆疊以建構出三維物件。

然而，現有熔融沉積成型建構具三維物件的方式大都是在一起始高度的水平面上，利用擠出方式逐層地堆疊熱塑性材料於一基座上，使其固化後形成三維物件。也就是說，成型後的三維物件必須藉由後續的裝飾性或功能性加工製程，使此三維物件表面具有裝飾性或功能性外觀，因此整個製程的加工時間較長，導致製造成本較高。

又，參閱圖1，美國第US 2014/0079841 A1早期公開號發明專利案(以下稱前案1)公開一種多色熔融沉積成型印刷機(multicoloured fused deposition modeling print)，其包括：一用以列印支撐材料(support material)的第一印刷頭(print head，圖未示)，及一用以列印一高分子線狀成型材之熔體(melt of the build material)10的第二印刷頭1。第二印刷頭1供應有添加劑(additive)與有色油墨(color inks)，並具有一個噴嘴11、一個裝設有一計量器(metering apparatus，圖未示)的儲存容器(reservoir vessel)12，及一個用以混合添加劑與有色油墨的靜態混合器(static mixer)13；其中，添加劑與有色油墨是經儲存容器12所供應。噴嘴11分為一個上區與一個設置有靜態混合器13的下區。當一高分子線材14位於噴嘴11的上區時，高分子線材14是呈固態；當高分子線材14位於噴嘴11的下區時，高分子線材14是呈熔融態並透過靜態混合器13與添加劑及有色油墨進行混合，以成為高分子線狀成型材之熔體10。

此外，前案1也公開另一種印刷機的實施態樣( 圖未示)，其與圖1的差異僅在於，添加劑與有色油墨是先透過一個設置在第二印刷頭1之噴嘴11上方的動態混合器(dynamic mixer)進行混合成一混合物，以將混合物輸送到一設置在噴嘴11上區處的塗佈單元(coating unit)內，使混合物塗佈於固態的高分子線材14上，從而令表面塗佈有混合物的高分子線材14朝下移動至噴嘴11的下區成為高分子線狀成型材之熔體10。

前案1所公開的設備，其最主要解決的問題及其功效，是供應使用者在不用額外引入其他加工步驟的前提下，即可簡易地製得有色或多色的三維製品。此外，前案1的添加劑與有色油墨混合成一混合物後，混合物主要是塗佈於高分子線材14的表面上，而無須進一步與線材14均勻混合，亦可節省添加劑與有色油墨的使用量。

然而，不斷地改良開發三維列印機及製作三維物件的方法，以因應不同領域甚或是不同使用者的需求，是此技術領域的相關技術人員所待突破的難題。

本發明之目的，即在提供一種三維列印機。

本發明之另一目的，即在提供一種製作三維物件的方法。

本發明之又一目的，即在提供另一種製作三維物件的方法。

本發明之再一目的，即在提供一種三維物件。

於是，本發明三維列印機，是用以將一熱塑性材料及至少一粉末混合成型為一三維物件。該三維列印機包含：一具有一承載平台的承載單元、至少一粉末進給單元、一供料單元，及一運動單元。該至少一粉末進給單元具有一供容置該至少一粉末的儲存槽，及一連通該儲存槽而將該至少一粉末輸出的輸料管。該供料單元接收該熱塑性材料並自該輸料管接收該至少一粉末，而將該至少一粉末與該熱塑性材料共同輸出至該承載平台上。該運動單元電連接於該供料單元，以令該供料單元與該承載單元之間配合該三維物件的規格產生相對運動。

此外，本發明製作三維物件的方法，其包含以下步驟：令一三維列印機將一含有一粉末及一熱塑性材料之第一熔體塗佈於一承載平台上，並固化成一第一固態材，使該第一固態材於該承載平台上具有一二維的輪廓；令該三維列印機依據該第一固態材的該二維的輪廓將一含有一熱塑性材料的第二熔體塗佈於該承載平台上，且該第二熔體位於該二維的輪廓內並固化成一第二固態材，從而令該第一固態材與該第二固態材共同構成一部件層；及依序重複多次的該塗佈第一熔體與該第二熔體的步驟，以由下而上地依序在該部件層上堆疊出多數上下互相結合的部件層，從而成型出該三維物件。

