TWI632049B - 結合材料噴頭和顏料噴頭的3d列印方法及系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種結合材料噴頭和顏色噴頭之3D列印方法及系統，在模型列印過程中，逐層列印並對分層模型進行染色，藉此將分層模型內部顏色列印出來，從而使分層模型之色彩更為細緻。

Description

結合材料噴頭和顏料噴頭的3D列印方法及系統
本發明係一種3D列印技術領域，特別涉及一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D列印方法及系統。
3D列印(3D printing)，即快速成型技術的一種，它是一種以數位模型檔為基礎，運用粉末狀金屬或塑膠等可黏合材料，透過逐層列印的方式來構造物體的技術。目前比較常見的3D印表機，一般採用熔融沉積快速成型(Fused Deposition Modeling，FDM)工藝，其中，熔融沉積又叫熔絲沉積，它是將如PLA或ABS塑膠絲等絲狀熔融性材料加熱融化後，透過帶有一個微細噴嘴的列印噴頭將列印材料噴擠出來，沉積在製作面板或者前一層已固化之材料上，透過材料的層層堆積形成最終成品。
對於FMD工藝而言，傳統上通常採用單色熔絲材料列印模型，對於多種色彩的成品製作不易實現。為了實現彩色的3D列印，一般是對列印完成的模型進行後期染色。由於後期染色只能將模型表面進行染色，無法表現出模型內部的顏色，因此很難實現細膩的顏色渲染。雖然現有的3D印表機可以利用多種顏色的熔絲，在形成過程中根據需要更換不同顏色熔絲，一定程度上能實現彩色產品的列印，但是由於熔絲是噴出噴頭之後才進行的融合，在顏色深淺、 染色範圍及顏色交界處等顏色過渡之色彩表現上並沒有達到真正意義上的彩色，而且由於成本過高，因此不便進行推廣。
有鑑於此，本發明主要目的在於提供一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D列印方法及系統，以實現細膩的彩色3D列印。
為實現上述目的，本發明提供了一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D列印方法，包括：步驟1：透過一材料噴頭列印一分層模型；步驟2：判斷該分層模型是否需要染色，若是則執行步驟3，若否則執行步驟4；步驟3：選擇與該分層模型一預設顏色對應之一顏料噴頭，並透過該顏料噴頭對該分層模型進行噴塗染色；步驟4：判斷該分層模型是否為最後一層，若是則列印完成，若否則返回步驟1。
進一步，所述步驟3更包括下列步驟：當該分層模型之預設顏色為單色，判斷是否存在與該預設顏色相符之顏料噴頭，若是則選擇顏料噴頭對分層模型進行噴塗染色；若否則根據預設顏色之配色原則，選擇與配色原則對應之顏料噴頭其中一依次對分層模型進行噴塗染色。
進一步，所述步驟3更包括下列步驟：所述當分層模型的預設顏色為多色，根據預設顏色對分層模型進行顏色區域劃分，用以將預設顏色劃分為複數個單色區域；針對每個單色區域 判斷是否存在與預設顏色相符的顏料噴頭，若是則選擇顏料噴頭對單色區域進行噴塗染色；若否則根據單色區域之配色原則，選擇與配色原則對應之顏料噴頭其中之一依次對單色區域進行噴塗染色。
進一步，其中當分層模型的顏色區域染色完成後，對相鄰顏色區域之交界處進行暈染。
進一步，所述步驟3中更透過調整顏料噴頭與分層模型表面的距離以控制染色速度及染色顏色深淺。
本發明還提供了一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D彩色列印系統：材料噴頭用以形成一分層模型；複數個顏料噴頭用以對分層模型進行噴塗染色；控制單元用以判斷分層模型是否需要染色，當分層模型需要染色時，選擇與分層模型一預設顏色對應之顏料噴頭其中之一，並在分層模型噴塗染色完成後判斷分層模型是否為最後一層。
進一步，所述控制單元更包括：存儲分層模型之預設顏色及配色原則，當分層模型之預設顏色為單色，控制單元判斷是否存在與預設顏色相符之顏料噴頭，若是則選擇顏料噴頭對分層模型進行噴塗染色；若否則根據預設顏色之配色原則，選擇與配色原則對應之顏料噴頭其中之一依次對分層模型進行噴塗染色。
