CN112757622A - Fdm彩色打印机 - Google Patents

Abstract

一种FDM彩色打印机，包括加彩料装置，所述加彩料装置包括色料料斗、推料杆，所述推料杆包括伸缩驱动、杆体、容料仓，所述色料料斗设置有出料口，所述杆体贯穿所述出料口，且所述杆体口径与所述出料口口径相匹配，即所述杆体封闭所述出料口，所述杆体设置有盲孔，即所述容料仓，所述伸缩驱动驱动所述杆体上的容料仓进入色料料斗或者伸出色料料斗。通过智能控制配色、混料，实现FDM精准化、自动化彩色打印，提升工作效率，同时丰富FDM产品色彩，提高艺术效果。

Description

FDM彩色打印机

技术领域

本发明涉及FDM打印领域，尤其涉及一种FDM彩色打印机。

背景技术

FDM打印技术存在着无法打印彩色模型的劣势，只能打印单色材料，这极大地限制了FDM技术的发展。不少学者也提出了双喷头、多喷头的打印机结构，虽然可以打印两种或者多种颜色，但这远远满足不了模型对于渐变颜色这种复杂颜色模型的需要。

FDM成型工艺是基于PLA原料熔融挤出构建模型，所用原材料多为纯白PLA颗粒,直接加入料斗予以加热挤出打印成型；通用PLA材料为乳白色，是由乳酸聚合而成，未加入染色剂。对于铸造模具或一般产品直接打印成型即可，无需进行后处理，而艺术产品需构建完成后进行后处理，如：油漆、涂色、渲染等。

目前，对于艺术产品打印配色有人工操作，根据色谱计算出配色重量，打印过程中配比颜色手动加入料斗，对于色系配比量少的配比困难或配比量大后造成浪费，且需专人盯看操作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种FDM彩色打印机，本发明公开的一个方面解决的一个技术问题是实现自动彩色打印，无需专人操作或者后期处理。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：

一种FDM彩色打印机，包括加彩料装置，所述加彩料装置包括色料料斗、推料杆，所述推料杆包括伸缩驱动、杆体、容料仓，所述色料料斗设置有出料口，所述杆体贯穿所述出料口，且所述杆体口径与所述出料口口径相匹配，即所述杆体封闭所述出料口，所述杆体设置有盲孔，即所述容料仓，所述伸缩驱动驱动所述杆体上的容料仓进入色料料斗或者伸出色料料斗。

本方案中是使用圆形的色粒料，大小一致的色粒料，每个色粒重量和体积一致，如此方便计算，所述容料仓的空间中可以容纳一粒色粒料，利用推料杆中的容料仓，每伸缩一次，将一颗色粒料带出所述色料料斗，如此只要控制推料杆的伸缩次数，就可以统计出带出的色粒料的多少，从而实现定量，而且加料方便快捷，迅速出料。

优选的，所述色料料斗包括容料段、排料段、出料段，所述容料段与所述排料段连通，所述排料段的另一端设置所述出料段，所述排料段为长管状，所述容料段一面是所述排料段部分向上的延伸，且剩余部分为斗状，且向所述排料段倾斜，所述出料段向所述容料仓方向倾斜，且出料段与所述容料仓开口相匹配。

色料料斗结构的设计是为了保证色粒料排列，从而每次推料杆的伸缩都不会有空载的情况，保证精度。所述容料段一面是所述排料段部分向上的延伸，且剩余部分为斗状，使得色粒料顺利由容料段进入排料段，而且不会阻塞入口，所述排料段的口径与所述色粒料的直径相匹配，使得排料段中同一水平中仅容纳一粒色粒料，使得色粒料在长管状的排料段中逐一排列，然后到达出料段，倾斜的出料段保证色粒料顺利进入所述容料仓，且每次仅有一粒进入。

优选的，所述容料仓的底面向开口方向倾斜。

加快色粒料进入下一步，而且在容料仓在色料料斗中的时候，色粒料稍微向外抵住排料段中下一个即将要进入所述容料仓的色粒料，这样两个色粒料相互抵住，也防止推料杆伸缩的时候卡住。

