手持三維抽制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維（3D）抽制裝置，其具有外殼，所述外殼被配置為供用戶的手部操縱用并容置原物料，在某些具體實(shí)施例中，所述原物料為熱塑性絞線。所述抽制裝置具有含出流噴嘴的噴嘴組配件、以及連接至齒輪系的馬達(dá)，所述齒輪系與所述熱塑性原物料絞線嚙合，使得所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)帶動所述原物料被擠出所述出流噴嘴，以形成三維物件。
【專利說明】手持三維抽制裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年12月5日提交的系列號為N0.61/733，689的美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該臨時(shí)專利申請的整體內(nèi)容通過引用而并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及擠壓裝置，具體地，本發(fā)明涉及一種被配置以擠出材料以建構(gòu)三維(3D)對象的手持裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]用以產(chǎn)生所有類型的3D項(xiàng)目的三維打印機(jī)是已知的。某些打印機(jī)是通過連續(xù)塑料層的沉積而運(yùn)作，而其他的通過前驅(qū)物材料層的依序集聚或固化而作用。這些打印機(jī)傾向于大型且昂貴，并且需要以計(jì)算機(jī)文檔方式提供的設(shè)計(jì)，例如由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)程序所產(chǎn)生。
[0005]Froedge在美國專利3，665，158中公開了一種傳統(tǒng)的手持?jǐn)D出裝置。以粒狀固體塑料材料填充腔體，然后以蓋體密封所述腔體。對腔體的內(nèi)容物加熱以熔化塑料并在腔體內(nèi)產(chǎn)生壓力。通道從所述腔體導(dǎo)至可旋轉(zhuǎn)噴嘴，所述可旋轉(zhuǎn)噴嘴在第一位置時(shí)會阻擋流動，而在第二位置時(shí)則允許流動。觸發(fā)器被裝設(shè)至所述噴嘴，使得拉動觸發(fā)器時(shí)會使噴嘴移動到所述第二位置，從而使熔化的塑料因?yàn)榍惑w內(nèi)的壓力而從噴嘴排出。釋放觸發(fā)器可使噴嘴轉(zhuǎn)回到第一位置，從而停止塑料流動。現(xiàn)仍無法在不關(guān)閉裝置時(shí)補(bǔ)充原料，也沒有任何機(jī)制可在固定速率下對噴嘴機(jī)械性地饋送材料。此外，F(xiàn)roedge的系統(tǒng)并沒有提供冷卻經(jīng)擠出的材料的手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]需要提供一種可靠的、可輕易回填的手持裝置，以在不需要計(jì)算機(jī)化設(shè)計(jì)文檔下形成二維(2D)和三維(3D)項(xiàng)目。本發(fā)明說明了一種手持裝置，所述手持裝置可供用戶以原物料來“抽制” 3D結(jié)構(gòu)，其可在連續(xù)使用時(shí)補(bǔ)充所述原物料。
[0007]在某些具體實(shí)施例中，所公開的3D抽制裝置包括:外殼，被配置為供用戶的手部操縱用并容置原物料；噴嘴組配件，至少部分地被配置在所述外殼內(nèi)并具有出流噴嘴；馬達(dá)，被配置在所述外殼內(nèi)；以及齒輪系，被配置在所述外殼內(nèi)且耦接在所述馬達(dá)與所述原物料之間，并被配置為使得所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)帶動所述原物料被擠出所述出流噴嘴，以形成三維物件。
[0008]在某些具體實(shí)施例中，所公開的3D抽制裝置包括外殼，所述外殼被配置為供用戶的手部操縱用并容置原物料。所述外殼具有內(nèi)部空間以及與所述內(nèi)部空間流體相通的至少一個(gè)冷卻口。所述3D抽制裝置也包括:噴嘴組配件，至少部分地被配置在所述外殼內(nèi)、所述至少一個(gè)冷卻口的近側(cè)處，且具有出流噴嘴；風(fēng)扇，被配置在所述外殼內(nèi)且被配置以吸取空氣至所述內(nèi)部空間中，并接著使空氣離開所述至少一個(gè)冷卻口 ；馬達(dá)，被配置在所述外殼內(nèi)；以及耦接至所述外殼的驅(qū)動器。所述驅(qū)動器的驅(qū)動帶動所述原物料被擠出所述出流噴嘴，以形成三維物件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]所包含的附圖是用以提供進(jìn)一步的理解且被整合在本說明書中而作為說明書的一部分，【專利附圖】

【附圖說明】了所公開的具體實(shí)施例，且與說明內(nèi)容一起用以解釋所公開的具體實(shí)施例的原理。在附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些方面方面的示例性示例性3D抽制裝置的立體圖。
