CN113787707A - 多色3d打印方法、打印机、打印设备及计算机存储介质 - Google Patents

多色3d打印方法、打印机、打印设备及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多色3D打印方法、打印机、打印设备及计算机存储介质。该方法包括：在模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印第i种颜色耗材；向打印喷头内输入第(i+1)种颜色耗材；计算模型主体当前层洗料区域的剩余容量Q与打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小；若模型主体当前层的Q小于清洗区域的Q1，则将清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量（Q1‑Q）；在模型主体当前层的外壁部分的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材。本申请中换色时，通过计算获得模型主体当前层的Q小于Q1，则向收纳盒挤出（Q1‑Q）的混色耗材，使得混色耗材能够消耗完毕，从而保证模型主体表面的色彩，同时节省时间和耗材用量，提高了打印效率，降低了打印成本。

Description

多色3D打印方法、打印机、打印设备及计算机存储介质
技术领域
本发明涉及软件处理技术领域，特别是涉及多色3D打印方法、打印机、打印设备及计算机存储介质。
背景技术
基于FDM(Fused Deposition Modeling，工艺熔融沉积制造)的3D打印技术是将固体的塑料丝材加热熔化成液态的耗材之后通过喷头挤出来，在工作台上层层叠加式地打印，并堆叠形成一定的形状，堆叠的液态的耗材经过散热从而固化成型。目前市面上的这种多色3D打印大多采用多进一出的方式打印彩色的3D模型，换料方式为上一种颜色的耗材回退，然后切换另一种颜色的耗材供料。由于喷头腔体内存在上一种颜色的耗材的残余量，则会导致当前颜色的耗材的打印颜色受到污染。
现在常用的一种解决办法是打印洗料塔，切换耗材后通过挤出混色耗材从而打印洗料塔，从而将前一种颜色的耗材清洗干净，直到出丝颜色完全为另一种颜色的耗材为止，再在模型上打印该另一种颜色的耗材。但是这种方法由于新增了打印洗料塔的步骤，导致延长了打印时间和耗费了更多打印耗材。
为解决上述问题，目前常用的一种办法是通过打印填充区来消耗混合耗材，但这种方案未对喷头腔体内的清洗容量进行相应评估。若某层切换耗材后因填充区较小而在打印完填充区之后混合耗材仍未清洗完毕，这样换色打印会造成混色掺杂的问题，严重影响模型表面色彩美观。
发明内容
基于此，有必要针对因填充区较小而打印完填充区仍未清洗完毕，造成混色掺杂的技术问题，提供一种多色3D打印方法、3D打印装置及计算机设备。
一种多色3D打印方法，包括如下步骤：
在模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印第i种颜色耗材，其中，i依次取值1至N-1，N取值大于或等于2的整数；
向打印喷头内输入第(i+1)种颜色耗材，输入的第(i+1)种颜色耗材与残余的第i种颜色耗材至少充满打印喷头的清洗区域；
计算所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小，其中，所述模型主体当前层的洗料区域至少包括当前层的内部填充部分对应的区域；
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）；
在所述模型主体当前层的外壁部分的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材。
在其中一个实施例中，步骤“若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）”中包括：
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向所述模型主体当前层的洗料区域内挤出第二挤出量，其中，第二挤出量为Q。
在其中一个实施例中，步骤“若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）”还包括：
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则所述打印喷头直接从当前位置移动至向所述收纳盒上方挤出第三挤出量，其中，第三挤出量为Q1。
在其中一个实施例中，还包括：
在步骤“计算所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小”之后，在“在所述模型主体当前层的外壁部分的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材”的步骤之前：
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q大于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域内的耗材向所述模型主体当前层的洗料区域内挤出第四挤出量，其中，第四挤出量为Q1。
在其中一个实施例中，所述多色3D打印方法还包括：
当所述模型主体当前层的外壁部分的最后一个区域打印完成，若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则将所述模型主体当前层的下一层作为新的模型主体当前层，返回在所述模型主体当前层的第一区域打印第一种颜色耗材的步骤。
在其中一个实施例中，所述多色3D打印方法还包括：