优选的，还包括混色装置，所述混色装置包括接料斗、混色腔、加热环、搅拌子、阀门，所述接料斗一端开口，且另一端与所述混色腔连通，所述混色腔另一端设置所述阀门，即由所述阀门封闭所述混色腔另一端，所述接料斗开口与所述加材料装置相匹配，所述加热环设置在所述混色腔上，且用于加热所述混色腔，所述搅拌子设置在所述混色腔中。

所述加彩料装置可以直接与FDM挤出装置连通，可以打印单色材料，如果需要打印混合而成的色，就需要延长各种颜色色粒料在挤出装置中的时间，就能实现混色。但是这种混色的方式在混合多个颜色的时候，效率较低。所以本方案设计了混色装置，一般情况接料斗上方设置3个加彩料装置，分别装的是三原色，即蓝色色粒料、红色色粒料和黄色色粒料，然后根据需要配的颜色，决定分别需要多少，不同颜色的色粒料进入接料斗，然后进入混色腔，混色腔外设置加热环，将不同颜色在搅拌子的搅拌下融化混匀，得到所需颜色，然后打开阀门，将颜色通入到挤出装置中，这种方式效率高，快速就能实现挤出所需颜色，使得产品达到的精度更高，不同颜色间的过渡短。

优选的，所述搅拌子外层和所述混色腔内层均设置有疏水材料层。

疏水材料层使得搅拌子上还有混色腔中的颜色快速进入下一流程，而且不会挂壁，影响下一配色。

优选的，还包括加基料装置、挤出装置、梯度加热环组，所述挤出装置下部设置出口，所述梯度加热环组设置在所述挤出装置上，所述加基料装置与所述挤出装置连通，且连通处位于所述梯度加热环组上游，所述梯度加热环组包括上段加热环、中段加热环和下段加热环，所述上段加热环、所述中段加热环和所述下段加热环顺次间隔设置，且所述下段加热环设置在所述挤出装置出口端。其中加基料装置中是装载的基料，一般是白色的基料，挤出装置中设置有螺旋杆，从而能将基料还有色料从出口处挤出，完成打印工作。

梯度加热环组是逐步加热，融化效果好而且效率高，使得材料更均匀，而且颜色混合效果更好。

优选的，所述上段加热环工作温度为175℃，所述中段加热环工作温度为180℃，所述下段加热环工作温度为185℃。

这种逐步提温的方式，融化快速而且完全。

优选的，所述混色装置的所述输料管与所述挤出装置连通，且连通处位于所述所述中段加热环和所述下段加热环之间。

色料与基料在185℃的下段加热环的作用下，快速实现混合均匀，工作效率高。

优选的，还包括冷却装置，所述冷却装置包括挤出冷却环，所述挤出冷却环设置在所述挤出装置上，且位于所述加基料装置与所述挤出装置连通处下游，即所述挤出冷却环设置在所述梯度加热环组下游。

设置挤出冷却环是防止下游处的热量传导到上部的加基料装置处，从而使得基料被加热，影响流动性，甚至阻塞通路。

优选的，所述冷却装置还包括加彩料冷却环，所述加彩料冷却环设置在所述色料料斗外侧，所述冷却装置工作温度为10～30℃。

设置加彩料冷却环是防止混色腔外侧加热环的热量传递至加彩料装置，影响所述推料杆工作，影响所述色粒料的流动性。保证了工作的顺畅。

由上述技术方案可知，本发明公开的一个方面带来的一个有益效果是，通过智能控制配色、混料，实现FDM精准化、自动化彩色打印，提升工作效率，同时丰富FDM产品色彩，提高艺术效果。