再者，本發明另一種製作三維物件的方法，其包含以下步驟：提供一熱塑性材料及一粉末；加熱該熱塑性材料以形成一熔絲狀的熔體；將該粉末附著於該熔絲狀的熔體表面；令該熔體固化；及利用該固化的熔體形成該三維物件。

又，本發明之三維物件，包含一第一固態材及一第二固態材。該第一固態材是以一三維列印機逐層製成，並含有一經固化的熱塑性材料的熔絲狀熔體及附著於該熔體表面的一粉末。該第二固態材是以該三維列印機逐層製成，並含有一經固化的熱塑性材料的熔絲狀熔體，且位於該一固態材內以與該第一固態材共同構成該三維物件。

本發明之功效在於，改良供料單元的細部結構，可均勻混合粉末與加熱熔融後的熔體，又，利用外圍之第一固態材內的粉末，可使三維物件之表面的功能性提升，增加使用者的需求性。

2‧‧‧間隙調節單元

200‧‧‧三維列印機

3‧‧‧承載單元

31‧‧‧基座

32‧‧‧承載平台

4‧‧‧供料單元

41‧‧‧進料管

411‧‧‧內環面

4110‧‧‧第一流道

412‧‧‧外環面

413‧‧‧輸入端

414‧‧‧輸出端

415‧‧‧容室

416‧‧‧第二流道

42‧‧‧出料頭

421‧‧‧內環面

4210‧‧‧出料通道

4211‧‧‧大徑部

4212‧‧‧漸縮徑部

43‧‧‧槽體

431‧‧‧頂端

432‧‧‧底端

5‧‧‧粉末進給單元

51‧‧‧儲存槽

52‧‧‧輸料管

521‧‧‧第一段

522‧‧‧第二段

523‧‧‧輸入端

524‧‧‧輸出端

6‧‧‧流量調節單元

61‧‧‧連通管

611‧‧‧通道

612‧‧‧容室

613‧‧‧入口

614‧‧‧出口

62‧‧‧調節閥

621‧‧‧主體部

6210‧‧‧通道

622‧‧‧桿體部

63‧‧‧驅動件

631‧‧‧固定桿

7‧‧‧加熱單元

8‧‧‧運動單元

81‧‧‧縱向調節件組

82‧‧‧橫向調節件組

9‧‧‧三維物件

91‧‧‧熱塑性材料

910‧‧‧熔體

92‧‧‧粉末

93‧‧‧含有粉末的熔體

94‧‧‧第一固態材

941‧‧‧二維的第一輪廓

95‧‧‧第二固態材

951‧‧‧第二輪廓

96‧‧‧部件層

D‧‧‧大徑部的內徑

d‧‧‧進料管之內環面的內徑

d’‧‧‧垂直間距

R‧‧‧進料管的軸線

P‧‧‧連通管的軸線

Q‧‧‧連通管的徑向

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一正視示意圖，說明美國第US 2014/0079841 A1公開號發明專利所公開的一種多色熔融沉積成型印刷機；圖2是一正視圖，說明本發明三維列印機的主要結構；圖3是一立體圖，說明本發明三維列印機之一第一實施例；圖4是一局部剖視示意圖，說明本發明第一實施例之細部元件；圖5是沿圖4之直線V-V所取得一局部剖視示意圖，說明本發明第一實施例之一流量調節單元之一調節閥的一主本體之一通道位於一全開位置；圖6是一局部剖視示意圖，說明本發明第一實施例之調節閥的主本體半開放一連通管之通道；圖7是一局部剖視示意圖，說明本發明第一實施例之調節閥的主本體之通道位於一封閉位置；圖8是圖4的一局部放大示意圖，說明本發明第一實施例之一供料單元之一進料管的內環面的內徑與一出料頭之一內環面的一大徑部之內徑間的關係；圖9是一局部俯視示意圖，說明本發明之製作三維物件的方法之一第一實施例與一第二實施例的一塗佈第一熔體步驟及一塗佈第二熔體步驟；圖10是沿圖9之直線X-X所取得一局部剖視示意圖；圖11是一局部正視示意圖，說明由本發明之製作三維物件的方法之第一及第二實施例所製得之具有三維物件；圖12是一立體圖，說明本發明三維列印機之一第二實施例；圖13是一局部剖視示意圖，說明本發明三維列印機之一第三實施例之細部元件；圖14是一立體圖，說明本發明三維列印機之一第四實施例；圖15是一剖視示意圖，說明本發明第四實施例之一進料管的細部結構；及圖16是一局部剖視示意圖，說明本發明三維列印機之一第五實施例。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，圖2是本發明一三維列印機200的示意圖，說明三維列印機200的主要結構。三維列印機200主要包含一承載單元3、一供料單元4、一粉末進給單元 5、一流量調節單元6、一加熱單元7，及一設置於承載單元3上的運動單元8。

