噴墨式的熱熔擠出全彩色3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術領域，尤其是涉及一種噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機。
【背景技術】
[0002]基于恪融沉積式(Fused Deposit1n Modeling，以下簡稱FDM))的3D打印技術最早出現(xiàn)在上世紀80年代，其工作原理是通過逐層增加材料來生成3D實體，在進行3D打印時，首先由計算機通過設計、掃描等方式得到待打印物體的三維模型，再通過電腦輔助設計技術沿某個方向完成一系列的數(shù)字切片，并將這些切片的信息傳送到3D打印機上，由計算機根據(jù)數(shù)字切片生成機器指令，3D打印機根據(jù)該機器指令打印出薄型層面，并將連續(xù)的薄型層面堆疊起來，直到一個固態(tài)物體成型，形成三維立體實物，最終完成3D打印。
[0003]最近幾年，由于FDM關鍵核心專利的解禁帶來3D打印成本的下降，同時由于其本身具有提高原材料和能量的利用率、可根據(jù)需求進行定制和大大節(jié)省產(chǎn)品制作時間等優(yōu)點，F(xiàn)DM打印技術近年來逐漸進入公眾視野并得到快速發(fā)展。
[0004]然而，由于現(xiàn)有的FDM技術本身的限制，只能利用耗材的顏色進行雙色或三色打印，使得FDM技術在很多領域應用受到制約。而全彩的3D模型的打印也只限制于三維印刷(Three-Dimens1nal Printing，以下簡稱 3DP)、光固化成型(Stereo LithographyApparatus，以下簡稱 SLA)及層疊法成形(Laminated Object Manufacturing，以下簡稱LOM)技術，但是，對于這3類技術的造價，無論是3D模型方面還是3D打印機方面，都是非常昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機，以解決現(xiàn)有技術中存在的全彩的3D打印的成本高昂的技術問題。
[0006]本發(fā)明提供的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機，包括:
[0007]噴頭打印組件，其能夠在三維空間內(nèi)移動，所述噴頭打印組件用于根據(jù)3D模型的切片數(shù)據(jù)中的形狀信息逐層噴出絲料；
[0008]供墨系統(tǒng)，用于提供CMYK4位原色墨水CMYK ；以及
[0009]噴墨系統(tǒng)，其包括:
[0010]噴墨頭，其與所述供墨系統(tǒng)連通，所述噴墨頭包括四組噴嘴，分別用于噴射所述CMYK4位原色墨水中的一種墨水CMYK ；以及
[0011]噴墨轉(zhuǎn)換器，用于將所述3D模型的切片數(shù)據(jù)中的顏色信息轉(zhuǎn)化成所述四組噴嘴的開關指令，所述噴墨頭用于將該四組噴嘴噴射出的不同量的墨水匯合后噴射在所述絲料的表面。本3D打印機結(jié)合二維彩色打印機技術，將二維彩色打印技術加入FDM原理機里面，在三維模型數(shù)據(jù)切片的同時把顏色數(shù)據(jù)儲存到相應的切片軟件中，在打印過程中打印完一層模型后接著對模型噴墨著色，即可現(xiàn)實全色打印，打印機造價成本低廉，應用領域不受制約。
[0012]優(yōu)選地，所述噴墨頭用于根據(jù)壓電元件的收縮來控制匯合后的墨水的噴射。本打印裝置中的噴墨系統(tǒng)采用微壓電技術，在傳統(tǒng)的3D打印機上的切片軟件上增加噴墨功能，當需要噴墨時，噴墨系統(tǒng)通過控制壓電元件的收縮，擠壓墨滴噴離噴墨頭，在墨滴馬上就要飛離噴墨頭的瞬間，壓電元件又會進行收縮，這樣可以精準控制墨滴的噴射。
[0013]優(yōu)選地，所述噴墨頭上設有紫外線光源。所述紫外線光源與所述噴墨頭同步工作，通過設置與噴墨頭同步工作的紫外線光源，便于墨滴快速固化。
[0014]優(yōu)選地，所述紫外線光源上安裝有聚光片，所述聚光片能夠?qū)⑺鲎贤饩€光源形成面、線或點類型的光源。通過聚光片可以聚集形成不同類型的光源，可以現(xiàn)實精確固化。
[0015]優(yōu)選地，該3D打印機還包括:
[0016]工作平臺，其能夠在豎直方向上上下移動，所述噴頭打印組件能夠在所述工作平臺的上方的二維平面內(nèi)移動。
[0017]優(yōu)選地，沿所述工作平臺的豎直方向上設有兩根同步轉(zhuǎn)動的絲桿，所述兩根絲桿上設有螺母座，所述工作平臺與所述螺母座固定連接。通過設置雙絲杠，確保工作平臺在運動中垂直于豎直方向。
[0018]優(yōu)選地，所述工作平臺的上方的前后側(cè)平行設有兩根固定光軸，該兩根固定光軸的兩端之間均設有前后方向的縱向?qū)蜉S，該兩根導向軸之間設有左右方向的橫向?qū)蜉S，所述橫向?qū)蜉S能夠沿所述縱向?qū)蜉S移動，所述噴頭打印組件和所述噴墨頭通過滑動座設置在所述橫向?qū)蜉S上。通過設置前后的固定光軸，可以對本裝置在運動中起到平衡的作用。
[0019]優(yōu)選地，所述橫向?qū)蜉S通過基座套設在所述縱向?qū)蜉S上。
[0020]優(yōu)選地，所述橫向?qū)蜉S的數(shù)量為兩個且平行間隔設置。。兩根導向軸可以確保噴頭打印組件和噴墨頭平穩(wěn)運行。
