TWM481136U - 用於３ｄ列印機的線材染色裝置 - Google Patents

Description

用於3D列印機的線材染色裝置

本新型是關於一種線材染色裝置，特別是指一種針對3D列印機所使用之線材進行染色的線材染色裝置。

3D列印機是一種以數位模型檔案為基礎，並運用粉末狀金屬或者塑料等等可黏合材料，透過逐層堆疊累積的方式，來建構出具有三維空間物品的成型技術。由於該項技術可以滿足設計者、模具開發以及客製化等等高精密度及高價值之物品的製造，因此，有逐漸普及化的趨勢。以目前產業的發展來看，熔融沉積式(Fused deposition modeling，簡稱FDM)或熱熔解積層法(Fused Filament Fabrication)是兩種較為廣泛且低階的3D列印機，此類型3D列印機的運用原理，主要是將例如：熱塑性塑料、可食用材料製作成列印線材，再利用列印噴頭內部之加熱器將列印線材熔化，最後以逐層堆疊的方式沉積成具有三維空間的物品。

然而，習知以熔融方式將列印線材熔解再逐層堆疊的3D列印機，在設計上大都只能單色列印，如果要彩色列印時，除了3D列印機的結構相當的複雜外，使用者還 需要選購各種不同顏色的列印線材，由於每一個列印線材只能列印單種顏色，因此，習知彩色3D列印機的選色受到許多限制，列印的色彩也不豐富。

本新型之目的即在提供一種利用結構簡單的3D列印機，即可列印出色彩豐富之3D物品的線材染色裝置。

本新型之線材染色裝置可供一個列印線材通過，並包含一個染色基座，以及一個與該染色基座連接的染料供應單元，該染色基座包括一個供該列印線材通過之線材通道，以及一個與該線材通道連通的染料通道，所述染料供應單元可經由該染料通道將染料送入該線材通道內，以對通過該線材通道之列印線材進行染色。

本新型有益的效果在於：由於該線材染色裝置可以改變該列印線材的顏色，故本新型可以利用簡單的安裝及結構簡單的3D列印機，製作出3D彩色之物品。

10‧‧‧列印線材

11‧‧‧列印噴頭

111‧‧‧熱熔通道

12‧‧‧基架

13‧‧‧進料機構

131‧‧‧進料通道

2‧‧‧染色基座

20‧‧‧殼體

201‧‧‧圍繞壁

202‧‧‧突出壁

203‧‧‧連接環壁

204‧‧‧螺紋部

205‧‧‧內螺紋

21‧‧‧染料通道

211‧‧‧入料端

212‧‧‧洩漏端

22‧‧‧線材通道

23‧‧‧吸墨體

231‧‧‧吸墨通道

24‧‧‧油封組件

241‧‧‧油封

242‧‧‧端蓋

243‧‧‧油封通道

3‧‧‧洩漏閥

4‧‧‧染料供應單元

41‧‧‧混墨座

42‧‧‧供墨組件

421‧‧‧墨水匣

422‧‧‧管路

423‧‧‧流量泵

424‧‧‧逆止閥

43‧‧‧連接管

44‧‧‧控制電路

本新型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是本新型線材染色裝置之一第一較佳實施例的使用狀態參考圖，說明該線材染色裝置與一列印噴頭及一進料機構的相對關係；圖2是該第一較佳實施例的一個安裝示意圖，亦說明該線材染色裝置與該列印噴頭及該進料機構的對應關係； 圖3是該第一較佳實施例的一個未完整剖視圖，主要說明該線材染色裝置之一染色基座；圖4是一個類似圖1的使用狀態參考圖，說明本新型線材染色裝置之一第二較佳實施例；及圖5是該第二較佳實施例的一個組合剖視圖。

在本新型被詳細描述之前，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1、2、3，本新型線材染色裝置之一第一較佳實施例可讓一條列印線材10通過，並且對通過的列印線材10進行染色，該列印線材10可為無色透明，亦可選用特定的顏色，在本實施例以ABS塑膠料條為例，但在實施上不以此為限，該列印線材10的截面形狀亦無特別的限制，可為圓形、三角形、多邊形等等。當該列印線材10被染色之後，接著通過一個進料機構13，然後進入一個列印噴頭11進行熔化及列印的加工，該進料機構13具有一個直向的進料通道131，而該列印噴頭11具有一個與該進料通道131直線對應的熱熔通道111。

本實施例該線材染色裝置包含：一個安裝在該進料機構13上方的染色基座2、一個安裝在該染色基座2上的洩漏閥3，以及一個可將染料送到該染色基座2的染料供應單元4。該染色基座2包括一個殼體20，以及設在該殼體20內部的一條染料通道21、一條與該染料通道21連通的線材通道22，該染料通道21是由上往下螺旋彎繞，並 具有一個位在上方的入料端211，以及一個位在該入料端211相反側的洩漏端212。即該染色基座2之染料通道21為螺旋狀，而該線材通道22為直線狀，並與該螺旋狀的染料通道21多次交接連通。而該線材通道22與該進料機構13之進料通道131直線連通對應，故該列印線材10可依序穿過該線材通道22、該進料機構13之進料通道113，以及該列印噴頭11之熱熔通道111，而該洩漏閥3安裝在該染色基座2之染料通道21的洩漏端212上。