当所述模型主体当前层的外壁部分的最后一个区域打印完成后，若模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0，则将打印喷头向所述模型主体当前层的洗料区域内挤出第五挤出量，其中，第五挤出量为Q。
在其中一个实施例中，所述模型主体当前层的洗料区域还包括：模型主体当前层的支撑区域，间隔设置于所述模型主体当前层外壁部分的外侧。
在其中一个实施例中，所述收纳盒上具有擦嘴刷，所述擦嘴刷用于喷嘴在所述收纳盒处挤完料后前往模型主体前擦拭喷嘴。
本发明还提供一种打印机，能够解决上述至少一个技术问题。
一种打印机，包括：
打印模块，用于在模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印第i颜色材料；
输入模块，用于在所述模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印完成时，向打印喷头内输入第(i+1)种颜色耗材；
计算模块，用于计算所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小；
清洗模块，用于当所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，所述清洗模块用于将所述打印喷头清洗区域的混合色耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）。
本发明还提供一种打印设备，能够解决上述至少一个技术问题。
一种打印设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或至少一个所述程序被一个或多个所述处理器执行，使得一个或多个所述处理器实现上述多色3D打印方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，能够解决上述至少一个技术问题。
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的多色3D打印方法。
有益效果：
本发明实施例提供的多色3D打印方法，包括如下步骤：在模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印第i种颜色耗材，其中，i依次取值1至N-1；向打印喷头内输入第(i+1)种颜色耗材，输入的第(i+1)种颜色耗材与残余的第i种颜色耗材至少充满打印喷头的清洗区域；计算模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小，其中，模型主体当前层的洗料区域至少包括当前层的内部填充部分对应的区域；若模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）；在模型主体当前层的外壁部分的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材。本申请中将第i种颜色耗材换色为第（i+1）种颜色耗材时，由于洗料区域不会影响模型的色彩，则可将混合色的耗材打印于模型主体当前层的洗料区域。通过计算模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小，当模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则模型主体当前层的洗料区域剩余容量不足以容纳打印喷头清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材，则通过将打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量（Q1-Q），使得打印喷头清洗区域内的混色耗材消耗完毕，从而能够有效清洗第i种颜色耗材残留物，保证打印喷头打印模型主体当前层的外壁部分的第(i+1)区域时，打印的为第(i+1)种颜色耗材，从而保证模型主体表面的色彩，同时节省了打印时间和耗材用量，提高了打印效率，降低了打印成本。
本发明还提供一种打印机，包括打印模块、输入模块、计算模块及清洗模块；打印模块用于在模型主体当前层外壁的第i区域打印第i颜色材料；输入模块用于在模型主体当前层外壁的第i区域打印完成时，向打印喷头内输入第(i+1)种颜色耗材；计算模块用于计算模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小；清洗模块用于当模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，将打印喷头清洗区域的混合色耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）。该打印机能够解决上述至少一个技术问题。
本发明还提供一种打印设备，包括一个或多个处理器及存储装置；存储装置用于存储一个或多个程序，当一个或至少一个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述多色3D打印方法。该打印设备能够解决上述至少一个技术问题。
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的多色3D打印方法。该计算机存储介质，能够解决上述至少一个技术问题。
附图说明
图1为本发明提供的多色3D打印方法的流程图；
图2为本发明提供的打印机的示意图；
图3为本发明提供的多色3D打印方法中3D模型分层后模型轮廓线的示意图。
附图标号：100-打印喷头；110-喷头挤出件；120-喷嘴；200-导料管；300-收纳盒；310-擦嘴刷；400-打印平台；500-模型主体；510-外壁部分；520-内部填充部分；530-支撑区域。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
