TWI641474B - 噴頭裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種噴頭裝置，包含：一材料傳遞通道、一噴頭部、一 參數部、一溫度控制部、一材料自動銷毀模組及/或一參數自動銷毀模組。材料傳遞通道與一擠壓部組合；噴頭部與材料傳遞通道連接，以將通過材料傳遞通道的材料噴出；參數部提供列印任務的參數至一微控制器；溫度控制部根據列印參數來加熱噴頭部；材料自動銷毀模組於列印任務完成後，使材料傳遞通道銷毀；參數自動銷毀模組於列印任務完成後，使列印參數銷毀；其中，微控制器根據參數來控制擠壓部，使該擠壓部將位於材料傳遞通道內部的材料傳送至噴頭部。

Description

噴頭裝置
本發明係關於一種噴頭裝置，特別係一種適用多維空間積層製造的噴頭裝置。
現有的積層製造(包括3D、4D~nD空間列印等)技術日益成熟，但目前較為缺少醫療領域的應用。此外，現有的技術是使用者在積層製造的機台上設定好列印環境、列印的材料、成品形狀等資料，再讓機台根據這些設定值來進行積層製造。然而如此一來，這些設定值都會儲存於機台裡，假如使用者忘記刪除機台內的資料(例如個人化與醫療資料的問題或列印參數等)，或者有心人士刻意盜取資料，這些屬於機密資料(醫療資訊的個資問題及技術know how資料)的設定值將會外流。因此現有技術存在著資料外流的重大問題，對於使用者而言極具風險。
有鑑於此，本發明提供一種改良的噴頭裝置，來解決上述的問題。
本發明提供一種噴頭裝置，包括材料傳遞通道、噴頭部、參數部、溫度控制部及一材料自動銷毀模組。材料傳遞通道用以與一擠壓部組合；噴頭 部連接材料傳遞通道，以將材料傳遞通道裡的一材料噴出；參數部提供一列印任務的列印參數至一微控制器；溫度控制部根據列印參數對噴頭部加熱；材料自動銷毀模組於列印任務完成後，使材料傳遞通道銷毀；其中，微控制器根據列印參數來控制擠壓部，使該擠壓部將位於材料傳遞通道內部的材料傳送至噴頭部，以進行列印任務。
在一實施例，當列印任務完成後，材料自動銷毀模組係控制溫度控制部再次進行加熱，使該材料傳遞通道融化。在一實施例，噴頭裝置更包括參數自動銷毀模組，當列印任務完成後，自動將列印任務的列印參數刪除。在一實施例，溫度控制部更包含冷卻部，以冷卻材料傳遞通道的溫度。在一實施例，噴頭裝置包括影像轉換部，係對影像資料進行處理來取得適用於微控制器的數位列印佈局圖。在一實施例，噴頭裝置包括影像輸入部，用以接收由外部所輸入的影像資料。在一實施例，噴頭裝置包括影像掃描部，用以對目標進行掃描，以取得對應目標的立體影像建模。在一實施例，材料傳遞通道的材質係具備生物相容性(biocompatible)。在一實施例，噴頭部的材質係具備生物相容性。在一實施例，材料可具備生物可分解性(Biodegradable)。
本發明又提供一種噴頭裝置，包括材料傳遞通道、噴頭部、參數部、溫度控制部、及一參數自動銷毀模組。材料傳遞通道用以與一擠壓部組合；噴頭部連接材料傳遞通道，以將材料傳遞通道裡的一材料噴出；參數部提供一列印任務的列印參數至一微控制器；溫度控制部根據列印參數對噴頭部加熱；參數自動銷毀模組於列印任務完成後使列印參數銷毀；其中，微控制器根據列印參數來控制擠壓部，使該擠壓部將位於材料傳遞通道內部的材料傳送至噴頭部，以進行列印任務。
10‧‧‧噴頭裝置
20‧‧‧材料傳遞通道
22‧‧‧材料
30‧‧‧噴頭部
40‧‧‧參數部
42‧‧‧列印環境參數部
44‧‧‧列印位置參數部
50‧‧‧擠壓部
52‧‧‧轉輪組
54‧‧‧轉動馬達
60‧‧‧微控制器
90‧‧‧影像管理部
92‧‧‧影像輸入部
94‧‧‧影像轉換部
96‧‧‧影像掃描部
100‧‧‧材料自動銷毀模組
S31~S33‧‧‧步驟
S41~S43‧‧‧步驟
S51~S57‧‧‧步驟
S61~S63‧‧‧步驟
80‧‧‧供電部
76‧‧‧冷卻部
70‧‧‧溫度控制部
72‧‧‧加熱部
32‧‧‧隔熱介質
74‧‧‧溫度感應部
110‧‧‧參數自動銷毀模組
98‧‧‧儲存區域
圖1係本發明一實施例的噴頭裝置的基本架構示意圖。
