彩色熔融式3d打印头的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种彩色熔融式3D打印头，该打印头包括主机机架、喷墨头机架、3D打印头、喷墨打印头、XY轴步进电机、Z轴步进电机、XY轴步进电机输出轴、Z轴步进电机皮带组成。其中所述喷墨头机架通过XY轴步进电机输出轴与主机架连接借以调整喷墨头在XY平面的位置；所述3D打印头为熔融式打印头；所述喷墨头为气泡式彩色打印头；所述Z轴步进电机通过Z轴步进电机皮带与喷墨头连接借以调节喷墨方向与Z轴的夹角。
【专利说明】
彩色熔融式3D打印头
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种3D打印机头，特别是指一种彩色熔融式3D打印头。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，3D打印技术已经涉及到人们生产和生活的各个领域。但较之平面打印而言，彩色打印始终是3D打印的一个短板。常用的熔融挤压式(FDM)以三原色为打印材料的彩色3D打印机，由于其打印材料需加热混合后再挤出，而打印材料加热后只是呈现胶体状不易混合，很难获得好的打印效果。另一种喷墨粘粉式(3DPG)彩色3D打印机虽然可以打印出较好色彩的打印件，但其与FDM式一样有以下弱点:一是由于受到分层不能太薄(一般最小为0.1毫米)限制而致使分辨率较低，远不及二维喷墨打印机;二是结构复杂，因此造价高;三是体积较大，无法摆上桌面，严重影响3D打印技术的普及和推广。
[0003]专利申请号为201310563458.3的中国专利文献中公开了一种新型三色3D打印机头，该3D打印机头由外壳、进料孔、送料调节装置、熔料装置、搅拌装置、出料口和打印机头控制器组成，所述进料孔有三个，分别为三种颜色提供入口，位于外壳的上方并延伸到熔料装置处，所述出料口位于外壳的下方，所述送料调节装置、熔料装置、搅拌装置和打印机头控制器均设置在外壳内部。通过对打印机头内部结构进行改进，将三色原料输入，对色彩进行配比，实现多种色彩的3D产品打印，该技术操作简单，易于实现，可以有效的解决打印产品纯色问题。
[0004]专利申请号为201320714602.4的中国专利文献中公开了一种三色3D打印机头，该3D打印机头由外壳、进料孔、送料调节装置、熔料装置、搅拌装置、出料口和打印机头控制器组成，所述进料孔有三个，分别为三种颜色提供入口，位于外壳的上方并延伸到熔料装置处，所述出料口位于外壳的下方，所述送料调节装置、熔料装置、搅拌装置和打印机头控制器均设置在外壳内部。通过对打印机头内部结构进行改进，将三色原料输入，对色彩进行配比，实现多种色彩的3D产品打印，该技术操作简单，易于实现，可以有效的解决打印产品纯色问题。
[0005]专利申请号为201520257412.3的中国专利文献中公开了一种彩色3D打印头，包括熔融腔及与熔融腔下端固接的喷嘴，熔融腔上端设有入丝口，入丝口与送丝管一端连接，送丝管的另一端连接送丝器;入丝口处设有染色装置。本实用新型的彩色3D打印头可实现在丝状材料进入熔融腔之前进行染色，使其与墨料在熔融腔中充分混合染色;并且因为是直接使用墨料染色，从而更真实的还原了模型，打印出的模型色彩分辨率更高、色带还原度更高;另外，本实用新型结构简单，易于操作，能够实现彩色模型的连续打印。
[0006]上述对比文件虽然是一些不错的3D打印机头的改进，但是，在使用时还存在有各种各样的不足之处，所以，本实用新型发明人经过不断的实验研究，终于研发出本实用新型。
【发明内容】
[0007]为解决上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便、整体美观、可重复使用的塑料扣环。
[0008]为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]一种熔融式彩色3D打印头，所述的彩色3D打印头包括:主机架1、喷墨头机架2、单色3D打印头3、喷墨打印头4、喷墨方向控制系统，所述的喷墨打印头4设置在喷墨头机架2上，喷墨打印头4上设有喷墨孔9，所述的喷墨方向控制系统包括:XY轴步进电机5，Z轴步进电机6、XY轴步进电机输出轴7及Z轴步进电机皮带8，所述的3D打印头和彩色喷墨打印头可拆卸的固定在一个主机架I上共用一套行走系统;所述的喷墨头机架2通过XY轴步进电机5的输出轴与XY轴步进电机连接;喷墨打印头4通过皮带8与Z轴步进电机6连接。
[0010]所述的熔融式彩色3D打印头，所述的喷墨打印头4与单色3D打印头3的几何位置在X轴和Z轴上是一致的，在Y轴上有一个5厘米至10厘米之间的固定偏差。
[0011]所述的熔融式彩色3D打印头，所述的喷墨打印头4在XY平面上的位置及方向可利用XY轴步进电机5来调节。
[0012]所述的熔融式彩色3D打印头，所述的喷墨打印头4的前端与单色3D打印头3的高度相同，所述的喷墨打印头4的喷墨方向与Z轴形成一个O度至45度之间的可调节的夹角，喷墨方向与打印平面之间的夹角保持在45度至90度之间。
