[发明专利]一种热融堆积成型法彩色3D打印设备

说明书

技术领域

本发明属于3D打印领域技术，涉及一种采用三原色原理,即红、绿、蓝三种颜色以适当的比例混合可以得到自然界中几乎所有色彩的原理，通过红、绿、蓝三种颜色的热塑性原材料熔丝或粉末以不同比例加热混合形成不同色彩打印材料后，运用热融堆积成型法(FDM法)3D打印彩色产品。

背景技术

3D打印生产技术属于快速近净成型增材制造技术的一种，其原理为由软件把计算机设计的三维零部件实体图分解成若干层平面切片，通过3D打印机打印输出，生产不同材质的所需零部件和构件；因其柔性化、客制化、快速近净成型生产结构复杂的不同材质零部件和整体构件的俱多优点，成为一种极具发展前景的增材制造技术，特别在设计制造一体化整体成型、直接生产复杂零部件整体构件方面拥有特殊优势。

目前类似3D打印近净成型增材制造技术在全世界得以飞速发展，已初步商用化的生产方法主要有激光立体成型法、选择性激光烧结法、选择性电子束烧结法、热融堆积成型法等。

3D打印热融堆积成型法工艺技术是采用低温热融打印喷头，将熔融流动态的热塑性高分子材料按计算机设计的三维产品数字模型分层数据控制的打印路径挤压沉积在特定位置，热塑性材料冷却固化，逐层堆积成型产品。由于此项技术制造的3D打印机价格低，打印产品成本低廉且操作简单，开始广泛运用到产品研发，模型制造，日常个性化消费用品生产，并将快速普及到办公和普通家庭中，3D打印机会成为和平面打印机一样的标准配置。

通常的低温热融堆积成型法3D打印增材成型产品一般是使用单色或两种单色的PLA或ABS树脂等热塑性高分子原材料打印产品，打印出来的产品要么是纯单色，要么是简单的双色产品，无法实现多色打印生产，这在模型制造，日常个性化消费用品生产上就存在很大缺陷。因此，开发一种低成本方式的彩色3D打印生产高分子材料零部件和产品的设备成为现实需求。

发明内容

为了解决目前热融堆积成型法3D打印出来的产品要么是纯单色，要么是简单的双色产品，无法实现多色打印生产的缺陷。本发明开发出一种热融堆积成型法彩色3D打印设备技术。

  本发明涉及一种采用三原色原理,即红、绿、蓝三种颜色以适当的比例混合可以得到自然界中几乎所有色彩的原理，通过数字控制电路和专业软件控制打印机给料机构和三维运行机构，让红、绿、蓝三种颜色的热塑性原材料熔丝或粉末以不同比例加热混合形成不同色彩打印原材料后，运用热融堆积成型法(FDM法)3D打印彩色产品。

本发明的有益效果是：提供了一种彩色3D打印的设备技术，解决了当前的热融堆积成型法3D打印机只能打印单色或者双色的缺点，节省了产品后期上色加工的时间，提高了工作效率，丰富了3D打印应用。

 

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

 

附图说明

    

图1是本发明案例打印模块原理图

图2是本发明案例的结构图

图中：1.放料丝盘， 2.步进式电机送料机， 3.进料导管， 4.混料加热器， 5.静态/动态管道混料器， 6.可更换式打印碰嘴， 7.成型平台，8.三维方向螺旋丝杆结构。

 

具体实施方式

    本实施例用于说明热融堆积成型法彩色3D打印设备的工作原理。

    如图1和图2所示，本发明实施的热融堆积成型法(FDM法)彩色3D打印设备主要包括：由放料丝盘1、步进式电机送料机2、进料导管3组成的三套红、黄、蓝三基色丝状原材料给料机构，混料加热器4，静态/动态管道混料器5，可更换式打印喷嘴6，带加热功能的三维运动成型平台7，以及设备控制系统组成。

    首先，3D打印机的专业软件控制系统识别产品数字模型的分层打印路径数据和颜色数据，然后通过步进式电机送料机2分别控制放料丝盘1上的红，绿，蓝3种颜色丝状料在混料器5中的不同比例进料量，从而配出打印产品需要颜色的原材料，这些丝状打印材料可以是PLA、ABS或其它热塑高分子材料。在进料的同时，混料加热器4给各种颜色的丝料进行加热融化，配合静态/动态管道混料器5的混合功能，达到配色均匀的目的，然后由可更换式打印喷嘴6喷出熔融彩色打印料，逐层冷却堆积成型在作三维运动的成型平台7上，实现热融堆积成型法彩色3D打印产品。成型平台7是由打印机控制系统根据产品三维数字模型分层打印路径数据来控制在三维方向螺旋丝杆结构8上作X、Y、Z轴三维运动的；也可以设计成由混料加热器4，静态/动态管道混料器5，可更换式打印喷嘴6组成的打印头模块作X、Y轴运动，成型平台7作Z轴运动来实现3D彩色打印功能。