圖2(A)係本發明一實施例的參數部的細部結構示意圖。
圖2(B)係本發明一實施例的溫度控制部的細部結構示意圖。
圖2(C)係本發明一實施例的影像處理部的細部結構示意圖。
圖3係本發明一實施例的噴頭裝置的前置運作流程圖。
圖4係本發明一實施例的噴頭裝置的影像輸入運作流程圖。
圖5係本發明一實施例的噴頭裝置的實際列印運作流程圖。
圖6係本發明一實施例的噴頭裝置的自動銷毀運作流程圖。
以下將透過多個實施例說明本發明的噴頭裝置的實施態樣及運作原理。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，透過上述實施例可理解本發明的特徵及功效，而可基於本發明的精神，進行組合、修飾、置換或轉用。
此外，本文所指的“連接”一詞係包括直接連接或間接連接等態樣，且並非限定。本文中關於”當…”、”…時”的一詞係表示”當下、之前或之後”，且並非限定。
圖1係本發明一實施例的噴頭裝置10的一主要結構示意圖。如圖1所示，噴頭裝置10包含一材料傳遞通道20、一噴頭部30及一參數部40。材料傳遞通道20裡可填入材料22。材料傳遞通道20可與一擠壓部50結合，其中擠壓部50 係用於接收微控制器60的指令，例如微控制器60可傳送控制指令，使擠壓部50對材料傳遞通道20進行擠壓，進而帶動材料22在材料傳遞通道20裡移動。噴頭部30係將受到擠壓而通過材料傳遞通道20的材料22噴出。參數部40係提供一列印任務(例如列印出立體成品等)的列印參數，使微控制器60根據列印參數控制擠壓部50來進行列印任務。
噴頭裝置10為適用多維空間積層製造(例如2D平面、3D立體空間、4D~nD空間(立體空間+多軸向旋轉+時間+材料特性…等)，其中D可代表dimension(列印空間)及dynamic(軸向旋轉+時間參數+材料參數等))的裝置。噴頭裝置10具有一連接裝置，用以與外部機台組裝。外部機台可適用多維空間積層製造，例如3D列印機台、4D以上之列印機台、機器手臂等，但並非限定；而為使說明清楚，以下段落將以3D列印機台來舉例。
在一實施例，噴頭裝置10更包含一溫度控制部70，用以控制材料傳遞通道20及/或噴頭部30的溫度。在一實施例，噴頭裝置10更包含一供電部80，用以提供噴頭裝置10運作的電力。在一實施例，噴頭裝置10更包含一影像管理部90，用以管理列印任務的影像相關資料。在一實施例，噴頭裝置10更包括一材料自動銷毀模組100及一參數自動銷毀模組110，用以於列印任務完成時，將噴頭裝置的至少一部分元件及/或資料自動銷毀，而在其它實施例裡，噴頭裝置10亦可僅包含材料自動銷毀模組100或僅包含參數自動銷毀模組110。
以下將針對材料傳遞通道20、材料22、噴頭部30、參數部40、擠壓部50、微控制器60、溫度控制部70、供電部80、影像管理部90、材料自動銷毀模組100及參數自動銷毀模組110分別進行說明。
在一實施例，材料傳遞通道20係由具備生物相容性(biocompatible)的材質所構成，例如符合醫療器材法規之生物相容性規範ISO 10993的材質等，但並非限定。材料傳遞通道20可完全由生物相容性材質所構成，但亦可由部份生物相容性材料來構成，本發明並沒有限制。在一實施例，一個噴頭裝置10亦可具有多個材料傳遞通道20，以噴出不同的材料22。
在一實施例，材料22係醫療級材料，例如必須保持無菌的狀態、可用於醫療作業、可植入於人體等。在一實施例裡，材料22可具備生物相容性，例如符合醫療器材法規之生物相容性規範ISO 10993的材質。此外，材料22可或可不具備生物可分解性(Biodegradable or Nonbiodegradable)。在材料22具備生物可分解性的情況下，在一實施例裡，材料22包含聚酯類、聚乳酸類、聚乳酸-羟基乙酸類、碳酸鈣類、磷酸鈣類、硫酸鈣類、澱粉類、纖維素類、甲殼素類、膠原蛋白類、明膠類、透明質酸類、聚甘醇酸類、聚乙二醇類、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氨酯類、褐藻酸鹽類、或該等的任意組合，而在另一實施例裡，材料22則是由上述內容之任意組合所構成；在材料22具備生物不可分解性的情況下，在一實施例裡，材料22包含聚甲基丙烯酸甲酯類、聚乙烯類、矽膠類、聚酯類、鈷合金類、鈦合金類、耐龍類、聚苯乙烯類、聚丙烯類、乙烯類樹脂類、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物類、碳素類、或該等的任意組合，而在另一實施例裡，材料22則由上述內容之任意組合所構成。