快速成形全彩3D打印机装置的制作方法

本实用新型涉及3D打印机技术领域，特别是一种快速成形全彩3D打印机装置。

背景技术：

3D打印是十三五规划重点发展对象之一。我国3D打印行业起步比较晚，现在进入迅速发展阶段，因此3D打印技术以市场广、前景非常广泛。根据对目前国际上3D打印技术研发领域最新动态的跟踪、调研、分析与总结，与市场接轨，目前市场对3D打印技术要求越来越高，从单色面向双色，甚至多色的需求。

3D打印技术是一种快速成型技术领域，它以数字模型文件为基础，运用金属、塑

料、无机材料等，通过逐层打印的方式来构造物体。运用于首件的净型成型，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的行业。

专利公开号为CN105252777A的实用新型专利申请公开了一种全彩 3D 打印机用调色机构及其调色方法、专利公开号为CN105415690A的实用新型专利申请公开了全彩 3D 打印机用喷头及打印方法、专利公开号为CN107379540A的实用新型专利申请公开了一种超声共混彩色3D打印机挤出头，其都能实现全彩混色打印，但是没有精准控制进料量，所以实现全彩混色不太均匀，全彩打印质量比较差。

专利公开号为CN105620053A的实用新型专利申请公开了一种彩色 3D 打印机,实现在 3D打印过程中实时地对打印对象的表面进行喷色处理，但是只是在表面喷色处理，经过使用磨损会褪色，还有打印模型是层层推积而成，层与层之间连接处粗糙，引起喷色不均匀。

专利授权公告号CN205853384U的实用新型专利申请公开了一种3D打印机混色装置，实现两种进料颜色耗材混色打印，但是实现两种颜色的混合，无法实现全彩混合打印。

授权公告号CN103770334B的中国专利公开了一种多色彩3D打印机，在该3D打

印机上加装有多个喷头，每个喷头对应一种颜色的打印材料，通过换色机构可实现多个喷头的转换，进而实现多种颜色的3D打印。该专利中的加热模块和喷头分离，多个喷头共用一个加热模块，可节约能源。但是喷头数量较多，无疑增加了生产和使用成本。再比如，授权公告号为CN 103231514B的中国专利公开了一种3D打印机，包括机架，上端开口的储液罐，设于机架上的第一树脂筒、第二树脂筒、升降平台、线料挤出装置和紫外线点光源；第一树脂筒内盛有的液态紫外线光固化树脂，第二树脂筒内盛有的膏状紫外线光固化树脂；膏状紫外线光固化树脂从喷头挤出后，在紫外线点光源的照射下，形成固化壳体，液态紫外线光固化树脂则对壳体内部进行填充。该3D打印机具有打印效率高，并且在保证打印效率的同时，可保证所打印的物体密度高，不易损坏的特点。但是打印出来的物质是单一色调，如果后期染色，全彩的染色显然耗时费力。

专利公开号为CN105643936A的实用新型专利申请公开了全彩 3D 打印机，通过将打印喷头内部设有若干个微型喷头，每个微型喷头与输送不同色彩的光敏树脂液体的送料导管相连，可进行多色彩 3D 打印 ；可根据打印的需要，更换不同的色彩，还可以将两种不

同的色彩混合以配置出更多的色彩以满足用户的需要，以实现全彩 3D 打印。但是喷头数量较多，增加了生产和使用成本，同时只能打印光敏树脂液体，无法打印其他全彩材料。

专利授权公告号为CN205255536 U的实用新型专利申请授权了一种可控温熔融成型 3D 打印机，提到自动选择原材料品种及总量，输入原料的熔点温度可调。但其存在原材料的量控制不精准，温度调节没有达到稳定、快速和实时性。