本发明一实施例提供一种多色3D打印方法，用于打印多色3D模型。由于在进行多色3D模型打印时，是一层一层进行打印的，因此，需要将3D模型进行切片处理。3D模型切片处理时，首先通过三维建模软件或者3D扫描仪得到3d模型文件，经过转换得到切片软件支持的3D格式图档。将3D格式图档的3D模型导入切片软件，通过上位机软件切片，设置相应层高h，将模型从Z轴高度切分为n层，n层分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE002_74A
。其中
Figure DEST_PATH_IMAGE004_64A
层切片平面与模型表面相邻三角面
Figure DEST_PATH_IMAGE006_61A
,
Figure DEST_PATH_IMAGE008_64A
,
Figure DEST_PATH_IMAGE010_45A
相交，生成相交坐标点A,B,C,D,E,F,G,H,...,依次按顺序连接相交坐标点得到轮廓外部边线或面的坐标集信息，即可得到每层的轮廓边线L。将每层的轮廓边线L或轮廓面向模型内偏移距离t，分别得到轮廓壁偏移边线L’或轮廓偏移面。轮廓边线L与轮廓壁偏移边线L′或轮廓面与轮廓偏移面构成外壁部分510，通过布尔运算再得到内部填充部分520，其中偏移距离t的取值范围为正数，取最小壁厚，以隔开内部填充部分520打印不同色彩对模型表面色彩的影响为宜。
参阅图1和图3，图1示出了本发明一实施例中的多色3D打印方法的流程图，图3为本发明提供的多色3D打印方法中3D模型分层后模型轮廓线的示意图。本发明一实施例提供一种多色3D打印方法，用于打印3D模型，3D模型包括内部填充部分520和围绕内部填充部分520的外壁部分510，外壁部分510具有N个不同颜色的区域，N取值大于或等于2的整数。
多色3D打印方法包括以下步骤：
步骤S100：在模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域打印第i种颜色的耗材，其中，i依次取值1至N-1。
具体地，假设N取值是3，则3D模型的外壁部分510具有2种不同颜色的区域，因此，需要在2种不同颜色的区域分别打印2种不同颜色的耗材。i则依次取值1、2。
在其他实施例中，N还可以取值2、4、5等其他数量。
步骤S200：向打印喷头100内输入第(i+1)种颜色耗材，输入的第(i+1)种颜色耗材与残余的第i种颜色耗材至少充满打印喷头100的清洗区域。
经过步骤S100在模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域打印第i种颜色的耗材之后，则打印喷头100的清洗区域内会残余一定量的第i种颜色的耗材。此时，为了后续打印模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域，则需要在打印喷头100内输入第(i+1)种颜色耗材。向打印喷头100内输入第(i+1)种颜色耗材之后，则输入的第(i+1)种颜色耗材与残余的第i种颜色耗材混合而形成两种颜色的混合色的耗材。
在本步骤中，向打印喷头100内输入的第(i+1)种颜色耗材与残余的第i种颜色耗材至少充满打印喷头100的清洗区域，因此，若能够将打印喷头100的清洗区域的耗材完全挤出，即可将两种颜色的混合色的耗材完全挤出，从而完全清洗掉残余的第i种颜色耗材。
步骤S300：计算模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q与打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1的大小，其中，模型主体500当前层的洗料区域至少包括当前层的内部填充部分520对应的区域。
可以理解的是，打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1等于步骤S200中打印喷头100清洗区域内充满的两种颜色的混合色的耗材的总量，即打印喷头100清洗区域内充满的两种颜色的混合色的耗材的总量为Q1。
模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q最多可以容纳体积量为Q的耗材，因此，打印喷头100清洗区域内充满的两种颜色的混合色的耗材中，最多可将体积量为Q的耗材挤出至模型主体500当前层的洗料区域内。
其中，具体计算模型主体500当前层的内部填充部分520的计算为：
对
Figure DEST_PATH_IMAGE004_65A
层切片平面划分生成的区域y=s（x）计算体积容量。给定参考直角坐标系x0y,结合相交点坐标信息可得到区域y=s（x）的x定义域取值范围
Figure DEST_PATH_IMAGE012_40A
。对区域y=s（x）在
Figure DEST_PATH_IMAGE012_41A
以宽度Δx进行细分
Figure DEST_PATH_IMAGE014_48A
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE016_42A
,直线
Figure DEST_PATH_IMAGE018_42A
与y=s（x）边线相交得到Y轴坐标值
Figure DEST_PATH_IMAGE020_47A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022_41A
,直线
Figure DEST_PATH_IMAGE018_43A
,
Figure DEST_PATH_IMAGE024_37A
与y=s（x）边线围绕得到矩形
Figure DEST_PATH_IMAGE026_36A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE028_41A
