CN111791479A - 一种3d色彩打印机及打印控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D色彩打印机，其包括包括外壳；外壳内设有空腔；空腔内设有支撑架；支撑架上设有可相对支撑架平移的喷头装置、至少两个用于向喷头装置提供耗材的供料装置、以及可相对支撑架升降运动的平台装置；喷头装置位于平台装置的上方；喷头装置包括安装架、以及设于安装架上的喷嘴组件和散热组件；喷嘴组件包括沿耗材输送方向依次连通的喉管、混色通道和喷料头；散热组件包括用于对喉管进行散热的风冷装置和用于对喷料头输出的熔融耗材进行降温的鼓风装置。本发明具有结构简单且设置合理，安装便捷的优点。本发明还公开了一种打印控制方法，其解决了3D打印机混色打印的问题。

Description

一种3D色彩打印机及打印控制方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种3D色彩打印机及打印控制方法。

背景技术

3D色彩打印是快速成型的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。

目前的3D色彩打印机通过喷头加热材料后再把溶解的材料喷到模型上的，当喷头温度达到可以溶解材料进行正常打印工作后，随着打印过程的进行喷头的温度还会继续升高。当打印完成后，又需要快速冷却。为此，需要把喷头的温度控制在一定的范围内，防止喷头温度过高导致其他部件溶解烧毁，并能够快速冷却。为此，3D色彩打印机通常设有散热装置来控制喷头的温度范围，然而，现有的散热装置散热速度和冷却速度慢，结构设置不合理，不易安装，并不能满足3D色彩打印机的打印要求。

而且，现有的的3D打印机打印出来的物体只有一种颜色，或者是几种不同颜色材料的组合。要想获得彩色的模型，大都是在打印完成后在模型表面上进行上色。还有一种方式是根据需要打印的颜色，利用预混器对红、黄、蓝三色树脂进行混合形成所需要的颜色，然后将混合后的树脂进行打印，最终获得彩色的3D产品。但是，该方案存在以下问题：需要打印的产品每个像素点的颜色均可能不同，因此，整个打印过程需要不断的变换颜色，而且单个像素点所需要的胶量非常小，采用预混合的方式打印难于实现在不同的颜色间进行切换。

因此，需要开发或者改进一种3D色彩打印机及打印控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D色彩打印机及打印控制方法以解决现有的散热装置散热速度和冷却速度慢，结构设置不合理，不易安装的问题和需要打印的产品每个像素点的颜色均可能不同，因此，整个打印过程需要不断的变换颜色，而且单个像素点所需要的胶量非常小，采用预混合的方式打印难于实现在不同的颜色间进行切换的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的一种3D色彩打印机，其包括外壳；所述外壳内设有空腔；所述空腔内设有支撑架；所述支撑架上设有可相对所述支撑架平移的喷头装置、至少两个用于向所述喷头装置提供耗材的供料装置、以及可相对所述支撑架升降运动的平台装置；所述喷头装置位于所述平台装置的上方；所述喷头装置包括安装架、以及设于所述安装架上的喷嘴组件和散热组件；所述喷嘴组件包括沿耗材输送方向依次连通的喉管、混色通道和喷料头；所述散热组件包括用于对所述喉管进行散热的风冷装置和用于对所述喷料头输出的熔融耗材进行降温的鼓风装置。

所述支撑架包括呈上下间隔设置的上面板和下面板、以及用于连接所述上面板和下面板的多个立柱；多个所述立柱沿所述下面板的边缘布置且围闭形成有安装空间。

所述支撑架还包括左挡板、右挡板和连接板；所述左挡板、右挡板和连接板均安设于所述下面板上了；所述左挡板和右挡板位于所述安装空间内且呈立式相向设置；所述连接板连接于所述左挡板和右挡板之间；所述左挡板、右挡板和连接板之间形成有打印空间；每个所述供料装置分别安设于所述左挡板和所述右挡板远离所述打印空间的一端面上。

所述平台装置包括支架、设于所述支架上的热床和设于所述热床远离所述支架一端面上的柔性贴。

所述连接板的边缘设有多个连接柱；所述连接柱上套设有弹性件；所述热床架设于所述连接柱上，且所述弹性件的一端与所述热床抵接，另一端与所述连接板抵接。

所述连接板上沿所述平台装置的升降运动的方向设有通槽；所述上面板和下面板之间连接有升降组件；所述升降组件包括一对导向杆、套设于一对所述导向杆上的运动块和用于驱动所述运动块沿所述导向杆往复运动的驱动装置；所述运动块朝所述连接板延伸有连接部，且所述连接部穿过所述通槽与所述支架连接。

