三维喷印装置的制作方法

本发明是关于一种三维喷印装置，尤指一种具有可挠基材、且适用于三维成型机的三维喷印装置。

背景技术：

三维成型技术，亦称为快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术，因快速成型技术具有自动、直接及快速，可精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或可制造直接使用的零件或成品，从而可对产品设计进行快速的评估，修改及功能试验，大大缩短产品的开发周期，因而使得三维打印成型技术广受青睐。

然快速成型技术中，有一种熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)技术，其乃输送成型材料通过加热对成型材料加热成熔融液态，再由一挤出口挤出熔融液态成型材料而冷却堆叠出三维成型物。

一般来说，目前的熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)机构中所采用的喷印装置通常需通过一驱动机构的驱动，以使喷印装置可于X轴、Y轴或是Z轴方向上进行平行位移，借此以交互平行位移的方式将一成型材料喷出于一承载盘上，以构成一三维成型物的单层轮廓，再通过层层堆叠每一平面的单层成型材料，以逐步构成立体的三维成型物。然而此以每一平面的单层堆叠设置以构成立体三维成型物的方式，需通过喷印装置于平面上持续地进行X轴、Y轴的位移，复以进行三维喷印成型作业，换言之，其所需耗费的成型时间较长，故该三维成型物的生产效率亦相对较低。

有鉴于此，本发明提供一种三维喷印装置，其具有可挠基材，且于可挠基材上设置多个喷头芯片，如此通过可挠基材因应所欲成型的三维成型物的曲面型态而产生挠性形变，并通过多个喷头芯片俾可同时进行三维喷印成型作业，供以产业上利用。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种三维喷印装置，其内具有可挠的可挠基材及多个喷头芯片，俾可解决目前熔融沉积成型(FDM)技术以单一平面层层堆叠成型三维成型物的技术瓶颈。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种三维喷印装置，用以喷出成型材料以成型出三维成型物，其包含：可挠基材，通过位移机构元件以控制可挠基材依据三维成型物所欲成型的每一曲面形状而产生挠性变化，使可挠基材形变以符合三维成型物所欲成型的每一曲面的形状；多个喷头芯片，每一喷头芯片上设有多个喷孔，多个喷头芯片以多个排阵列设置于可挠基材上，每一阵列中两相邻的喷头芯片之间具有间距，且每一喷头芯片与相邻阵列中对应邻接的喷头芯片以枢轴连接，且两相邻阵列的两喷头芯片彼此错位且相紧贴靠固排列，使每一喷头芯片可枢转变化角度，让每一喷墨芯片的多个喷孔与三维成型物所欲成型的每一该曲面保持一喷印距离，以喷出成型材料并成型出每一曲面，且堆叠成型出三维成型物。