,对所有细分的矩形方块求和得到
Figure DEST_PATH_IMAGE030_29A
,由于Δx宽度在边线的台阶效应，对Δx取极限，Δx越小，所求面积S越精确，即可得到区域面积
Figure DEST_PATH_IMAGE032_32A
,则可以得到该区域体积容量V，其V=S×h,h为切片时输入的层高，再配合布尔运算，如此可得到当前切片层所划分区域的面积S和体积容量V，即可得到模型主体500当前层内部填充部分520的体积容量Q2。
参阅图1和图3，在其中一个实施例中，模型主体500当前层的洗料区域包括模型主体500当前层的内部填充部分520和支撑区域530，支撑区域530间隔设置于模型主体500当前层外壁部分510的外侧，支撑区域530用于支撑模型主体500。由于支撑区域530用于支撑模型主体500，因此支撑区域530的每一层都需要打印，从而使得支撑区域530能够连续，进而能够实现支撑的功能。其中支撑区域530的打印颜色并不影响其功能，因此，对支撑区域530的耗材打印颜色没有要求，因此能够作为混色耗材的洗料区域。由于支撑区域530每一层均需要打印，则模型主体500当前层的支撑区域530与模型主体500当前层的内部填充部分520的体积容量计算方法相同，则通过上述计算方法，可得出当前层支撑区域530的体积容量Q3，则模型主体500当前层洗料区域的体积容量为（Q2+Q3）。
由于打印喷头100在打印模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域时，则模型主体500当前层的洗料区域已经被打印喷头100打印过打印喷头100清洗区域的混色耗材，则需要将模型主体500当前层的洗料区域的剩余体积容量Q与打印喷头100清洗容量Q1进行对比，才能得知模型主体500当前层的洗料区域的剩余体积容量Q能否容纳打印喷头100清洗区域内的混色耗材。
模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域打印完毕后，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余体积容量Q大于0，则模型主体500当前层的洗料区域的剩余体积容量Q等于Q2与Q3的和减去（i-1）乘以Q1的积。
其中，打印喷头100清洗容量Q1即为切换耗材后用当前耗材完全清洗干净前一种耗材残留在熔腔喷嘴120内的最小容量，不同机型不同颜色喷头清洗容量Q1会有所差别不同，但对于任意一款喷头挤出结构，相应结构性参数固定，喷头清洗容量Q1可确定并输入固定参数。
步骤S400：若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则将打印喷头100清洗区域的耗材向收纳盒300挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）。
如步骤S300中所述，打印喷头100清洗区域内充满的两种颜色的混合色的耗材的总量为Q1，模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q最多可以容纳体积量为Q的耗材。因此，在本步骤中，比较Q1和Q大小。
若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则说明模型主体500当前层的洗料区域不足以容纳打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材。此时，可将打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材中体积量为Q的耗材挤出至模型主体500当前层的洗料区域，而将另外（Q1-Q）体积量（即等于第一挤出量）的耗材挤出至收纳盒300内，如此即可将打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材完全挤出，从而完全清洗掉残余的第i种颜色耗材。
步骤S500：在模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材。
如上所述，在步骤S400已将打印喷头100内残余的第i种颜色耗材完全清洗掉，因此，在本步骤中，在模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材时，第(i+1)区域的第(i+1)种颜色耗材不会被第i种颜色耗材污染。
本发明实施例一提供的多色3D打印方法在将第i种颜色耗材换色为第（i+1）种颜色耗材时，由于洗料区域不会影响模型的色彩，则可将混合色的耗材打印于模型主体500当前层的洗料区域。通过计算模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q与打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1的大小，当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则模型主体500当前层的洗料区域剩余容量不足以容纳打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材，则通过将打印喷头100清洗区域的耗材向收纳盒300挤出第一挤出量（Q1-Q），使得打印喷头100清洗区域内的混色耗材能够消耗完毕，从而打印喷头100清洗区域残余的第i种颜色耗材完全清洗掉，进而能够有效清洗第i种颜色耗材残留物，保证打印喷头100打印模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域时打印的为第(i+1)种颜色耗材，从而保证模型主体500表面的色彩，同时节省了打印时间和耗材用量，提高了打印效率，降低了打印成本。