专利公开号为CN105415678A的实用新型专利申请虽然公开了一种彩色 3D 打印头，但存在结构复杂、成本高、需要原材料的颜色种类多等缺陷。

由于受3D打印头结构的限制，普通桌面级3D打印机目前打印出来的产品颜色单

一，色彩单调，从而导致在某些方面得不到很好的推广，虽然不少桌面级3D打印机厂商都推出拥有双喷头甚至更多喷头的3D打印机，甚至有混色打印，但是在实际操作中，多喷头打印技术还很不完善，主要有混色不均匀，有些只能打印双色，无法实现复杂全彩打印，混色不均匀，打印效率低，偶尔堵喷头、结构复杂等。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种快速成形全彩3D打印机装置，以解决现有3D打印机存在的颜色单一、混色不均匀、打印不畅、易于堵喷头、打印效率低、结构复杂的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种快速成形全彩D打印机装置，包括喷头系统、加热系统、控制系统，还包括有进料系统、熔池系统；所述的进料系统与熔池系统的输入端连接，熔池系统的输出端与喷头系统连接，加热系统与熔池系统相连，控制系统分别与进料系统、熔池系统、喷头系统、加热系统相连。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的进料系统包括进料管、进料电机，该进料管与进料电机相连，进料电机与控制系统连接；所述的进料管至少为三个进料管，分别装有不同颜色的线材。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的熔池系统包括多个熔池、熔池电磁阀、熔池排气管、熔池排气管电磁阀，多个熔池依次连通在一起，第一个熔池作为熔池系统的输入端与进料系统连接，最后一个熔池作为熔池系统的输出端与喷头系统连接，各个熔池的顶板可升降安装在熔池上，熔池电磁阀分别安装在各个熔池的顶板上方，熔池排气管分别安装在各个熔池的顶板上，熔池排气管电磁阀安装在熔池排气管上，各个熔池的底部还安装有用于实时监测熔池融料量的传感器，各传感器、各熔池电磁阀、熔池排气管电磁阀分别与控制系统连接。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的熔池包括第一熔池、第二熔池、第三熔池、第四熔池；所述的熔池电磁阀包括第一熔池电磁阀、第二熔池电磁阀、第三熔池电磁阀、第四熔池电磁阀；所述的熔池排气管包括第一熔池排气管、第二熔池排气管、第三熔池排气管、第四熔池排气管；所述的熔池排气管电磁阀包括第一熔池排气管电磁阀、第二熔池排气管电磁阀、第三熔池排气管电磁阀、第四熔池排气管电磁阀；第一熔池作为熔池系统输入端与进料系统连接，第四熔池作为熔池系统输出端与喷头系统连接；第一熔池电磁阀、第二熔池电磁阀、第三熔池电磁阀、第四熔池电磁阀分别可升降安装在第一熔池、第二熔池、第三熔池、第四熔池的顶板上方；第一熔池排气管、第二熔池排气管、第三熔池排气管、第四熔池排气管分别安装在第一熔池、第二熔池、第三熔池、第四熔池的顶板上，第一熔池排气管电磁阀、第二熔池排气管电磁阀、第三熔池排气管电磁阀、第四熔池排气管电磁阀分别安装在第一熔池排气管、第二熔池排气管、第三熔池排气管、第四熔池排气管上。

本实用新型的再进一步技术方案是：多个熔池的池底向喷头系统方向倾斜设置；各个熔池的容积小于或等于0.785立方厘米。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的喷头系统包括喷头、喷头进料电磁阀；所述的喷头的顶端通过喷头进料电磁阀与熔池系统的输出端连接，喷头进料电磁阀与控制系统连接；所述的加热系统包括熔池加热设备、喷头加热设备、温度传感器；所述的熔池加热设备设置在各个熔池的容器外壁上，且熔池加热设备、温度传感器分别与控制系统连接。

由于采用上述结构和打印方法，本实用新型之快速成形全彩3D打印机装置与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.可全彩打印

由于本实用新型除了包括喷头系统、加热系统、控制系统；还包括有进料系统、熔池系统，所述的进料系统与熔池系统输入端连接，熔池系统输出端与喷头系统连接，加热系统与熔池系统相连，控制系统分别与进料系统、熔池系统、喷头系统、加热系统相连。本实用新型在打印过程中，控制系统按照打印模型所需要的各种颜色，通过控制进料系统，精准控制红色、绿色、蓝色、黄色、青色等线材的量，再通过控制熔池温度，通过红色、绿色、蓝色、黄色、青色等可以混合出任何颜色，再通过熔池系统逐次送到打印喷头，进而可以打印全彩模型，因此，本实用新型在打印时，既可以打印单色模型，也可以打印全彩模型，解决了现有技术存在的产品颜色单一、色彩单调的不足之处。