進一步，所述控制單元更包括：存儲分層模型之預設顏色及配色原則，當分層模型之預設顏色為多色，控制單元根據預設顏色對分層模型進行顏色區域劃分，將預設顏色劃分為複數個單色區域；並針對每個單色區域判斷是否存與預設顏色相符之顏料噴頭，若是則選擇顏料噴頭對單色區域進行噴塗 染色；若否則根據單色區域預設之配色原則，選擇與配色顏色對應之顏料噴頭其中之一依次對單色區域進行噴塗染色。
進一步，還包括：暈染設備用以對相鄰顏色區域之交界處進行暈染。
進一步，所述控制單元更包括：調整顏料噴頭與分層模型表面之距離以控制染色顏色深淺及染色速度。
採用本發明一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D列印方法及系統，在模型列印過程中，逐層列印並對每一分層模型進行染色，藉此將分層模型內部顏色列印出來，從而使分層模型之色彩更為細緻。
第1圖為本發明一種結合材料噴頭和顏料噴頭的3D列印方法的流程示意圖；第2圖為本發明當前層的預設顏色為單色時的染色步驟流程圖；第3圖為本發明當前層的預設顏色為多色時的染色步驟流程圖。
為了使本發明之目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。
本發明提供了一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D列印方法，如第1圖所示，包括：步驟1：透過材料噴頭列印一分層模型； 步驟2：判斷分層模型是否需要染色，若是則執行步驟3，若否則執行步驟4；步驟3：選擇與分層模型之預設顏色對應的顏料噴頭，並透過顏料噴頭對分層模型進行噴塗染色；步驟4：判斷分層模型是否為最後一層，若是，則列印完成，若否則返回步驟1。
以下結合第2圖及第3圖內容，對本發明一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D列印方法之具體實施例進行詳細說明：在本實施例提供的方法中，首先透過3D印表機的材料噴頭列印一分層模型，然後判斷分層模型是否需要染色，在分層模型需要染色時，可根據分層模型之預設顏色進行不同的操作。
當分層模型之預設顏色為單色時，如第2圖所示，判斷是否存在與預設顏色相符之顏料噴頭，若是則選擇顏料噴頭對分層模型進行噴塗染色；若否，則根據預設顏色之配色原則，選擇與配色原則對應之顏料噴頭，依次對分層模型進行噴塗染色。
當分層模型之預設顏色為多色時，即分層模型之預設顏色包括多種顏色，如第3圖所示，根據預設顏色對分層模型進行顏色區域劃分，以將分層模型預設顏色劃分為複數個單色區域； 針對每一個單色區域判斷是否存在與預設顏色相符之顏料噴頭，若是則選擇顏料噴頭對單色區域進行噴塗染色；若否則根據單色區域預設之配色原則，選擇與配色原則對應之顏料噴頭，依次對單色區域進行噴塗染色。作為本實施例中較佳的，當分層模型的所有顏色區域染色完成後，可對相鄰顏色區域之交界處進行暈染，由此可實現顏色的過渡變換。
進一步，在本實施例中，可利用CNC原理(Computer numerical control，電腦數值控制)透過調整顏料噴頭與分層模型表面之距離以控制染色顏色的深淺及染色速度。
本發明還提供了一種結合材料噴頭和顏料噴頭之3D列印系統，包括材料噴頭、複數個顏料噴頭及控制單元：所述材料噴頭用以形成分層模型；所述顏料噴頭用以對分層模型進行噴塗染色；所述控制單元用以判斷分層模型是否需要染色，當分層模型需要染色時，選擇與分層模型預設顏色對應之顏料噴頭，並在分層模型噴塗染色完成後判斷分層模型是否為最後一層。
進一步，所述控制單元存儲有分層模型之預設顏色及配色原則，當分層模型之預設顏色為單色時，控制單元判斷是否存在與預設顏色相符之顏料噴頭，若是則選擇該顏料噴頭對分層模型進行噴塗染色；若否則根據預設之配色原則，選擇與配色原則顏色對應之顏料噴頭，依次對分層模型進行噴塗染色。
進一步，所述控制單元存儲有分層模型之預設顏色及配色原則，當分層模型之預設顏色為多色時，控制單元根據預設顏色對分層模型進行顏色區域劃分，將預設顏色劃分為複數個單色區域；所述控制單元進一步針對每個單色區域判斷是否存在與預設顏色相符之顏料噴頭，若是則選擇顏料噴頭對單色區域進行噴塗染色；若否則根據單色區域預設之配色原則，選擇與配色顏色對應之顏料噴頭，依次對單色區域進行噴塗染色。
