一种多色3D打印装置的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，具体涉及一种多色3d打印装置。

背景技术：

3d打印是当今获得快速发展的一种新型加工技术，特别适合各种个性化加工和单件小批量加工。3d打印技术一般采用分层打印的原理实现，即将所需要打印的3d模型分解为薄片，通过控制平面定位系统，每次打印一个薄片，然后将高度提升一个台阶，打印下一个薄片，通过反复打印薄片，最终形成的3d外形。

通常的3d打印技术包括以下几种：激光烧结、激光敏感技术、熔丝制造等。激光烧结的3d技术是通过激光高速加热，使粉末冶金材料熔化并成型，激光感光技术是使光敏材料固化成型。塑料熔丝制造是采用塑料丝进行热粘结技术，通过反复加热缠绕的塑料丝，并使之粘结在一起，成为所需的形状。在3d打印中，常规情况下只能打印单色的打印材料，尤其是熔融模式的打印方式，很难增加颜色。在多色打印时，打印完毕后，喷头中很容易残留上一次打印的材料，下次打印时会严重影响打印效果。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供了一种多色3d打印装置。本发明能够将打印材料与颜料进行有效混合，在打印工作完成后可以将喷头端的多余打印材料吹出打印装置，以免影响下次的打印效果。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多色3d打印装置，包括用于容纳打印材料的喷头壳体，喷头壳体上设置有动力装置，喷头壳体中设置有用于搅拌打印材料及将打印材料挤出搅拌装置，且动力装置的输出端与搅拌装置连接，所述搅拌装置为中空结构，搅拌装置中设置有搅拌杆，所述搅拌杆固定在喷头壳体的内壁上，喷头壳体上还设置有若干颜料补给装置，且颜料补给装置与搅拌装置的内部空间连通，喷头壳体的底部设置有喷头单向阀，喷头壳体的周围设置有用于融化打印材料的加热装置。

进一步地，所述喷头壳体包括圆柱形壳体、连接在圆柱形壳体下部的锥形壳体以及连接在锥形壳体下部的喷嘴，且圆柱形壳体、锥形壳体以及喷嘴为一体化设计。

进一步地，喷头单向阀连接在喷嘴上。

进一步地，搅拌装置包括设置在圆柱形壳体中的第一搅拌体以及设置在锥形壳体和喷嘴中的第二搅拌体，且第一搅拌体与第二搅拌体固定连接。

进一步地，搅拌杆设置在第一搅拌体的内部空间中。

进一步地，颜料补给装置包括与搅拌装置的内部空间连通的颜料管道，颜料管道上设置有囊状结构，囊状结构的两端均设有颜料单向阀。

进一步地，囊状结构上连接有用于控制囊状结构挤压力和挤压频率的控制装置。

进一步地，喷头单向阀上连接有用于将其中残留物吹出的吹气装置。

进一步地，所述加热装置的加热方式为电磁加热或电阻丝加热。

进一步地，所述搅拌杆的表面上设有若干凸起结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明在使用时，将打印材料放入喷头壳体中，封闭好喷头壳体，开始加热，动力装置带动搅拌装置进行旋转，可以设定搅拌装置正转为挤出打印材料，反转为搅拌打印材料。加热过程中，搅拌装置反转，充分搅拌打印材料，使之完全为熔融状态，搅拌装置内设有一个搅拌杆，搅拌杆与搅拌装置相对运动，当各种颜料经过两者的空间时，搅拌杆可以起到搅拌颜料的作用，将各种颜料混合均匀，通过控制供给不同颜料的比例，最终控制打印出的材料的颜色。

进一步地，颜料供给装置包括囊装结构，在囊装结构两端安装有颜料单向阀，颜料的流向只能为从上往下流动，当囊状结构处于正常状态时，囊状结构上方的颜料单向阀打开，颜料进入囊状结构，而囊状结构下方的颜料单向阀处于关闭状态，当挤压囊状结构，由于囊状结构上方的颜料单向阀的作用，颜料不能向上流动，只能向下方流动，此时囊状下方的颜料单向阀打开，颜料通颜料供给装置，如此循环，如没有借助外力，颜料是不能正常通过两个颜料单向阀的，同时根据颜料的粘稠度更换不同的颜料单向阀，便可以实现多种粘度颜料的定量补给，这样通过控制挤压囊状结构的外力和挤压的频率便可以实现颜料的定量补给。

进一步地，在喷头壳体的出口处设有喷头单向阀，并且在喷头单向阀的下端装有吹气装置，在打印工作完成后可以将喷头端的多余打印材料吹出打印装置，以免影响下次的打印效果。

进一步地，加热装置包括两种加热方式，可以根据打印材料是否导电来决定使用哪种加热方式，从而增加打印材料的多样性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖面图；

图3为本发明的搅拌杆示意图；

图4为本发明的颜料补给装置示意图；其中(a)为囊状结构正常状态示意图，(b)为囊状结构压缩状态示意图；

图5为本发明的喷嘴示意图。

其中，1、喷头壳体；2、动力装置；3、搅拌装置；4、搅拌杆；5、颜料补给装置；5.1、囊状结构；5.2、颜料单向阀；6、吹气装置；7、喷头单向阀；8、加热装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1至图5，一种多色3d打印装置，包括喷头壳体1、动力装置2、搅拌装置3、搅拌杆4、颜料补给装置5、囊状结构5.1、颜料单向阀5.2、吹气装置6和喷头单向阀7。搅拌杆4在搅拌装置3内部，动力装置2、搅拌装置3、颜料补给装置5相互连接在一起，动力装置2和搅拌装置3可以轻松与喷头壳体1脱离，从而进行装载打印材料。

