[發明專利]一種彩色3D打印機及其制備三維制品的方法

有效

• 申請號: 201310339261.1
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103434135A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 廖張潔;甘春麗
• 申請（專利權）人: 甘春麗;廖張潔
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于3D打印領域，具體涉及一種彩色3D打印機及其制備三維制品的方法。

背景技術

3D打印是快速成型技術的一種，是一種以數字文件為基礎，使用粉末或者可固化材料，通過逐層打印的方式來制造產品的技術，與傳統制造業采用的減材制造技術形成鮮明的對比，3D打印是一種增材制造技術，通過一層層材料的疊加形成最終的產品。

3D打印技術中較為主流的包括：熔融沉積成型技術(Fused?deposition?modeling，FDM)，光固化立體成型技術(Stereolithography，SLA)，選擇性激光燒結技術(Selective?laser?sintering，SLS)，三維打印技術(3D?pringting，3DP)等。

SLA打印機是最早商用的打印機之一，這類打印機利用紫外光固化光敏樹脂形成打印層，打印完一層后支撐平臺向下(或者向上)移動一定距離讓光敏樹脂層重新覆蓋在前一層打印面上，然后繼續進行固化。由于支撐平臺在裝光敏樹脂的容器中，所以使用此類打印機一次只能打印一種材料。但是SLA打印機打印精度可以到達10微米級別，打印精度高。

FDM打印機是斯科特·克倫普于上世紀80年代發明的，這類打印機通過打印頭打印出某種軟質的材料，這類材料包括熱塑性的材料以及一些生物類來源的材料，可以打印塑料制件、食物、生物材料等。此類打印機較難打印多種材料，并且所打印的材料都需要通過打印頭擠出，打印精度較差。

3DP技術是通過打印頭將粘合劑或者某種膠擠出到原材料粉末上，從而實現一層層打印的效果。3DP技術能實現彩色打印，并且能使用多種原材料，但其制作的產品一般表面較為粗糙，精度相對較差。

SLS打印機的出現結束了3D打印不能打印金屬的歷史，當然利用SLS技術也可以打印塑料、陶瓷等粉末材料。SLS技術與SLA技術比較類似，但使用的原料為粉末，通過激光加熱融合形成打印層。SLS打印機的打印精度較差，打印某些材料時需要保護氣體，打印完成后一般需要一定時間的冷卻。

對于3D打印機來說，由于特定的工藝使得打印彩色3D制品并不容易。UV光固化樹脂種類眾多，將此類UV樹脂通過噴頭打印出來再進行固化可以實現逐層打印。如果將UV樹脂材料加入某些特定的顏色通過混合得到需要的色彩，再打印出來，就可以實現實時彩色打印。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種彩色3D打印機及其制備三維制品的方法。使用本專利提供的設備和方法可以實時、精確、高效的制備彩色三維打印制品。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種彩色3D打印機，其特征在于包括：X-Y工作平臺、噴頭、LED紫外光源、支撐臺、移動支撐架、固定支撐架、UV樹脂供料單元、基座、預混合器；其中，至少兩個噴頭、至少一個LED紫外光源和至少一個移動支撐架安裝在X-Y工作平臺上，支撐臺與至少一個固定支撐架安裝在基座上，至少一個噴頭與預混合器連接，所連接的預混合器至少與三個UV樹脂供料單元相連。噴頭以及其后的一個LED紫外光源組成一個打印固化單元。X-Y工作平臺與電腦連接，控制噴頭、LED紫外光源和移動支撐架的運動以及工作?？梢钥刂茋婎^噴射或者不噴射，LED紫外光源開啟或者關閉，移動支撐架的移動以及從打印層上的剝離。

優選的，所述的彩色3D打印機還包括打印厚度校測單元。打印厚度校測單元可以精確的測試制品打印的總厚度，然后將獲得的厚度數據反饋給計算機，計算機將測試的實際數據與理論數據進行比較，如果未出現偏差，則繼續執行原有打印操作，如出現偏差，則根據實測的數據進行修正，制定后續打印方案。

所述的預混合器用于連接噴頭和UV樹脂供料單元。預混合器至少連接的三個UV樹脂供料單元裝有紅、黃、藍三種基礎色UV樹脂材料。通過這三種基礎色的混合可以得到大量其他顏色。如果噴頭具有類似預混合器的功能部件的話也能實現噴頭連接預混合器的作用，這樣的情況也包含在本發明保護范圍內。

優選的，所述的預混合器還與裝有黑色UV樹脂材料的供料單元相連。通過紅、黃、藍、黑色的混合可以得到較深的顏色。

優選的，所述的預混合器還與裝有白色UV樹脂材料的供料單元相連。通過紅、黃、藍、白色的混合可以得到較淺的顏色。

優選的，所述的預混合器還與透明UV樹脂材料的供料單元相連。透明材料的加入可以得到更加好的豐滿度，而且還能制備出類似水晶的透明效果。

所述的預混合器通過機械、流體動力的方式將來自不同供料單元的不同顏色的UV樹脂混合。