一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3d打印设备的制作方法
【专利摘要】一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，包括放料丝盘1、步进式电机送料机2、进料导管3组成的白色丝状打印原材料给料机构，彩色墨水供应模块4，混料加热器5，静态/动态管道混料器6,可更换式打印喷嘴7，带加热功能的三维运动成型平台8，以及设备控制系统；其特征在于采用三原色原理,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、蓝三种颜色的墨水以不同比例混合形成不同色彩墨水后，白色热塑性材料被加热熔融与彩色墨水混合染色作为彩色打印原材料，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，多色彩打印丰富了3D打印应用。
【专利说明】一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备
【技术领域】
[0001]本发明属于3D打印领域，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、蓝三种颜色的墨水以不同比例混合形成不同色彩墨水后，白色热塑性材料被加热熔融与彩色墨水混合染色作为彩色打印原材料，运用热融堆积成型法(FDM法)3D打印彩色产品。
[0002]
【背景技术】
[0003]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、个性化、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。
[0004]目前类似3D打印近净成型增材制造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。
[0005]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。
[0006]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等热塑性原材料打印产品，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】
[0007]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。本发明开发出了一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备技术。
[0008]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热塑性打印材料给料机构和彩色墨水供应模块，以及三维运行机构，让红、绿、蓝三种颜色的墨水以不同比例混合形成不同色彩墨水后(类似平面彩色喷墨打印机成色原理)，白色热塑性树脂材料被加热熔融与彩色墨水混合染色作为彩色打印原材料，运用热融堆积成型法(FDM法)3D打印彩色产品。
[0009]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，多色彩的打印丰富了 3D打印应用。
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]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.彩色墨水供应模块，
5.混料加热器，6.静态/动态管道混料器，7.可更换式打印碰嘴，8.成型平台，9.三维方向螺旋丝杆。
【具体实施方式】
[0012]本实施例用于说明喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备的工作原理。
[0013]如图1和图2所示，本发明实施的喷墨染色热融堆积成型法(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组成的白色丝状打印原材料给料机构，彩色墨水供应模块4，混料加热器5，静态/动态管道混料器6，可更换式打印喷嘴7，带加热功能的三维运动成型平台8，以及设备控制系统组成。
[0014]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控制放料丝盘I上的白色丝状料在混料器6中的进料量，这些丝状打印材料可以是PLA、ABS或其它热塑原材料；在进料的同时，彩色墨水供应模块4中的红、绿、蓝三基色墨水根据打印产品数字模型颜色数据被控制按比例量喷出混合成彩色墨水，注入到混料器6中与白色热塑性材料混合染色，混料加热器5对混料器6中打印物料进行加热融化，配合静态/动态管道混料器6的混合功能，达到染色均匀的目的，然后由可更换式打印喷嘴7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8上，实现喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印产品。成型平台8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9上作X、Y、Z轴三维运动的；也可以设计成由混料加热器5，静态/动态管道混料器6，可更换式打印喷嘴7组成的打印头模块作X、Y轴运动，成型平台8作Z轴运动来实现3D彩色打印功能。
[0015]若6采用静态管道混料器，则为内置静态自混合螺旋槽，由给料挤出压力提供动力通过静态螺旋槽混合彩色墨水和熔融白色热塑性打印原材料实现配色。
[0016]若6采用动态管道混料器，则为内置电机驱动旋转螺旋叶片，搅拌混合彩色墨水和熔融白色热塑性打印原材料实现配色。
【权利要求】
1.一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，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、蓝三种颜色的墨水以不同比例混合形成不同色彩墨水后，白色热塑性材料被加热熔融与彩色墨水混合染色作为彩色打印原材料，运用热融堆积成型法(FDM法)3D打印彩色产品。
2.如权利要求1所述的一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，其特征为:设备主要包括放料丝盘、步进式电机送料机、进料导管组成的白色丝状打印原材料给料机构，彩色墨水供应模块，混料加热器，静态/动态管道混料器，，可更换式打印喷嘴，带加热功能的三维运动成型平台，以及设备控制系统。
3.如权利要求1所述的一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，其特征为: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控制放料丝盘上的白色丝状料在混料器中的进料量，这些丝状打印材料可以是PLA、ABS或其它热塑原材料。
4.如权利要求1所述的一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，其特征为:在进料的同时，彩色墨水供应模块中的红、绿、蓝三基色墨水根据打印产品数字模型颜色数据被控制按比例量喷出混合成彩色墨水(类似平面彩色喷墨打印机成色原理)，注入到混料器中与白色热塑性材料混合染色，混料加热器对混料器中打印物料进行加热融化，配合静态/动态管道混料器的混合功能，达到染色均匀的目的，然后由可更换式打印喷嘴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上，实现喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印产品。
5.如权利要求1所述的一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，其特征为:成型平台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上作x、Y、z轴三维运动的；也可以设计成由混料加热器，静态/动态管道混料器，可更换式打印喷嘴组成的打印头模块作Χ、Y轴运动，成型平台作Z轴运动来实现3D彩色打印功能。
6.如权利要求1 所述的一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，其特征为:若采用静态管道混料器，则为内置静 态自混合螺旋槽，由给料挤出压力提供动力通过静态螺旋槽混合彩色墨水和熔融白色热塑性打印原材料实现配色。
7.如权利要求1所述 的一种喷墨染色热融堆积成型法彩色3D打印设备，其特征为:若采用动态管道混料器，则为内置电机驱动旋转螺旋叶片，搅拌混合彩色墨水和熔融白色热塑性打印原材料实现配色。
【文档编号】B29C67/00GK103878982SQ201410124743
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】王利民 申请人:王利民