所述上面板的顶部设有与所述打印空间连通的开口；所述上面板的顶部设有控制所述喷头装置沿所述上面板的横向方向和纵向方向往复移动的平移装置，且所述喷头装置的运动范围于所述开口内。

所述外壳上设有与所述通槽连通的通孔；所述通孔内安设有滤网。

所述滤网为EPA滤网。

本发明还所提供的一种打印控制方法，其包括如下步骤：

S1：在计算机上建立三维实体模型，并输入指定色块并添加到三维实体模型上；

S2：将彩色三维模型输入到计算机的彩色切片模块中；

S3：彩色切片模块对三维模型进行切片处理，得到彩色切片文件；

S4：将彩色切片文件输入到彩色3D打印机，并开始三维模型打印；

S4：打印一层之后，所述喷头装置将运动至彩色喷墨工作区域，进行三维模型喷墨；

S5：一层喷墨完成后，进行墨水固化；

S6：控制所述喷头装置进行下一层的打印和喷墨。

上述技术方案所提供的一种3D色彩打印机及打印控制方法，与现有技术相比，其有益效果包括：

1.通过设置有支撑架，从而保证了供料装置、平台装置和喷头装置的安装和固定，为色彩打印机的顺利打印提供了保障；通过设置有至少两个供料装置，从而实现了3D色彩打印机的混色打印，提高了产品的美观性和观赏性；通过设置有配合喷头装置使用的平台装置，从而配合了喷头装置打印出预设三维实体模型；通过设置有喉管和混色通道，从而实现3D色彩打印机的混色打印；通过设置有风冷装置，从而保证打印材料进入喉管中不会发生膨胀，可以顺利通过喉管进入混色通道；通过设置有鼓风装置，从而实现对喷料头挤出的熔融材料进行降温，使其凝固成固体。

2.本发明具有结构简单且设置合理，安装便捷，而且解决了3D打印机混色打印的问题的优点。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明实施例中一种3D色彩打印机的结构示意图之一；

图2是本发明实施例中一种3D色彩打印机的结构示意图之二；

图3是本发明实施例中一种3D色彩打印机的结构示意图之三；

图4是本发明实施例中一种3D色彩打印机的结构示意图之四；

图5是本发明实施例中一种3D色彩打印机的结构示意图之五；

图6是本发明实施例中一种3D色彩打印机的喷头装置的结构示意图之一；

图7是本发明实施例中一种3D色彩打印机的喷头装置的结构示意图之二；

图8是本发明实施例中一种3D色彩打印机的喷头装置的结构示意图之三。

附图标记说明：1-外壳；2-支撑架；21-上面板；22-下面板；23-立柱；24-左挡板；25-右挡板；26-连接板；3-喷头装置；31-安装架；32-喉管；33-混色通道；34-喷料头；35-风冷装置；36-鼓风装置；37-散热片；4-供料装置；5-平台装置；51-支架；52-热床；53-柔性贴；54-弹性件；6-固定架；7-出风口；8-进风口；9-导风部；10-升降组件；11-通槽；12-开口；13-第一导轨；14-第二导轨；15-牵引装置；16-滤网。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1～8所示的一种3D色彩打印机，其包括外壳1；所述外壳1内设有空腔；所述空腔内设有支撑架2；所述支撑架2上设有可相对所述支撑架2平移的喷头装置3、至少两个用于向所述喷头装置3提供耗材的供料装置4、以及可相对所述支撑架2升降运动的平台装置5；所述喷头装置3位于所述平台装置5的上方；所述喷头装置3包括安装架31、以及设于所述安装架31上的喷嘴组件和散热组件；所述喷嘴组件包括沿耗材输送方向依次连通的喉管32、混色通道33和喷料头34；所述散热组件包括用于对所述喉管32进行散热的风冷装置35和用于对所述喷料头34输出的熔融耗材进行降温的鼓风装置36。

本实施例通过设置有支撑架2，从而保证了供料装置4、平台装置5和喷头装置3的安装和固定，为色彩打印机的顺利打印提供了保障；通过设置有两个供料装置4，从而实现了3D色彩打印机的混色打印，提高了产品的美观性和观赏性；通过设置有配合喷头装置3使用的平台装置5，从而配合了喷头装置3打印出预设三维实体模型；通过设置有喉管32和混色通道33，从而实现3D色彩打印机的混色打印；通过设置有风冷装置35，从而保证打印材料进入喉管32中不会发生膨胀，可以顺利通过喉管32进入混色通道33；通过设置有鼓风装置36，从而实现对喷料头34挤出的熔融材料进行降温，使其凝固成固体。

