[发明专利]一种FDM‑3D打印机外接混色器

说明书

技术领域

本发明属于FDM-3D打印机技术领域，尤其是涉及一种FDM-3D打印机外接混色器。

背景技术

目前3D打印机正逐步走入人们的视野和生活，其发展速度和计算机的发展一样惊人。3D打印机向着家用化与工业化两个方向发展，其中家用桌面级3D打印机有望成为像手机、电脑一样的普及的产品，影响人们的日常生活。目前来说，桌面级3D打印机主要面向设计师、医学院、大中小学教育培训单位和创客使用。提升人们的设计水平。

随着3D打印机逐渐进入大众消费，对3D打印机的性能要求越来越高。但大多数现有桌面打印机都是单一颜色，单一材料的设计模式。打印过程中必须通过换丝实现换色的目的，操作复杂，并且打印中断使喷头堵丝的风险增加。目前解决方案通常有两种，一种是增加喷头数量，从不同喷头打印不同颜色，其缺点是喷头容易发生剐蹭；另一种是将多种颜色在喷头出经调解后打印，其缺点是容易发生溢料，形成打印缺陷。以上两种设计方案，都是对打印机整体结构改进，改进后喷头和送料管等部件都极大地占据了打印机上层有限的空间，不利于打印进一步向多材打印发展。目前设计思路大多是直接改进打印机整体结构，从而提高市场对整机的销量。不利于对打印机模块化的发展。造成了桌面级FDM打印机市场产品同质化，低价恶性竞争。

发明内容

有鉴于此，设计一种与现有打印机直接对接的外接混色装置。在现有单喷头打印机基础上能实现多彩工件的直接打印，与多喷头打印机相比，不仅节约了打印机所占空间，同时也完成了现有设备的升级，节约成本。其中包括混色器机械结构设计、控制电路硬件设计。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种FDM-3D打印机外接混色器，包括箱架、送丝装置、融室、出丝装置和冷却装置，所述送丝装置、融室、出丝装置和冷却装置均设于箱架内，融室的入料流道连接入料喉管，送丝装置通过送丝导管连接入料喉管，融室的出料流道通过出料喉管连接出丝导管，融室通过固定装置固定于箱架内；

所述冷却装置包括水泵、送水管、冷却管、上水箱和下水箱，上水箱设于箱架上方，下水箱设于箱架下方，上水箱、下水箱与两侧的送水管之间形成闭合回路，水泵设于送水管和下水箱的连接处，冷却管缠绕连接于出丝装置，冷却管的两端分别连通水泵和下水箱，水泵将下水箱的水运送到冷却管内，且带动下水箱的水与上水箱的水循环。

进一步，所述送丝装置包括步进电机、齿轮、辅助轮、控制板、导管和风扇，步进电机通过电机支撑架固定于箱架上，风扇安装在电机支撑架上，控制板和辅助轮安装在控制板安装座上，齿轮安装于步进电机的电机轴上，齿轮和辅助轮之间挤压丝材，丝材经过齿轮和辅助轮挤压实现对送丝速度及送丝量的控制，丝材从导管经过送丝导管传送到融室中，导管接头连接于导管的朝外一端。

进一步，所述步进电机设有5个，均布于控制板安装座的周边。

进一步，所述箱架上设有显示屏座，显示屏座外侧设有显示屏。

进一步，所述融室内设有若干个加热头槽和若干个温度传感器槽，加热头槽内插有加热头，温度传感器槽内插有温度传感器。

进一步，所述融室的纵截面为六边形，围绕融室外部固定有支撑环，融室上连接入料喉管的端面通过三个支撑散热片连接支撑架，支撑架固定于箱架上，融室内设有相连通的入料流道和出料流道，入料流道与入料喉管连通，出料流道与出料喉管连通，入料流道的外端和出料流道的外端均设有喉管连接处。

进一步，所述入料喉管和出料喉管外均布有散热片，冷却管缠绕设于出料喉管的散热片外。

进一步，所述入料喉管设有五个，分别通入五种颜色的丝材，出料喉管设有一个。

进一步，所述融室的外缘处固定有连接支撑片，连接支撑片固定连接于支撑架和融室之间。

进一步，所述融室温度控制范围为190～280℃，出丝速率为30～60mm/s。

相对于现有技术，本发明所述的FDM-3D打印机外接混色器具有以下优势：(1)通过送丝装置控制每种颜色丝材的送丝速度，实现对三原色与黑、白色五种颜色丝材的不同送丝量，混合后的五种丝材经过导管送入到融丝与出丝装置经过加热融化，实现共混调色，由此形成不同的混合色。然后熔融态材料经过装置的出丝部分。在冷场的作用下，凝固成具有一定色彩顺序的丝材。外接到3D打印机，可以打印出多彩的作品；

(2)确保打印过程中不出现断丝、堆丝现象；

(3)混色装置出料口装温度传感器，监测出口温度，当出口温度偏高不足以实现丝材快速晶体化时，接通水泵继电器和散热风扇，使得出口快速降温；