2. 混色均匀

由于本实用新型除了包括喷头系统、加热系统、控制系统；还包括有进料系统、熔池系统，本实用新型打印过程中，控制系统按照打印模型所需要的各种颜色，通过控制进料系统，精准控制红色、绿色、蓝色、黄色、青色等线材的量，通过红色、绿色、蓝色、黄色、青色等可以混合出任何颜色，首先打开第一熔池电磁阀，关闭第二熔池电磁阀、第三熔池电磁阀、第四熔池电磁阀，在第一熔池加热混合融料，制得第一熔池融料；其次，打开第二熔池电磁阀、第二熔池排气管电磁阀，关闭第一熔池电磁阀、第三熔池电磁阀、第四熔池电磁阀，第一熔池融料从第一熔池进入第二熔池再次加热混合，制得第二熔池融料；再次，打开第三熔池电磁阀、第三熔池排气管电磁阀、第一熔池电磁阀，关闭第二熔池电磁阀、第四熔池电磁阀，第二熔池融料从第二熔池进入第三熔池再次加热混合，制得第三熔池融料；同时第一熔池又开始混合融料；再次，打开第四熔池电磁阀、第四熔池排气管电磁阀、第二熔池电磁阀，关闭第一熔池电磁阀、第三熔池电磁阀，第三熔池融料从第三熔池进入第四熔池再次加热混合，制得第四熔池融料；同时第一熔池融料又进入第二熔池；最后，关闭第四熔池电磁阀、第四熔池排气管电磁阀，打开喷头系统的喷头进料电磁阀，第四熔池融料均匀混合出全彩融料送到喷头系统的喷头打印；重复上述过程即可以均匀混合出全彩打印材料。

3.打印顺畅，不堵喷头

本实用新型的熔池系统温度控制，是通过温度传感器实时监测熔池温度，并把检测温度反馈给控制系统，使快速准确调节熔池加热设备的加热系统，达到实时响应控制，系统实现闭环控制，从而能准确快速的控制融料温度；一，可以达到防止熔池温度过高使融料碳化的效果，熔池温度过高使融料碳化，导致其无法均匀混合、混合融料变质；二，可以达到防止熔池温度过低使融料不完全融化的效果，熔池温度过低使融料不完全融化，导致其无法通过熔池系统逐次混合送到打印喷头，或者能通过熔池系统逐次混合送到打印喷头，但是堵喷头，无法正常打印。因此本实用新型打印顺畅，不堵喷头，减少维修堵喷头的工作量，从而实现打印效率高、打印质量好、减少人力资源、节约材料的效果。

4.智能化程度高

由于本实用新型通过控制系统精准控制进料管的各种等线材量，再通过多个熔池进行自动均匀混合，无需人工装打印所需要的各种原料颜色，只需要固定装各种等线材就可以自动均匀混合出高质量全彩原料，其智能化程度高，打印效率高。

5. 可防止进料过多使材料浪费

本实用新型进料系统的进料控制是先通过传感器实时监测熔池融料量，并把检测到的熔池融料量反馈给控制系统，使控制系统快速准确调节进料系统的进料电机控制，达到实时响应控制，实现闭环控制，从而能准确快速的控制进料系统的进料量，可防止进料过多使模型无法完全打印，而模型无法完全打印又需要二次打印，导致材料的浪费、耗费更多的时间。

6. 结构简单，成本低：

本实用新型的结构比较简单，生产成本较低，易于推广使用。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之快速成形全彩3D打印机装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：实施例一所述本实用新型之快速成形全彩3D打印机装置的结构示意图，

