成色装置、成色系统、成色方法及使用该装置的多色3D打印机制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种成色装置、成色系统、成色方法及使用该装置的多色3D打印机，用于解决成色效果差的问题。该成色系统包括无色原料供应装置、新颜料供应装置和成色装置，在打印头上自下而上具有出料嘴、打印头型腔、加热部和喉管部，打印头中设置有成色模块，成色模块中具有新颜料腔室，颜料腔室连接新颜料供应装置，且成色模块中具有上下贯穿的混合通道，混合通道与所述打印头型腔贯穿，且在混合通道和新颜料腔室之间设置有微孔，无色原料供应装置提供无色原料并经过熔融后向打印头型腔部提供熔融的无色原料。该装置成色均匀、上色效果好，结构简单，有效节能，提高打印效率，能实现多色3D打印机不同颜料的打印。

Fining device, color forming system, color forming method and multicolor 3D printer using the device

The invention discloses a color forming device, a color forming system, a color forming method and a multicolor 3D printer using the device, which is used to solve the problem of poor color effect. The color system includes a colorless raw material supply device, a new pigment supply device and a colourable device. The printing head has a feed mouth, a printing head cavity, a heating part and a throat section from the bottom to the bottom. A color module is provided in the print head, a new pigment chamber is in the color module, and the pigment chamber connects the new pigment supply device. The color module has a mixed passage through the upper and lower parts, the mixed channel and the printing head cavity run through, and there are micropores between the mixing channel and the new pigment chamber. The colorless raw material supply device provides colorless raw material and provides the colorless raw material to the printing head cavity after melting. The device is uniform in color, good in color effect, simple in structure, effective in energy saving, and high in printing efficiency, and can realize printing of different colors of multicolor 3D printers.

