TWI653138B - 可旋轉式噴嘴結構及三維列印裝置 - Google Patents

Abstract

一種可旋轉式噴嘴結構，應用於一三維列印裝置。可旋轉式噴頭結構包括一進料管、一第一加熱模組、一可旋轉式噴嘴以及一驅動單元。第一加熱模組設置於進料管的一外周緣。可旋轉式噴嘴連通於進料管且設置於進料管之一端上。可旋轉式噴嘴包括一第一出料口及一第二出料口。驅動單元與可旋轉式噴嘴相連接，用以驅動可旋轉式噴嘴轉動。

Description

可旋轉式噴嘴結構及三維列印裝置

本發明是有關於一種噴嘴結構及三維列印裝置，且特別是有關於一種可旋轉式噴嘴結構及三維列印裝置。

近年來，三維列印技術快速發展且其應用範圍越來越廣泛。同時也發展出多種三維列印製造方法，即積層製造之方法，例如光固化成形(stereolithography,STL)、熔融沉積成型(fused deposition modeling,FDM)、層壓成形(laminated object manufacturing,LOM)及選擇性雷射燒結(selective laser sintering,SLS)等。其中熔融沉積成型被廣泛使用於三維列印裝置之製程。

在熔融沉積成型中，其製作過程例如是藉由進料管將塑料輸送至三維列印裝置的噴嘴內部。接著，利用噴嘴內的加熱模組加熱塑料至熔點以上。最後，使熔融後的塑料自噴嘴噴出，進而在平台上堆疊出三維物件。由於，習知之三維列印裝置的進料管、噴嘴及加熱模組固定在一起，噴嘴無法有任何活動性。換言之，噴嘴無法旋轉。噴嘴於未旋轉時，擠出的塑料形狀不會有特殊結構。因此，習知之三維列印裝置無法做出具有特殊結構之三維物件。

故，有需要提供一種可旋轉式噴嘴結構及三維列印裝置，以 解決習知技術存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種可旋轉式噴嘴結構及三維列印裝置，能做出具有特殊結構之塑料。

為達上述之目的，本發明提供一種可旋轉式噴嘴結構，應用於一三維列印裝置。可旋轉式噴頭結構包括一進料管、一第一加熱模組、一可旋轉式噴嘴以及一驅動單元。第一加熱模組設置於進料管的一外周緣。可旋轉式噴嘴連通於進料管且設置於進料管之一端上。可旋轉式噴嘴包括一第一出料口及一第二出料口。驅動單元與可旋轉式噴嘴相連接，用以驅動可旋轉式噴嘴轉動。

在本發明之一實施例中，第一出料口及第二出料口的截面形狀為圓形、正方形、長方形或梯形。

在本發明之一實施例中，第一出料口及第二出料口的截面形狀相同。

在本發明之一實施例中，第一出料口及第二出料口的截面形狀不同。

在本發明之一實施例中，驅動單元包括一馬達、與馬達相連接的一第一齒輪以及與第一齒輪相囓合的一第二齒輪，且第二齒輪設置於可旋轉式噴嘴上。

在本發明之一實施例中，可旋轉式噴嘴結構更包括一鐵氟龍管設置於進料管之一內壁上與可旋轉式噴嘴之一內壁上。

在本發明之一實施例中，可旋轉式噴嘴結構更包括一第二加熱模組，設置於可旋轉式噴嘴的一外周緣。

在本發明之一實施例中，可旋轉式噴嘴結構更包括一蓋體，固定於第一加熱模組上，且設置第一加熱模組與第二加熱模組之間。

在本發明之一實施例中，第一加熱模組包括至少一凹槽，蓋體包括至少一凹部，可旋轉式噴嘴結構更包括多個鐵氟龍墊片分別設置於至少一凹槽及至少一凹部內。

在本發明之一實施例中，可旋轉式噴嘴結構更包括多個軸承，分別設置於蓋體內及第二加熱模組內。

在本發明之一實施例中，可旋轉式噴嘴結構更包括至少一O型環，設置於蓋體內。

在本發明之一實施例中提供一種三維列印裝置包括一支撐座、一給料模組以及上述的可旋轉式噴嘴結構。給料模組設置於支撐座上。進料管設置於支撐座上且對應於給料模組。驅動單元設置於支撐座上，用以驅動可旋轉式噴嘴相對於支撐座轉動。

在本發明實施例之可旋轉式噴嘴結構中，由於可旋轉式噴嘴包括一第一出料口及一第二出料口。驅動單元與可旋轉式噴嘴相連接，用以驅動可旋轉式噴嘴轉動。因此，可旋轉式噴嘴具有活動性且能做出具有特殊結構之塑料，例如雙股螺旋之塑料結構。