本實施例該染料供應單元4包括一個混墨座 41、數個將各種不同顏色的墨水送入該混墨座41內的供墨組件42、一個連接在該混墨座41及該染色基座2之染料通道21之入料端211間的連接管43，以及一個控制電路44，每個供墨組件42都具有一個墨水匣421、一條連通該墨水匣421及該混墨座41的管路422、一個安裝在該管路422上並與該控制電路44電連接的流量泵423，以及一個安裝在該管路422上並介於該流量泵423及該混墨座41之間的逆止閥424。較佳地，該等供墨組件42的數量為四個，所述供墨組件42的墨水匣421內分別裝填有紅、藍、綠、黑等顏色的墨水，但為了增加調色的豐富性，本實施例該等供墨組件42的數量亦可更多，即其設置的數量不以四個為限，又該控制電路44同時和該洩漏閥3電連接。

本實施例該線材染色裝置在進行染色時，該洩 漏閥3呈關閉狀態，而該控制電路44可以藉由控制該等流量泵423，而改變該等墨水匣421的出水量，不同顏色之墨 水在進入該混墨座41內混合後，可以調製出所需顏色的墨水，調製後的墨水再經由該連接管43送到該染色基座2的染料通道21內。由於該染料通道21與供該列印線材10通過的線材通道22連通，因此，當該列印線材10通過該線材通道22時，可以被通過該染料通道21之墨水染色，藉此達到改變該列印線材10之顏色的目的。由於本實施例該染料通道21呈螺旋狀，可以防止通過的染料產生紊流，故本實施例在設計上，亦可省略該混墨座41，即直接讓該等供墨組件42與該染色基座2之染料通道21連接。

本實施例該線材染色裝置在使用時，可直接將該染色基座2安裝在該進料機構13上，並將該列印線材10穿入該染色基座2之線材通道22內，由於該染色基座2的功能針對即將進入該進料機構13之列印線材10染色，故其並不以安裝在該進料機構13上為必要。當安裝本實施例之3D列印機在運作時，只要採購單一顏色的列印線材10，並且讓該列印線材10先穿過該染色基座2之線材通道22後，再穿入該進料機構13之進料通道131以及該列印噴頭11之熱熔通道111。接著，藉由該控制電路44的控制，即可控制該等供墨組件42之流量泵423輸出預定量之墨水到該混墨座41內混合，混合後的墨水再藉由該連接管43進入該染色基座2的染料通道21，最後附著在通過該線材通道22之列印線材10。

當附著有染料的列印線材10進入該列印噴頭11之熱熔通道111時，會被熔化並混合成有色且液狀的彩色 熔融介質，當該彩色熔融介質被輸出時，即可進行堆疊列印的操作。欲改變列印的顏色時，則是利用該控制電路44開啟該洩漏閥3的閥門，並利用下一個調配後的染料將位於該染料通道21內的染料擠出，當該染料通道21內充滿第二種調配的染料後，即可關閉該洩漏閥3並進行第二色的列印。由於本實施例所使用的墨水會通過該熱熔通道111，故該墨水以耐高溫的材料製造為較佳。

亦即，本實施例該線材染色裝置除了結構創新之外，還可以使用單色的列印線材10進行彩色列印，故其使用之列印機的結構可以更為簡單。除此之外，運用該實施例所產生的3D列印機的彩色列印方法，也有別習知者採用不同顏色之列印線材10的列印方法，即本實施例該彩色列印方法除了使用的機器結構比較簡單之外，還可以讓3D彩色物品的色彩更為豐富，而該彩色列印方法的步驟包含：傳送及熔化步驟：讓該列印線材10沿著一個進料方向進入該列印噴頭11內，該列印噴頭11可將該列印線材10熔化成液態狀。

染色步驟：在該列印線材10行進及熔化的過程中，將染料與該列印線材10混合成彩色熔融介質，即該染料除了可以先對該列印線材10進行染色外，也可以將配色後的染料直接送至該列印噴頭11與熔融介質混合形成彩色熔融介質。

彩色列印步驟：輸出該彩色熔融介質，並列印成3D彩色的物品。

參閱圖4、5，本新型線材染色裝置之一第二較 佳實施例亦可對通過的列印線材10染色，染色後的列印線材10同樣通過該進料機構13，再送到該列印噴頭11進行熔化及列印的加工。該線材染色裝置包含：一個染色基座2，以及一個安裝在該染色基座2上的染料供應單元4，該染色基座2包括一個截面為T形的殼體20，以及設在該殼體20內部的一個染料通道21、一個線材通道22。該殼體20具有一個界定出該線材通道22的圍繞壁201、一個界定出該染料通道21並與該圍繞壁201一體連接的突出壁202，以及一個圍繞在該突出壁202外周圍並與該圍繞壁201一體連接的連接環壁203，該染料通道21與該線材通道22連通，而該圍繞壁201具有兩個位在相反側的螺紋部204，所述連接環壁203具有一個內螺紋205。