参阅图1，在其中一个实施例中，步骤S400还包括：若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0，则将打印喷头100清洗区域的耗材向模型主体500当前层的洗料区域内挤出第二挤出量，其中，第二挤出量为Q。
具体地，当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，且大于0时，打印喷头100从打印完模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域的当前位置先移动至模型主体500当前层的洗料区域，打印模型主体500当前层的洗料区域，以消耗第二挤出量Q的混合颜色耗材。
由于模型主体500当前层的洗料区域已被填充完毕，则打印喷头100在于模型主体500当前层的洗料区域的当前位置移动至收纳盒300上方，挤出第一挤出量（Q1-Q），从而将打印喷头100清洗区域的混合耗材消耗完毕，即打印喷头100清洗区域残余的第i种颜色耗材被完全清洗掉。由于向打印喷头100内输入第(i+1)种颜色耗材，则打印喷头100内则只有第(i+1)种颜色耗材，从而使得打印喷头100从当前位置再移动至模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域，打印第(i+1)种颜色耗材，从而能够保证模型主体500的外壁部分510的第(i+1)区域的色彩。
在其中一个实施例中，步骤S400还包括：若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则打印喷头100直接从当前位置移动至向收纳盒300上方挤出第三挤出量，其中，第三挤出量为Q1。
具体地，当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则说明模型主体500当前层的内部填充部分520及支撑区域530均已被填满，则打印喷头100直接从打印完模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域的当前位置，移动至收纳盒300，向收纳盒300挤出第三挤出量Q1，从而将打印喷头100清洗区域的混合耗材消耗完毕，使得打印喷头100从当前位置再移动至模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域，打印第(i+1)种颜色耗材，以保证模型主体500的外币部分的第(i+1)区域的色彩。
继续参阅图1，在其中一个实施例中，多色3D打印方法还包括：在步骤S300之后，在步骤S500之前，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则将打印喷头100清洗区域内的耗材向所述模型主体500当前层的洗料区域内挤出第四挤出量，其中，第四挤出量为Q1。
具体地，当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则说明：模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量能够完全容纳打印喷头100清洗区域内的两种颜色的混合色的耗材。因此，可将打印喷头100清洗区域内的混合耗材向模型主体500当前层的洗料区域内挤出第四挤出量Q1（即完全挤出），则打印喷头100清洗区域的混合耗材消耗完毕，从而打印喷头100清洗区域残余的第i种颜色耗材完全清洗掉，进而，在步骤S500中，模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材时，模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域不会被第i种颜色耗材污染，进而保证模型主体500表面的色彩。
参阅图1，在其中一个实施例中，多色3D打印方法包括：当模型主体500当前层的外壁部分510的最后一个区域（即第N区域）打印完成，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则将模型主体500当前层的下一层作为新的模型主体500当前层，返回在模型主体500当前层的第一区域打印第一种颜色耗材的步骤。
具体地，当模型主体500当前层的外壁部分510全部打印完成之后，模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则模型主体500当前层打印完毕，模型主体500当前层的下一层作为新的模型主体500当前层。若模型主体500当前层无需切换耗材，则按单色耗材切片打印。若需要切换耗材，则对当模型主体500前层划分外壁部分510、内部填充部分520及支撑区域530，再对每层内部填充部分520、支撑区域530再次细分求积后合并求和，得到模型主体500当前层内部填充部分520体积容量Q2、支撑区域530体积容量Q3，然后重新进行步骤S100-S500的打印步骤，即可完成模型主体500每一层的打印。当模型主体500最后一层的外壁部分510、内部填充部分520、支撑区域530全部打印完成，即完成了这个模型主体500的打印。
参阅图1，在其中一个实施例中，多色3D打印方法包括步骤S600：当模型主体500当前层的外壁部分510的最后一个区域打印完成后，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0，则将打印喷头100向模型主体500当前层的洗料区域内挤出第五挤出量，其中，第五挤出量为Q。
