三维打印线材制造技术

本发明专利技术提供一种三维打印线材，其包括高分子材料以及分布于高分子材料中的金属粉体及强化物质。强化物质在三维打印线材的重量百分比落在5％至50％的范围内。因此，本发明专利技术的三维列印打印线材不但可利用熔融沉积成型法形成具有高耐性的物体，且成型后的物体可轻易的加工为具有金属光泽的表面的物体，藉此降低制程所需时间及成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加工材料，尤其涉及一种三维打印线材。
技术介绍
随着科技发展，三维打印(3Dprinting)技术及增材制造(AdditiveManufacturing，AM)技术已经成为最主要发展的技术之一。上述这些技术属于快速成型技术的一种，它可以直接通过使用者设计好的数字模型文件来直接制造出所需的成品，且成品几乎是任意形状的三维实体。在过去的模具制造、工业设计等领域，三维打印技术常常被用于制造模型，现在则逐渐被应用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程、汽车、航空、牙科和医疗产业、教育、土木工程以及其他领域中。现有的三维打印技术根据各式的机型及材料有多种不同的成型机制，举凡是液态树脂、浆料、金属(例如金属粉体)或非金属(例如陶瓷粉体)等材料，皆可通过逐层堆叠累积的方式来构造出所需形状的三维实体，其中熔融沉积成型法(FusedDepositionModeling，FDM)具有制作成本便宜及装置结构简单的特色，常被广泛应用。然而，目前熔融沉积成型法的制作过程例如是将一般树脂、耐龙树脂或可塑性树脂等线材(filament)加温成熔融的流体材料，再将流体材料挤出至成型台上。经由上述材料所成型的成品在承受高温或高压时容易变形或碎裂，进而使成品的耐用性降低。另外，在目前技术中，为了使熔融沉积成型法所制造的成品具有金属光泽，还需要打磨、喷漆或化学电镀等的加工步骤，进而增加整体制程的复杂度及制造时间，且所生成的涂层或镀层也容易因制程条件难以控制而导致厚度太厚，进而发生剥落的问题，使得成品本身的精确度降低。因此，在熔融沉积成型法的开发中，如何在节省时间的同时可以使所打印出的三维物体具有美观、硬度及耐用度为此领域当前重要的研究议题之一。
技术实现思路
本专利技术提供一种三维打印线材，其可利用熔融沉积成型法形成良好的三维物体。本专利技术的实施例提供一种三维打印线材，其包括高分子材料以及分布于高分子材料中的金属粉体及强化物质。强化物质在三维打印线材的重量百分比落在5％至50％的范围内。在本专利技术的实施例中，上述的强化物质的材质包括氧化锆、氧化铝、氮化硅、碳化硅。在本专利技术的实施例中，上述的强化物质具有陶瓷粉末。在本专利技术的实施例中，上述的陶瓷粉末的粒径落在10纳米(nanometer,nm)至50微米(micrometer,μm)的范围内。在本专利技术的实施例中，上述的陶瓷粉末的粒径及三维打印线材垂直于延伸方向的截面的最小宽度的比值小于等于5.7×10-4。在本专利技术的实施例中，上述的高分子材料在三维打印线材的重量百分比落在20％至65％的范围内。在本专利技术的实施例中，上述的高分子材料的材质包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-butadiene-styreneterpolymer，ABS)、聚乳酸(polylacticacid，PLA)、聚丙烯(polypropylene，PP)、高密度聚乙烯(highdensitypolyethylene，HDPE)、尼龙(nylon)或上述至少二材质的混合物。在本专利技术的实施例中，上述的金属粉体的材质包括锡、铝、锌、铜、钛或上述材质的混合。在本专利技术的实施例中，上述的金属粉体在三维打印线材的重量百分比大于等于30％。在本专利技术的实施例中，上述的金属粉体具有金属粉末，该金属粉末的粒径落在1微米至50微米的范围内。基于上述，由于本专利技术的实施例的三维打印线材包括具有特定配比的强化物质，因此上述三维打印线材可以形成具有高耐性的物体。本专利技术的实施例所提出的三维打印线材不但可利用熔融沉积成型法形成具有高耐性的物体，且成型后的物体可轻易的加工为具有金属光泽的表面的物体，藉此降低制程所需时间及成本。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术的实施例中三维打印线材的示意图。附图标记说明：100：三维打印线材；110：金属粉体；120：强化物质；130：高分子材料。具体实施方式本专利技术的实施例的三维打印线材包括高分子物质以及分布于高分子材料中的金属粉体及强化物质。