【附图说明】

图1为本发明较佳实施例的三维喷印装置的立体结构示意图。

图2为图1所示的三维喷印装置的平面结构示意图。

图3为图2所示的两相邻阵列的两邻接的喷头芯片的设置示意图。

图4为本发明较佳实施例的三维成型物的示意图。

图5为本发明较佳实施例的三维成型物所欲成型的曲面堆叠示意图。

图6为本发明较佳实施例的三维喷印装置进行三维喷印的示意图。

【符号说明】

1：三维喷印装置

10：可挠基材

100：第一表面

101：第二表面

11：喷头芯片

110：喷孔

11A：第一排阵列

11B：第二排阵列

11a1～11a6：第一排阵列的喷头芯片

11b1～11b6：第二排阵列的喷头芯片

11c、11c1～11c11：枢轴

2：三维成型物

20、21、22：所欲成型的三维成型物的曲面

23：支撑材料

d1：两相邻喷头芯片之间距

d2：最佳喷印距离

w1：宽度

w2：截面宽度

【具体实施方式】

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请同时参阅图1及图2，图1为本发明较佳实施例的三维喷印装置的立体结构示意图，图2为图1所示的三维喷印装置的平面结构示意图。于本实施例中，三维喷印装置1是应用于一三维成型机(未图示)中，用以喷出成型材料(未图示)以成型出一三维成型物2(如图3所示)，但不以此为限。于一些实施例中，三维成型机可为但不限为熔融沉积成型机。如图所示，三维喷印装置1包含可挠基材10及多个喷头芯片11，其中可挠基材10通过一位移机构元件(未图示)以控制可挠基材10依据三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22(如图5所示)的形状而产生挠性变化，使可挠基材10形变以符合三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22的形状；以及，如图2所示，每一该喷头芯片11上设有多个喷 孔110，以喷出成型材料，且多个喷头芯片11以多个排阵列设置于可挠基材10上，每一阵列中的两相邻的喷头芯片11之间具有间距d1，且每一喷头芯片11与相邻阵列中对应邻接的喷头芯片以一枢轴11c连接，且该两相邻阵列的两喷头芯片11彼此错位且相紧贴靠固排列，使每一喷头芯片11均可枢转变化角度，让每一喷墨芯片11的多个喷孔110与三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22保持最佳喷印距离d2(如图6所示)，并喷出成型材料并成型出每一曲面20、21、22，且堆叠成型出该三维成型物2。

请续参阅图1，于本实施例中，三维喷印装置1的可挠基材10具有第一表面100及第二表面101，且第一表面100相对于第二表面101而设置，且多个喷头芯片11即设于为第一表面100上，而位移机构元件(未图示)则对应架构于第二表面101上，借此以通过此位移机构元件(未图示)控制可挠基材10依据三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22(如图4所示)的形状，以产生挠性变化，使可挠基材10形变以符合三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22的形状。于一些实施例中，可挠基材10为由可挠性材料所构成，例如：金属，但不以此为限，且由于其主要供以因应三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22的形状而产生形变，故于另一些实施例中，可挠基材10亦可由耐高温的高分子材料所构成，但亦不以此为限。

又于另一些实施例中，位移机构元件更可具备一感测元件(未图示)，但不以此为限，用以检测三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22的形态，进而以回馈控制可挠基材10对应产生挠性变化。

请参阅图2及图3，图3为图2所示的两相邻阵列的两邻接的喷头芯片的设置示意图。如图2所示，每一喷头芯片11上设有多个喷孔110，且多个喷头芯片11以多个排阵列设置于可挠基材10的第一表面100上，于本实施例中，多个喷头芯片11是以8排阵列为例示(例如：11A、11B…)，且每一排阵列中均具有6个喷头芯片11，换言之，本发明的三维喷印装置1共具有48个喷头芯片11，然喷头芯片11的数量及排列方式是可依照实际施作情形而任施变化，并不以此为限。以第一排阵列11A为例，第一排阵列11A中是等距设置6个喷头芯片11a1～11a6，且其中两两相邻的喷头芯片11a1、11a2之间是维持相同的间距d1，相同的，第二排阵列11B中的每一喷头芯片11b1～11b6之间亦维持相同的间距 d1，惟此两相邻的第一排阵列11A与第二排阵列11B的喷头芯片11a1～11a6、11b1～11b6彼此间是错位设置。即如图所示，该第一排阵列11A的第一个喷头芯片11a1与相邻的第二排阵列11B中对应邻接的第一个喷头芯片11b1之间是具有一部分重叠设置，且该部分重叠区域是供枢轴11c1设置，俾可将喷头芯片11a1与喷头芯片11b1于垂直于平行阵列设置的方向而串接，借此以使两相邻阵列11A、11B的两喷头芯片11a1、11b1彼此错位且相紧贴靠固排列。