具体地，当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0，则打印喷从模型主体500当前层的外壁部分510打印完毕的当前位置，移动至模型主体500当前层的洗料区域，将模型主体500当前层的洗料区域打印完，从而保证模型主体500当前层的洗料区域的连续性，以便于模型主体500其它层能够将混色耗材打印于模型主体500当前层的洗料区域。由于模型主体500每一层的洗料区域均被打印完，即每一层的内部填充部分520均被打印，故而模型主体500内部不是中空的，从而使得打印出来的模型更加稳固，也避免了耗材的浪费。
在其中一个实施例中，步骤S600还包括：若模型主体500当前层外壁部分510的最后一个区域所需打印的颜色与模型主体500当前层的下一层的外壁部分510的第一区域打印耗材颜色相同，则输入当前颜色的耗材于打印喷头100，并用模型主体500当前层的外壁部分510的最后一个区域的颜色耗材打印模型主体500当前层的洗料区域，其中，打印喷头100向模型主体500当前层的洗料区域内挤出第五挤出量Q，以使模型主体500当前层的洗料区域打印完毕。
在其中一个实施例中，步骤S600还包括：若模型主体500当前层外壁部分510的最后一个区域所需打印的颜色与模型主体500当前层的下一层的外壁部分510的第一区域打印耗材颜色不相同，则向打印喷头100内输入模型主体500下一层第一区域所需要打印的第一种颜色，将打印喷头100从模型主体500当前层的外壁部分510的最后一个区域的当前位置移动至模型主体500当前层的洗料区域，打印喷头100向模型主体500当前层的洗料区域内挤出第五挤出量Q的混色耗材。
具体地，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，将打印喷头100清洗区域的混色耗材向模型主体500当前层的剩余洗料区域内挤出第五挤出量Q，再将打印喷头100清洗区域的耗材向收纳盒300挤出第六挤出量（Q1-Q），从而将打印喷头100清洗区域的混色耗材消耗完毕，则打印喷头100清洗区域残余的第N种颜色耗材完全清洗掉，进而，模型主体500当前层的下一层作为新的模型主体500当前层后，在步骤S100中，模型主体500当前层的外壁部分510的第一区域打印第一种颜色耗材时，模型主体500当前层的外壁部分510的第1区域不会被第N种颜色耗材污染，进而保证模型主体500表面的色彩。
若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于或等于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则将打印喷头100清洗区域的混色耗材向模型主体500当前层的剩余洗料区域内挤出第七挤出Q1，则打印喷头100清洗区域的混色耗材消耗完毕，打印喷头100内容纳的为打印当前模型下一层外壁部分510第一区域的第一种颜色耗材。由于模型主体500当前层的洗料区域未打印完，则将打印喷头100向模型主体500当前层的洗料区域内挤出当前颜色耗材的第八挤出量（Q-Q1），从而将模型主体500当前层的洗料区域打印完毕。
参阅图1和图2，图2为本发明提供的3D打印装置的示意图。在其中一个实施例中，收纳盒300上具有擦嘴刷310，擦嘴刷310用于喷嘴120在收纳盒300处挤完料后前往模型主体500前擦拭喷嘴120。
具体地，当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则需要将打印喷头100清洗区域的耗材向收纳盒300挤出第一挤出量（Q1-Q），从而将打印喷头100清洗区域的混色耗材消耗完毕。其中，打印喷头100清洗区域的混色耗材在收纳盒300上方挤出混色后，打印喷嘴120上可能会有残留的混色耗材。由于收纳盒300上具有擦嘴刷310，则当打印喷头100在收纳盒300处挤完料后前往模型主体500前，擦嘴刷310能够擦拭喷嘴120，从而能够避免喷嘴120将溢出的耗材残留物带到模型表面，可有效提高模型表面打印质量。
参阅图2，本发明一实施例提供了的3D打印装置，包括打印模块、输入模块、计算模块及清洗模块；打印模块用于在模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域打印第i颜色材料；输入模块用于在模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域打印完成时，向打印喷头100内输入第(i+1)种颜色耗材；计算模块用于计算模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q与打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1的大小；清洗模块用于当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，将打印喷头100清洗区域的混合色耗材向收纳盒300挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）。
本实施例提供的3D打印装置能够实现本发明任意实施例提供的多色3D打印方法，具备实现方法的相应功能结构和有益效果，本实施例中未详尽描述的内容可参考本发明任意方法实施例的描述。
具体地，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则说明模型主体500当前层的洗料区域不足以容纳打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材。此时，清洗模块具体用于将打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材中体积量为Q的耗材挤出至模型主体500当前层的洗料区域，再将另外（Q1-Q）体积量（即等于第一挤出量）的耗材挤出至收纳盒300内，如此即可将打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材完全挤出，从而完全清洗掉残余的第i种颜色耗材。
