CN205631386U - 彩色3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种彩色3D打印机。该彩色3D打印机，包括打印头和与所述打印头相连的供料机构；所述供料机构包括用于存储液态光固化材料的若干原色储料盒、与所述若干原色储料盒相连的混液池、以及用于将所述液态光固化材料输送至所述混液池的送料组件；所述打印头包括设置在所述混液池下方的光源组件和设置在所述光源组件下方的喷嘴。该彩色3D打印机无需先加热融化工序，有利于提高打印效率；且将不同原色的液态光固化材料在混液池中混合均匀后，再输送至打印头即可打印出色彩均匀的物体，打印效率高且色彩均匀。

Description

彩色3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种彩色3D打印机。

背景技术

现有3D打印是一种快速成形技术，是以数位模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，透过逐层堆迭累积方式构成物体的技术。进行3D打印时，物品是一层一层透过激光高温将耗材整合打印而成，因此3D打印也被称为积层制造(Additive manufacturing)。现有3D打印机通常采用FDM(Fused Deposition Modeling，即工艺熔融沉积制造)工艺由美国学者ScottCrump于1988年研制成功。FDM的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、尼龙等，呈固态丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。

由于FDM工艺采用热塑性材料，其进行3D打印过程需先进行加热融化，使得3D打印效率较慢。另外，现有的3D打印技术中，由于热塑性材料呈单一颜色，在打印彩色物体时，需在热塑性材料加热融化至材料挤出之间的工序过程中添加颜料，此过程，融化后的热塑性材料与颜料的混合不完全，容易导致打印出的物体色彩不均匀，而且融化后的热塑性材料的温度较高，容易与颜料发生化学反应，影响打印出的物体的色彩均匀性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有3D打印技术中需先加热融化固态材料导致打印效率慢，且打印出的物体色彩不均匀的问题，提供一种彩色3D打印机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种彩色3D打印机，包括打印头和与所述打印头相连的供料机构；所述供料机构包括用于存储液态光固化材料的若干原色储料盒、与所述若干原色储料盒相连的混液池、以及用于将所述液态光固化材料输送至所述混液池的送料组件；所述打印头包括设置在所述混液池下方的光源组件和设置在所述光源组件下方的喷嘴。

优选地，所述彩色3D打印机还包括底板、与所述底板平行相对设置的支撑框架、以及用于固定所述底板和所述支撑框架的两个相对设置的连接件；所述混液池和所述打印头设置在所述支撑框架上；

所述彩色3D打印机还包括用于控制所述打印头沿X方向移动的X向移动机构和用于控制所述打印头沿Y方向移动的Y向移动机构；所述X向移动机构和所述Y向移动机构设置在所述支撑框架上。

优选地，所述X向移动机构包括沿X方向设置的支撑杆、设置在所述支撑杆两端的第一连接头和第二连接头、以及设置在所述第一连接头和第二连接头上的X向皮带转动组件。

优选地，所述X向皮带转动组件包括设置在所述第一连接头上的第一X向转动轮、设置在所述第二连接头上的第二X向转动轮、套设在所述第一X向转动轮和所述第二X向转动轮上的X向皮带、以及用于驱动所述第一X向转动轮和/或所述第二X向转动轮工作的X向驱动电机。

优选地，所述Y向移动机构包括设置在所述支撑框架沿Y方向设置的相对设置的第一Y向皮带转动组件和第二Y向皮带转动组件；所述第一连接头设置在所述第一Y向皮带转动组件上，所述第二连接头设置在所述第二Y向皮带转动组件上。

优选地，所述第一Y向皮带转动组件包括设置在所述支撑框架上的两个第一Y向转动轮、套设两个所述第一Y向转动轮上的第一Y向皮带、以及用于驱动两个所述第一Y向转动轮中的至少一个工作的第一Y向驱动电机；

所述第二Y向皮带转动组件包括设置在所述支撑框架上的两个第二Y向转动轮、套设两个所述第二Y向转动轮上的第二Y向皮带、以及用于驱动两个所述第二Y向转动轮中的至少二个工作的第二Y向驱动电机；

所述第一连接头上设有与所述第一Y向皮带配合的第一从动轮，且所述第二连接头上设有与所述第二Y向皮带配合的第二从动轮。

优选地，所述彩色3D打印机还包括打印板、用于控制所述打印板沿Z轴方向移动的Z向移动机构、以及用于保持所述打印板沿Z轴方向移动时平衡度的平衡机构。

优选地，所述平衡机构包括与所述打印板平行相对设置并固定连接的平衡板、穿过所述平衡板并固定在所述底板和所述支撑框架上的至少两根光杆、以及套设在所述光杆上用于限制所述平衡板下滑的限位件；