本實施例中三維列印機200是用以將一熱塑性材料91(參閱圖3)及一粉末92成型成一三維物件9(參閱圖11)。

如圖2所示，承載單元3具有一個基座31及一個連接於基座31之一頂緣的承載平台32，三維物件9是成型於此承載平台32上。運動單元8具有一設置於基座31之一周緣的縱向調節件組81，及一設置於縱向調節件組81上的橫向調節件組82。供料單元4設置於橫向調節件組82，並與運動單元8電性連結。運動單元8用以帶動供料單元4與粉末進給單元5沿三個不同方向且彼此相互垂直的軸線運動，使承載單元3及供料單元4與粉末進給單元5之間配合三維物件9的規格產生相對運動；其中，運動單元8可採用現有的步進馬達(stepper motor)等手段來實施。

參閱圖3與圖4所示之本發明三維列印機的第一實施例，供料單元4具有一個進料管41及一個出料頭42。供料單元4的進料管41沿其一軸線R延伸有一定義出一引導熱塑性材料91之第一流道4110的內環面411，及一圍繞內環面411的外環面412，且進料管41沿其軸線R具有一位於上側的輸入端413、一位於下側而相對其輸入端413靠近承載平台32的輸出端414、一圍繞第一流道4110的容室415，及一連通容室415且延伸至進料管41之輸出端414的第二流道416。在本發明之第一實施例中，供料單元4之進料管41的容室415與其第一流道4110相連通，且供料單元4之進料管41的第二流道416與其第一流道4110相連通。第二流道416圍繞第一流道4110且呈一螺旋狀自容室415朝進料管41的輸出端414延伸，以令進料管41的內環面411沿其進料管41的軸線R被區分成多數區段。第一流道4110、第二流道416與容室415三者相互連通，且第二流道416呈螺旋狀圍繞第一流道4110以延伸至進料管41的輸出端414，並將進料管41的內環面411區分成多數區段之原因與目的，則容後說明。

供料單元4的出料頭42軸設於進料管41的輸出端414下方，並沿進料管41之軸線R延伸有一個內環面421，由內環面421定義一出料通道4210，且出料頭42的出料通道4210與第一流道4110及第二流道416相連通。

粉末進給單元5具有一供容置粉末92的儲存槽 51，及一連通儲存槽51而將粉末92輸出至進料管41的輸料管52。輸料管52具有彼此間隔設置的一第一段521及一第二段522，且輸料管52的第一段521與第二段522分別包括一連通儲存槽51的輸入端523，及一貫穿進料管41之外環面412以與容室415相連通的輸出端524。在本實施例中，為提升粉末92朝下輸送到輸料管52內的流暢性，也可在粉末進給單元5的儲存槽51甚或輸料管52內額外增設動力源，以藉此提升粉末92自粉末進給單元5朝進料管41之容室415傳送時的順暢性。