如图6～8所示，为了实现对喉管32的冷却，本实施例中的所述喷嘴组件还包括散热片37，所述喉管32由上至下贯穿所述散热片37；所述喉管32包括第一进料管和第二进料管；所述第一进料管和第二进料管的一端一一对应一个供料装置4，另一端与所述混色通道33连通。

其中，所述混色通道33内设有Y型通道；所述Y型通道的任意两端分别与所述第一进料管和第二进料管连通；所述Y型通道朝向平台装置5的一端连通有喷料头34。

其中，为了更好的对喷料头34挤出的熔融材料进行降温，使其凝固成固体，如图6～8所示，本实施例中的安装架31上还设置用于安装所述鼓风装置36的固定架6，且所述固定架6的底部设置有风道；所述风道包括进风口8、出风口7和导风部9；所述导风部9的一端与所述进风口8的一端连通，另一端与所述出风口7连通，所述出风口7朝向喷料头34挤出的熔融材料。其中，导风部9的拐角处曲面圆角越大，风力换向更为平滑，且所述出风口7吹向喷料头34下方0.5-4mm的地方。其中，更重要的是，所述出风口7处还设置有一段平滑的斜风道来引导方向，从而保证风的平滑；而且，通过STM32单片机控制电流的输出从而调节风力的大小，最佳风力在启用鼓风装置36的85％～95％。

本实施例中，所述风冷装置35和鼓风装置36分别位于所述散热片37的两侧，从而使结构紧凑，安装方便，且散热效果好。

其中，为了保证支撑架2的稳定性，本实施例中的所述支撑架2包括呈上下间隔设置的上面板21和下面板22、以及用于连接所述上面板21和下面板22的多个立柱23；多个所述立柱23沿所述下面板22的边缘布置且围闭形成有安装空间。

而且，所述支撑架2还包括左挡板24、右挡板25和连接板26；所述左挡板24、右挡板25和连接板26均安设于所述下面板22上了；所述左挡板24和右挡板25位于所述安装空间内且呈立式相向设置；所述连接板26连接于所述左挡板24和右挡板25之间；所述左挡板24、右挡板25和连接板26之间形成有打印空间；每个所述供料装置4分别安设于所述左挡板24和所述右挡板25远离所述打印空间的一端面上。

其中，如图1所示，为了更好的配合喷头装置3的使用，本实施例中的所述平台装置5包括支架51、设于所述支架51上的热床52和设于所述热床52远离所述支架51一端面上的柔性贴53；所述连接板26的边缘设有多个连接柱；所述连接柱上套设有弹性件54；所述热床52架设于所述连接柱上，且所述弹性件54的一端与所述热床52抵接，另一端与所述连接板26抵接。

如图2所示，为了实现平台装置5的升降运动，本实施例中的所述连接板26上沿所述平台装置5的升降运动的方向设有通槽11；所述上面板21和下面板22之间连接有升降组件10；所述升降组件10包括一对导向杆、套设于一对所述导向杆上的运动块和用于驱动所述运动块沿所述导向杆往复运动的驱动装置；所述运动块朝所述连接板26延伸有连接部，且所述连接部穿过所述通槽11与所述支架51连接。

其中，为了提高喷头装置3的机动性，满足打印需要，本实施例中的所述上面板21的顶部设有与所述打印空间连通的开口12；所述上面板21的顶部设有控制所述喷头装置3沿所述上面板21的横向方向和纵向方向往复移动的平移装置，且所述喷头装置3的运动范围于所述开口12内；所述平移装置包括一对沿上面板21的Y轴设置的第一导轨13、以及沿所述上面板21的X轴设置的第二导轨14；所述第二导轨14的两端分别与每个第一导轨13滑动连接；所述安装架31滑动连接于所述第二导轨14上；所述第一导轨13的旁侧还设置有驱动所述第一导轨13沿所述第二导轨14往复运动的牵引装置15；所述牵引装置15包括驱动电机和传动带；所述传动带与所述第二导轨14连接。