在一實施例，材料22係在噴頭裝置10與3D列印機台組裝前即先填入於材料傳遞通道20內，例如材料22係已放置於材料傳遞通道20內，再與3D列印機台直接組裝，而在另一實施例，材料22亦可先設置於3D列印機台內，當噴頭裝置10與3D列印機台組裝後，材料22才填入材料 傳遞通道20內。此外，材料22係可更換的材料線材，即使用者能自行更換材料傳遞通道20內的材料22。上述描述僅是舉例而非限定。
噴頭部30具有一噴出孔，當材料傳遞通道20被擠壓部50擠壓時，材料22從噴出孔噴出。在一實施例，噴頭部30的材質係金屬，但在另一實施例，其材質亦可以係聚合物或金屬與聚合物之混合等，本發明並沒有限定。此外，噴頭部30可具備生物相容性，且在噴頭部30具備生物相容性的情況下，其可置於人體內進行列印任務，例如修補入體器官等，但並非限定，藉此可讓本發明應用於例如骨科、醫學美容、耳鼻喉科、神經外科等醫療領域。在一實施例裡，噴頭部30上方可具有一隔熱介質32，以進行隔熱。
在一實施例，參數部40係用以儲存列印任務的列印參數，例如列印任務的溫度控制、列印任務的材料類型、列印任務的材料噴出量等，但並非限定，實際上列印參數可以有更多或更少態樣。在一實施例，參數部40與微控制器60連接，以提供列印參數給微控制器60，但在另一實施例，參數部40亦可用無線傳輸(例如參數部40內部可具備無線傳輸晶片)的方式來傳送列印參數。此外，參數部40至少可由一電路來實現，例如包含記憶體、其它儲存元件的電路，或者參數部40本身即為儲存元件。關於參數部40的更多細節，將於後續段落進一步說明。
在一實施例，擠壓部50包括一轉輪組52及一轉動馬達54。在一實施例，轉輪組52包含用於夾置材料傳遞通道20的至少二轉輪。轉動馬達54係根據微控制器60的命令而啟動，帶動轉動齒輪組52轉動，藉此對材料傳遞通道20進行擠壓。擠壓部50可設置於噴頭裝置10內；但亦可設置於3D列印機台內(即當噴頭裝置10與3D列印機台組合後，轉輪組52才會夾置材料傳遞通道20)。在一實施例， 轉動馬達54係與微控制器60連接，但在另一實施例，擠壓部50係以無線傳輸的方式(例如擠壓部50可具備無線傳輸晶片)來接收微控制器60的命令。上述描述僅是舉例而非限定。
微控制器60係可設置於噴頭裝置10(即噴頭裝置10本身具備微控制器60)，但微控制器60亦可設置於3D列印機台裡，由3D列印機台發出指令來控制噴頭裝置10。在一實施例，微控制器60係可手動拆除的元件。此外，微控制器60可具備無線傳輸晶片，故可無線控制噴頭裝置10的內部元件的運作。在一實施例，微控制器60可包含中央處理器(CPU)及記憶體，並進一步具備中央處理器及/或記憶體的功能。中央處理器可具備程式計數器(Program counter)、記憶體位址暫存器(MAR)、記憶體緩衝暫存器(MBR)、指令暫存器(IR)、指令解碼器(ID)、算術邏輯單元(ALU)等元件的功能，但並非限定。記憶體可以係揮發性記憶體(例如由動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態隨機存取記憶體(SRAM)的方式來實現)或非揮發性記憶體(例如由唯讀記憶體(ROM)或快閃記憶體(FLASH)的方式來實現)，但並非限定。上述描述僅是舉例，實際上本發明的微控制器60可由任何類型的中央處理器及/或記憶體來實現。
溫度控制部70係受微控制器60的指令而啟動。在一實施例，溫度控制部70係設置於鄰近材料傳遞通道20及噴頭部30，使材料傳遞通道20裡的材料22的溫度及噴頭部30所噴出的材料22的溫度能符合所需。在一實施例，溫度控制部70係可手動拆除。關於溫度控制部70的更多細節，將於後續段落進一步說明。
