一种全彩3D打印机用调色机构及其调色方法

摘要

本发明公开了一种全彩3D打印机用调色机构及其调色方法，属于3D打印技术领域；机构包括调色混合器和搅拌器，所述调色混合器的内腔与若干进料通道连通，从各进料通道输入不同颜色原料，所述搅拌器的搅拌端设置在调色混合器的内腔中，搅拌不同颜色原料形成新的颜色混合物，所述调色混合器的内腔通过小孔输出口输出混合物。本发明提供一种全彩3D打印机用调色机构及其调色方法，能打印单色或者多色物体，且打印的色彩可以随设计图而随时变化，打印出和设计图一致的全彩或真彩物体。

权利要求

1.一种全彩3D打印机用调色机构，其特征在于：包括调色混合器(1)和搅拌器(2)，所述调色混合器(1)的内腔与若干进料通道(12)连通，若干所述进料通道(12)由外侧端向内侧端的口径由大逐渐变小，从各进料通道(12)输入不同颜色原料；搅拌器(2)挤压式设置在调色混合器(1)上，所述搅拌器(2)的搅拌端设置在调色混合器(1)的内腔中，搅拌不同颜色原料形成新的颜色混合物，所述调色混合器(1)的内腔通过小孔输出口输出混合物；

所述调色混合器(1)包括混合器本体(10)、内腔和若干进料通道(12)，所述混合器本体(10)内设置的内腔为倒锥形内腔(11)，所述倒锥形内腔(11)由圆柱形空腔和倒锥形空腔上下连通构成，所述圆柱形空腔设置在混合器本体(10)内中心且上表面与混合器本体(10)的外界连通，所述倒锥形空腔的圆面端与圆柱形空腔的下表面连接；所述倒锥形内腔(11)的侧壁面径向均匀连通若干进料通道(12)，所述倒锥形内腔(11)的圆柱形空腔上表面处设置伸入的搅拌端，所述倒锥形内腔(11)底部的锥尖处开设有小孔输出口。

2.根据权利要求1所述一种全彩3D打印机用调色机构，其特征在于：所述若干进料通道(12)分为黑色原料进料通道，蓝色原料进料通道，白色原料进料通道，黄色原料进料通道，红色原料进料通道和若干个备用原料进料通道。

3.根据权利要求1所述一种全彩3D打印机用调色机构，其特征在于：所述搅拌器(2)的搅拌端的形状与内腔相应，为倒锥形的叶轮结构，该叶轮结构包括圆柱基座(21)和若干叶片(22)组成的叶片簇(23)；所述叶片(22)为螺旋桨形、涡轮形、有螺纹的锥形、直角三角形、四分之一圆弧形或四分之一椭圆形；所述各叶片(22)围绕圆柱基座(21)下表面中心聚拢并均匀分布设置，形成叶片簇(23)。

4.根据权利要求3所述一种全彩3D打印机用调色机构，其特征在于：所述叶片簇(23)的叶片(22)边缘为直线型或曲线型。

5.根据权利要求3所述一种全彩3D打印机用调色机构，其特征在于：所述搅拌端伸入内腔中，所述圆柱基座(21)与圆柱形空腔间隙配合，且圆柱基座(21)的上、下表面分别与圆柱形空腔的上、下表面齐平；所述叶片簇(23)垂直穿过若干进料通道(12)交汇处，且叶片簇(23)伸入至倒锥形内腔(11)与之构成V字形挤压空间。

6.根据权利要求5所述一种全彩3D打印机用调色机构，其特征在于：所述叶片簇(23)的锥尖到倒锥形内腔(11)的锥尖之间的距离小于叶片簇(23)长度的1/3。

说明书

一种全彩3D打印机用调色机构及其调色方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种3D打印机，具体为一种以熔融沉积造型技术(FDM)为原理的全彩3D打印机。

背景技术

[0002] 3D打印机或称作快速成型机，是一种电脑输出设备，可以将电脑内储存的数据永久地输出为立体物体。3D打印机的种类很多，常用的有：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)、电子束熔化技术(EBM)、层压制造技术(LLM)、气溶胶打印技术(Aerosolprinting)、生物绘图技术(Bioplotter)、高分子喷射技术(Polymer Jetting)、立体印刷术(Micro Stereolithography)。

[0003] 目前市场上的熔融沉积造型技术3d打印机都是只能打印单色或者多色物体。原料的色彩无法随设计图而事实变化，无法打印出和设计图一致的全彩或真彩物体。

[0004] 因此，针对上述问题需要设计一种能按物体的3D设计图即时调整原料色彩的喷头机构(挤出头)机构。

发明内容

[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种全彩3D打印机用调色机构及其调色方法，能打印单色或者多色物体，且打印的色彩可以随设计图而随时变化，打印出和设计图一致的全彩或真彩物体。