所述Z向移动机构包括沿Z方向设置的丝杆、套设在所述丝杆上并与所述平衡板固定连接的固定件、以及用于控制所述固定件沿所述丝杆移动的Z向驱动电机。

优选地，所述若干原色储料盒包括红色储料盒、绿色储料盒和蓝色储料盒；或者所述若干原色储料盒包括黄色储料盒、品红色储料盒和青色储料盒。

优选地，所述送料组件包括用于连接所述原色储料盒与所述混液池的送料管、以及与所述原色储料盒相连的加压泵或充气气缸。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：实施本实用新型，通过供料机构给打印头输送液态光固化材料，打印过程无需进行加热融化，有利于提高打印效率。本实用新型中的彩色3D打印机设有若干原色储料盒和混液池，将若干原色储料盒中的不同原色的液态光固化材料在混液池中混合均匀后，再输送至打印头即可打印出色彩均匀的物体，打印效率高且色彩均匀。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例中的彩色3D打印机的一结构示意图。

图2是本实用新型一实施例中的彩色3D打印机的另一结构示意图。

图3是本实用新型一实施例中的彩色3D打印机的另一结构示意图。

图中：10、打印头；11、光源组件；12、喷嘴；20、供料机构；21、原色储料盒；211、红色储料盒；212、绿色储料盒；213、蓝色储料盒；22、混液池；221、进料管；23、送料组件；231、送料管；232、加压泵；30、底板；31、支撑框架；32、连接件；40、X向移动机构；41、支撑杆；42、第一连接头；43、第二连接头；44、X向皮带转动组件；441、第一X向转动轮；442、第二X向转动轮；443、X向皮带；444、X向驱动电机；50、Y向移动机构；51、第一Y向皮带转动组件；511、第一Y向转动轮；512、第一Y向皮带；513、第一Y向驱动电机；52、第二Y向皮带转动组件；521、第二Y向转动轮；522、第二Y向皮带；523、第二Y向驱动电机；60、打印板；70、Z向移动机构；71、丝杆；72、固定件；73、Z向驱动电机；80、平衡机构；81、平衡板；82、光杆；83、限位件。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1-图3示出本实施例中的彩色3D打印机。该彩色3D打印机包括打印头10和与打印头10相连的供料机构20。具体地，供料机构20包括用于存储液态光固化材料的若干原色储料盒21、与若干原色储料盒21相连的混液池22、以及用于将液态光固化材料输送至混液池22的送料组件231。打印头10包括设置在混液池22下方的光源组件11和设置在光源组件11下方的喷嘴12。其中，光源组件11可以发射紫外光或激光，以使液态光固化材料固化。可以理解地，通过供料机构20给打印头10输送液态光固化材料，打印过程无需先进行加热融化的步骤，从而提高打印效率。

如图1-3所示，送料组件231包括用于连接原色储料盒21与混液池22的送料管231、以及与原色储料盒21相连的加压泵232以将存储于原色储料盒21中的液态光固化材料输送至混液池22进行混合。可以理解地，还可以采用充气气缸以将原色储料盒21中的液态光固化材料输送至混液池22中混合。

如图1和图2所示，若干原色储料盒21包括用于存储红色的液态光固化材料的红色储料盒211、用于存储绿色的液态光固化材料的绿色储料盒212和用于存储蓝色的液态光固化材料的蓝色储料盒213；根据RGB三原色配色原理控制各原色储料盒21内的液态光固化材料的进料比例，使其在混液池22混合均匀，从而保证打印出的物体色彩的均匀性，并在一定程度上提高打印效率。

可以理解地，若干原色储料盒21还可以包括用于存储黄色的液态光固化材料的黄色储料盒、用于存储品红色储料盒的液态光固化材料的品红色储料盒和用于存储青色的液态光固化材料的青色储料盒；根据CMY三原色配色原理控制各原色储料盒21内的液态光固化材料的进料比例，使其在混液池22混合均匀，从而保证打印出的物体色彩的均匀性，并在一定程度上提高打印效率。