此處須說明的是，由圖4可知，粉末92是自粉末進給單元5的儲存槽51透過輸料管52被傳送到進料管41的容室415內。由於第一流道4110、第二流道416與容室415三者相互連通，且第二流道416呈螺旋狀圍繞第一流道4110以延伸至進料管41的輸出端414，並將進料管41的內環面411區分成多數區段。因此，當粉末92進入到進料管41的容室415後，不僅可以直接地物理性吸附至位處在第一流道4110內的熱塑性材料91表面，更可在熱塑性材料91朝進料管41之輸出端414被引導的同時，一方面帶動粉末92沿著第二流道416移動。另一方面，呈螺旋狀朝進料管41之輸出端414延伸以圍繞且連通第一流道4110的第二流道416，也將進料管41的內環面411區分成多數區段，其增加了粉末92於第二流道416中的流動路徑，大幅地提升了粉末92與熱塑性材料91的接觸面積，並使得被輸送至出料頭42之出料通道4210內的粉末92量相對增加。此外，第二流道416內之未吸附至熱塑性材料91表面的粉末92，也可透過第二流道416流至出料頭42的出料通道4210內。

參閱圖4並配合圖5，流量調節單元6具有一連通管61、一調節閥62及一驅動件63。

連通管61具有一通道611及一容室612，通道 611沿其一軸線P延伸，並具有一連接粉末進給單元5之輸料管52之第一段521的入口613，及一連接粉末進給單元5之輸料管52之第二段522的出口614。容室612介於通道611的入口613與出口614間，並連通於通道611。

流量調節單元6的調節閥62具有一個主本體 621及一個桿狀本體622。調節閥62的主本體621設置於連通管61的容室612中，且外形輪廓是互補於定義出連通管61之容室612的一輪廓。詳細地來說，本實施例之調節閥62的主本體621的外形輪廓是一球形輪廓，因此，連通管61之容室612具體來說是一球形容室。調節閥62的主本體621沿連通管61的軸線P，延伸有一與連通管61之通道611互通的通道6210，調節閥62的桿狀本體622是自主本體621的一外表面朝連通管61之一徑向Q凸伸。

流量調節單元6的驅動件63具有一固定桿 631。驅動件63的固定桿631軸接於調節閥62之桿狀本體622，且能帶動調節閥62圍繞驅動件63之固定桿631的一軸線(即，連通管61之徑向Q)轉動，以使調節閥62之主本體621的通道6210於一全開位置與一封閉位置間移動。在本實施例中，驅動件63是一步進馬達。

此處須說明的是，流量調節單元6的驅動件63 可電連接至電腦(圖未示)，藉此透過電腦內的軟體來指示驅動件63之固定桿631沿其軸線(即，連通管61之徑向Q)轉動的角度，以控制粉末進給單元5之儲存槽51內的粉末92流經其輸料管52的流量。然而，流量調節單元6之需求與否，主要是視三維物件9(見圖11)之外觀需求程度而定。嚴格地來說，當三維物件9外觀要求不高時，本發明第一實施例也可以省略掉流量調節單元6。

參閱圖5、圖6與圖7，當調節閥62(參閱圖4) 之主本體621的通道6210位於全開位置時，調節閥62之主本體621的通道6210沿連通管61之軸線P對準，以連通連通管61之通道611(如圖5所示)。當調節閥62之主本體621的通道6210位處於如圖6所示的位置時，則主本體621半開放連通管61之通道611。當調節閥62之主本體621的通道6210位於封閉位置時，調節閥62之主本體621封閉連通管61之通道611(如圖7所示)。

再參閱圖4，加熱單元7設置於供料單元4的進料管41，並用以加熱第一流道4110內的熱塑性材料91成一熔體910，從而使熔體910傳遞至出料頭42的出料通道4210。在本實施例中，加熱單元7是圍設在供料單元4之進料管41的外環面412，且是相對供料單元4的容室415靠近供料單元4的出料頭42。

再參閱圖4並配合圖8，供料單元4之出料頭 42的內環面421具有一大徑部4211，及一相對大徑部4211靠近承載單元3之承載平台32的漸縮徑部4212。大徑部4211具有一內徑D，內環面411具有一內徑d。此處需說明的是，位處於第二流道416內之未被吸附至熱塑性材料91表面的粉末92，最終是透過第二流道416流至出料頭42的出料通道4210內。由於出料頭42之出料通道4210內充滿有經加熱單元7加熱熔融後的熔體910，且為使得流至出料頭42之出料通道4210內的粉末92得以與熔體910充分均混，出料頭42之內環面421的大徑部D須提供足以均勻混合熔體910與粉末92的空間。因此，較佳地，D>d。在本發明第一實施例中，1.7d≧D≧2.3d。