本实施例的强化物质与金属粉体可以通过物理方式或化学方式混合于高分子材料中，本专利技术并不限于此，且上述的强化物质在三维打印线材中的重量百分比落在5％至50％的范围内，较佳的重量百分比落在10％至30％的范围内。因此，由于本实施例的三维打印线材是由高分子材料混合金属粉体及强化物质，因此三维打印线材适于利用熔融沉积成型法来堆叠形成三维物体。由于所形成的三维物体的材质中具有强化物质，其可以使三维物体具有良好的抗压性及硬度。另一方面，由于本实施例的三维打印线材具有金属粉体，因此上述的三维物体的表面经由打磨后可以具有金属光泽，使三维物体的表面处理成本及所需时间大幅降低。详细来说，上述的强化物质具有较高的抗压性及硬度。当强化物质在三维打印线材中的重量百分比低于5％时，上述的三维打印线材所形成的三维物体在高温或高压的环境中容易变形或碎裂，且上述的三维物体的韧性及耐磨度较低。当金属粉末在三维打印线材中的重量百分比低于30％时，上述的三维打印线材所形成的三维物体的表面将无法通过研磨来形成平滑的金属光泽，亦即会形成不连续的表面结构。含量大于重量百分比50％的强化物质也难以良好地与金属粉体和高分子材料混合于三维打印粉体中，且含量过高的强化物质也会导致三维打印线材无法挤出成线。因此，由于本专利技术的实施例中的强化物质在三维打印线材中的重量百分比落在5％至50％的范围内，所述三维打印线材所形成的三维物体可以具有良好的抗压性及硬度，同时可以经由简单的加工形成平滑的金属光泽表面。进一步来说，本专利技术的实施例的三维打印线材的强化物质具有陶瓷粉末，其材质包括氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅或其他陶瓷材质。由于上述的陶瓷材质具有耐高温、耐高压及高强度的特性，本实施例的三维打印线材所形成的三维物体也可以具有良好的强度，进而使三维物体在高温、高压的环境中不会变形或碎裂。另一方面，由于本实施例的强化物质具有上述的陶瓷材质，经由适当得调配，本实施例的强化物质还可以具有释放远红外线(FarInfrared)的功能，进而使本实施例的三维打印线材所形成的三维物体也具有释放远红外线的功能。本实施例的强化物质例如由纳米陶瓷粒子所形成的陶瓷粉末，其粒径落在10纳米至50微米的范围内，因此可以适当地分布于高分子材料中。具体来说，上述的陶瓷粉末的粒径及三维打印线材垂直于延伸方向的截面的最小宽度的比值小于等于5.7×10-4，因此陶瓷粉末在三维打印线材中可以具有良好的分布情形，同时也可以在熔融沉积成型的过程中具有良好地成型性质。需要说明的是，上述的纳米陶瓷粒子及其粒径主要是说明本实施例中的三维打印线材中的强化物质在与高分子材料混合之前的型态，并非用以限定混合后的三维打印线材中强化物质中的陶瓷粉末的型态及粒径。图1是依照本专利技术的实施例中三维打印线材的示意图。举例来说，请参照图1，在本专利技术的实施例中，三维打印线材100的金属粉体110与强化物质120分布于高分子材料130中，且本实施例的强化物质120例如是纳米陶瓷粒子，其部分团聚于高分子材料130中，但本专利技术不限于此。在其他实施例中，形成强化物质120的粒子还可以部分分散、部分团聚的形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维打印线材，其特征在于，包括：高分子材料；金属粉体；以及强化物质，其中所述金属粉体与所述强化物质分布于所述高分子材料中，且所述强化物质在所述三维打印线材的重量百分比落在5％至50％的范围内。

【技术特征摘要】
1.一种三维打印线材，其特征在于，包括：高分子材料；金属粉体；以及强化物质，其中所述金属粉体与所述强化物质分布于所述高分子材料中，且所述强化物质在所述三维打印线材的重量百分比落在5％至50％的范围内。2.根据权利要求1所述的三维打印线材，其特征在于，所述强化物质的材质包括氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅。3.根据权利要求1所述的三维打印线材，其特征在于，所述强化物质具有陶瓷粉末。4.根据权利要求2所述的三维打印线材，其特征在于，所述陶瓷粉末的粒径落在10纳米至50微米的范围内。5.根据权利要求2所述的三维打印线材，其特征在于，所述陶瓷粉末的粒径及所述三维打印线材垂直于延伸方向的截面的最小宽度的比值小于等于5.7×10-4。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正士，杨景明，
申请(专利权)人：优克材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71