附图说明

附图1是根据本发明公开的一个实施例的FDM彩色打印机的结构示意图。

附图2是根据本发明公开的一个实施例的FDM彩色打印机的侧视图。

附图3是根据本发明公开的一个实施例的FDM彩色打印机的剖视图。

附图4是附图3的局部放大图。

图中：加彩料装置10、色料料斗11、容料段110、排料段111、出料段112、推料杆12、杆体120、容料仓121、混色装置20、接料斗21、混色腔22、加热环23、搅拌子24、阀门25、加基料装置30、挤出装置40、梯度加热环组50、上段加热环51、中段加热环52、下段加热环53、挤出冷却环60。

具体实施方式

结合本发明的附图，对发明实施例的一个技术方案做进一步的详细阐述。

实施例1：

一种FDM彩色打印机，包括加基料装置30、挤出装置40、梯度加热环组50、加彩料装置10，所述挤出装置40下部设置出口，所述梯度加热环组50设置在所述挤出装置40上，所述加基料装置30与所述挤出装置40连通，且连通处位于所述梯度加热环组50上游，所述加彩料装置10与所述挤出装置40联通，且连通处位于所述梯度加热环组50上游。按照物料在所述挤出装置40中的流动方向，分成相对的上游和下游。

所述加彩料装置10包括色料料斗11、推料杆12，所述推料杆12包括伸缩驱动、杆体120、容料仓121，所述色料料斗11设置有出料口，所述杆体120贯穿所述出料口，且所述杆体120口径与所述出料口口径相匹配，即所述杆体120封闭所述出料口，所述杆体120设置有盲孔，即所述容料仓121，所述伸缩驱动驱动所述杆体120上的容料仓121进入色料料斗11或者伸出色料料斗11。也就是所述推料杆12从所述色料料斗11中推出的物料进入所述挤出装置40。

所述梯度加热环组50包括上段加热环51、中段加热环52和下段加热环53，所述上段加热环51、所述中段加热环52和所述下段加热环53顺次间隔设置，且所述下段加热环53设置在所述挤出装置40出口端。作为一种实施方式，所述上段加热环51工作温度为175℃，所述中段加热环52工作温度为180℃，所述下段加热环53工作温度为185℃。

实施例2：

参照附图1和附图2所示，一种FDM彩色打印机，包括加彩料装置10、混色装置20、加基料装置30、挤出装置40、梯度加热环组50，所述挤出装置40下部设置出口，所述梯度加热环组50设置在所述挤出装置40上，所述加基料装置30与所述挤出装置40连通，且连通处位于所述梯度加热环组50上游，所述梯度加热环组50包括上段加热环51、中段加热环52和下段加热环53，所述上段加热环51、所述中段加热环52和所述下段加热环53顺次间隔设置，且所述下段加热环53设置在所述挤出装置40出口端。所述混色装置20的所述输料管与所述挤出装置40连通，且连通处位于所述所述中段加热环52和所述下段加热环53之间。

参照附图3和附图4所示，所述加彩料装置10包括色料料斗11、推料杆12，所述推料杆12包括伸缩驱动、杆体120、容料仓121，所述色料料斗11设置有出料口，所述杆体120贯穿所述出料口，且所述杆体120口径与所述出料口口径相匹配，即所述杆体120封闭所述出料口，所述杆体120设置有盲孔，即所述容料仓121，所述伸缩驱动驱动所述杆体120上的容料仓121进入色料料斗11或者伸出色料料斗11。

所述加料装置下部设置所述混色装置20，所述混色装置20包括接料斗21、混色腔22、加热环23、搅拌子24、阀门25，所述接料斗21一端开口，且另一端与所述混色腔22连通，所述混色腔22另一端设置所述阀门25，即由所述阀门25封闭所述混色腔22另一端，所述接料斗21开口与所述加材料装置相匹配，所述加热环23设置在所述混色腔22上，且用于加热所述混色腔22，所述搅拌子24设置在所述混色腔22中。所述搅拌子24外层和所述混色腔22内层均设置有疏水材料层。