【技术实现步骤摘要】
成色装置、成色系统、成色方法及使用该装置的多色3D打印机
该专利技术涉及3D打印机成色
，尤其是，该3D打印机种的成色系统。
技术介绍
3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。3D打印机的技术种类常见的有：以粉末--粘合剂为基本原理的三维打印技术(3DP)、熔融沉积造型技术(FDM)、激光立体印刷术(SLA)、数字化光照加工技术(DLP)、选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化技术(SLM)等。当前，熔融沉积造型技术(FDM)3D打印机已经在市场上广泛流行，本专利技术就是针对该技术的一种改进尝试，通过技术改进来解决现有3D打印机的成色弊端。在熔融沉积造型技术(FDM)中，多色3D打印机成色(系统)装置在结构上主要包括两种原理，第一种是，通过增加进料管道实现多色打印，即，每一种颜料对应一种进料管道，通过增加进料管道实现多色打印，虽然可以实现多种颜料打印，但是只能实现少数颜料打印。因为每增加一种颜料，就要增加一个进料口，这样颜料要求越多装置越复杂，不利于打印机结构的精简，不适合用户使用，这种结构不符合进化规律，同时也会增加制造成本。第二种是，通过三原色搅拌实现多色打印，即，通过两种或者三种颜料的混合实现颜料的改变，通过三原色不同比例的搅拌实现新颜料虽然原理上可以实现，但实际操作过程中会出现颜料混淆，不利于颜料的成型。以上两种成色方式存在上述缺陷，目前通过简单的零部件的更新无法实现技术上的突破。本专利技术即是针对以上问题，设计一种多色3D打印机头成色装置、系统及方法，来实现多色3D打印机的多色打印过程。先给白色的料上色再熔化的方式仅仅可以形成一定的颜料，不能形成纯色。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的多色3D打印机头成色装置、成色系统及成色方法，用于解决多色3D打印机原料成色问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：3D打印头，在3D打印头上自下而上具有出料嘴、打印头型腔、加热部和喉管部，其特征在于，在所述打印头中设置有成色模块，所述成色模块中具有新颜料腔室，且所述成色模块中具有上下贯穿的混合通道，所述混合通道与所述打印头型腔贯穿，且在所述混合通道和新颜料腔室之间设置有微孔。成色系统，包括无色原料供应装置、新颜料供应装置和3D打印头，在3D打印头上自下而上具有出料嘴、打印头型腔、加热部和喉管部，其特征在于，所述打印头中设置有成色模块，所述成色模块中具有新颜料腔室，所述颜料腔室连接新颜料供应装置，且所述成色模块中具有上下贯穿的混合通道，所述混合通道与所述打印头型腔贯穿，且在所述混合通道和新颜料腔室之间设置有微孔，所述无色原料供应装置提供无色原料并经过熔融后向打印头型腔部提供熔融的无色原料。新颜料供应装置包含三基色料箱、颜料输送管、颜料输送泵、成色盒、新颜料输送泵和颜料控制器，其中，在三基色料箱中设有三个分别装有纯色的红色、绿色和蓝色液态颜料的颜料盒，在颜料控制器的命令下通过颜料输送泵输送至成色盒进行混合形成新颜料，新颜料再通过新颜料输送泵输送至新颜料腔室。所述3D打印头为一体成型。所述3D打印头为多零件组合件。所述混合通道及微孔是通过具有通透性的粉末金属冶金零件。所述混合通道及微孔是具有微孔的管道部件。一种多色3D打印机成色方法，其特征在于，步骤1：将无色原料(通常为条状或者丝状的固态)通过无色原料供应装置将无色原料送入打印机头喉管内，无色原料被打印头在加热部被熔化；步骤2：新颜料合成与供应，按照新颜料供应装置需要供应的颜料，颜料控制器控制新颜料供应装置合成新颜料并通过颜料输送泵向颜料成型模块输送新颜料；步骤3：通过控制新颜料输送泵功率使得新颜料腔室内的压力大于打印头型腔内的压力；使新颜料通过微孔进入到无色原料所在的混合通道内，在混合通道内完成对无色原料的动态上色；步骤5：上色形成打印介质，在出料嘴处被挤压打印。所述无色原料为无色ABS或者无色PLA线材，加热部的加热温度在190℃～250℃之间。该成色系统被应用于多色3D打印机。本专利技术的有益效果是：该装置成色均匀、上色效果好，结构简单，有效节能，提高打印效率，能实现多色3D打印机不同颜料的打印。相比较传统的成色原理，该种多色3D打印机头成色装置解决了以下三方面的问题：一是单色3D打印机只能打印单种颜料；二是现有多色3D打印机成色装置成色不均匀、复杂等问题；三是现有多色3D打印机多个进料装置，造成结构复杂等问题。附图说明图1为现有的3D打印机原理图。图2为成色系统的原理图。图3为打印机头部分的剖视图。图4为打印机头部分的半剖示意图。图5为颜料成型模块的立体图。具体实施方式本实施例是处于实验室阶段的一种尝试，基于实验条件和实验室现状，利用实验室现有的单色3D打印机改进，通过改进和研究，形成的具有多色打印功能的多色3D打印机，该技术的应用和使用不限于现有单色、多色3D打印机的成色装置的改进、新研发和生产环节。参考图1，通常的3D打印机包括工作台A、机头运动机构B、打印机头C、送丝机构D和控制系统E，其中，机头运动机构通过驱动电机驱动，在高度方向和水平方向可以移动，形成三维空间内的位移能力，可熔融的塑料原料线在打印机头中熔融，融化后自打印机头中挤出，在工作台上形成逐层打印的立体效果，本专利技术的改进在于打印机头部分，尤其是成色部分。工作原理是：本实验室使用的无色原料采用无色ABS或者无色PLA，通常为直径为毫米级别的丝状、绳状或者线状，该无色原料在送丝机构D的夹持和作用下，在四氟管的包裹下经过喉管100被送入打印机头部分，在四氟管和喉管的通道内，无色原料通常的存在形式为长条状或者丝状，配合送丝机构进行连续的不间断的送料。在喉管100和打印头200之间的过渡区域外侧加装加热模块300，本实验室条件下，该加热模块300采用的为铝块电加热或者红外线加热，通过通电加电压形成加热效果，在加热块的加热作用下达到可以将处于该区域通道内的无色原料熔化，由于本实验室中使用的无色原料为无色ABS或者无色PLA，该无色原料的熔化温度在190℃～250℃，所以，在加热过程中，通过温控装置控制加热模块的温度，使其稳定在这一温度范围内即可。上述无色原料被打印头熔化后变成液态(或者称之为流体)进入下侧的打印头型腔400，该打印头型腔断面大于加热部的通道断面，在中部被颜料成型模块分割成为上下两部分，达到该处后液态的无色原料流速放缓，且在该打印头型腔400内增加颜料成型模块500。该颜料成型模块500被安装在打印头型腔的中间位置，将打印头腔室400一分为二，颜料成型模块500从结构上分析包括如下特征：颜料成型模块500与打印头型腔400内壁无间隙，紧密配合，防止液态无色原料自侧面渗透到本颜料成型模块内，在颜料成型模块500的上下表面之间形成一个膨大的新颜料腔室510，且在该颜料成型模块中设置有多个上下贯穿的混合通道520，该管道通常是通过嵌入多孔管530形成的，该多孔管上设置有多个渗透孔，渗透孔的大小为微米级别，渗透孔沿着多孔管均匀设置，通过渗透孔使得新颜料腔室和无色颜料之间建立渗透关系。通常，该多孔管上的渗透孔极小，在压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.成色装置，在打印头上自下而上具有出料嘴、打印头型腔、加热部和喉管部，其特征在于，在所述打印头中设置有成色模块，所述成色模块中具有新颜料腔室，且所述成色模块中具有上下贯穿的混合通道，所述混合通道与所述打印头型腔贯穿，且在所述混合通道和新颜料腔室之间设置有微孔。

【技术特征摘要】
1.成色装置，在打印头上自下而上具有出料嘴、打印头型腔、加热部和喉管部，其特征在于，在所述打印头中设置有成色模块，所述成色模块中具有新颜料腔室，且所述成色模块中具有上下贯穿的混合通道，所述混合通道与所述打印头型腔贯穿，且在所述混合通道和新颜料腔室之间设置有微孔。2.成色系统，包括无色原料供应装置、新颜料供应装置和成色装置，在打印头上自下而上具有出料嘴、打印头型腔、加热部和喉管部，其特征在于，所述打印头中设置有成色模块，所述成色模块中具有新颜料腔室，所述颜料腔室连接新颜料供应装置，且所述成色模块中具有上下贯穿的混合通道，所述混合通道与所述打印头型腔贯穿，且在所述混合通道和新颜料腔室之间设置有微孔，所述无色原料供应装置提供无色原料并经过熔融后向打印头型腔部提供熔融的无色原料。3.根据权利要求2所述的成色系统，其特征在于，新颜料供应装置包含三基色料箱、颜料输送管、颜料输送泵、成色盒、新颜料输送泵和颜料控制器，其中，在三基色料箱中设有三个分别装有纯色的红色、绿色和蓝色液态颜料的颜料盒，在颜料控制器的命令下通过颜料输送泵输送至成色盒进行混合形成新颜料，新颜料再通过新颜料输送泵输送至新颜料腔室。4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元松，高常青，刘金松，刘成浩，聂源基，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37