进一步地，若打印喷头100清洗区域的第i种颜色耗材完全清洗掉，则打印模块还用于在模型主体500当前层外壁的第(i+1)区域打印第(i+1)颜色材料。
更进一步地，通过计算模块比较模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q与打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1的大小之后，清洗模块还包括：
第一路径规划单元，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0且小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，第一路径规划单元用于规划打印喷头100的第一移动路径，打印喷头100从打印完模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域的当前位置先移动至模型主体500当前层的洗料区域，挤出第二挤出量Q，再从模型主体500当前层的洗料区域的当前位置移动至收纳盒300的上方，挤出第一挤出量（Q1-Q），再移动至模型主体500当前层的外壁部分510的第（i+1）区域；
第二路径规划单元，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，第二路径规划单元用于规划打印喷头100的第二移动路径，打印喷头100从打印完模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域的当前位置移动至收纳盒300上方，挤出第三挤出量Q1，再移动至模型主体500当前层的外壁部分510的第（i+1）区域；
第三路径规划单元，若模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q大于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，第三路径规划单元用于规划打印喷头100的第三移动路径，打印喷头100从打印完模型主体500当前层的外壁部分510的第i区域的当前位置移动至模型主体500当前层的洗料区域，挤出第四挤出量Q1，再移动至模型主体500当前层的外壁部分510的第（i+1）区域。
参阅图2，在其中一个实施例中，3D打印装置包括打印喷头100、多个导料管200及收纳盒300；打印喷头100包括喷头挤出件110和喷嘴120，喷头挤出件110具有喷腔，喷嘴120与喷腔导通，喷腔用于容纳打印耗材，喷嘴120用于喷出打印耗材打印模型主体500；多个所述导料管200分别连接于喷头挤出件110，且均与喷腔导通；收纳盒300上具有擦嘴刷310，打印喷头100能够移动至收纳盒300上端，擦嘴刷310用于擦拭喷嘴120。
具体地，多个导料管200分别用于将不同颜色的耗材倒入喷腔中，从而使得喷嘴120将熔融状态的耗材挤出，以打印所需要的3D模型。当更换不同颜色的打印耗材时，需要将喷腔内的前一种颜色耗材消耗完毕，则喷腔的体积，即为打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1。其中，3D打印装置还包括打印平台400，打印平台400设置于打印喷头100的下方，打印喷头100用于将模型主体500打印于打印平台400上。
本发明实施例提供的3D打印装置在换色时，通过计算模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q与打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1的大小，当模型主体500当前层的洗料区域的剩余容量Q小于打印喷头100清洗区域的清洗容量Q1，则模型主体500当前层的洗料区域剩余容量不足以容纳打印喷头100清洗区域充满的两种颜色的混合色的耗材，则通过将打印喷头100清洗区域的耗材向收纳盒300挤出第一挤出量（Q1-Q），使得打印喷头100清洗区域内的混色耗材能够消耗完毕，从而打印喷头100清洗区域残余的第i种颜色耗材完全清洗掉，进而能够有效清洗第i种颜色耗材残留物，保证打印喷头100打印模型主体500当前层的外壁部分510的第(i+1)区域时打印的为第(i+1)种颜色耗材，从而保证模型主体500表面的色彩，同时节省了打印时间和耗材用量，提高了打印效率，降低了打印成本。
本发明实施例提供的一种打印设备包括处理器、存储器、输入装置和输出装置，打印设备中处理器的数量可以是一个或多个，打印设备中的处理器、存储器、输入装置及输出装置可以通过总线或其他方式连接。
存储器作为一种计算机存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的多色3D打印方法对应的程序指令/模块(例如，3D打印装置中的打印模块、输入模块、计算模块和清洗模块)。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行打印设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的多色3D打印方法。