再參閱圖4，簡言之，本實施例中，粉末92是透過粉末進給單元5的輸料管52自其儲存槽51流通至供料單元4的進料管41的容室415，並沿第二流道416流通至出料頭42的出料通道4210內，以於出料頭42之內環面421的大徑部D處與熔體910混合成一含有粉末的熔體93，從而使含有粉末的熔體93由出料頭42的漸縮徑部4212擠壓至承載平台32後予以固化，同時透過運動單元8所產生的位移以於承載平台32上成型出如圖11所示之三維物件9。

參閱圖9、圖10與圖11，本發明製作三維物件的方法的第一實施例是採用本發明第一實施例之三維列印機(如圖2、圖3與圖4所示)200來實施，其包含以下步驟：塗佈第一熔體步驟、塗佈第二熔體步驟，及重複塗佈步驟。

參閱圖2、圖3與圖4，並配合參閱圖9與圖 10，在實施例中，塗佈第一熔體步驟是令三維列印機200之運動單元8的橫向調節件組82帶動供料單元4，沿著一第一預定路徑與承載單元3間產生水平方向的相對運動，以將供料單元4之出料頭42內含有粉末的熔體(第一熔體)93，塗佈於承載單元3的承載平台32上並固化成一第一固態材94，使內含有粉末92的第一固態材94於承載平台32上具有一二維的第一輪廓941(如圖9與圖10所示)。

再參閱圖2、圖3與圖4，並配合參閱圖9與圖 10，塗佈第二熔體步驟是令三維列印機200的橫向調節件組82帶動供料單元4沿著一參考二維的第一輪廓941所定義的第二預定路徑，與承載單元3間產生水平方向的相對運動，以將供料單元4內之熱塑性材料91的熔體(第二熔體)910，塗佈於承載單元3的承載平台32上，且位於第一輪廓941內並固化成一第二固態材95，使走完第二預定路徑後所完成的第二固態材95具有一第二輪廓951，從而令具有二維的第一輪廓941的第一固態材94與具有第二輪廓951的第二固態材95，共同構成該三維物件9的一部件層96(如圖9與圖10所示)。

此處須說明的是，當三維列印機200於塗佈第一熔體步驟尚未結束前(即，執行塗佈第二熔體步驟前)，是透過電腦內的軟體來指示流量調節單元6之驅動件63的固定桿631(參圖4與圖7)帶動其調節閥62的桿狀本體622轉動，以令其主本體621的通道6210是位於如圖7所示之封閉位置，使三維列印機200於執行完塗佈第一熔體步驟後，出料頭42之出料通道4210內的熔體910未含有粉末92。因此，三維列印機200於執行塗佈第二熔體步驟時，僅將含有熱塑性材料91之熔體910塗佈承載平台32上，且本實施例僅配合含有粉末92之熔體93的圖4作一簡單說明如上，不再另外補充圖式輔助說明。

再參閱圖2、圖3與圖4，並配合參閱圖11，重複塗佈步驟是依序重複多次的塗佈第一熔體步驟與塗佈第二熔體步驟，以由下而上地依序在部件層96上堆疊出多數上下互相結合的部件層96(此時需配合縱向調節件組81以令橫向調節件組82同時帶動供料單元4朝上移動)，並從而成型出如圖11所示之三維物件9。在本實施例中，運動單元8於各重複塗佈步驟之塗佈第一熔體步驟與塗佈第二熔體步驟所分別移動的第一預定路徑與第二預定路徑，是不同於第一步驟的第一預定路徑與第二步驟的第二預定路徑。