在一實施例，供電部80係充電介面或充電插頭，連接至一外接電源，由外接電源進行供電，但在另一實施例，供電部80亦可以是充電電池或可更換的電池。供電部80可以設置於噴頭裝置10裡，但也可以設置於3D列印機台 裡，本發明並沒有限定。此外，噴頭裝置10的內部元件可以統一由單一供電部80來供電；但亦可由不同供電部80進行供電，例如每個元件具有各自的供電部80等，本發明並沒有特別限定。
影像管理部90可以設置於噴頭裝置10內，但也可以設置於3D列印機台裡。在一實施例，影像處理部90與微控制器60連接以進行資料傳送，但在其它實施例裡，其亦可以無線傳輸的方式來傳送資料。關於影像管理部90的更多細節，將於後續段落進一步說明。
材料自動銷毀模組100或參數自動銷毀模組110，係設置於噴頭裝置10裡。在一實施例，材料自動銷毀模組100或參數自動銷毀模組110係由一晶片來實現，其自身具有一微處理器，用以執行一材料自動銷毀程序或一參數自動銷毀程序。在另一實施例，材料自動銷毀模組100或參數自動銷毀模組110可由一電腦程式產品來實現，當其載入微控制器60時，可使微控制器60執行相關的自動銷毀程序。關於材料自動銷毀模組100或參數自動銷毀模組110的更多細節，將在後續段落進一步說明。
上述關於噴頭裝置10及相關元件的描述僅是舉例，實際上各元件之間只要合理可實施，即可任意置換或合併，換言之，該領域技術人員能達成的各種變化，都屬於本發明所涵蓋的範圍。
接下來將說明參數部40的細節。圖2(A)係本發明一實施例的參數部40的細部結構示意圖，請同時參考圖1。在此實施例裡，參數部40包含一列印環境參數部42及一列印位置參數部44。
列印環境參數部42係儲存列印任務的環境參數，例如列印任務進行時，材料傳遞通道20或噴頭部30的溫度等資料，但並非限定。在一實施例，列 印環境參數部42係儲存不同材料22對應的環境參數，以根據不同的材料22來提供不同的環境參數。在一實施例，列印環境參數部42可由一晶片控制，以執行相關運作，例如接收使用者所設定的環境參數設定值、傳送環境參數給微控制器60、儲存環境參數等，但並非限定。在一實施例，列印環境參數部42係可重複使用，即使用者可修改環境參數的內容等，但並非限定。此外，列印環境參數部42亦可由一電路來實現，又或者，列印環境參數部42可由一電腦程式產品來實現，並由微控制器60載入此電腦程式產品來執行相關運作。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
列印位置參數部44係儲存列印任務的位置參數，例如列印任務的實際位置、列印的範圍等資料，但並非限定。在一實施例，列印位置參數部44可由一晶片來控制，以執行相關運作，例如接收使用者所設定的位置參數設定值、傳送位置參數至微控制器60、儲存位置參數、分析列印任務所對應的位置參數等，但並非限定。在一實施例，列印位置參數部44係可重複使用，即使用者可修改位置參數的內容等，但並非限定。在一實施例，列印位置參數部44可由一電路來實現，但在另一實施例，列印位置參數部44亦可由一電腦程式產品來實現，並由微控制器60載入此電腦程式產品來執行相關運作。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
值得注意的是，列印環境參數部42與列印位置參數部44可以係獨立運作的元件，但亦可以整合在一起，本發明並沒有限定。
接著將說明溫度控制部70的細節。圖2(B)係本發明一實施例的溫度控制部70的細部結構示意圖，請同時參考圖1。在此實施例裡，溫度控制部70包含一加熱部72、一溫度感應部74及一冷卻部76，加熱部72、溫度感應部74及冷 卻部76可電性連接於微控制器60或另一晶片，並接受指令來進行運作。其中，加熱部72係可與材料自動銷毀模組100搭配運作。
加熱部72係根據微控制器60的指令而對噴頭部30或噴頭部30周圍進行加熱，以使材料22從噴頭部30噴出時能達到所需的溫度。在一實施例，加熱部72可由加熱器、加熱管、可升溫的電子元件、PTC熱敏電阻加熱元件、可升溫且耐高溫的陶瓷元件、可升溫且耐高溫的非金屬元件、遠紅外線加熱元件、半導體元件等方式來實現。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