進一步，本發明之3D列印系統還包括當所述分層模型之所有顏色區域染色完成後，對相鄰顏色區域之交界處進行暈染之暈染設備。
進一步，所述控制單元透過調整顏料噴頭與分層模型表面之距離以控制染色顏色之深淺及染色速度。
採用本發明提出之結合材料噴頭和顏料噴頭的3D列印方法及系統，能使分層模型在列印過程中，逐層列印並對每一層模型進行染色，藉此將模型內部顏色列印出來，從而使模型之色彩更為細緻。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明之精神和原則內，所做之任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。

Claims (6)

  1. 一種實現3D彩色列印方法，包括下列步驟：步驟1：透過一材料噴頭列印一分層模型；步驟2：判斷該分層模型是否需要染色，若是則執行步驟3，若否則執行步驟4；步驟3：選擇與該分層模型一預設顏色對應之一顏料噴頭，並透過該顏料噴頭對該分層模型進行噴塗染色；步驟4：判斷該分層模型是否為最後一層，若是則列印完成，若否則返回步驟1；其中，該步驟3中更包括下列步驟：當該分層模型之該預設顏色為單色，判斷是否存在與該預設顏色相符之該顏料噴頭，若是則選擇該顏料噴頭對該分層模型進行噴塗染色，若否則根據該預設顏色之一配色原則，選擇與該配色原則對應之該些顏料噴頭其中之一依次對該分層模型進行噴塗染色；其中，當分層模型之該些顏色區域染色完成後，更包括下列步驟：對相鄰該些顏色區域之交界處進行暈染。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之實現3D彩色列印方法，其中該步驟3中更包括下列步驟：當該分層模型之該預設顏色為多色，根據該預設顏色對該分層模型進行一顏色區域劃分，用以將該預設顏色劃分為複數個單色區域；針對每一單色區域判斷是否存在與該預設顏色相 符之該顏料噴頭，若是則選擇該顏料噴頭對該單色區域進行噴塗染色，若否則根據該單色區域預設之一配色原則，選擇與該配色原則對應之該些顏料噴頭其中之一依次對該單色區域進行噴塗染色。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之實現3D彩色列印方法，更包括下列步驟：調整該顏料噴頭與該分層模型表面之一距離以控制一染色速度及一染色顏色深淺。
  4. 一種實現3D彩色列印系統，包括：一材料噴頭，用以形成一分層模型；複數個顏料噴頭，用以對該分層模型進行噴塗染色；一控制單元，用以判斷該分層模型是否需要染色，當該分層模型需要染色時，選擇與該分層模型一預設顏色對應之該些顏料噴頭其中之一，並在該分層模型噴塗染色完成後判斷該分層模型是否為最後一層；以及一暈染設備，用以對相鄰該些顏色區域之交界處進行暈染；其中，該控制單元更包括：存儲該分層模型之該預設顏色和一配色原則，當該分層模型之該預設顏色為單色，該控制單元判斷是否存在與該預設顏色相符之該顏料噴頭，若是則選擇該顏料噴頭對該分層模型進行噴塗染色，若否則根據該預設顏色之該配色原則，選擇與該配色原則顏色對應之該些顏料噴頭其中之一依次對該分層模型進行噴塗染色。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之實現3D彩色列印系統，其中該控制單元更包括：存儲該分層模型之該預設顏色和一配色原則，當該分層模型之該預設顏色為多色，該控制單元根據該預設顏色對該分層模型進行一顏色區域劃分，將該預設顏色劃分為複數個單色區域，並針對每一單色區域判斷是否存在與該預設顏色相符之該顏料噴頭，若是則選擇該顏料噴頭對該單色區域進行噴塗染色，若否則根據該單色區域預設之該配色原則，選擇與該配色顏色對應之該些顏料噴頭其中之一依次對該單色區域進行噴塗染色。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之實現3D彩色列印系統，其中該控制單元更包括：調整該顏料噴頭與該分層模型表面之一距離以控制一染色速度及一染色顏色深淺。
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