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的某些方面方面的圖1的裝置的剖視圖，圖2已移去一部分的夕卜殼。
[0012]圖3A至圖3B為根據(jù)本發(fā)明的某些方面方面的圖1的裝置的截面圖和剖視圖。
[0013]圖4A至圖4B為根據(jù)本發(fā)明的某些方面方面的饋送機(jī)制的平面圖和立體圖。
[0014]圖5A至圖5B為根據(jù)本發(fā)明的某些方面方面的3D抽制裝置的另一具體實(shí)施例的立體圖和剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明說明了手持裝置，手持裝置允許用戶“抽制” 2D或3D結(jié)構(gòu)并輕易地回填或替換原物料。
[0016]下文所提出的詳細(xì)說明是目標(biāo)技術(shù)的各種型態(tài)的說明，且并不意欲表示所述目標(biāo)技術(shù)僅能在這些型態(tài)中實(shí)施。附圖被并入本文中，且構(gòu)成詳細(xì)說明的一部分。詳細(xì)說明包括具體細(xì)節(jié)以作為提供對所述目標(biāo)技術(shù)的通盤理解的目的。然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將顯然理解所述目標(biāo)技術(shù)可在沒有這些具體細(xì)節(jié)下實(shí)施。在某些例子中，公知的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件是以方塊圖形式加以繪示，以避免對所述目標(biāo)技術(shù)的概念造成混淆。為易于理解，相同的構(gòu)件是以相同的附圖標(biāo)記來加以標(biāo)示。
[0017]如在本說明書中所用，用語“原物料”」是指以任何用于在所述3D抽制裝置內(nèi)進(jìn)行處理的形式所提供、進(jìn)以提供所需輸出流的任何材料，原物料可為熱塑料(例如丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)或聚乳酸(PLA))、熱固性材料(例如環(huán)氧樹脂)、金屬(例如錫或鉛)或金屬的混合物。原物料可為單一材料或材料的混合物(例如棒材，其具有分散在第二材料的基質(zhì)內(nèi)的第一材料的粒子)。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的示例性3D抽制裝置100的立體圖。裝置100包括外殼110，在外殼110內(nèi)提供有控制組配件120、噴嘴組配件130、風(fēng)扇組配件140。外殼110可按尺寸制作與被配置以配合用戶的手部，且經(jīng)適當(dāng)成形而能以類似于筆或鉛筆的方式操縱。驅(qū)動器(例如在此具體實(shí)施例中的按鈕122和124)可被置放以供用戶在握持裝置100時(shí)驅(qū)動任一驅(qū)動器。在這個(gè)具體實(shí)施例中，用戶可驅(qū)動一個(gè)或兩個(gè)按鈕122、124，同時(shí)操縱3D抽制裝置100。在這個(gè)具體實(shí)施例中，裝置100被配置為接收以絞線形式(直徑可為3mm)的原物料20。在某些具體實(shí)施例中，可以一切截長度(例如長度為30cm)或以從線滾動條(未示出于圖1)拉出的連續(xù)絞線來提供原物料20。裝置100包括輸入入口 18或其他的輸入組件(舉例而言，例如加料斗)，原料19即通過輸入入口 18或其他輸入組件而被提供至工具10。原物料20可為熱塑性材料，例如PVC、ABS或PLA，然而，其他具體實(shí)施例接受其他類型的材料，例如熱固性塑料或金屬或材料的組合。
[0019]在裝置100的具體實(shí)施例的使用實(shí)例中，用戶選擇特定類型與顏色的熱塑性原物料20，并將原物料20注入至進(jìn)入口 115 (見圖2)中，且將電源線(未示出于圖1)連接至電源(例如墻上電源插座)。在某些具體實(shí)施例中，3D抽制裝置100可包括可攜式電源(未示出于圖1與圖2中)，例如鋰聚合物電池，以啟動裝置100。在暖機(jī)時(shí)期之后，用戶可按壓按鈕122，同時(shí)以類似于用鉛筆畫線的方式利用裝置100在表面上抽制線條，例如在印刷薄片上描繪圖案。在按鈕122被壓下時(shí)，即從噴嘴組配件擠壓出原物料20的柱體22。在某些具體實(shí)施例中，柱體22具有0.3mm的直徑。當(dāng)使用者沿著表面以幾乎與柱體22的擠出速率相同的速度來移動裝置時(shí)，用戶將在表面上產(chǎn)生固體的、三維的“線”。在某些具體實(shí)施例中，原物料20是以基本上固體形式離開噴嘴組配件130，因此所擠出的柱體會保持其形狀。在某些具體實(shí)施例中，剛擠出的原物料20將接合至先前擠出的柱體22，因此通過在先前所抽制的整個(gè)柱體22上抽制線條即可形成結(jié)構(gòu)。