較佳地，含有粉末的熔體93內的粉末92是一無機材之粉末。更佳地，無機材之粉末包含玻璃粉末、金屬粉末及陶瓷(ceramics)粉末其中至少一種。適用於本發明之陶瓷粉末是選自Al₂O₃粉末、TiO₂粉末，或Al₂O₃粉末及TiO₂粉末的一組合。在本發明之第一實施例中，無機材之粉末是使用同時混合有Al₂O₃粉末及TiO₂粉末的陶瓷粉末。此處須補充說明的是，Al₂O₃與TiO₂等陶瓷粉末具有高硬度之特質，尤其是高於熱塑性材料91本身的硬度。因此，本發明於製作三維物件的方法的第一實施例之各塗佈第一熔體步驟中使用此等陶瓷粉末，有利於提升三維物件9的表面硬度，可有效地增加三維物件9的表面耐磨性，其對於需要增加物件表面耐磨性之製造商而言，實為有益的製作三維物件的方法。

參閱圖12，本發明三維列印機的第二實施例，大致上是相同於第一實施例，其不同處是在於，本實施例之粉末進給單元5與流量調節單元6的數量是複數個且彼此相等，且複數個粉末進給單元5內可容置複數種粉末 92。此外，供料單元4之進料管41的第二流道416的數量是複數個，且第二流道416於圍繞第一流道4110以呈螺旋狀自容室415朝進料管41的輸出端414延伸時，是彼此交錯以相互連通。在實施例中，粉末進給單元5與流量調節單元6的數量皆是三個，且各粉末進給單元5內是分別容置Al₂O₃粉末、TiO₂粉末與金屬粉末。

同樣地，各流量調節單元6可電連接至電腦(圖未示)，藉此透過電腦內的軟體來控制各粉末進給單元5之儲存槽51內的Al₂O₃粉末、TiO₂粉末及金屬粉末流經各輸料管52的流量。詳細地來說，電連接至電腦的各流量調節單元6，可透過軟體來控制特定比例的Al₂O₃粉末、TiO₂粉末及金屬粉末含量，使特定比例之含量的Al₂O₃粉末、TiO₂粉末及金屬粉末流入進料管41的容室415內。

再參閱圖12，並配合圖11，本發明製作三維物件的方法的第二實施例是採用本發明第二實施例之三維列印機(如圖12所示)來實施。因此，經本發明第二實施例之製作三維物件的方法所製得之三維物件9，其在表面除了含有硬度高且耐磨耗的Al₂O₃與TiO₂等陶瓷粉末外，更含有可呈現出金屬亮澤度的金屬粉末。簡言之，本實施例之成型法所製得的三維物件9，更增加了金屬亮澤度的美觀需求。

參閱圖13，本發明三維列印機的第三實施例，大致上是相同於第一實施例，其不同處是在於，加熱單元7是相對供料單元4的容室415遠離供料單元4的出料頭 42。換句話說，由圖13顯示可知，加熱單元7是位在進料管41的容室415之上。因此，本實施例於實際實施製作三維物件的方法時，熱塑性材料91是預先在第一流道4110內由加熱單元7加熱熔融成熔體910以流經容室415，並使熔體910在容室415內甚或是第二流道416內預先與粉末92混合成含有粉末的熔體93，從而使含有粉末的熔體93繼續透過第一流道4110被引導至出料頭42內。

本發明第三實施例於第一流道4110內的上部預先使熱塑性材料91受熱成熔體910，以與位處於加熱單元7下方之容室415內的粉末92進行混合，可增加熔體910內的粉末92的均勻混合度。但，此處須補充說明的是，為確保熔體910於混合過程中仍保留其應有的黏滯性，供料單元4之進料管41應盡量採用熱傳係數(thermal conductivity)低的材質，以使熔體910於第一流道4110內達到隔熱保溫的功效。

參閱圖14與圖15，本發明三維列印機的第四實施例，大致上是相同於第一實施例，其不同處是在於，供料單元4的容室415不與其第一流道4110相連通，進料管41的第二流道416數量是複數個，且第二流道416是自容室415沿進料管41的軸線R方向延伸至進料管41之輸出端414，以與出料頭42的出料通道4210(圖未示)相連通。具體地來說，在本實施例中，不與進料管41之第一流道4110相連通的容室415，是如圖14與圖15所示的一環形容室，且第二流道416的數量是六個。