本實施例該染色基座2還包括一個安裝在該線 材通道22內部的吸墨體23，以及兩個分別安裝在該殼體20相反側的油封組件24，該吸墨體23為海棉的結構，並具有一個可圍抱在該列印線材10外表面的吸墨通道231，而該等油封組件24都具有一個塞裝在該線材通道22內的油封241、一個螺裝在該殼體20之該等螺紋部204的其中之一上的端蓋242，以及一個貫穿該油封241及該端蓋242並與該吸墨通道231軸向對應的油封通道243。而該染料供應單元4為一個可拆解地螺裝在該殼體20之內螺紋204上並可裝填墨水的容器。在設計上，該染料供應單元4亦可和該殼體20一體連接。

本實施例該線材染色裝置在使用時，可以搭掛 在3D列印機之一基架12上，而該列印線材10先穿過該染色基座2之吸墨體23的吸墨通道231後，再穿經該列印機的進料機構13及列印噴頭11，由於該列印線材10在通過該染色基座2時，表面會裹附吸附在該吸墨體23上的染料，因此，當被染色之列印線材10進入該列印噴頭11後，被熔融的列印線材10就可以和附著的染料混合，並因此改變輸出之熔融介質的顏色。待儲存在該染料供應單元4內的染料用盡後，再更換該染料供應單元4即可。亦即，本實施例該線材染色裝置如果與3D列印機配合，同樣可以執行傳送及熔化步驟、染色步驟以及彩色列印步驟。

由以上說明可知，本新型該線材染色裝置不僅 結構創新、簡單，還可以輕易地安裝在結構簡單之單色3D列印機上，同時達到彩色列印的目的。即本新型該線材染色裝置不僅可以搭配結構較為簡單的列印機來使用，還可以調配出更為豐富的色彩，而在耗材的使用上，本新型只要購買單色的列印線材11，即可列印出3D彩色的物品，故本新型該線材染色裝置不僅新穎，更具產業上利用價值。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型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，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧列印線材

11‧‧‧列印噴頭

13‧‧‧進料機構

2‧‧‧染色基座

20‧‧‧殼體

3‧‧‧洩漏閥

4‧‧‧染料供應單元

41‧‧‧混墨座

42‧‧‧供墨組件

421‧‧‧墨水匣

422‧‧‧管路

423‧‧‧流量泵

424‧‧‧逆止閥

43‧‧‧連接管

44‧‧‧控制電路

Claims (8)

1. 一種用於3D列印機的線材染色裝置，可供一個列印線材通過，並包含：一個染色基座，包括一個供該列印線材通過之線材通道，以及一個與該線材通道連通的染料通道；及一個染料供應單元，與該染色基座連接，並可經由該染料通道將染料送入該線材通道內，以對通過該線材通道之列印線材進行染色。
2. 如請求項1所述的用於3D列印機的線材染色裝置，其中，該染色基座之染料通道為螺旋狀，而該線材通道為直線狀，並與該螺旋狀的染料通道多次交接連通。
3. 如請求項2所述的用於3D列印機的線材染色裝置，其中，該染色基座之染料通道具有一個與該染料供應單元連接的入料端，以及一個與該入料端間隔的洩漏端，而該線材染色裝置還包含一個安裝在該染色基座之洩漏端上的洩漏閥。
4. 如請求項3所述的用於3D列印機的線材染色裝置，其中，該染料供應單元包括數個供墨組件，以及一個控制電路，該等供墨組件都具有一個儲存有墨水的墨水匣、一條可將墨水匣內的墨水送入該染色基座之染料通道內的管路，以及一個設在該管路上並與該控制電路電連接以控制該墨水匣流量的流量 泵。
5. 如請求項4所述的用於3D列印機的線材染色裝置，其中，該染料供應單元還包括一個與該等供墨組件之管路連通的混墨座，以及一條連接在該混墨座及該染色基座之染料通道之入料端間的連接管，而該等供墨組件還都具有一個安裝在該管路上並介於該混墨座及該流量泵之間的逆止閥。
6. 如請求項1所述的用於3D列印機的線材染色裝置，其中，該染料供應單元為一內部裝填有染料的容器，而該染色基座還包括一個設置該染料通道及該線材通道的殼體，以及一個安裝在該線材通道內並圍繞通過之列印線材的吸墨體。
7. 如請求項6所述的用於3D列印機的線材染色裝置，其中，該染色基座之殼體具有一個界定出該線材通道的圍繞壁，以及一個界定出該染料通道並與該圍繞壁連接的突出壁，該圍繞壁具有兩個間隔的螺紋部，而該染色基座還包括兩個分別安裝在該殼體之該等螺紋部上的油封組件。
8. 如請求項7所述的用於3D列印機的線材染色裝置，其中，該染色基座之殼體還具有一個與該圍繞壁連接的連接環壁，該連接環壁圍繞該染料通道並具有一個內螺紋，而該染料供應單元是可拆解地螺裝在該殼體之內螺紋上。