[0020]在某些具體實(shí)施例中，按鈕122會使原物料20以第一速率被擠出(例如2.6mm/sec)，而第二按鈕124則使原物料20以第二速率被擠出(例如5.0mm/sec)。在某些具體實(shí)施例中，第一速率是在0.1至10.0mm/sec的范圍中，而第二速率是在2至50mm/sec的范圍中。在某些具體實(shí)施例中，第一和第二速率是被選擇以提供適合預(yù)期的用戶的速度，例如預(yù)期供年輕孩童使用的裝置100可具有比預(yù)期供成年藝術(shù)家使用的裝置100更慢的速率。在某些具體實(shí)施例中，3D抽制裝置100可包括可變速度控制機(jī)制(未示出于圖1至圖2)，以讓使用者調(diào)整一種或多種擠出速率。在某些具體實(shí)施例中，可變速度控制機(jī)制包括刻度盤。在某些具體實(shí)施例中，釋放按鈕122、124中任一個(gè)會帶動內(nèi)部機(jī)制向后抽制特定量的原物料20，從而中斷所擠出的柱體22。在此方式中，使用者可用3D抽制裝置100來“寫”，以他們用筆的相同方式；另外他們可在三維中進(jìn)行，因?yàn)樗鶖D出的材料是三維的。使用者可依需要產(chǎn)生自由形式的線條、形狀或其他對象。使用者可另外使用鏤花模板或其他引導(dǎo)物以產(chǎn)生所需要的對象，例如雕塑、珠寶、藝術(shù)作品等。此外，或是在替代例中，3D抽制裝置100可被用以修復(fù)或加強(qiáng)現(xiàn)有對象與結(jié)構(gòu)。在某些具體實(shí)施例中，同時(shí)按壓按鈕122、124會產(chǎn)生另一動作，例如從進(jìn)入口 115排出原物料20的未使用部分，使得使用者可切換至不同顏色或類型的原物料20。
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的圖1的裝置100的剖視圖，其中一部分的外殼110已被移除?？梢姷诫娐方M配件126是位于切換器122、124下方，而進(jìn)料機(jī)構(gòu)150被配置在下外殼114上，其中原物料20經(jīng)由進(jìn)入口 115而進(jìn)入并且通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)150的組件上方和進(jìn)料機(jī)構(gòu)150的組件之間，其將以圖4A至圖4B進(jìn)一步詳細(xì)說明。在某些具體實(shí)施例中，電路組配件126可包括處理器，而在其他具體實(shí)施例中，電路組配件126可包括模擬電路組件，例如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員熟知的機(jī)械式切換器、電阻器、電容器和其他電氣組件(未示出于圖2)。在某些具體實(shí)施例中，電路組配件126可包括功率調(diào)整電路(未示出)，其將來自電源的功率轉(zhuǎn)換為不同形式，例如直流(DC)電壓。在某些具體實(shí)施例中，電流組配件126可包括可攜式電源(未示出于圖2)。在某些具體實(shí)施例中，電流組配件126可經(jīng)由電源線(未示出于圖1至圖2中)而連接至外部電源。在某些具體實(shí)施例中，3D抽制裝置100也包括外部控制接口 127，其連接至電路組配件126并被配置以接收來自遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)機(jī)器)的驅(qū)動指令。在某些具體實(shí)施例中，外殼110適合用于固定在CNC機(jī)器的工具接口上，使得所述機(jī)器可操縱3D抽制裝置100以產(chǎn)生3D對象。舉例而言，外部控制接口 127可包括三個(gè)電氣接腳，其中接腳I是共同(例如接地)接腳，接腳2是耦接至按鈕122而使得在接腳I和接腳2兩端的DC電壓供應(yīng)即相當(dāng)于按壓按鈕122，而接腳3是耦接至按鈕124而使得在接腳I和接腳3兩端的DC電壓供應(yīng)即相當(dāng)于按壓按鈕124。在某些具體實(shí)施例中，外部控制接口 127可被配置以經(jīng)由射頻(RF)或光學(xué)無線系統(tǒng)來接收信號。在某些具體實(shí)施例中，外部控制接口 127可被配置以經(jīng)由光纖纜線接收信號。
[0022]圖3A至圖3B是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的圖1的裝置100的截面圖和剖視圖。圖3A是整個(gè)3D抽制裝置100的側(cè)視圖，示出了上外殼112和下外殼114如何一起形成內(nèi)部空間116，其中進(jìn)料機(jī)構(gòu)150是位于內(nèi)部空間116中。在右端部處，可見到噴嘴組配件130包括擠出器132與引導(dǎo)管件134，其將以圖3B詳細(xì)加以說明。風(fēng)扇組配件140包括了靜止的且裝設(shè)至上外殼112的風(fēng)扇蓋體142，位于蓋體142下方的葉輪14，其中葉輪14被配置以經(jīng)由蓋體142中的端口(在圖3A中不可見)吸取空氣至內(nèi)部空間116中。在此實(shí)例中，馬達(dá)146被固定至下外殼114并以固定速度來驅(qū)動葉輪144。在某些具體實(shí)施例中，被吸取至內(nèi)部空間的空氣會經(jīng)由上或下外殼112、114中的任一冷卻口 118而流出。冷卻口 118以圖3B加以更詳細(xì)說明。從圖3A可見，在此具體實(shí)施例中，原物料20會依循直線路徑而通過裝置100。
