[發明專利]快速成形全彩3D打印機輸料系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201810185269.X
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108527844B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 蘇建歡;潘角;梁維剛;覃思;曾天軍;趙林松;李夏妃;盧炳回;神顯豪;唐盛來
• 申請（專利權）人: 桂林凱歌信息科技有限公司
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/336;B29C64/393;B29C64/295;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/02
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 周小芹

一種快速成形全彩3D打印機輸料系統及其控制方法，涉及3D打印機技術領域，系統包括進料系統、熔池系統、噴頭系統、加熱系統，進料系統與熔池系統的輸入端連接，熔池系統的輸出端與噴頭系統連接，加熱系統與熔池系統相連。進料系統包括進料管、進料電機、電機控制器、料量傳感器；加熱系統包括熔池加熱設備、溫度傳感器、加熱控制器、噴頭加熱設備。方法是先計算打印模型所需要的各種顏色的線材量；再控制進料系統的進料電機，精準控制各種顏色線材的量，最后再通過控制熔池系統的各熔池溫度來逐次混合融料后送到打印噴頭。本發明的打印順暢，不堵噴頭，全彩混色均勻，全彩打印質量好，具有經久耐用、結構簡單、成本低等特點，易于推廣使用。

技術領域

本發明涉及3D打印機技術領域，特別是一種快速成形全彩3D打印機輸料系統及其控制方法。

背景技術

我國3D打印行業起步比較晚，現在進入迅速發展階段，因此3D打印技術市場廣、前景好、應用非常廣泛。根據對目前國際上3D打印技術研發領域最新動態的跟蹤、調研、分析與總結，與市場接軌，目前市場對3D打印技術要求越來越高，從單色面向雙色，甚至多色的需求。

3D打印技術是一種快速成型技術領域，它以數字模型文件為基礎，運用金屬、塑

料、無機材料等，通過逐層打印的方式來構造物體。運用于首件的凈型成型，這樣后期輔助加工量大大減小，避免了委外加工的數據泄密和時間跨度，尤其適合一些高保密性的制造行業的需求。

專利公開號為CN10509417 A的發明專利申請公開了3D打印機溫度控制系統，提到快速升、降溫的功能，也可以根據要求使打印機內的溫度穩定在某一恒定溫度，擴大了3D打印機的使用環境。但其打印機外罩、外罩和溫控儀等控制成本較高，不利于推廣，同時只是控制打印機機箱內的溫度。

專利授權公告號為CN205255536 U的實用新型專利申請授權了一種可控溫熔融成型 3D 打印機，提到自動選擇原材料品種及總量，輸入原料的熔點溫度可調。但其存在原材料的量控制不精準，溫度調節沒有達到穩定、快速和實時性。

專利公開號為CN106444899 A的發明專利申請公開了一種3D打印機溫度控制系統，提到采用PID運算模塊運算并控制溫度，雖然對于溫度控制的實時性、精度及穩定性有一定的提高，但是沒有達到根據不同材質材料料、不同顏色材料自適應控制溫度的效果，累積誤差增大時，沒有自動減小積分項的系數，累積誤差減小時，沒有自動增大積分項的系數。

專利公開號為CN105252777A的發明專利申請公開了一種全彩 3D 打印機用調色機構及其調色方法、專利公開號為CN105415690A的發明專利申請公開了全彩 3D 打印機用噴頭及打印方法、專利公開號為CN107379540A的發明專利申請公開了一種超聲共混彩色3D打印機擠出頭，其都能實現全彩混色打印，但是沒有精準控制進料量，所以實現全彩混色不太均勻，全彩打印質量比較差。

專利公開號為CN105415678A的發明專利申請雖然公開了一種彩色 3D 打印頭及其打印方法，但存在結構復雜、成本高、需要原材料的顏色種類多等缺陷。

經過調查研究，發現目前普通桌面級3D打印機的進料方式，都是采用電機帶動齒輪把線材擠壓到加熱的噴嘴熔化，并輸出打印。由于采用先擠壓到噴嘴，再熔化的輸料方式，所以存在阻力比較大，齒輪容易磨損打滑，無法正常輸料打印的缺陷。

經過調查與實踐，發現普通桌面級3D打印機容易堵塞噴頭的缺陷。由于加熱溫度過高使材料碳化，加熱溫度過低使材料不完全熔化，使其堵塞噴頭，無法正常打印，浪費材料。

目前少數桌面級3D打印機具有有混色打印，但是在實際操作中，混色不均勻，全彩打印效果差。主要是進料的量控制不精準和混合不均勻的原因，導致混色不均勻，全彩打印效果差。

發明內容