溫度感應部74係根據微控制器60的指令來維持噴頭部30或噴頭部30周圍的溫度，以使噴頭部30能維持列印任務所需的溫度。在一實施例，溫度感應部74可由溫度感應器來實現，以感應材料傳遞通道20及/或噴頭部30的溫度，但並非限定。在一實施例，加熱部72、溫度感應部74、微控制器60可進行整合，溫度感應部74根據感應到的溫度來提供反饋資訊，微控制器60根據反饋資訊而適時調整加熱部72的運作，藉此維持所需溫度。在另一實施例，溫度感應部74亦可具備控制晶片，以直接控制加熱部72的運作。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
冷卻部76係根據微控制器60的指令而對材料傳遞通道20或其周圍進行冷卻，以避免材料傳遞通道20內的材料22因加熱部72的運作而升溫變質。在一實施例，冷卻部76可由冷卻器、可降溫的電子元件、可降溫的氣體供應元件(例如壓縮氣體或低溫氣體)、可降溫的熱源分散元件(例如風扇)等來實現，但並非限定。在一實施例，冷卻部76、溫度感應部74、微控制器60亦可進行整合，溫度感應部74根據感應到的溫度來提供反饋資訊，微控制器60根據反饋資訊而適時調整冷卻部76的運作，藉此維持所需溫度。在另一實施例，溫度感應部74亦可 具備控制晶片，以直接控制冷卻部76的運作。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
此外，在一實施例，加熱部72係與材料自動銷毀模組100搭配，當列印任務完成後，材料自動銷毀模組100會傳送指令至加熱部72，使加熱部72係加熱至一特定溫度，藉此將材料傳遞通道20融化，避免此次列印任務所對應的材料22資料外流。在一實施例，特定溫度係可使材料傳遞通道20融化，但不會破壞其它無須破壞的元件(例如噴頭部30等)。在一實施例，在進行材料自動銷毀程序時，材料自動銷毀模組100可傳送指令使加熱部72直接對材料傳遞通道20或其周圍進行加熱(例如可將加熱部72移動至材料傳遞通道20周圍)，但在另一實施例，加熱部72亦可對噴頭部30或噴頭部30的周圍進行加熱，並藉由不啟動冷卻部76的方式，使材料傳遞通道20因熱傳導影響而融化。此外，材料自動銷毀模組100可由本身或透過微控制器60對加熱部72進行控制，本發明並沒有限定。另外，材料自動銷毀模組100亦可與參數部40整合，以將材料自動銷毀程序的特定溫度以列印參數的方式來實現，又或者材料自動銷毀模組100亦可與溫度控制部70整合在一起。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
另外，在一實施例，當列印任務完成後，參數自動銷毀模組110會執行參數自動銷毀程序，使參數部40內的資料銷毀，避免此次列印任務所對應的列印參數資料外流。參數自動銷毀模組110可由本身或透過微控制器60進行參數銷毀，本發明並沒有限定。另外，參數自動銷毀模組110亦可與參數部40、微控制器60或材料自動銷毀模組100整合在一起。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
接下來將說明影像管理部90的細節。圖2(C)係本發明一實施例的影像處理部90的細部結構示意圖，請同時參考圖1。在此實施例裡，影像管理部90包含一資料輸入部92及一影像轉換部94。
資料輸入部92係用以取得來自外部裝置所輸入的資料，例如接收USB裝置裡的檔案、接收另一裝置所建立的立體影像建模(例如.skp檔、.dae檔、.3ds檔、.OBJ檔、.PLY檔、.WRL檔、.STL檔、.AOP檔、.ASCII檔、.PTX檔、.E57檔或.XYZRGB檔等)、接收照相機所拍攝的影像資料等，但並非限定。在一實施例，資料輸入部92包含一實體連接埠，例如USB介面、各種傳輸線接頭等，但並非限定。此外，資料輸入部92亦可包含無線通訊晶片，並以無線傳輸的方式接收來自外部裝置的影像。在一實施例，資料輸入部92可由一晶片來控制，以執行相關運作，又或者資料輸入部92亦可由一電路來實現。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