搅拌装置3内部为空心结构，并与喷头壳体1内部相连，颜料补给装置5与搅拌装置3相连，颜料补给装置5有不少于两个。不同的颜料补给装置5装有不同颜色颜料，每个颜料补给装置5按照设置好的量将颜料通入搅拌装置3内部，搅拌装置3内部装有搅拌杆4，搅拌装置3和搅拌杆4可以相对运动，从而将不同颜料搅拌均匀后通入到喷头壳体1的出口处与打印材料混合，从而实现打印材料的颜色控制，颜料补给装置5包括囊装结构5.1，在囊装结构5.1两端安装有颜料单向阀5.2，通过挤压囊状结构5.1可以实现定量补给颜料的作用。

搅拌装置3的出口在喷头壳体1的底部，喷头壳体1底部位置通过搅拌装置3旋转可以定量挤出打印材料，此位置与已混合好的颜料进行汇合，在挤出打印材料的同时，打印材料与颜料混合均匀，得到所需要颜色的打印材料。在喷头壳体1的出口处设有喷头单向阀7，并且在喷头单向阀7的下端装有吹气装置6，在打印工作完成后可以将喷头端的多余打印材料吹出打印装置，以免影响下次的打印效果。

下面结合实施例对本发明做详细描述：

一种多色3d打印装置，该装置包括喷头壳体1，所述喷头壳体1上方装有动力装置2，该动力装置2与喷头壳体1内的搅拌装置3连接，搅拌装置3内为空心结构，并与颜料补给装置5连接。搅拌装置3内设有一个搅拌杆4，搅拌杆4固定在喷头壳体1顶部内侧，其与搅拌装置3相对运动，起到搅拌颜料的作用。颜料供给装置5至少有两个，每个供给不同的颜色，通过供给不同颜料的比例，最终控制打印出的材料的颜色。颜料供给装置5包括囊装结构5.1，在囊装结构5.1两端安装有颜料单向阀5.2，通过挤压囊状结构5.1可以实现补给颜料的作用。该囊状结构5.1每次挤压的变形很小，并且施加变形的力都一样，通过快速挤压囊状结构5.1的次数，可以控制挤出的颜料数量。搅拌装置3的出口在喷头壳体1的底部，喷头壳体1底部位置通过搅拌装置3旋转可以定量挤出打印材料，此位置与已混合好的颜料进行汇合，在挤出打印材料的同时，打印材料与颜料混合均匀，达到所需要颜色的打印材料。

在喷头壳体1周围装有加热装置8，用来融化打印材料。所述加热装置8包括两种加热方式，电磁加热和电阻丝加热，可以根据打印材料是否导电来决定使用哪种加热方式。打印材料加热过程中，搅拌装置3通过旋转可以保证打印材料充分变成熔融状态，保证打印质量。通过控制动力装置2的正反转来控制打印材料是搅拌状态还是打印状态。在喷头壳体1的出口处设有喷头单向阀7，并且在喷头单向阀7的下端装有吹气装置6，在打印工作完成后可以将喷头端的多余打印材料吹出打印装置，以免影响下次的打印效果。

主要工作流程如下：

将打印材料放入喷头壳体1中，封闭好喷头壳体1，开始加热。动力装置2带动搅拌装置3进行旋转，此时设定搅拌装置3正转为挤出打印材料，反转为搅拌打印材料。加热过程中，搅拌装置3反转，充分搅拌打印材料，使之完全为熔融状态。

如图2所示，搅拌装置3内为空心结构，并与颜料供给装置5连接。搅拌装置3内设有一个搅拌杆4，搅拌杆4与搅拌装置3可以相对运动。如图3所示，搅拌杆4上有很多凸起结构，由于搅拌杆4和搅拌装置3是相对运动，当各种颜料经过两者的空间时，搅拌杆4上的凸起可以起到搅拌颜料的作用，将各种颜料混合均匀。颜料供给装置5至少有两个，每个供给不同的颜色，通过供给不同颜料的比例，最终控制打印出的材料的颜色。

如图4所示，颜料供给装置5包括囊装结构5.1，在囊装结构5.1两端安装有颜料单向阀5.2，如图4所示，颜料的流向只能为从上往下流动，当囊状结构处于正常状态时，囊状结构上方的颜料单向阀打开，颜料进入囊状结构，而囊状结构下方的颜料单向阀处于关闭状态，当挤压囊状结构，由于囊状结构上方的颜料单向阀的作用，颜料不能向上流动，只能向下方流动，此时囊状下方的颜料单向阀打开，颜料通颜料供给装置5，如此循环。如没有借助外力，颜料是不能正常通过两个颜料单向阀的，同时根据颜料的粘稠度更换不同的颜料单向阀，便可以实现多种粘度颜料的定量补给。这样通过控制挤压囊状结构的外力和挤压的频率便可以实现颜料的定量补给，控制挤压囊状结构的外力和挤压的频率的控制装置包括气缸驱动、电机驱动、压电方式驱动等。

如图5所示，在喷头壳体的出口处设有喷头单向阀7，并且在喷头单向阀7的下端装有吹气装置6，在打印工作完成后可以将喷头端的多余打印材料吹出打印装置，以免影响下次的打印效果。