且如图3所示，第一排阵列11A的第一个喷头芯片11a1之前端是与第二排阵列11B的第一个喷头芯片11b1之后端重叠设置，且两者均与同一枢轴11c1连接，然如图2可见，第一排阵列11A的第一个喷头芯片11a1之后端亦与第二排阵列11B的第二个喷头芯片11b2之前端重叠设置，且此两者是与另一枢轴11c2连接，换言之，于本实施例中，此喷头芯片11所构成的阵列中共具有11个枢轴11c1～11c11，且大部分喷头芯片11的两端均分别与一枢轴11c连接，惟每一阵列中的第一个或是最后一个喷头芯片11是与单一枢轴11c连接，借由此排列设置方式，可使每一喷头芯片11均可通过其前端或后端设置的枢轴11c而枢转变化角度，让每一喷墨芯片11上的多个喷孔110与三维成型物2所欲成型的每一曲面20、21、22均可保持一最佳喷印距离d2(如图6所示)，借以提升三维喷印成型作业的精准度。

请续参阅图2及图4，图4为本发明较佳实施例的三维成型物的示意图。如图2所示，三维喷印装置1的可挠基材10具有一宽度w1，且如图4所示，三维喷印装置1所欲成型的三维成型物2亦具有一截面宽度w2，且于本实施例中，可挠基材1的宽度w1是大于三维成型物2同方向的截面宽度w2，借此，当三维喷印装置1进行三维喷印成型作业时，方可顺利成型该三维成型物2。

请同时参阅图5及图6，图5为本发明较佳实施例的三维成型物所欲成型的曲面堆叠示意图，图6为本发明较佳实施例的三维喷印装置进行三维喷印的示意图。如图5所示，可见本发明中所欲成型的三维成型物2的每一曲面20、21、22的立体型态，其成型的方式主要为通过本发明的三维喷印装置1的可挠基材10依据所欲成型的三维成型物2的第一层曲面20的形状，使设置于可挠基材10的第二表面101上的位移机构元件(未图示)控制可挠基材10产生相对应的挠性变化，以使可挠基材10如图6所示而弯曲形变为符合三维成型物2所欲成 型的第一层曲面20的形状，再由设置于第一表面100上的多个喷头芯片11以一最佳喷印距离d2喷印出该第一层曲面20的立体型态，其后，再通过位移机构元件的感测元件(未图示)，以进一步感测第一层曲面20的形状，再依据其所欲成型的第二层曲面21的形状，使可挠基材10再次产生挠性变化，并由多个喷头芯片11于第一层曲面20上再喷印堆叠上第二层曲面21，如此通过层层堆叠不同层曲面20、21、22，以逐步构成所欲成型的三维成型物2。

于本实施例中，三维喷印装置1是应用于一熔融沉积成型机，但不以此为限，且其所采用的成型材料是可为但不限为热塑性高分子材料，且于一些实施例中，该成型材料的热塑性高分子材料更可包含塑胶材料及支撑材料23(如图6所示)，但不以此为限。如此一来，当本发明的三维喷印装置1进行三维喷印成型作业时，除了喷出用以成型该三维成型物2的塑胶材料外，更可喷出另一支称材料23，借以辅助支撑该三维成型物2。于一些实施例中，热塑性高分子材料可为但不限为一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纤维素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亚胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂的至少其中之一种高分子材料，以作为塑胶材料，但不以此为限；而于另一些实施例中，该热塑性高分子材料亦可为但不限为一聚乳酸(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)、一聚乙酰胺(PA)、一尼龙6、一尼龙66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一硝酸纤维素、一聚对苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、一聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、一改质聚氯化二甲基苯(m-PPE)的至少其中之一种高分子材料，以作为支撑材料23，但不以此为限。

综上所述，本发明的三维喷印装置主要借由位移机构元件以控制可挠基材依据所欲成型的三维成型物的每一曲面形状而产生对应的挠性形变，俾使设置于可挠基材的第一表面的多个喷头芯片均可以一最佳喷印距离进行三维喷印成型作业，且层层堆叠出该三维成型物；借此可挠的三维喷印装置使三维成型物于成型时可更精准地控制每一层曲面的型态变化，且通过多个喷头芯片同时作动进行三维喷印成型作业，更可加速其成型速度，俾可快速、有效率且精准地达成三维喷印成型作业。

本发明得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱 如附申请专利范围所欲保护者。