影像轉換部94包含一電腦程式產品，當此電腦程式產品被執行時，可使影像輸入部92所取得的影像轉換為適用於微控制器60的一數位列印佈局圖，以讓微控制器60根據數位列印佈局圖來控制噴頭裝置10進行實際列印。在一實施例，影像轉換部94包含一處理晶片，用以載入此電腦程式產品來執行影像轉換，但在另一實施例，亦可係由微控制器60載入此電腦程式產品來執行影像轉換。在一實施例，影像轉換部94可由一電路來實現。在一實施例，數位列印佈局圖係特定影像檔，以讓機器讀取出列印產品的立體形狀，例如立體電腦模型、.STL檔、.OBJ檔、.SCAD檔、.3DS檔或.AMF檔等。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
在一實施例，影像管理部90更包括一影像掃描部96，係針對一目標進行掃描，來取得該目標的立體影像建模(例如.skp檔、.dae檔、.3ds檔、.OBJ檔、.PLY檔、.WRL檔、.STL檔、.AOP檔、.ASCII檔、.PTX檔、.E57檔或.XYZRGB檔等)。舉例來說，當本發明應用於醫療時，影像掃描部96可針對病人的缺陷部位進行掃描，以取得缺陷部位的立體影像建模，而立體影像建模可經由影像轉換部94(或其它演算法的處理)而轉換為數位列印佈局圖。在一實施例，影像掃描部96係包含或連接一掃描器。在一實施例，影像掃描部96係例如以紅外線掃瞄、白色結構光掃描、藍光掃描、雷射光掃描或超音波掃描等方式進行掃描，但並非限定。在一實施例，影像掃描部96包含一儲存區域98，用以儲存立體影像建模，其中儲存區域98可由唯讀記憶體或快閃記憶體來實現，但並非限定。在一實施例，影像掃描部96可與列印位置參數部44連接或整合，以定位出目標的位置。在一實施例，影像掃描部96係以有線或無線傳輸的方式與其它元件進行資料傳輸。在一實施例，影像掃描部96係可手動拆除。在一實施例，影像掃描部96可與資料輸入部92整合。上述描述僅是舉例而非本發明的限定。
接下來將說明噴頭裝置10的一實施例的運作過程，即噴頭裝置10裝設於3D列印機台後的運作過程，且運作過程的各種細部流程可參考圖3至圖6。需注意的是，在其它實施例裡，噴頭裝置10亦可裝設於其它設備上，例如機器手臂等，本發明並沒有限定。
圖3是本發明一實施例的噴頭裝置10的前置作業流程圖，其係說明噴頭裝置10與3D列印機台結合的流程，並請同時參考圖1至圖2。
首先，步驟S31被執行，噴頭裝置10與3D列印機台進行組裝。在一實施例，噴頭裝置10上具有對應3D列印機台的連接部位，以利進行組裝。在 一實施例，噴頭裝置10可由使用者自行組裝至3D列印機台上，即擁有3D列印機台的使用者可將噴頭裝置10視為耗材來使用。
之後，步驟S32被執行，噴頭裝置10或3D列印機台其中之一對使用者的身分進行辨識，且當辨識完成後，3D列印機台或噴頭裝置10本身對噴頭裝置10進行致能(例如解除功能鎖定等)。在一實施例，噴頭裝置10或3D列印機台可預先儲存用於辨識使用者的資料，例如預設密碼、指紋辨識資料等，但並非限定。藉此可增加列印任務的保密性，確保列印參數不會外流，即便有心入盜取噴頭裝置10，其依舊無法進行列印任務。在一實施例，噴頭裝置10的功能係預先被鎖定，當使用者的身分被辨識後才會進行解鎖。
之後，步驟S33被執行，當噴頭裝置10啟用後，微控制器60根據列印位置參數部44所提供的參數，控制噴頭裝置10移動到列印位置。舉例來說，假如微控制器60係設置於噴頭裝置10裡，則由微控制器60傳送指令至3D列印機台，讓3D列印機台移動噴頭裝置10；假如微控制器60係設置於3D列印機台裡，則直接由3D列印機台移動噴頭裝置10的位置。當噴頭裝置10移動至列印位置後，噴頭裝置10即可開始進行列印任務。
圖4是本發明一實施例的噴頭裝置10的影像輸入流程圖，請同時參考圖1至圖3。