[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0007] 一种全彩3D打印机用调色机构，包括调色混合器和搅拌器，所述调色混合器的内腔与若干进料通道连通，从各进料通道输入不同颜色原料，所述搅拌器的搅拌端设置在调色混合器的内腔中，搅拌不同颜色原料形成新的颜色混合物，所述调色混合器的内腔通过小孔输出口输出混合物。

[0008] 进一步的，所述调色混合器包括混合器本体、内腔和若干进料通道，所述混合器本体内设置的内腔为倒锥形内腔，所述倒锥形内腔由圆柱形空腔和倒锥形空腔上下连通构成，所述圆柱形空腔设置在混合器本体中心且上表面与混合器本体的外界连通，所述倒锥形空腔的圆面端与圆柱形空腔的下表面连接；所述倒锥形内腔的侧壁面径向均匀连通若干进料通道，所述倒锥形内腔的圆柱形空腔上表面处设置伸入的搅拌端，所述倒锥形内腔的倒锥形内腔底部的锥尖处开设有小孔输出口。

[0009] 进一步的，若干所述进料通道由外侧端向内侧端的口径由大逐渐变小，消除原料中可能存在的空气顾虑，混合比例更加精准。

[0010] 进一步的，所述若干进料通道分为黑色原料进料通道，蓝色原料进料通道，白色原料进料通道，黄色原料进料通道，红色原料进料通道和几个备用原料进料通道。

[0011] 进一步的，所述搅拌器的搅拌端的形状与内腔相应，为倒锥形的叶轮结构，该叶轮结构包括圆柱基座和若干叶片组成的叶片簇；所述叶片为螺旋桨形、涡轮形、有螺纹的锥形、直角三角形、四分之一圆弧形或四分之一椭圆形，所述各叶片围绕圆柱基座下表面中心聚拢并均匀分布设置，形成叶片簇；更进一步优化，所述叶片簇的叶片边缘为直线型或曲线型。

[0012] 进一步的，所述搅拌端伸入内腔中，所述圆柱基座与圆柱形空腔间隙配合，且圆柱基座的上、下表面分别与圆柱形空腔的上、下表面齐平；所述叶片簇垂直穿过若干进料通道交汇处，且叶片簇伸入至倒锥形内腔与之构成V字形挤压空间。

[0013] 进一步的，所述叶片簇的锥尖到倒锥形内腔的锥尖之间的距离小于叶片簇长度的1/3，该尺寸间距，保证了色彩的匀称的基础之上，使打印出来的物品尽可能与设计图一致，提高色彩配比打印的精准性。

[0014] 一种全彩3D打印机用调色机构的调色方法，具体如下：

[0015] 打印之前，把被打印物品的三维文件输入计算机，计算机程序根据使用者的需要对立体图形进行旋转、移动、尺寸变化及加支撑；

[0016] 然后计算机程序对三维图形进行切片，形成打印路径，并根据三维图形的颜色来确定打印路径的每一段中各种原料的使用比例，以此控制每一个进料通道的原料输送数量；

[0017] 各进料通道内的原料进入倒锥形内腔，在叶轮结构与V字形挤压空间的配合下充分旋转式挤压搅拌，从小孔输出口输出形成新的颜色混合物。

[0018] 有益效果：本发明提供一种全彩3D打印机用调色机构及其调色方法，能打印单色或者多色物体，且打印的色彩可以随设计图而随时变化，打印出和设计图一致的全彩或真彩物体。

附图说明

[0019] 附图1为本发明的结构示意图；

[0020] 附图2为本发明的调色混合器结构示意图；

[0021] 附图3为本发明搅拌器的结构示意图；

[0022] 附图4为搅拌器插入调色混合器过程的示意图；

[0023] 附图5为本发明混色原理的示意图。

具体实施方式

[0024] 颜色可以互相混合，将不同的颜色混合，产生新的颜色，混合方法分为两种：颜色色光的相加混合、颜色色料的相减混合。

[0025] 本发明利用颜色色料的相减混合原理，将不同颜色的打印材料混合，产生新的颜色。颜色色料混合一般应用红，黄，蓝三种颜色色料互相混合。红色即是可让红色波长透过，吸收绿色及其馀附近的颜色波长，令人感受到红色。黄色，蓝色也是同样道理。

[0026] 当黄，蓝混合时，黄色颜料吸收短的波段，蓝色颜料吸收长的波段，剩下中间绿色波段透过，令人们感受到绿色；同样，红，黄混合时剩下560nm以上较长的波段透过而成为橙色。红，蓝色混合一起，成为紫色。