[0023]圖3B為噴嘴組配件130的放大剖視圖。擠出器132具有第一腔體135與擠出通道133，第一腔體135是形成為具有大致與原物料20相同的直徑的圓柱內(nèi)膛，擠出通道133則具有較小的直徑并終止于出流噴嘴133A中。在某些具體實(shí)施例中，第一腔體135可具有3mm的第一直徑。在某些具體實(shí)施例中，擠出器132是以熱傳導(dǎo)性材料所形成，例如金屬或陶瓷，擠出器132具有沿著外部周圍纏繞的加熱組件，例如鎳鉻合金線(在圖3B中不可見)。當(dāng)裝置100連接至電源時(shí)，加熱組件會使擠出器132的溫度上升至可高于原物料20的熔點(diǎn)的溫度。在某些具體實(shí)施例中，噴嘴組配件130包括連接至電路組配件126的溫度傳感器，溫度傳感器包括溫度控制電路，用以調(diào)節(jié)加熱器組件的功率，進(jìn)以使擠出器132的溫度保持在設(shè)定點(diǎn)的所需范圍內(nèi)。由于溫度調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法屬于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟知，因而不在本文中詳細(xì)提供細(xì)節(jié)。在某些具體實(shí)施例，可提供指示器(未示出)(例如LED)來指示擠出器132已經(jīng)達(dá)到足以熔化原物料20的溫度。
[0024]在某些具體實(shí)施例中，例如當(dāng)原物料包括塑料時(shí)，擠出器132的溫度可介于20至500°C的范圍內(nèi)。在某些具體實(shí)施例中，例如當(dāng)原物料包括金屬時(shí)，擠出器132的溫度可介于1000至2000°C的范圍內(nèi)。在某些具體實(shí)施例中，例如當(dāng)原物料包括例如鉛、錫或其混合物的金屬時(shí)，擠出器132的溫度可介于100至400°C的范圍內(nèi)。在某些具體實(shí)施例中，例如當(dāng)原物料包括例如銅、金、銀或其混合物的金屬時(shí)，擠出器132的溫度可介于1000至1200°C的范圍內(nèi)。在某些具體實(shí)施例中，例如當(dāng)原物料包括例如鉬的金屬時(shí)，擠出器132的溫度可介于1600至2000°C的范圍內(nèi)。在某些具體實(shí)施例中，3D抽制裝置100可包括可變溫度控制器(未示出)，其連接至電路組配件126以供使用者為擠出器132選擇設(shè)定點(diǎn)溫度。在某些具體實(shí)施例中，可變溫度控制器可允許用戶選擇材料類型，例如“熱塑性”，且電路組配件126將調(diào)整擠出器132的設(shè)定點(diǎn)溫度。在某些具體實(shí)施例中，可變溫度控制器可包括刻度盤。
[0025]引導(dǎo)管件134與擠出器132的第一腔體135對齊，因此通過引導(dǎo)管件134的原物料會進(jìn)入第一腔體135。在某些具體實(shí)施例中，引導(dǎo)管件134可由低摩擦性材料所形成，例如聚四氟乙烯(PTFE)，因此使原物料20可輕易滑動，同時(shí)也使引導(dǎo)管件134和原物料20之間的間隙達(dá)到最小。擠出器132和引導(dǎo)管件134是通過固定管件138而保持對齊。在某些具體實(shí)施例中，固定管件138是由具有熱傳導(dǎo)性比其他金屬相對為低的金屬所形成。在某些具體實(shí)施例中，固定管件138是不銹鋼。在某些具體實(shí)施例中，絕緣薄膜(在圖3B中不可見)，例如聚酰亞胺膠帶，可被施用在加熱組件上方及固定管件138下。
[0026]在某些具體實(shí)施例中，絕緣器131可在固定管件138上方提供，以減少從擠出器132傳送到上和下外殼112、114的熱量。在某些具體實(shí)施例中，上和下外殼112、114中的一者或兩者可具有貫穿其間而形成的冷卻口 118，使得空氣可從內(nèi)部空間116流至周圍大氣。在某些具體實(shí)施例中，形成在上和下外殼112、114中、導(dǎo)向冷卻口 118的信道可呈傾斜，使得從冷卻口 118出現(xiàn)的空氣被向內(nèi)引導(dǎo)向尖端部137。因此，當(dāng)空氣離開冷卻口 118時(shí)，空氣會通過擠出器132的尖端部137而冷卻尖端部137和才剛從擠出通道133擠出的原物料20。在原物料20離開擠出通道133時(shí)，這兩種冷卻效果都用以降低原物料20的溫度，因此原物料20在離開擠出通道133時(shí)實(shí)質(zhì)上是固體的。在某些具體實(shí)施例中，剛擠出的原物料20可為易彎的且可成形為各種形狀。在某些具體實(shí)施例中，剛擠出的原物料20的表面可易于裝設(shè)(例如粘接)，因此擠出的材料將接合至其他先前擠出的原物料20。