如图1和图2所示，彩色3D打印机还包括底板30、与底板30平行相对设置的支撑框架31、用于固定底板30和支撑框架31的两个相对设置的连接件32和打印板60。其中，打印板60设置在支撑框架31下方，混液池22和打印头10设置在支撑框架31上且位于打印板60上方；该彩色3D打印机工作时，混液池22内的液态光固化材料在光源组件11(即紫外光或激光)的作用下，使得喷嘴12喷出的液态光固化材料瞬间固化，从而完成打印工作。

具体地，彩色3D打印机还包括用于控制打印头10沿X方向移动的X向移动机构40和用于控制打印头10沿Y方向移动的Y向移动机构50。X向移动机构40和Y向移动机构50设置在支撑框架31上。可以理解地，由于3D打印是一种积层制造技术，需控制打印头10的喷嘴12在任一层的X方向和/或Y方向移动，直到完成该层物体的打印。

如图1和图2所示，X向移动机构40包括沿X方向设置的支撑杆41、设置在支撑杆41两端的第一连接头42和第二连接头43、以及设置在第一连接头42和第二连接头43上的X向皮带转动组件44。X向皮带转动组件44包括设置在第一连接头42上的第一X向转动轮441、设置在第二连接头43上的第二X向转动轮442、套设在第一X向转动轮441和第二X向转动轮442上的X向皮带443、以及用于驱动第一X向转动轮441和/或第二X向转动轮442工作的X向驱动电机444。如图1-图3所示，混液池22与光源组件11之间设有进料管221，进料管221设置在X向皮带443之间并与X向皮带443配合，在X向驱动电机444控制第一X向转动轮441和/或第二X向转动轮442工作时，使X向皮带443带动打印头10沿X方向移动。

如图1和图2所示，Y向移动机构50包括设置在支撑框架31沿Y方向设置的相对设置的第一Y向皮带转动组件51和第二Y向皮带转动组件52；第一连接头42设置在第一Y向皮带转动组件51上，第二连接头43设置在第二Y向皮带转动组件52上，从而使Y向移动机构50带动X向移动机构40和打印头10沿Y轴方向相连。可以理解地，第一Y向皮带转动组件51和第二Y向皮带转动组件52同步工作，以使其沿Y方向工作。

具体地，第一Y向皮带转动组件51包括设置在支撑框架31上的两个第一Y向转动轮511、套设两个第一Y向转动轮511上的第一Y向皮带512、以及用于驱动两个第一Y向转动轮511中的至少一个工作的第一Y向驱动电机513；第一Y向驱动电机513控制第一Y向转动轮511工作，从而使第一Y向皮带512沿Y方向转动。第二Y向皮带转动组件52包括设置在支撑框架31上的两个第二Y向转动轮521、套设两个第二Y向转动轮521上的第二Y向皮带522、以及用于驱动两个第二Y向转动轮521中的至少二个工作的第二Y向驱动电机523；第二Y向驱动电机523控制第二Y向转动轮521工作，从而使第二Y向皮带522沿Y方向转动。第一连接头42上设有与第一Y向皮带512配合的第一从动轮(图中未示出)，且第二连接头43上设有与第二Y向皮带522配合的第二从动轮(图中未示出)；从而使第一Y向皮带512和第二Y向皮带522工作时，控制第一连接头42和第二连接头43沿Y方向移动。

如图2和图3所示，该彩色3D打印机还包括用于控制打印板60沿Z轴方向移动的Z向移动机构70、以及用于保持打印板60沿Z轴方向移动时平衡度的平衡机构80。本实施例中，X向移动机构40和Y向移动机构50设置在支撑框架31上且不沿Z方向移动，通过Z向移动机构70控制打印板60沿Z方向移动，从而实现该彩色3D打印机沿Z方向移动的目的。

如图2和图3所示，平衡机构80包括与打印板60平行相对设置并固定连接的平衡板81、穿过平衡板81并固定在底板30和所述支撑框架31上的至少两根光杆82、以及套设在光杆82上用于限制平衡板81下滑的限位件83。可以理解地，通过平衡机构80的设置，可避免打印板60沿Z方向移动时出现晃动而影响物体的打印质量。

如图2和图3所示，Z向移动机构70包括沿Z方向设置的丝杆71、套设在丝杆71上并与平衡板81固定连接的固定件72、以及用于控制固定件72沿丝杆71移动的Z向驱动电机73。可以理解地，固定件72套设在丝杆71上且与平衡板81固定连接，由于平衡板81与打印板60固定连接，通过Z向驱动电机73控制固定件72在丝杆71上的位置，调整平衡板81在Z方向的位置，从而调整打印板60在Z方向的位置，以实现沿Z方向移动的目的。