10‧‧‧三維列印裝置

100‧‧‧支撐座

200‧‧‧給料模組

300‧‧‧可旋轉式噴嘴結構

310‧‧‧進料管

320‧‧‧第一加熱模組

322‧‧‧凹槽

330‧‧‧可旋轉式噴嘴

332‧‧‧第一出料口

334‧‧‧第二出料口

336‧‧‧進料口

340‧‧‧驅動單元

342‧‧‧馬達

344‧‧‧第一齒輪

346‧‧‧第二齒輪

350‧‧‧第二加熱模組

360‧‧‧鐵氟龍管

370‧‧‧蓋體

372‧‧‧凹部

380‧‧‧鐵氟龍墊片

390‧‧‧軸承

392‧‧‧O型環

第1圖為本發明一實施例之三維列印裝置之結構示意圖。

第2圖為第1圖之可旋轉式噴嘴結構之結構示意圖。

第3圖為第2圖之可旋轉式噴嘴的第一出料口及第二出料口的截面示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1及2圖，本發明實施例之三維列印裝置10例如是採用熔融沉積成型(fused deposition modeling,FDM)的三維列印技術。三維列印裝置10包括一支撐座100、一給料模組200以及一可旋轉式噴嘴結構300。給料模組200例如為給料馬達。可旋轉式噴頭結構300包括一進料管310、一第一加熱模組320、一可旋轉式噴嘴330以及一驅動單元340。給料模組200設置於支撐座100上。進料管310設置於支撐座100上且對應於給料模組200。第一加熱模組320設置於進料管310的一外周緣，用以預先融化塑料。第一加熱模組320例如為加熱鋁塊。可旋轉式噴嘴330連通於進料管310且設置於進料管310之一端上。可旋轉式噴嘴330包括一第一出料口332及一第二出料口334。驅動單元340設置於支撐座100上且與可旋轉式噴嘴330相連接，用以驅動可旋轉式噴嘴330相對於支撐座100轉動。

在本發明實施例之可旋轉式噴嘴結構300中，由於可旋轉式噴嘴330包括一第一出料口332及一第二出料口334。驅動單元340與可旋轉式噴嘴330相連接，用以驅動可旋轉式噴嘴330轉 動。因此，可旋轉式噴嘴330具有活動性且能做出具有特殊結構之塑料，例如雙股螺旋之塑料結構。

具體而言，可旋轉式噴嘴330包括一進料口336、第一出料口332及第二出料口334。進料口336連通進料管310且設置於可旋轉式噴嘴330靠近進料管310的一端上。第一出料口332及第二出料口334連通進料口336且設置於可旋轉式噴嘴330遠離進料管310的一端上。第一出料口332及第二出料口334並排設置。當可旋轉式噴嘴330在旋轉狀態下製作成品時，第一出料口332及第二出料口334之位置會因可旋轉式噴嘴330的旋轉，進而將分別從第一出料口332及第二出料口334擠出之塑料絞在一起，形成雙股螺旋結構之塑料。

在本發明之一實施例中，可旋轉式噴嘴結構300更包括一第二加熱模組350，設置於可旋轉式噴嘴330的一外周緣，用以保持可旋轉式噴嘴330之溫度能夠維持於塑料之熔點以上。驅動單元340包括一馬達342、與馬達342相運接的一第一齒輪344以及與第一齒輪344相囓合的一第二齒輪346，且第二齒輪346設置於可旋轉式噴嘴330上。在本實施例中，馬達342例如為步進馬達，其為帶動可旋轉式噴嘴330旋轉的動力源，並藉由分別設置在馬達342及可旋轉式噴嘴330上的第一齒輪344以及第二齒輪346來傳遞馬達342的動力，使可旋轉式噴嘴330能夠在旋轉的情況下，做出具有特殊結構之塑料。

請參照第2及3圖，本發明實施例之第一出料口332及第二出料口334的截面形狀為圓形、正方形、長方形或梯形。在本發明實施例中，第一出料口332及第二出料口334的截面形狀相同。在 另一實施例中，第一出料口332及第二出料口334的截面形狀不同。

請參照第2圖，在本發明之一實施例中，可旋轉式噴嘴結構300更包括一鐵氟龍管360、一蓋體370、多個鐵氟龍墊片380、多個軸承390及至少一O型環392。鐵氟龍管360設置於進料管310之一內壁上與可旋轉式噴嘴330之一內壁上。鐵氟龍管360用以確保從給料模組200推進之塑料，能夠在進料管310內順利流動，避免遇熱熔解之塑料黏於進料管310之內壁上。透過將鐵氟龍管360延伸至可旋轉式噴嘴330的內部，可確保塑料能夠完全擠進可旋轉式噴嘴330內。此外，由於鐵氟龍管360遇熱時會膨脹，可將鐵氟龍管360與可旋轉式噴嘴330的內壁間的間隙填補，避免塑料從兩者間的間隙回流，而發生漏料的問題。