在上述附图中，各标号说明如下：

1-进料系统，

101-进料管，102-进料电机，

2-熔池系统，

201-第一熔池，202-第二熔池，203-第三熔池，204-第四熔池，

205-第一熔池电磁阀，206-第二熔池电磁阀，207-第三熔池电磁阀，

208-第四熔池电磁阀，

209-第一熔池排气管，210-第二熔池排气管，211-第三熔池排气管，

212-第四熔池排气管，

213-第一熔池排气管电磁阀，214-第二熔池排气管电磁阀，

215-第三熔池排气管电磁阀，216-第四熔池排气管电磁阀，

3-喷头系统，

301-喷头，302-喷头进料电磁阀，

4-加热系统，401-熔池加热设备，

5-熔池融料，

501-第一熔池融料，502-第二熔池融料，503-第三熔池融料，504-第四熔池融料。

具体实施方式

实施例一

一种快速成形全彩3D打印机装置，包括进料系统1、熔池系统2、喷头系统3、加热系统4、控制系统；所述的进料系统1与熔池系统2的输入端连接，熔池系统2的输出端与喷头系统3连接，加热系统4与熔池系统2相连，控制系统分别与进料系统1、熔池系统2、喷头系统3、加热系统4相连。

所述的进料系统1包括进料管101、进料电机102，该进料管101与进料电机102相连，进料电机102与控制系统连接；所述的进料管101包括三个进料管，三个进料管分别装有红色、绿色、蓝色、黄色、青色等线材。

所述的熔池系统2包括多个熔池、熔池电磁阀、熔池排气管、熔池排气管电磁阀，多个熔池依次连通在一起，第一个熔池作为熔池系统的输入端与进料系统连接，最后一个熔池作为熔池系统的输出端与喷头系统连接，各个熔池的顶板随着熔池融料的高度可升降安装在熔池上，熔池电磁阀分别安装在各个熔池的顶板上方，用于控制各个熔池的进料，熔池排气管分别安装在各个熔池的顶板上，熔池排气管电磁阀安装在熔池排气管上，各个熔池的底部还安装有用于实时监测熔池融料量的传感器，各传感器、各熔池电磁阀、熔池排气管电磁阀分别与控制系统连接。

上述的熔池包括第一熔池201、第二熔池202、第三熔池203、第四熔池204，第一熔池201作为熔池系统输入端与进料系统连接，第四熔池204作为熔池系统输出端与喷头系统连接；该四个熔池的池底向喷头系统方向倾斜设置，而且各个熔池的容积小于或等于0.785立方厘米。所述的熔池系统的熔池材料为陶瓷，或者为保温效果很理想的材料。

所述的熔池电磁阀包括第一熔池电磁阀205、第二熔池电磁阀206、第三熔池电磁阀207、第四熔池电磁阀208；所述的熔池排气管包括第一熔池排气管209、第二熔池排气管210、第三熔池排气管211、第四熔池排气管212；所述的熔池排气管电磁阀包括第一熔池排气管电磁阀213、第二熔池排气管电磁阀214、第三熔池排气管电磁阀215、第四熔池排气管电磁阀216。

第一熔池201、第二熔池202、第三熔池203、第四熔池204的顶板分别通过升降组件可升降安装在各个熔池上，其升降的高度随着熔池融料的高度而改变。第一熔池电磁阀205、第二熔池电磁阀206、第三熔池电磁阀207、第四熔池电磁阀208分别安装在第一熔池201、第二熔池202、第三熔池203、第四熔池204的顶板上方；第一熔池排气管209、第二熔池排气管210、第三熔池排气管211、第四熔池排气管212分别安装在第一熔池201、第二熔池202、第三熔池203、第四熔池204的顶板上，第一熔池排气管电磁阀213、第二熔池排气管电磁阀214、第三熔池排气管电磁阀215、第四熔池排气管电磁阀216分别安装在第一熔池排气管209、第二熔池排气管210、第三熔池排气管211、第四熔池排气管212上。

所述的喷头系统3包括喷头301、喷头进料电磁阀302；所述的喷头301的顶端通过喷头进料电磁阀302与熔池系统2的输出端连接，喷头进料电磁阀302与控制系统连接。

所述的加热系统4包括熔池加热设备401、喷头加热设备、温度传感器；所述的熔池加热设备401设置在各个熔池的容器外壁上，且熔池加热设备401、温度传感器分别与控制系统连接，该熔池加热设备401为电阻丝，或者可控线性温度的加热设备，缠绕在各个熔池的容器外壁上。

本实用新型在打印过程中，通过自动控制进料管的电机，精准控制红色、绿色、蓝色、黄色、青色等线材的量，通过红色、绿色、蓝色、黄色、青色等可以混合出任何颜色，再通过各熔池逐次送到喷头系统的喷头，进而可以打印全彩模型。