[0027]在某些具體實(shí)施例中，在絕緣器131與固定管件138之間可存有間隙。在某些具體實(shí)施例中，此間隙可提供斷熱部，以進(jìn)一步使上下外殼112、114與擠出器132熱隔離。
[0028]當(dāng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)150 (未示出于圖3B中)將原物料20驅(qū)動向擠出信道133時(shí)，在擠出器132內(nèi)的部分的原物料20將受擠出器132加熱，使得在第一腔體135內(nèi)的原物料20軟化或熔化。當(dāng)固體原物料20被驅(qū)動向前時(shí)，軟化或熔化的原物料20將被強(qiáng)迫離開擠出通道133，并從尖端部137出現(xiàn)，在該處正流出冷卻口 118的冷卻空氣會流動于剛擠出的原物料20上方，從而冷卻并固化原物料20。在某些具體實(shí)施例中，向外延伸超過前平面102的一部分?jǐn)D出器132可被流出冷卻口 118的空氣冷卻至低于擠出器132的主要部分的溫度。在某些具體實(shí)施例中，尖端部137的溫度可低于原物料20的熔點(diǎn)。
[0029]圖4A至圖4B是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的進(jìn)料機(jī)構(gòu)150的平面和立體圖。圖4A示出一系列的齒輪對153、154、155、156和157，其經(jīng)由裝設(shè)至馬達(dá)152的轉(zhuǎn)子的圓柱齒輪(在圖4A中不可見)而受馬達(dá)152驅(qū)動。每一個(gè)齒輪對具有大齒輪與小齒輪，其固定裝設(shè)至彼此并沿著共同軸旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)152的小齒輪驅(qū)動大齒輪153A，其帶動小齒輪153B以驅(qū)動大齒輪154A。在某些具體實(shí)施例中，大齒輪153A、154A、155A、156A和157A可各具有40齒，而小齒輪153B、154B、155B、156B (在圖4A不可見)和157B則可具有12齒，因此在每一齒輪對之間提供了 40:12的減速比。在某些具體實(shí)施例中，從馬達(dá)152至小齒輪157B的減速比可為5* (40:12)，或大致為17:1，亦即馬達(dá)152的17次完整旋轉(zhuǎn)僅帶動小齒輪157B的一次完整旋轉(zhuǎn)。在某些具體實(shí)施例中，齒輪對153、154、155、156和157在大及/或小齒輪上可具有不同的齒數(shù)。在某些具體實(shí)施例中，齒輪對153、154、155、156和157在各對應(yīng)的大或小齒輪上可不具有相同的齒數(shù)。
[0030]在使用時(shí)，使用馬達(dá)152驅(qū)動減速齒輪系150來控制原物料20的前進(jìn)在原物料20的擠出速率上提供了增進(jìn)的控制度。舉例而言，傳統(tǒng)膠槍在觸發(fā)器和膠條之間具有直接連結(jié)，因此施加在觸發(fā)器上的壓力會直接傳送至條體。膠條的前進(jìn)速率及因此所致的擠出速率取決于與熔化膠體的黏滯性，因此在模具范圍上內(nèi)齲(caries)。這通常導(dǎo)致有過多的膠體被分配。此外，由于釋放觸發(fā)器并不會使膠條收縮，因此當(dāng)噴嘴移動離開分配位置時(shí)，通常會有膠體“尾部”被拉出膠槍外。相較之下，所公開的3D抽制裝置100則因馬達(dá)152和齒輪系150提供的受控制動作而提供了固定的擠出速率，例如3mm/sec。此外，當(dāng)按鈕122被釋放時(shí)，電路組配件126會使馬達(dá)152簡單地反向運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使原物料20稍微收縮并將在擠出通道133內(nèi)的熔化原物料20拉回到擠出器132中，從而可使擠出的柱體22從尖端部137干凈地?cái)嚅_。
[0031]圖4B示出最終小齒輪157B的齒部如何與原物料20嚙合。在此具體實(shí)施例中，原物料20通過下外殼114的柱體119，然后通過小齒輪157B，然后進(jìn)入引導(dǎo)管件134。在某些具體實(shí)施例中，齒輪157B被置放為可使齒部壓抵于原物料20，原物料20則因柱體119與引導(dǎo)管件134而受限于離開齒輪157B的齒部的側(cè)向動作，因此齒輪157B的旋轉(zhuǎn)會對原物料20施加軸向力，亦即軸向力直接沿著長度。齒輪組150在第一方向的旋轉(zhuǎn)將使原物料20線性地向前移動，亦即朝向尖端部137。由于這個(gè)部分的原物料20并不受到擠出器132內(nèi)加熱的影響，因此齒輪組150在反方向的旋轉(zhuǎn)將始原物料20線性地向后移動，亦即離開尖端部 137。