蓋體370固定於第一加熱模組320上且設置第一加熱模組320與第二加熱模組350之間。第一加熱模組320包括至少一凹槽322，蓋體370包括至少一凹部372，多個鐵氟龍墊片380分別設置於至少一凹槽322及至少一凹部372內。鐵氟龍墊片380為可旋轉式噴嘴330與第一加熱模組320及蓋體370間之接觸介質。藉由設置耐熱及低摩擦性之鐵氟龍墊片380，用以減少可旋轉式噴嘴330旋轉時的阻力，使可旋轉式噴嘴330能夠穩定及順暢旋轉。

多個軸承390分別設置於蓋體370內及第二加熱模組350內。軸承390可改善可旋轉式噴嘴330旋轉時之偏擺且使得第一加熱模組320及第二加熱模組350能夠穩定地加熱可旋轉式噴嘴330。軸承390能夠完整與可旋轉式噴嘴330、蓋體370及第二加熱模組350接觸，使可旋轉式噴嘴330可穩定升溫。在蓋體370及第二加熱模組350設置軸承390，可抑制可旋轉式噴嘴330旋轉 時之偏擺，降低旋轉時的摩擦阻力，提升旋轉順暢度。至少一O型環392設置於蓋體370內，用以避免從鐵氟龍管360與可旋轉式噴嘴330的內壁之間隙回流之塑料繼續向四周擴散。

在本發明實施例之可旋轉式噴嘴結構中，由於可旋轉式噴嘴包括一第一出料口及一第二出料口。驅動單元與可旋轉式噴嘴相連接，用以驅動可旋轉式噴嘴轉動。因此，可旋轉式噴嘴具有活動性且能做出具有特殊結構之塑料，例如雙股螺旋之塑料結構。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

1. 一種可旋轉式噴嘴結構，應用於一三維列印裝置，包括：一單一進料管；一第一加熱模組，設置於該單一進料管的一外周緣；一可旋轉式噴嘴，連通於該單一進料管且設置於該單一進料管之一端上，其中該可旋轉式噴嘴包括一單一進料口、一第一出料口及一第二出料口，其中該第一出料口及該第二出料口並排設置，該單一進料口連通該單一進料管且設置於該可旋轉式噴嘴靠近該單一進料管的一端上，該第一出料口及該第二出料口連通該單一進料口且設置於該可旋轉式噴嘴遠離該單一進料管的一端上；以及一驅動單元，與該可旋轉式噴嘴相連接，用以驅動該可旋轉式噴嘴轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可旋轉式噴嘴結構，其中該第一出料口及該第二出料口的截面形狀為圓形、正方形、長方形或梯形。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可旋轉式噴嘴結構，其中該第一出料口及該第二出料口的截面形狀相同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可旋轉式噴嘴結構，其中該第一出料口及該第二出料口的截面形狀不同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可旋轉式噴嘴結構，其中該驅動單元包括一馬達、與該馬達相連接的一第一齒輪以及與該第一齒輪相囓合的一第二齒輪，且該第二齒輪設置於該可旋轉式噴嘴上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可旋轉式噴嘴結構，更包括一鐵氟龍管，設置於該單一進料管之一內壁上與該可旋轉式噴嘴之一內壁上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可旋轉式噴嘴結構，更包括一第二加熱模組，設置於該可旋轉式噴嘴的一外周緣。
8. 如申請專利範圍第7項所述之可旋轉式噴嘴結構，更包括一蓋體，固定於該第一加熱模組上，且設置該第一加熱模組與該第二加熱模組之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之可旋轉式噴嘴結構，其中該第一加熱模組包括至少一凹槽，該蓋體包括至少一凹部，該可旋轉式噴嘴結構更包括多個鐵氟龍墊片分別設置於該至少一凹槽及該至少一凹部內。
10. 如申請專利範圍第8項所述之可旋轉式噴嘴結構，更包括多個軸承，分別設置於該蓋體內及該第二加熱模組內。
11. 如申請專利範圍第8項所述之可旋轉式噴嘴結構，更包括至少一O型環，設置於該蓋體內。
12. 一種三維列印裝置，包括：一支撐座；一給料模組，設置於該支撐座上；以及如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的該可旋轉式噴嘴結構，其中該單一進料管設置於該支撐座上且對應於該給料模組，該驅動單元設置於該支撐座上，用以驅動該可旋轉式噴嘴相對於該支撐座轉動。