本实用新型是通过上述具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种彩色3D打印机，其特征在于，包括打印头(10)和与所述打印头(10)相连的供料机构(20)；所述供料机构(20)包括用于存储液态光固化材料的若干原色储料盒(21)、与所述若干原色储料盒(21)相连的混液池(22)、以及用于将所述液态光固化材料输送至所述混液池(22)的送料组件(231)；所述打印头(10)包括设置在所述混液池(22)下方的光源组件(11)和设置在所述光源组件(11)下方的喷嘴(12)。

2.根据权利要求1所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述彩色3D打印机还包括底板(30)、与所述底板(30)平行相对设置的支撑框架(31)、以及用于固定所述底板(30)和所述支撑框架(31)的两个相对设置的连接件(32)；所述混液池(22)和所述打印头(10)设置在所述支撑框架(31)上；

所述彩色3D打印机还包括用于控制所述打印头(10)沿X方向移动的X向移动机构(40)和用于控制所述打印头(10)沿Y方向移动的Y向移动机构(50)；所述X向移动机构(40)和所述Y向移动机构(50)设置在所述支撑框架(31)上。

3.根据权利要求2所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述X向移动机构(40)包括沿X方向设置的支撑杆(41)、设置在所述支撑杆(41)两端的第一连接头(42)和第二连接头(43)、以及设置在所述第一连接头(42)和第二连接头(43)上的X向皮带转动组件(44)。

4.根据权利要求3所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述X向皮带转动组件(44)包括设置在所述第一连接头(42)上的第一X向转动轮(441)、设置在所述第二连接头(43)上的第二X向转动轮(442)、套设在所述第一X向转动轮(441)和所述第二X向转动轮(442)上的X向皮带(443)、以及用于驱动所述第一X向转动轮(441)和/或所述第二X向转动轮(442)工作的X向驱动电机(444)。

5.根据权利要求3所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述Y向移动机构(50)包括设置在所述支撑框架(31)沿Y方向设置的相对设置的第一Y向皮带转动组件(51)和第二Y向皮带转动组件(52)；所述第一连接头(42)设置在所述第一Y向皮带转动组件(51)上，所述第二连接头(43)设置在所述第二Y向皮带转动组件(52)上。

6.根据权利要求5所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述第一Y向皮带转动组件(51)包括设置在所述支撑框架(31)上的两个第一Y向转动轮(511)、套设两个所述第一Y向转动轮(511)上的第一Y向皮带(512)、以及用于驱动两个所述第一Y向转动轮(511)中的至少一个工作的第一Y向驱动电机(513)；

所述第二Y向皮带转动组件(52)包括设置在所述支撑框架(31)上的两个第二Y向转动轮(521)、套设两个所述第二Y向转动轮(521)上的第二Y向皮带(522)、以及用于驱动两个所述第二Y向转动轮(521)中的至少二个工作的第二Y向驱动电机(523)；

所述第一连接头(42)上设有与所述第一Y向皮带(512)配合的第一从动轮，且所述第二连接头(43)上设有与所述第二Y向皮带(522)配合的第二从动轮。

7.根据权利要求2所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述彩色3D打印机还包括打印板(60)、用于控制所述打印板(60)沿Z轴方向移动的Z向移动机构(70)、以及用于保持所述打印板(60)沿Z轴方向移动时平衡度的平衡机构(80)。

8.根据权利要求7所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述平衡机构(80)包括与所述打印板(60)平行相对设置并固定连接的平衡板(81)、穿过所述平衡板(81)并固定在所述底板(30)和所述支撑框架(31)上的至少两根光杆(82)、以及套设在所述光杆(82)上用于限制所述平衡板(81)下滑的限位件(83)；

所述Z向移动机构(70)包括沿Z方向设置的丝杆(71)、套设在所述丝杆(71)上并与所述平衡板(81)固定连接的固定件(72)、以及用于控制所述固定件(72)沿所述丝杆(71)移动的Z向驱动电机(73)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述若干原色储料盒(21)包括红色储料盒(211)、绿色储料盒(212)和蓝色储料盒(213)；或者所述若干原色储料盒(21)包括黄色储料盒、品红色储料盒和青色储料盒。

10.根据权利要求9所述的彩色3D打印机，其特征在于，所述送料组件(231)包括用于连接所述原色储料盒(21)与所述混液池(22)的送料管(231)、以及与所述原色储料盒(21)相连的加压泵(232)或充气气缸。