[0032]從圖4A和圖4B可知，馬達(dá)152的旋轉(zhuǎn)(其受到按壓按鈕122、124中的一個(gè)控制)會使原物料20向前或向后移動。從馬達(dá)152到小齒輪157B的減速比提供了原物料的平滑移動速率，因?yàn)轳R達(dá)152可在平滑操作的正常范圍內(nèi)的速度轉(zhuǎn)動，而減速將此轉(zhuǎn)換為原物料20的低線性移動速率。
[0033]圖5A至圖5B為根據(jù)本發(fā)明的某些方面的3D抽制裝置的另一具體實(shí)施例200的立體圖和剖視圖。圖5A示出了被配置以容置以丸粒25形式的原物料的3D抽制裝置200，這些丸粒25是固持在安裝于本體210的進(jìn)料斗250中。電線270是裝設(shè)至本體210。圖5B是剖視圖，示出了進(jìn)料螺旋部260，進(jìn)料螺旋部260將丸粒25從進(jìn)料斗250傳送至熔化丸粒25、并在進(jìn)料螺旋部260提供的壓力下擠出熔化的原物料25 (以類似于先前討論的具體實(shí)施例100的噴嘴組配件130的方式)的噴嘴組配件230。具體實(shí)施例100的其他特征(例如冷卻口 118)也可以提供于具體實(shí)施例200。在某些具體實(shí)施例中，丸?？赏ㄟ^其他機(jī)構(gòu)而從進(jìn)料斗250傳送至噴嘴組配件130，例如具有本領(lǐng)域中的技術(shù)人員熟知的往返動作的圓柱(未示出于圖5A至圖5B中)。在某些具體實(shí)施例中，原物料可以液體的形式提供，例如環(huán)氧樹脂，其具有懸浮在固持在進(jìn)料斗250中的液體聚合物中的觸媒粒。在某些具體實(shí)施例中，液體原物料通過擠出通道(類似于具體實(shí)施例100的擠出通道133)可改質(zhì)液體原物料，因此其會在從3D抽制裝置200擠出后快速地硬化。
[0034]所公開的3D抽制裝置的實(shí)例說明了其建構(gòu)與使用的原理。在尖端部處提供冷卻空氣的流動以快速固化擠出的原物料可讓使用者在三個(gè)維度中作業(yè)，而非被強(qiáng)迫為僅能仰賴支撐表面來使仍為流體的擠出材料在其硬化時(shí)固定定位。使用機(jī)械式齒輪系(而非加壓供應(yīng)源、或者在觸動器和進(jìn)料條之間的直接連接)來推進(jìn)原物料可允許擠出速率的精確控制，從而增加擠出的材料柱體的均勻度，并能允許精確放置而無過剩材料。
[0035]本申請包括了為使本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能實(shí)施本文所述的各種方面而提供的說明內(nèi)容。前文已經(jīng)說明了被視為最佳實(shí)施方式及/或其他實(shí)例，但應(yīng)理解本領(lǐng)域中的技術(shù)人員定可直接無歧異得知這些方面的各種修飾例，并且本文所定義的一般性原理也可應(yīng)用至其他方面。應(yīng)理解在本文所公開的處理中的步驟或方塊的具體次序或架構(gòu)僅為示例性方式的說明；基于設(shè)計(jì)喜好，應(yīng)理解這些處理中的步驟或方塊的具體次序或架構(gòu)是可以重新安排的。如附方法宣告了以簡單次序的各種步驟的要件，并非意欲限制為所提出的具體次序或架構(gòu)。因此，權(quán)利要求書不意欲為限于本文所示出的方面，而是作為與權(quán)利要求書語言一致的完整范疇的依據(jù)。
[0036]標(biāo)題或子標(biāo)題(如果有的話)是僅為方便說明，其并不限制本發(fā)明。
[0037]在以單數(shù)形式參照組件時(shí)，并不意欲為表示“一個(gè)且僅有一個(gè)”，除非具體作此陳述，否則皆指“一個(gè)或多個(gè)”。冠詞“一”的使用是解釋為等同于用語“至少一個(gè)”。除非具體進(jìn)行相反陳述，否則用詞“一組”及“某些”是指一個(gè)或多個(gè)。
[0038]在本說明書中所使用的例如“頂部”、“底部”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等
用語應(yīng)被理解為是指一任意參考系，而不是指一般的重力參考系。因此，頂部表面、底部表面、前表面與后表面可于重力參考系中向上地、向下地、斜向地、或水平地延伸。
[0039]雖然在本文中說明了各個(gè)構(gòu)件之間的關(guān)系，且這些構(gòu)件之間的關(guān)系描述為正交或垂直，但在某些具體實(shí)施例中，這些構(gòu)件也可排列為其他型態(tài)。舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，在所指構(gòu)件之間形成的角度可大于或小于90度。
[0040]雖然各種構(gòu)件是描述為呈平坦及/或直線，但這些構(gòu)件也可具有其他型態(tài)，舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，其是呈例如曲線或漸縮。
[0041]男性代名詞(例如“他的”)包括女性或中性性別者(例如“她的”或“其”)，且反之亦然。對于本說明書中所描述的各種方面的組件，其所有的結(jié)構(gòu)性與功能性等效例皆屬本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能得知或后續(xù)可知，這些等效例皆以參照方式并入于本文中且意欲為被權(quán)利要求書所涵蓋。此外，在本文中所公開的內(nèi)容皆作為貢獻(xiàn)予公眾之用，無論是否明確記載在權(quán)利要求書中。
