专利名称：彩色三维物体打印成型装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制作彩色三维物体的成型装置，具体说是一种采用逐层打印方式快速制作彩色三维物体的彩色三维物体打印成型装置。
背景技术：
快速成型技术是从计算机三维实体到物理实体的一种快速制作工具，它适合制作原型件和小批量的功能件，制作的三维物体的材料可以是陶瓷材料、金属材料、纸、光敏树脂等材料。快速成型技术比较常用的工艺有光固化工艺、选择性激光烧结、熔丝沉积制作、叠层实体制作和三维打印等。
以上几种工艺都能制作复杂的三维物体，但制作的三维实体都是单色的。如有的公司开发了能用于熔丝沉积制作的几种不同颜色的成型材料，但也只能是每个三维物体是单色的，无法制作出彩色的三维物体。这样对于产品的概念设计和外观设计等方面，产品就缺乏了色彩表现力。
另外，目前的光固化工艺、选择性激光烧结、熔丝沉积制作、叠层实体制作和三维打印等工艺制作的速度都较慢、制作的成本都较高，不利于产品开发成本的降低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能快速制作彩色三维物体的成型装置——彩色三维物体打印成型装置。
本实用新型彩色三维物体打印成型装置，由计算机16、储料槽1、成型槽2、打印喷头盒5、打印喷头清洗槽7、回收槽10及供墨盒13构成；储料槽1，成型槽2、回收槽10和打印喷头清洗槽7同高度依次并行放置，在四个槽口的上方贴近槽口设置可以水平移动的旋转滑辊3和打印喷头托架4，在旋转滑辊3和打印喷头托架4上装有可以沿其滑动的打印喷头盒5；打印喷头盒5内装有多个打印头，各个打印头通过供墨管15与供墨盒13相连，供墨盒13通过供墨泵14为各个打印头供墨；打印喷头清洗槽7带有废液槽8；在储料槽1和成型槽2内分别水平设置推料板12、11。
本实用新型制作三维物体的速度大大高于普通的光固化工艺、熔丝沉积制作、叠层实体制作等快速成型工艺；采用的成型材料成本也大大低于其他几种快速成型工艺使用的成型材料。
本实用新型可以快速、可靠、安全、低成本地制作形状极其复杂的彩色三维物体；在制作单色的三维物体时，制作的速度更快，成本更低。
图1所示的是本实用新型装置框架结构示意图图2。所示的是计算机控制框图。
图3为成型槽运动示意图。
图4为储料槽运动示意图。
图5是打印喷头盒结构示意图。
以上的图中包括储料槽1，成型槽2，旋转滑辊3，打印喷头托架4，打印喷头盒5，打印喷头托架导轨6，打印喷头清洗槽7，废液槽8，回收管9，回收槽10，推料板11，推料板12，供墨盒13，供墨泵14，供墨管15，计算机16，喷头控制电路17，喷头X-Y位置控制电路18，储料槽控制器19，成型槽控制器20，滑辊控制器21，成型粉末22，储料槽导轨23，成型槽导轨24，喷射阳红色墨的打印头51，喷射青色墨的打印头52，喷射黄色墨的打印头53，喷射无色墨的打印头54，供阳红色墨的供墨管151，供青色墨的供墨管152，供黄色墨的供墨管153，供无色墨的供墨管154。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。
实施例如图1所示，彩色三维物体打印成型装置，由计算机16、储料槽1、成型槽2、打印喷头盒5、打印喷头清洗槽7、回收槽10及供墨盒13构成；储料槽1，成型槽2、回收槽10和打印喷头清洗槽7同高度依次并行放置，在四个槽口的上方贴近槽口设置可以水平移动的旋转滑辊3和打印喷头托架4，在旋转滑辊3和打印喷头托架4上装有可以沿其滑动的打印喷头盒5；打印喷头盒5内装有多个打印头，各个打印头通过供墨管15与供墨盒13相连，供墨盒13通过供墨泵14为各个打印头供墨；打印喷头清洗槽7带有废液槽8；在储料槽1和成型槽2内分别水平设置推料板12、11。
旋转滑辊3和打印喷头托架4沿着打印喷头托架导轨6做X方向直线运动；打印喷头盒5在X-Y平面内沿着打印喷头托架导轨6和打印喷头托架4做平面运动；推料板11、12做垂直方向的上下运动；旋转滑辊3做旋转运动。旋转滑辊3在把成型粉末22在成型槽2上方铺平时，多余的成型粉末22被推入回收槽10中，待累积到一定量时，把回收槽10中的粉末再倒入储料槽1中。每打印一段时间，打印喷头盒5在打印喷头托架4的带动下，在打印喷头清洗槽7中进行清洗，以确保喷头不被堵塞。
