[發(fā)明專利]混融型全彩色3D打印系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610155439.0
• 申請(qǐng)日: 2016-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN105690769A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬強(qiáng)
• 主分類號(hào): B29C67/00
• 分類號(hào): B29C67/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及3D打印領(lǐng)域，特別是涉及一種熔融增材型全彩色3D打印機(jī)。

背景技術(shù)

3D打印，是一種快速成型技術(shù)，一般使用可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造 物體的技術(shù)。其中熔融擠出成型(FDM)大多使用ABS、PLA作為耗材以絲狀供料。耗材在噴頭 內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速固 化，并與周圍的材料粘結(jié)。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位 和支撐的作用。在3D打印機(jī)構(gòu)建方面則是通過在XYZ三個(gè)維度上各安放一個(gè)步進(jìn)式電機(jī)，電 腦軟件通過數(shù)字模型的分層位置確定每一個(gè)需要打印的點(diǎn)，來對(duì)應(yīng)的控制上述3個(gè)步進(jìn)電 機(jī)的協(xié)同運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)了三維方向上的立體造型。

傳統(tǒng)的熔融擠出型3D打印機(jī)只能打印單一顏色。為了滿足消費(fèi)者對(duì)彩色打印的需 求，目前也有一些通過同時(shí)安裝多個(gè)擠出系統(tǒng)和多個(gè)噴嘴，通過各自間歇性工作來實(shí)現(xiàn)多 個(gè)獨(dú)立色塊的組合，形成一種偽3D。這樣做不僅色彩效果不理想，多個(gè)噴嘴協(xié)同工作也導(dǎo)致 打印精度很難控制。更重要的是整機(jī)會(huì)占用很大的空間，導(dǎo)致無法進(jìn)入千家萬戶。而且成本 成倍的增加，普通消費(fèi)者根本無法承受。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種小巧輕便，高精度且成本低廉的全彩色3D打印的 解決方案，以滿足普通消費(fèi)者的全彩色3D打印需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：利用4個(gè)電磁閥與一個(gè)步進(jìn)式擠出電機(jī)的配合，同時(shí)控制 RGB三原色加黑色一共4種顏色的來料的擠出配比，在同一個(gè)熔融系統(tǒng)按程序融合出所有需 要顏色的材料并擠出，以此實(shí)現(xiàn)1600萬色全彩色3D印。

我們已知除了黑色以外的每一個(gè)顏色都可以定義為R（0-255），G（0-255）.B（0- 255）的數(shù)值的配比得到，利用這一原理我們的每一個(gè)像素點(diǎn)都可以由紅綠藍(lán)三種顏色的配 比而得到256*256*256即是16777216種顏色中的任意一個(gè)，也就是所謂1600W色。具體實(shí)施 如下：任何彩色的數(shù)字模型通過軟件切片后再按特定的順序讀取每一個(gè)切片里的每一個(gè)點(diǎn) 上的RGB的具體數(shù)值，得到每一個(gè)像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的(R/256,G/256,B/256)的分?jǐn)?shù)值，再把這 個(gè)分?jǐn)?shù)值轉(zhuǎn)化為等數(shù)值的電流，分別分配給對(duì)應(yīng)的其中三個(gè)電磁閥，由于紅綠藍(lán)三種顏色 配不出黑色，所以需要單獨(dú)用一個(gè)電磁閥來控制黑色耗材。而黑色對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)值與RGB的數(shù) 值都有關(guān)系，為{256*3-（R+G+B）}/256*3。

本技術(shù)方案中，將每一種耗材固定于一個(gè)從動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)齒輪中間。步進(jìn)電機(jī)按照 程序控制驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)時(shí)的順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)從而實(shí)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)上升或者下降的動(dòng)力， 用4個(gè)電磁閥分別控制4個(gè)方向的從動(dòng)輪的前進(jìn)和后退。當(dāng)從動(dòng)輪前進(jìn)就能將耗材緊配到驅(qū) 動(dòng)齒輪，此時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)就能控制耗材的進(jìn)料與出料。相反當(dāng)從動(dòng)輪后退時(shí)，耗材便會(huì) 脫離驅(qū)動(dòng)齒輪從而停止耗材的進(jìn)出。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述步進(jìn)電機(jī)豎直向下放置，所述驅(qū)動(dòng)齒輪直接固定于所述 步進(jìn)電機(jī)，以使得動(dòng)力輸出更精準(zhǔn)。所述驅(qū)動(dòng)齒輪為平頂錐體橫向齒輪，方向與耗材垂直， 類似法蘭的作用力。齒輪的橫向旋轉(zhuǎn)得以控制耗材的縱向運(yùn)動(dòng)。由于所述驅(qū)動(dòng)齒輪為平頂 錐體，使得垂直的耗材從各個(gè)方向最終都會(huì)匯聚于噴嘴的一個(gè)點(diǎn)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電磁閥分布于正六邊形的靠近后邊的4個(gè)方向上，耗材料 盤并列掛于整機(jī)頂后方，使得絲狀耗材盡量豎直于噴嘴，以方便進(jìn)料。所述步進(jìn)電機(jī)置于電 磁閥中上位置。所述電磁閥由電磁鐵和線圈兩大部分，線圈通電推動(dòng)電磁鐵向下時(shí)，電磁鐵 推動(dòng)耗材至驅(qū)動(dòng)齒輪緊配，從而使得驅(qū)動(dòng)齒輪的力能夠作用于耗材。

本發(fā)明的有益效果是：整個(gè)3D打印頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎，與傳統(tǒng)3D打印相比，能夠使得 3D打印技術(shù)從單色打印提升到1600萬色的彩色3D打印，所有的技術(shù)在一套擠出電機(jī)和加熱 模塊和噴嘴系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，有效的控制了成本和整機(jī)體積，同時(shí)提高了打印精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中電磁閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中熔融系統(tǒng)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中擠出電機(jī)與電磁閥的位置方位圖；

附圖標(biāo)記說明：