[0042]例如“方面”的用語并不是暗示這類方面為目標(biāo)技術(shù)所必須、或這類方面應(yīng)用至目標(biāo)技術(shù)的所有型態(tài)。與一種方面相關(guān)的內(nèi)容可應(yīng)用至所有型態(tài)、或一個(gè)或多個(gè)型態(tài)。例如“方面”的用語可指一種或多種方面，且反之亦然。例如“具體實(shí)施例”的用語并不是暗示這類具體實(shí)施例為目標(biāo)技術(shù)所必須、或這類具體實(shí)施例應(yīng)用至目標(biāo)技術(shù)的所有型態(tài)。與一種具體實(shí)施例相關(guān)的內(nèi)容可應(yīng)用至所有具體實(shí)施例、或一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例。例如“具體實(shí)施例”的用語可指一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例，且反之亦然。
[0043]本文中所使用的用語“示例性”是意指“作為實(shí)例或說明”。本文中以“示例性”所說明的任何方面或設(shè)計(jì)不一定要被解釋為比其他方面或設(shè)計(jì)更佳或更具優(yōu)勢。
[0044]對于本說明書中所描述的各種方面的組件，所有的結(jié)構(gòu)性與功能性等效例皆屬本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能得知或后續(xù)可知，這些等效例皆以參照方式并入于本文中且意欲為權(quán)利要求書所涵蓋。此外，在本文中所公開的內(nèi)容皆作為貢獻(xiàn)予公眾之用，無論是否明確記載在權(quán)利要求書中。另外，關(guān)于在說明書或權(quán)利要求書中所使用的用語“包括”、“具有”、或類似用語的范圍，這類用語是指與用語“包含”相同的廣泛方式(如使用作為權(quán)利要求中的轉(zhuǎn)折詞時(shí)的解釋)。
[0045]雖已詳細(xì)描述和說明本發(fā)明的具體實(shí)施例，但應(yīng)清楚理解這些具體實(shí)施例是僅作為說明與實(shí)例的用途，而非作為限制，本發(fā)明的范疇?wèi)?yīng)僅由如附權(quán)利要求書的用語所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種三維(3D)抽制裝置，包括: 外殼，被配置以容置原物料； 噴嘴組配件，至少部分地被配置在所述外殼內(nèi)并具有出流噴嘴； 馬達(dá)，被配置在所述外殼內(nèi)；以及 齒輪系，被配置在所述外殼內(nèi)且被耦接在所述馬達(dá)與所述原物料之間，并被配置為使得所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)帶動所述原物料被擠出所述出流噴嘴，以形成三維物件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D抽制裝置，還包括加熱組件，所述加熱組件被置放與所述出流噴嘴相鄰并被配置以使所述原物料在擠壓通過所述出流噴嘴之前熔化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D抽制裝置，還包括風(fēng)扇，所述風(fēng)扇被配置以在所述出流噴嘴處提供流動冷卻空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3D抽制裝置，其中: 所述外殼包括內(nèi)部空間以及在所述出流噴嘴近側(cè)的至少一個(gè)冷卻口，所述冷卻口與所述內(nèi)部空間流體相通；并且 所述風(fēng)扇被配置在所述外殼內(nèi)并被配置以將空氣吸取到所述內(nèi)部空間中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的3D抽制裝置，其中所述至少一個(gè)冷卻口被配置以自所述內(nèi)部空間引導(dǎo)冷卻空氣流至所述出流噴嘴處的經(jīng)擠出的原物料上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D抽制裝置，還包括驅(qū)動器，所述驅(qū)動器被配置以可選擇性地帶動所述馬達(dá)以至少第·一方向旋轉(zhuǎn)，其帶動所述原物料被擠出所述出流噴嘴。