[0013]使用本实用新型的有益效果在于:1、适用于复杂形状的高分辨率真彩色3D打印；
2、体积小，可使彩色3D打印机直接应用于桌面;3、由于充分利用普通3D打印机原有的行走系统，从而降低了造价、提高了打印精度。
【附图说明】
[0014]图1:本实用新型结构图；
[0015]图2:彩色喷墨打印头工作原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型的结构和工作过程进行详细描述。
[0017]如图1所示，一种熔融式彩色3D打印头，所述的彩色3D打印头包括:主机架1、喷墨头机架2、单色3D打印头3、喷墨打印头4、喷墨方向控制系统，所述的喷墨打印头4设置在喷墨头机架2上，嗔墨打印头4上设有嗔墨孔9，所述的嗔墨方向控制系统包括:XY轴步进电机5，Ζ轴步进电机6、ΧΥ轴步进电机输出轴7及Z轴步进电机皮带8，所述的3D打印头和彩色喷墨打印头可拆卸的固定在一个主机架I上共用一套行走系统;所述的喷墨头机架2通过XY轴步进电机5的输出轴与XY轴步进电机连接;喷墨打印头4通过皮带8与Z轴步进电机6连接;所述的喷墨打印头4与单色3D打印头3的几何位置在X轴和Z轴上是一致的，在Y轴上有一个5厘米至10厘米之间的固定偏差;所述的喷墨打印头4在XY平面上的位置及方向可利用XY轴步进电机5来调节;所述的喷墨打印头4的前端与单色3D打印头3的高度相同，所述的喷墨打印头4的喷墨方向与Z轴形成一个O度至45度之间的可调节的夹角，喷墨方向与打印平面之间的夹角保持在45度至90度之间。
[0018]3D打印机是通过切片软件将打印物体切割成若干层，在行走装置的的带动下，挤压装置根据每一层的几何形状挤压出3D打印的材料。层层叠加后形成完整的实体打印件。本实用新型在3D打印头3打印完某一层之后，如果该层为打印件的外沿需要着色，本实用新型打印头便通过3D打印机的行走机构将喷墨打印头4送至被打印的打印件该层上方。之后，喷墨打印头4就会通过3D打印机的行走机构沿着打印件外沿走一遍并实施彩色打印。
[0019]彩色3D打印件文件中除了描述打印件外形外，还有一个打印件表面颜色参数。行走过程中喷墨头4根据打印件文件中该层表面的颜色参数来进行配色并实施彩色喷墨打印。
[0020]当打印的打印件外沿凹凸不平或出现变向时，为了保证喷墨方向始终正对着打印对象，XY轴步进电机5将随之转动，使喷墨方向始终与打印件外沿在XY轴平面的投影保持垂直，从而获得更好的打印效果。
[0021 ]为了保证打印头在打印复杂打印件时不与打印件相撞，彩色喷墨打印头4的最低点始终保持与3D打印头3的最低点相同。而为了保证喷出去的墨水能够喷到模块上，喷墨打印头4与打印机Z轴形成一个角度，这样喷墨打印头4喷出去的墨水就能够从打印件的斜上方喷向打印件表面，如图2所示。
[0022 ]如图2所示，当打印的打印件被打印的表面与Z轴夹角发生变化时，Z轴步进电机6随之转动，并通过皮带使喷墨头4也随之转动，使得喷墨方向与被打印面的夹角始终保持在45度至90度之间，从而保证打印质量。
[0023]此间说明的是，本实用新型主要是对熔融式彩色3D打印头的结构改进，在打印头外围的其他部件沿用现有技术的结构，不进行改进，所以此间就不再进行一一赘述。
[0024]以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种彩色熔融式3D打印头，其特征在于，所述的彩色3D打印头包括:主机架(I)、喷墨头机架(2)、单色3D打印头(3)、喷墨打印头(4)、喷墨方向控制系统，所述的喷墨打印头(4)设置在喷墨头机架(2)上，喷墨打印头(4)上设有喷墨孔(9)，所述的喷墨方向控制系统包括:XY轴步进电机(5)，Z轴步进电机(6)、XY轴步进电机输出轴(7)及Z轴步进电机皮带(8)，所述的3D打印头和彩色喷墨打印头可拆卸的固定在一个主机架(I)上共用一套行走系统；所述的喷墨头机架(2)通过XY轴步进电机(5)的输出轴与XY轴步进电机连接;喷墨打印头(4)通过皮带(8)与ζ轴步进电机(6)连接。2.根据权利要求1所述的彩色熔融式3D打印头，其特征在于，所述的喷墨打印头(4)与单色3D打印头(3)的几何位置在X轴和Z轴上是一致的，在Y轴上有一个5厘米至10厘米之间的固定偏差。3.根据权利要求1所述的彩色熔融式3D打印头，其特征在于，所述的喷墨打印头(4)在XY平面上的位置及方向可利用XY轴步进电机(5)来调节。4.根据权利要求1所述的彩色熔融式3D打印头，其特征在于，所述的喷墨打印头(4)的前端与单色3D打印头(3)的高度相同，所述的喷墨打印头(4)的喷墨方向与Z轴形成一个O度至45度之间的可调节的夹角，喷墨方向与打印平面之间的夹角保持在45度至90度之间。
【文档编号】B29C67/00GK205467385SQ201620086750
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】汪汉柏
【申请人】汪汉柏