存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据打印设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与打印设备的用户设置和功能控制有关的键信号输入等。输出装置可包括显视频等显示设备或其他控制设备。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，能够实现本发明任意实施例所提供的多色3D打印方法。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机存储介质。计算机存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言(诸如Java、Smalltalk、C++)，还包括常规的过程式程序设计语言(诸如“C”语言或类似的程序设计语言)。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种多色3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
在模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印第i种颜色耗材，其中，i依次取值1至N-1，N取值大于或等于2的整数；
向打印喷头内输入第(i+1)种颜色耗材，输入的第(i+1)种颜色耗材与残余的第i种颜色耗材至少充满打印喷头的清洗区域；
计算所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小，其中，所述模型主体当前层的洗料区域至少包括当前层的内部填充部分对应的区域；
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）；
在所述模型主体当前层的外壁部分的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材。
2.根据权利要求1所述的多色3D打印方法，其特征在于，步骤“若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）”中包括：
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向所述模型主体当前层的洗料区域内挤出第二挤出量，其中，第二挤出量为Q。
3.根据权利要求1所述的多色3D打印方法，其特征在于，步骤“若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域的耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）”还包括：
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则所述打印喷头直接从当前位置移动至向所述收纳盒上方挤出第三挤出量，其中，第三挤出量为Q1。
4.根据权利要求1所述的多色3D打印方法，其特征在于，还包括：
在步骤“计算所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小”之后，在“在所述模型主体当前层的外壁部分的第(i+1)区域打印第(i+1)种颜色耗材”的步骤之前：
若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q大于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，则将所述打印喷头清洗区域内的耗材向所述模型主体当前层的洗料区域内挤出第四挤出量，其中，第四挤出量为Q1。
5.根据权利要求1所述的多色3D打印方法，其特征在于，所述多色3D打印方法还包括：
当所述模型主体当前层的外壁部分的最后一个区域打印完成，若所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q等于0，则将所述模型主体当前层的下一层作为新的模型主体当前层，返回在所述模型主体当前层的第一区域打印第一种颜色耗材的步骤。
6.根据权利要求1所述的多色3D打印方法，其特征在于，所述多色3D打印方法还包括：
当所述模型主体当前层的外壁部分的最后一个区域打印完成后，若模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q大于0，则将打印喷头向所述模型主体当前层的洗料区域内挤出第五挤出量，其中，第五挤出量为Q。
7.根据权利要求1所述的多色3D打印方法，其特征在于，所述模型主体当前层的洗料区域还包括：模型主体当前层的支撑区域，间隔设置于所述模型主体当前层外壁部分的外侧。
8.根据权利要求1所述的多色3D打印方法，其特征在于，所述收纳盒上具有擦嘴刷，所述擦嘴刷用于喷嘴在所述收纳盒处挤完料后前往模型主体前擦拭喷嘴。
9.一种打印机，其特征在于，包括：
打印模块，用于在模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印第i颜色材料；
输入模块，用于在所述模型主体当前层的外壁部分的第i区域打印完成时，向打印喷头内输入第(i+1)种颜色耗材；
计算模块，用于计算所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q与所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1的大小；
清洗模块，用于当所述模型主体当前层的洗料区域的剩余容量Q小于所述打印喷头清洗区域的清洗容量Q1，将所述打印喷头清洗区域的混合色耗材向收纳盒挤出第一挤出量，其中，第一挤出量为（Q1-Q）。
10.一种打印设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或至少一个所述程序被一个或多个所述处理器执行，使得一个或多个所述处理器实现如权利要求1-8中任一项所述多色3D打印方法。
11.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的多色3D打印方法。
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