首先，步驟S41被執行，噴頭裝置10的影像輸入部92取得列印任務的影像相關資料，例如立體影像建模。在一實施例，使用者可使用儲存裝置(例如USB裝置等)，將立體影像建模輸入至影像輸入部92，但在另一實施例，使用者亦可用無線傳輸的方式來傳送立體影像建模。此外，假如噴頭裝置10包含或連接影像掃描部96，使用者亦可藉由影像掃描部96來取得列印任務的立體影像建 模。此外，在一些實施例裡，列印任務的列印參數亦可用與步驟S41類似的方式輸入至參數部40，但並非限定。
之後，步驟S42被執行，影像轉換部94進行影像處理，將列印任務的影像轉換為適用於微控制器60的數位列印佈局圖，並儲存數位列印佈局圖(可儲存於噴頭裝置10或3D列印機台裡)。在一實施例，影像轉換可藉由執行特殊的演算法來實現，由於影像如何轉換並非本發明的重點，故在此不進行說明。
之後，步驟S43被執行，微控制器60根據數位列印佈局圖及參數部40的列印參數，啟動噴頭裝置10來進行列印任務。在一實施例，微控制器60係根據數位列印佈局圖而列印出成品的形狀，並根據參數部40的列印參數來控制擠壓部50、溫度控制部70等元件的運作。
需注意的是，圖3的流程與圖4的流程並沒有限定先後順序，只要合理可實現即可。
圖5是本發明一實施例的噴頭裝置10進行實際列印的流程圖，請同時參考圖1至圖4。此流程係接續於圖3及圖4的流程，即噴頭裝置10已移動至列印位置，準備開始列印的情況。
首先，步驟S51被執行，微控制器60根據列印參數，控制加熱部72對噴頭部30周圍進行加熱，使噴頭部30達到預設的溫度。在一實施例，噴頭部30與材料傳遞通道20之間可設置絕緣材料，協助避免熱溫度傳導至材料傳遞通道20。
同時，步驟S52被執行，微控制器60根據列印參數，控制溫度控制部74維持噴頭部30的溫度。在一實施例，溫度感應部74感應列印過程裡噴頭部 30周圍的溫度，並適時進行反饋調整，使噴頭部30噴出的材料22都能維持所需的溫度。
同時，步驟S53被執行，微控制器60根據列印參數，控制冷卻部76對材料傳遞通道20周圍進行冷卻，以避免材料傳遞通道20裡的材料22受到加熱部72的影響而產生變化。此步驟亦可與溫度感應部74搭配，以感應材料傳遞通道20周圍的溫度，適時進行反饋調整。
同時，步驟S54被執行，微控制器60根據列印參數，控制擠壓部50對材料傳遞通道20進行擠壓，使材料22被擠出噴頭部30。在此步驟裡，微控制器60亦可根據數位列印佈局圖來列印出物品的形狀。
之後，步驟S55被執行，持續進行步驟S51至S54，直至完成列印任務，即列印出完成品。
之後，步驟S56被執行，當列印任務完成後，列印過程的記錄資料係藉由一輸出部輸出。在一實施例，列印過程的記錄資料包含數位列印佈局圖、列印時間、使用者的辨識結果、運作過程的記錄等資料，但並非限定。在一實施例，輸出部可以由各種方式來實現，例如USB介面、無線傳輸等，但並非限定。在某些實施例裡，列印過程的記錄資料亦可不輸出，即步驟S56可不執行。
同時，步驟S57被執行，當列印任務完成後，微控制器60將噴頭裝置10移動至一結束位置。在一實施例，結束位置係預先被設定，但在其它實施例裡，亦可由使用者操作來移動噴頭裝置10。
值得注意的是，上述步驟僅是舉例，實際上步驟S51至S54之間的順序以及步驟S56至S57之間的順序並沒有限定，只要合理可實現，皆屬於本發明涵蓋的範圍。此外，此流程的步驟亦可以增減，而不限於上述舉例。
圖6是本發明一實施例的噴頭裝置10之自動銷毀之運作流程圖，請同時參考圖1至圖5。此流程係接續於圖5的流程，即列印任務已完成，且噴頭裝置10已移動至結束位置的情況。
首先，步驟S61被執行，當噴頭裝置10移動至結束位置後，材料自動銷毀模組100控制加熱部72再次進行加熱，以融化材料傳遞通道20。在一實施例，步驟S61係以一安全方法來執行，例如進行融化材料通道時，冷卻部76會啟動，避免高溫從噴頭部30向上傳遞，且噴頭部30上方也具有隔熱介質，也可阻擋高溫傳遞至其他元件，以避免影響到其它無須損毀的元件。在一實施例，加熱部72係加熱至一特定溫度，例如介於200至1000度之間，在一實施例，此特定溫度與步驟S51的加熱溫度不相同，例如此特定溫度將可使材料傳遞通道20融化，但不會使噴頭部30毀損，而步驟S51的加熱溫度並不會使任何元件融化。在一實施例，除了材料傳遞通道20外，亦可將其它相關元件一併被融化，例如影像管理部90、參數部40等，但並非限定。