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D抽制裝置，其中所述驅(qū)動器被配置以可選擇性地帶動所述馬達(dá)以第二方向旋轉(zhuǎn)，所述第二方向與所述第一方向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3D抽制裝置，其中所述驅(qū)動器包括至少一個(gè)按鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的3D抽制裝置，其中所述驅(qū)動器包括: 第一按鈕，帶動所述馬達(dá)以第一速度沿所述第一方向旋轉(zhuǎn)，使得所述原物料以第一速率被擠出所述出流噴嘴；以及 第二按鈕，帶動所述馬達(dá)以第二速度沿所述第一方向旋轉(zhuǎn)，使得所述原物料以第二速率被擠出所述出流噴嘴，所述第二速率比所述第一速率大， 其中所述第一按鈕和所述第二按鈕的同時(shí)驅(qū)動帶動所述馬達(dá)沿所述第二方向旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D抽制裝置，其中: 所述原物料以絞線的形式提供；并且 所述齒輪系包括最終齒輪，所述最終齒輪具有與所述原物料絞線嚙合的齒部，使得所述最終齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動所述原物料絞線線性地移動。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D抽制裝置，其中所述外殼被配置為能被握持在使用者的手中。
12.—種三維(3D)抽制裝置，包括: 外殼，被配置以容置原物料，所述外殼具有內(nèi)部空間和與所述內(nèi)部空間流體相通的至少一個(gè)冷卻口； 噴嘴組配件，至少部分地被配置在所述外殼內(nèi)靠近所述至少一個(gè)冷卻口，并具有出流噴嘴； 風(fēng)扇，被配置在所述外殼內(nèi)且被配置以吸取空氣至所述內(nèi)部空間中，并接著使空氣離開所述至少一個(gè)冷卻口； 馬達(dá)，被配置在所述外殼內(nèi)；以及 驅(qū)動器，耦接至所述外殼，其中所述驅(qū)動器的驅(qū)動帶動所述原物料被擠出所述出流噴嘴，以形成三維物件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的3D抽制裝置，還包括加熱組件，所述加熱組件被置放與所述出流噴嘴相鄰并被配置以使所述原物料在擠壓通過所述出流噴嘴之前熔化。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的3D抽制裝置，其中所述至少一冷卻口被配置以自所述內(nèi)部空間引導(dǎo)冷卻空氣流至所述出流噴嘴處的所述經(jīng)擠出的原物料上。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的3D抽制裝置，還包括: 馬達(dá)，被配置在所述外殼內(nèi)且耦接至所述驅(qū)動器，使得所述驅(qū)動器的驅(qū)動帶動所述馬達(dá)沿至少第一方向旋轉(zhuǎn)；以及 齒輪系，被配置在所述外殼內(nèi)并被耦接在所述馬達(dá)與所述原物料之間，且被配置為使得沿所述第一方向的所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)帶動所述原物料被擠出所述出流噴嘴。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的3D抽制裝置，其中所述驅(qū)動器被配置以可選擇性地帶動所述馬達(dá)沿第二方向旋轉(zhuǎn)，所述第二方向與所述第一方向相反。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的3D抽制裝置，其中所述驅(qū)動器包括至少一個(gè)按鈕。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的3D抽制裝置，其中所述驅(qū)動器包括: 第一按鈕，帶動所述馬`達(dá)以第一速度沿所述第一方向旋轉(zhuǎn)，使得所述原物料以第一速率被擠出所述出流噴嘴；以及 第二按鈕，帶動所述馬達(dá)以第二速度沿所述第一方向旋轉(zhuǎn)，使得所述原物料以第二速率被擠出所述出流噴嘴，所述第二速率比所述第一速率大， 其中所述第一按鈕和所述第二按鈕的同時(shí)驅(qū)動帶動所述馬達(dá)沿所述第二方向旋轉(zhuǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的3D抽制裝置，其中: 所述原物料以絞線的形式提供；以及 所述齒輪系包括最終齒輪，所述最終齒輪具有與所述原物料絞線嚙合的齒部，使得所述最終齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動所述原物料絞線線性地移動。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的3D抽制裝置，其中所述外殼被配置為能被握持在使用者的手中。
【文檔編號】B29C67/00GK103847099SQ201310535754
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】彼得·迪爾沃斯, 麥斯威爾·博格 申請人:搖晃商品股份有限公司