本實施例增加第二流道416的數量，其目的在於增加粉末92(圖未示)的流通路徑。此外，使容室415與第一流道4110兩者間受進料管41之實體所區隔開以互不相通，可令粉末92(圖未示)集中流至各第二流道416中，以傳輸到出料頭42內；同時，配合位處於容室415下方的加熱單元7，容許經加熱單元7加熱熔融後的熔體910(圖未示)流至出料頭42內，以與位處於出料頭42內的粉末92均勻混合。

參閱圖16，本發明三維列印機的第五實施例，大致上是相同於第一實施例，其不同處是在於，本發明第五實施例還包含一間隙調節單元2，其供料單元4更具有一槽體43，且其進料管41內未形成有容室415與第二流道416。

槽體43沿進料管41的軸線R軸設於出料頭42 的一外環面，並形成有容室415。槽體43具有一形成於其一頂端431的入口，及一形成於槽體43之一底端432的出口，且槽體43的入口、出口與容室415彼此相連通。較佳地，槽體43的輪廓是實質雷同於出料頭42的輪廓。更具體地來說，槽體43是沿進料管41的軸線R向下依序具有一大徑部及一漸縮徑部。槽體43的入口連通粉末進給單元5的輸出端524，使粉末92自粉末進給單元5的輸出端524流入容室415，以附著於熱塑性材料91之熔體910的表面。

間隙調節單元2設置於槽體43頂端431，且出料頭42的一底端至槽體43之底端具有一垂直間距d’。間隙調節單元2是依據粉末92的粒徑不同來調整垂直間距d’，使不同的粉末92可與出料頭42流出的熔絲狀的熔體910表面均勻混合。本實施例中，間隙調節單元2為一步進馬達，粉末92粒徑為0.3μm至0.1mm，且垂直間距d’為3~10倍的粉末92粒徑。舉例來說，當間隙調節單元(如，步進馬達)2朝下推動時，能帶動槽體43沿進料管41的軸線R向下移動，以擴大垂直間距d’；相反地，當間隙調節單元2朝上移動時，能帶動槽體43沿進料管41的軸線R向上移動，以縮減垂直間距d’。

本實施例中，容室415形成於槽體43內以圍設於出料頭42的外環面，其目的在於使容室415與進料管41區隔開且互不相通。令粉末92集中流至容室415中，以傳輸到出料頭42的底端出口。同時，配合加熱單元7，容許經加熱單元7加熱熔融後的熔體910流至出料頭42內，以使位處於出料頭42底端出口的粉末92均勻附著於熔絲狀的熔體910的表面。

此處需補充說明的是，為使流入至槽體43內的粉末92能均勻分散於容室415中，槽體43更可於其一內表面頂緣處配置有氣體管路(圖未示)，以透過氣體管路將惰性氣體引入至容室415內，令惰性氣體帶動粉末92以均勻分散於容室415且朝下移動至槽體43底端432的出口。

本發明製作三維物件的方法的一第三實施例是採用第五實施例之三維列印機(如圖16所示)來實施，大致上是相同於第一實施例，其不同處是在於，塗佈第一熔體步驟中，自槽體43的底端432出口流出的粉末92是均勻附著於出料頭42之流出熔體910的表面。

本發明製作三維物件的方法的一第四實施例是採用第五實施例之三維列印機(如圖16所示)來實施，大致上是相同於第三實施例，其不同處是在於，藉由流量調節單元6的控制，在塗佈第二熔體步驟中，自槽體43的底端432出口流出的粉末92可均勻附著於出料頭42之流出熔體910的表面，或是均勻附著於出料頭42之流出熔體910的部分表面。

綜上所述，本發明三維列印機200、製作三維物件的方法及其三維物件9，不論是進料管4之各流道4110、416與容室415間的結構設計，甚或是加熱單元7與進料管4之容室415間的相對位置關係，皆可使粉末92與熔體910兩者間均勻地混合，或使粉末92附著於熔體910表面，以供成型出三維物件9。又，Al₂O₃、TiO₂與金屬等無機材之粉末，可增加三維物件9的表面硬度以增加耐磨耗性，更可因金屬粉末所呈現出的亮澤度而增顯出三維物件9的美觀性，滿足不同領域或不同使用者的需求，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。