图2所示，在计算机16中建立三维物体的计算机三维实体模型，对其进行切片分层，得到一系列的二维切片，取出每层的成型信息；计算机16根据每一层的成型信息分别控制各机构做协调运动。具体而言，制作开始时，计算机16控制储料槽导轨23，使得储料槽1中的推料板12上升一段距离，推出一部分成型粉末22；同时，计算机16控制成型槽导轨24，使得成型槽2中的推料板11下降一段距离；接着计算机16控制旋转滑辊3把推料板12上升一段距离而推出的成型粉末22铺在成型槽2的上方，在铺粉末22的时候，旋转滑辊3做逆时针运动把粉末22铺平；之后，计算机16控制喷头托架4做X-Y平面运动；与此同时，计算机16控制打印喷头盒5内的多个喷头做喷射动作，打印出该层图形；如此反复，一层层的打印并粘结，从而快速制作出三维物体。
图3是储料槽结构示意图。每层加工前，旋转滑辊3运动到储料槽1的左边，之后成型槽导轨23带动推料板12向上移动一段距离，旋转滑辊3把新的粉末在成型槽2上方铺平。
图4是成型槽结构示意图。每层加工前，成型槽导轨24带动推料板11向下移动一段距离，成型的三维物体放置在推料板11上，待旋转滑辊3把新的粉末铺平后，已成型的部分被完全掩在粉末中，未被粘结的粉末起着支撑作用。
图5是打印喷头盒结构示意图。图5所示的是打印盒内装4个打印头的情形，实际过程中，可根据成型的具体要求，安装4个、8个、12个、16个甚至更多的打印头。图示中的打印头51由151供墨管供阳红色墨，打印头52由152供墨管供青色墨，打印头53由153供墨管供黄色墨，打印头54由154供墨管供无色墨，此4个打印头和4个供墨管可以互换，即51打印头也可以喷射青色墨，也可以喷射黄色墨，也可以喷射无色墨。
本实用新型是运用如下技术方案来实现彩色三维物体的制作的在制作三维物体的过程中，首先设计三维物体的计算机实体模型，对其进行切片分层，取出每层的成型信息；计算机控制打印喷头按照第一层的成型信息做设定的打印运动，打印喷头根据该层的色彩信息有选择性地把彩色粘结剂喷射到铺平的粉末层上，形成与第一层成型信息形状一样的、有一定强度的彩色层片，未被喷射的粉末作为下一层片的支撑；在第一层的上面再铺设第二层粉末，并使其铺平；计算机控制打印喷头按照第二层的成型信息做设定的打印运动，打印出该彩色层片，并将第二层与第一层粘结成一个整体；依次按照每层的成型信息制作出每一层，同时粘结上一层，层层粘结叠加，最终制作出在计算机中设计的三维物体；去除多余的、未被粘结的粉末，取出制作的三维物体；制作出的三维物体经后处理工序后，即可使用。
在加工每层时，根据每层的成型数据中含有的颜色信息，控制打印喷头喷射不同颜色的粘结剂液体，从而喷射出该层的彩色图形。
制作好的三维物体需要用除粉设备去除其表面及内部多余的、未被粘结的粉末。
制作的三维物体经过不同的渗透剂处理后，可具有不同的特性。如经过强度渗透剂处理后，可有较高的强度；经过弹性渗透剂处理后，可有较高的弹性；经过柔性渗透剂处理后，可有较好的柔性。根据制作三维物体的需要，在后处理时可把其放入烘烤箱进行烘烤，以增强其强度；也可对其表面涂蜡，以增强表面的色泽感；也可对其表面打磨、喷漆，以获得较高的表面质量。
权利要求1.一种彩色三维物体打印成型装置，由计算机(16)、储料槽(1)、成型槽(2)、打印喷头盒(5)、打印喷头清洗槽(7)、回收槽(10)及供墨盒(13)构成；其特征是储料槽(1)，成型槽(2)、回收槽(10)和打印喷头清洗槽(7)同高度依次并行放置，在四个槽口的上方贴近槽口设置可以水平移动的旋转滑辊(3)和打印喷头托架(4)，在旋转滑辊(3)和打印喷头托架(4)上装有可以沿其滑动的打印喷头盒(5)；打印喷头盒(5)内装有多个打印头，各个打印头通过供墨管(15)与供墨盒(13)相连，供墨盒(13)通过供墨泵(14)为各个打印头供墨；打印喷头清洗槽(7)带有废液槽(8)；在储料槽(1)和成型槽(2)内分别水平设置推料板(12)、(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种彩色三维物体打印成型装置，由计算机、储料槽、成型槽、打印喷头盒、打印喷头清洗槽、回收槽及供墨盒构成；储料槽，成型槽、回收槽和打印喷头清洗槽同高度依次并行放置，在四个槽口的上方贴近槽口设置可以水平移动的旋转滑辊和打印喷头托架，在旋转滑辊和打印喷头托架上装有可以沿其滑动的打印喷头盒；打印喷头盒内装有多个打印头，供墨盒通过供墨泵为各个打印头供墨；在储料槽和成型槽内分别水平设置推料板。本实用新型制作三维物体的速度大大高于现有快速成型工艺；本实用新型可以快速、可靠、安全、低成本地制作形状极其复杂的彩色三维物体；在制作单色的三维物体时，制作的速度更快，成本更低。
文档编号B41J2/165GK2900195SQ20062007183
公开日2007年5月16日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者岳东, 杨继全 申请人:南京师范大学