[发明专利]彩色3D打印装置及相应的3D打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及打印机设备技术领域，特别涉及3D打印机技术领域，具体是指一种彩色3D打印装置及相应的3D打印方法。

背景技术

3D打印机是20世纪80年代后期发展起来的一项快速设计及成型技术。快速成型加工的核心思想是离散堆积成型。即由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或立体模型；将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一系列的二维层片（习惯称为分层），根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码；成型机制造一系列层片并自动将其联接起来，得到三维物理实体。快速成型技术综合了激光、计算机辅助设计与制造、光化学、新型材料等科学技术的研究成果，不需任何机械加工设备即可快速精确地制造复杂形状的物体。其中激光技术是快速成型技术的核心，激光技术的发展推运了快速成形工艺的发展。常用的快速成型工艺有：紫外激光固化快速成形（俗称立体光刻快速成形）、选择性激光烧结、熔丝沉积、分层实体制造等。其中紫外激光固化快速成形是将紫外激光在树脂液面上按二维截面的形状逐点扫描，使树脂固化，固化后的树脂便形成一个二维图形，如此逐层扫描、固化，最终即可得到完整的三维实体。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种可进行彩色打印、打印方便、打印出的模型密度高、打印出的模型不易损坏的彩色3D打印装置及相应的3D打印方法。

为实现上述的目的，本发明的采用以下技术方案：

该彩色3D打印装置，其主要特点是，包括打印平台和喷头，该喷头位于所述的打印平台的上方，所述的喷头与液管连接，所述的紫外激光光源设置于所述的打印平台的上方，所述的紫外激光光源发射出的紫外光照射于所述的打印平台，所述的液管包括红色液管、黄色液管和蓝色液管，所述的红色液管、所述的黄色液管和所述的蓝色液管汇合于所述的喷头处，控制装置根据设定的颜色控制各个所述的液管中的流量。

该彩色3D打印装置中的喷头内设置有搅拌螺旋浆，所述的喷头内为真空，该喷头的出口为圆柱形，且所述的喷头的喷射方向垂直于所述的打印平台。

该彩色3D打印装置中的打印平台处于平行于X轴和Y轴的平面，Z轴垂直于所述的打印平台，所述的打印平台沿所述的X轴、所述的Y轴或所述的Z轴移动，丝杠步进电机带动所述的打印平台沿着所述的X轴、所述的Y轴或所述的Z轴移动。

该彩色3D打印装置中的紫外激光光源发射出的紫外光的波长范围为250～405纳米，该紫外激光光源的功率范围为20～1000毫瓦。

该彩色3D打印装置中的打印平台的中心点和所述的喷头之间设置有红外线感应定位装置。

该彩色3D打印装置中的打印平台的表面涂设有乙烯四氟乙烯共聚物。

该3D打印方法包括以下步骤：

（1）建立3D图像，通过离散程序进行切片处理，并计算出扫描路径；

（2）所述的3D打印装置逐层进行彩色打印。

所述的3D打印装置逐层进行彩色打印包括以下步骤：

（21）所述的控制装置控制所述的打印平台下降；

（22）所述的紫外激光光源按照所述的扫描路径移动，

（23）所述的控制装置控制所述的喷头逐线打印。

所述的控制装置控制所述的喷头逐线打印包括以下步骤:

（231）分析打印线条上每个像素点的颜色；

（232）由每个像素点的颜色计算出该像素点所需的三色树脂的配比；

（233）将所述的三色树脂的配比转换为各个所述的液管的流量，所述的控制装置控制各个所述的液管瞬时的流量。

该3D打印方法中每层打印层的厚度范围为20～300微米，所述的喷头的喷涂面积为5～200平方微米。

采用了该结构的彩色3D打印装置，喷头根据所需打印的颜色对于三个液管中的液体进行混合，可实现全彩色的立体打印，打印效率高，无需切削工具与模具，打印出的立体模型精度表面精度高，打印出的立体模型不易损坏；该3D打印方法操作简单，便于使用人员的操作，利于生产的自动化，可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。

附图说明

图1为本发明的打印装置的示意图。

图中标号说明如下：

1   紫外激光光源

2   喷头

31  红色液管

32  黄色液管

33  蓝色液管

4   X轴

5   Y轴

6   Z轴

7   打印平台

具体实施方式