[0027] 以红，黄，蓝为原色，两种原色相拼而成的颜色称为间色，分别有橙，绿，紫；由两种间色相拼而成的称为复色，分别有橄榄，蓝灰，棕色。

[0028] 此外，原色或间色亦可混入白色和黑色调出深浅不同的颜色。在原色或间色加入白色便可配出浅红，粉红，浅蓝，湖蓝等颜色；若加入不同份量的黑色，便可配出棕，深棕，黑绿等不同颜色。

[0029] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

[0030] 如附图1，一种全彩3D打印机用调色机构，包括调色混合器1和搅拌器2，所述调色混合器1的内腔与若干进料通道12连通，从各进料通道12输入不同颜色原料，所述搅拌器2的搅拌端设置在调色混合器1的内腔中，搅拌不同颜色原料形成新的颜色混合物，所述调色混合器1的内腔通过小孔输出口输出混合物。

[0031] 如附图2，所述调色混合器1包括混合器本体10、内腔和若干进料通道12，所述混合器本体10内设置的内腔为倒锥形内腔11，所述倒锥形内腔11由圆柱形空腔和倒锥形空腔上下连通构成，所述圆柱形空腔设置在混合器本体10中心且上表面与混合器本体10的外界连通，所述倒锥形空腔的圆面端与圆柱形空腔的下表面连接；所述倒锥形内腔11的侧壁面径向均匀连通若干进料通道12，所述倒锥形内腔11的圆柱形空腔上表面处设置伸入的搅拌端，所述倒锥形内腔11的倒锥形内腔11底部的锥尖处开设有小孔输出口，所述小孔输出口设置一段长度的导流管道。在上述基础之上，更进一步优化，若干所述进料通道12由外侧端向内侧端的口径由大逐渐变小，可以消除原料中可能存在的空气顾虑，使得混合比例更加精准。

[0032] 所述若干进料通道12分为黑色原料进料通道，蓝色原料进料通道，白色原料进料通道，黄色原料进料通道，红色原料进料通道和若干备用原料进料通道。

[0033] 具有特殊性能的材料从备用通道进入，可以改变混合后的材料的特性。例如含有碳纤维或者玻璃纤维的材料可以增加强度，含有金属粉末的材料可以改变光泽等等。

[0034] 如附图3为搅拌器的结构示意图，所述搅拌器2的搅拌端的形状与内腔相应，为倒锥形的叶轮结构，该叶轮结构包括圆柱基座21和若干叶片22组成的叶片簇23；所述叶片22为为螺旋桨形、涡轮形、有螺纹的锥形、直角三角形、四分之一圆弧形或四分之一椭圆形，所述各叶片22围绕圆柱基座21表面中心聚拢并均匀竖立式分布设置，形成叶片簇23，工作时叶轮结构不断高速旋转。本发明多样化的设计，所述叶片簇23的叶片22边缘为直线型或波浪线型，波浪型的使得原料混合更均匀。

[0035] 所述搅拌端伸入内腔中，所述圆柱基座21与圆柱形空腔间隙配合，且圆柱基座21的上、下表面分别与圆柱形空腔的上、下表面齐平；所述叶片簇23垂直穿过若干进料通道12交汇处，且叶片簇23伸入至倒锥形内腔11与之构成V字形挤压空间。所述叶片簇23的锥尖到倒锥形内腔11的锥尖之间的距离小于叶片簇23长度的1/3，本发明优选间距为1/5-1/8，本发明具体实施例采用的是1/6，该区间为发明人反复试验所采用的最佳距离间距,保证了色彩的匀称的基础之上，使打印出来的物品尽可能与设计图一致，提高色彩配比打印的精准性。

[0036] 结合附图4和5，一种全彩3D打印机用调色机构的调色方法，如下：打印之前，把被打印物品的立体文件输入计算机，计算机程序根据使用者的需要对立体图形进行旋转、移动、尺寸变化及加支撑；

[0037] 然后计算机程序对立体图形进行切片，形成打印路径，并根据三维图形的颜色来确定打印路径的每一段中各种原料的使用比例，以此控制每一个进料通道的原料输送数量；将搅拌器2插入式安装在调色混合器1上，各进料通道内的原料进入倒锥形内腔11，在叶轮结构与V字形挤压空间的配合下充分旋转式挤压搅拌，从小孔输出口输出形成新的颜色混合物。旋转搅拌的方式包括：变速旋转搅拌、正反旋转搅拌、高速旋转搅拌、低速旋转搅拌。

[0038] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。