如图2所示，为了改善空气质量，让工作场所更安全，通过为3D打印机提供封闭式、由内到外的空气流通，确保工作环境更安全(内置抽风机，把3D打印机内的空气向滤网16吸附)。所述外壳1上设有与所述通槽11连通的通孔；所述通孔内安设有滤网16；所述滤网16为EPA滤网；它对3D打印过程中散发的所有超细颗粒(UFP)的滤除效果高达95％,可为打印区域形成一个安全的物理屏障。材料更多，困扰更少经过优化的软件配置文件精确地控制对每种材料的过滤。因此，您可以集中精力用所选的任何材料创造优秀的3D打印部件。不必担心UFP，也无需用额外时间配置打印机。主要特点EPA滤网16：可去除高达95％的UFP受控抽取：由内到外的空气流通，专为过滤和打印质量进行优化增强安全性：物理屏障防止异物进入打印机内部针对应用进行优化；检测所使用的材料并调节空气流通轻松设置。

本实施例中，所述混色通道33上还设有安装孔；所述安装孔内设有电热偶和加热棒。而且，该3D打印机还包括用于加热耗材熔融的加热块。

本实施例还提供了一种打印控制方法，其包括如下步骤：

S1：在计算机上建立三维实体模型，并输入指定色块并添加到三维实体模型上；

S2：将彩色三维模型输入到计算机的彩色切片模块中；

S3：彩色切片模块对三维模型进行切片处理，得到彩色切片文件；

S4：将彩色切片文件输入到彩色3D打印机，并开始三维模型打印；

S4：打印一层之后，所述喷头装置3将运动至彩色喷墨工作区域，进行三维模型喷墨；

S5：一层喷墨完成后，进行墨水固化；

S6：控制所述喷头装置3进行下一层的打印和喷墨。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种3D色彩打印机，其特征在于，其包括外壳；所述外壳内设有空腔；所述空腔内设有支撑架；所述支撑架上设有可相对所述支撑架平移的喷头装置、至少两个用于向所述喷头装置提供耗材的供料装置、以及可相对所述支撑架升降运动的平台装置；所述喷头装置位于所述平台装置的上方；所述喷头装置包括安装架、以及设于所述安装架上的喷嘴组件和散热组件；所述喷嘴组件包括沿耗材输送方向依次连通的喉管、混色通道和喷料头；所述散热组件包括用于对所述喉管进行散热的风冷装置和用于对所述喷料头输出的熔融耗材进行降温的鼓风装置。

2.根据权利要求1所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述支撑架包括呈上下间隔设置的上面板和下面板、以及用于连接所述上面板和下面板的多个立柱；多个所述立柱沿所述下面板的边缘布置且围闭形成有安装空间。

3.根据权利要求2所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述支撑架还包括左挡板、右挡板和连接板；所述左挡板、右挡板和连接板均安设于所述下面板上了；所述左挡板和右挡板位于所述安装空间内且呈立式相向设置；所述连接板连接于所述左挡板和右挡板之间；所述左挡板、右挡板和连接板之间形成有打印空间；每个所述供料装置分别安设于所述左挡板和所述右挡板远离所述打印空间的一端面上。

4.根据权利要求3所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述平台装置包括支架、设于所述支架上的热床和设于所述热床远离所述支架一端面上的柔性贴。

5.根据权利要求4所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述连接板的边缘设有多个连接柱；所述连接柱上套设有弹性件；所述热床架设于所述连接柱上，且所述弹性件的一端与所述热床抵接，另一端与所述连接板抵接。

6.根据权利要求4所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述连接板上沿所述平台装置的升降运动的方向设有通槽；所述上面板和下面板之间连接有升降组件；所述升降组件包括一对导向杆、套设于一对所述导向杆上的运动块和用于驱动所述运动块沿所述导向杆往复运动的驱动装置；所述运动块朝所述连接板延伸有连接部，且所述连接部穿过所述通槽与所述支架连接。

7.根据权利要求2所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述上面板的顶部设有与所述打印空间连通的开口；所述上面板的顶部设有控制所述喷头装置沿所述上面板的横向方向和纵向方向往复移动的平移装置，且所述喷头装置的运动范围于所述开口内。

8.根据权利要求6所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述外壳上设有与所述通槽连通的通孔；所述通孔内安设有滤网。

9.根据权利要求8所述的3D色彩打印机，其特征在于，所述滤网为EPA滤网。

10.采用如权利要求1-8任一所述的3D色彩打印机用于打印控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在计算机上建立三维实体模型，并输入指定色块并添加到三维实体模型上；

S2：将彩色三维模型输入到计算机的彩色切片模块中；

S3：彩色切片模块对三维模型进行切片处理，得到彩色切片文件；

S4：将彩色切片文件输入到彩色3D打印机，并开始三维模型打印；

S4：打印一层之后，所述喷头装置将运动至彩色喷墨工作区域，进行三维模型喷墨；

S5：一层喷墨完成后，进行墨水固化；

S6：控制所述喷头装置进行下一层的打印和喷墨。

Images