之後，步驟S62被執行，參數自動銷毀模組110本身執行參數自動銷毀程序或微控制器60控制參數自動銷毀模組110執行參數自動銷毀程序，以將列印參數格式化去除或利用特定溫度、電壓或電流等方式使包含列印參數之元件進行實際銷毀，以刪除參數部40裡的列印參數等資料。在一實施例，數位列印佈局圖也一併會被刪除。在一實施例，使用者辨識資訊也一併會被刪除，但並非限定。此外，在某些實施例裡，可以只執行步驟S61或步驟S62。另外，在某些實施例裡，步驟S61及步驟S62的順序可更改。
當材料傳遞通道20融化及/或參數部40的列印參數被刪除後，使用者可以直接丟棄噴頭裝置10，或者將部分零件(例如噴頭部30)回收重新使用。 藉此，列印任務的相關資料(例如所使用的材料22、列印參數等)在列印任務完成後會直接被銷毀，任何機密的資料都不會有外流的風險。
藉此，本發明所提供的噴頭裝置10採用生物相容性材質，可適用於醫療級的列印任務，至少可應用在例如骨科、醫學美容、耳鼻喉科、神經外科等醫療手術上。此外，在噴頭裝置10可自行更換的情況下，可提升攜帶的便利性。另外，藉由列印任務完成後的自動銷毀機制，可確保材料及/或列印參數等機密資料不會被外流，可大量提升資料保密性。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (10)

  1. 一種噴頭裝置，包含：一材料傳遞通道，用以與一擠壓部組合；一噴頭部，連接該材料傳遞通道，以將該材料傳遞通道裡的一材料噴出；一參數部，提供一列印任務的列印參數至一微控制器；一溫度控制部，根據該列印任務的列印參數來加熱該噴頭部；以及一材料自動銷毀模組，於列印任務完成後使該材料傳遞通道融化，其中，該微控制器根據該列印任務的列印參數來控制該擠壓部，使該擠壓部將位於材料傳遞通道內部的該材料傳送至該噴頭部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中該材料自動銷毀模組使該材料傳遞通道銷毀係利用溫度控制部再次進行加熱，使該材料傳遞通道融化。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中更包括一參數自動銷毀模組，當該列印任務完成後使該列印參數銷毀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中該溫度控制部更包含一冷卻部，以冷卻材料傳遞通道的溫度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中更包括一影像轉換部，以將一影像資料轉換為適用於該微控制器的一數位列印佈局圖。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中更包括一影像掃描部，對一目標進行掃描，以取得該目標所對應的一立體影像建模。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中該材料傳遞通道的材質具備生物相容性(biocompatible)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中該噴頭部的材質具備生物相容性。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中該材料係具備生物可分解性(Biodegradable)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的噴頭裝置，其中更包含一參數自動銷毀模組，當該列印任務完成後使該參數部及該列印參數實際銷毀。
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