实施例3：

在上述实施例1或者实施例2的基础上，所述色料料斗11包括容料段110、排料段111、出料段112，所述容料段110与所述排料段111连通，所述排料段111的另一端设置所述出料段112，所述排料段111为长管状，所述容料段110一面是所述排料段111部分向上的延伸，且剩余部分为斗状，且向所述排料段111倾斜，所述出料段112向所述容料仓121方向倾斜，且出料段112与所述容料仓121开口相匹配。所述容料仓121的底面向开口方向倾斜。

实施例4：

在上述实施例的基础上，还包括冷却装置，所述冷却装置包括挤出冷却环60、加彩料冷却环，所述挤出冷却环60设置在所述挤出装置40上，且位于所述加基料装置30与所述挤出装置40连通处下游，即所述挤出冷却环60设置在所述梯度加热环组50下游。所述加彩料冷却环设置在所述色料料斗11外侧，所述冷却装置工作温度为10～30℃。

Claims (10)

1.一种FDM彩色打印机，其特征在于：包括加彩料装置，所述加彩料装置包括色料料斗、推料杆，所述推料杆包括伸缩驱动、杆体、容料仓，所述色料料斗设置有出料口，所述杆体贯穿所述出料口，且所述杆体口径与所述出料口口径相匹配，即所述杆体封闭所述出料口，所述杆体设置有盲孔，即所述容料仓，所述伸缩驱动驱动所述杆体上的容料仓进入色料料斗或者伸出色料料斗。

2.根据权利要求1所述的FDM彩色打印机，其特征在于：所述色料料斗包括容料段、排料段、出料段，所述容料段与所述排料段连通，所述排料段的另一端设置所述出料段，所述排料段为长管状，所述容料段一面是所述排料段部分向上的延伸，且剩余部分为斗状，且向所述排料段倾斜，所述出料段向所述容料仓方向倾斜，且出料段与所述容料仓开口相匹配。

3.根据权利要求1所述的FDM彩色打印机，其特征在于：所述容料仓的底面向开口方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的FDM彩色打印机，其特征在于：还包括混色装置，所述混色装置包括接料斗、混色腔、加热环、搅拌子、阀门，所述接料斗一端开口，且另一端与所述混色腔连通，所述混色腔另一端设置所述阀门，即由所述阀门封闭所述混色腔另一端，所述接料斗开口与所述加材料装置相匹配，所述加热环设置在所述混色腔上，且用于加热所述混色腔，所述搅拌子设置在所述混色腔中。

5.根据权利要求4所述的FDM彩色打印机，其特征在于：所述搅拌子外层和所述混色腔内层均设置有疏水材料层。

6.根据权利要求4所述的FDM彩色打印机，其特征在于：还包括加基料装置、挤出装置、梯度加热环组，所述挤出装置下部设置出口，所述梯度加热环组设置在所述挤出装置上，所述加基料装置与所述挤出装置连通，且连通处位于所述梯度加热环组上游，所述梯度加热环组包括上段加热环、中段加热环和下段加热环，所述上段加热环、所述中段加热环和所述下段加热环顺次间隔设置，且所述下段加热环设置在所述挤出装置出口端。

7.根据权利要求6所述的FDM彩色打印机，其特征在于：所述上段加热环工作温度为175℃，所述中段加热环工作温度为180℃，所述下段加热环工作温度为185℃。

8.根据权利要求6所述的FDM彩色打印机，其特征在于：所述混色装置的所述输料管与所述挤出装置连通，且连通处位于所述所述中段加热环和所述下段加热环之间。

9.根据权利要求6所述的FDM彩色打印机，其特征在于：还包括冷却装置，所述冷却装置包括挤出冷却环，所述挤出冷却环设置在所述挤出装置上，且位于所述加基料装置与所述挤出装置连通处下游，即所述挤出冷却环设置在所述梯度加热环组下游。

10.根据权利要求6所述的FDM彩色打印机，其特征在于：所述冷却装置还包括加彩料冷却环，所述加彩料冷却环设置在所述色料料斗外侧，所述冷却装置工作温度为10～30℃。

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