[0021]優(yōu)選地，靠近后側(cè)的固定光軸由第一步進電機驅(qū)動，所述兩根固定光軸通過第一同步帶現(xiàn)實同步轉(zhuǎn)動，所述第一同步帶沿所述縱向?qū)蜉S的方向設置，所述基座與所述第一同步帶固定連接；
[0022]所述基座上設有第二步進電機，所述第二步進電機通過第二同步帶驅(qū)動所述滑動座沿所述橫向?qū)蜉S移動。
[0023]本發(fā)明提供的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機，通過在現(xiàn)有的3D打印機的切片軟件中增加獲取彩色模型的顏色和圖形數(shù)據(jù)的代碼，在打印時，噴墨系統(tǒng)根據(jù)存儲在每一層切片里面的彩色參數(shù)信息確定每一種原色墨水的相對用量，迭加在一起就產(chǎn)生切片上所需色彩并進行噴射，即可實現(xiàn)全彩的3D打印，降低造價成本，而且應用領域不受制約。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明實施例提供的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1所示的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機的局部放大圖，示出噴頭打印組件和噴墨頭設置在兩根橫向?qū)蜉S上；
[0027]圖3為圖1所示的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機的局部放大圖，示出第一步進電機驅(qū)動橫向?qū)蜉S在縱向?qū)蜉S上移動；
[0028]圖4為本發(fā)明實施例提供的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機的工作流程圖。
[0029]附圖標記:
[0030]1-噴頭打印組件； 2-供墨系統(tǒng)；4-紫外線光源；
[0031]11-滑動座；31-噴墨頭；32-噴墨轉(zhuǎn)換器；
[0032]51-絲桿；52-縱向?qū)蜉S；53-橫向?qū)蜉S；
[0033]54-固定光軸；55-第一步進電機；56-第三同步帶；
[0034]57-第一同步帶；58-基座；6_工作平臺；。
[0035]7-3D 實體。
【具體實施方式】
[0036]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0037]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0038]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0039]圖1為本發(fā)明實施例提供的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機的局部放大圖；圖3為圖1所示的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機的局部放大圖；如圖1-3所示，本實施例提供的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機，包括噴頭打印組件1、供墨系統(tǒng)2及噴墨系統(tǒng)，其中噴墨系統(tǒng)包括噴墨頭31和噴墨轉(zhuǎn)換器32。具體地，噴頭打印組件I能夠在三維空間內(nèi)移動，噴頭打印組件I根據(jù)3D模型的切片數(shù)據(jù)中的形狀信息逐層噴出絲料，具體地，在本實施例中，噴頭打印組件I具有噴頭，噴頭的上端與絲料進行連接，噴頭將絲料噴出。供墨系統(tǒng)2能夠提供 CMYK4 位原色墨水，CMYK 指青(Cyan)、品紅(Magenta)、黃(Yellow)、黑(Key Plate)四種色彩的簡稱，噴墨頭31與供墨系統(tǒng)2連通，噴墨頭31包括四組噴嘴，該四組噴嘴分別用于噴射CMYK4位原色墨水中的一種墨水與。另外，噴墨轉(zhuǎn)換器32用于將所述3D模型的切片數(shù)據(jù)中的顏色信息轉(zhuǎn)化成四組噴嘴的開關指令，本實施例中，四組噴嘴的開關指令為二進制開關指令，噴墨頭31將該四組噴嘴噴射出的不同量的墨水匯合后噴射在所述絲料的表面。
[0040]本實施例提供的噴墨式的熱熔擠出全彩色3D打印機，結(jié)合二維彩色打印機技術，將二維彩色打印加入FDM原理機里面，在三維模型數(shù)據(jù)切片的同時把顏色數(shù)據(jù)儲存到相應的切片軟件中，在打印過程中打印完一層模型后接著對模型噴墨著色，即可現(xiàn)實全色打印，打印機造價成本低廉，應用領域不受制約。
[0041]作為一種優(yōu)選實施例，噴墨頭31用于根據(jù)壓電元件的收縮來控制匯合后的墨水的噴射。也即本打印裝置中的噴墨系統(tǒng)采用微壓電技術，在傳統(tǒng)的3D打印機上的切片軟件中增加噴墨功能，當需要噴墨時，噴墨系統(tǒng)上的芯片就會控制壓電元件收縮，擠壓墨滴噴離噴墨頭31，在墨滴馬上就要飛離噴嘴的瞬間，壓電元件又進行收縮，這樣可以精準控制墨滴的噴射。
[0042]作為另一種優(yōu)選實施例，在上述實施例技術方案的基礎上，在噴墨頭31上設有紫外線光源4，具體地，紫外線光源4設置在噴墨轉(zhuǎn)換器32的一側(cè)，且紫外線光源4對準噴墨頭31，噴墨系統(tǒng)同時控制紫外線光源的工作，使紫外線光源4與噴墨頭31同步工作。在本實施例中，通過設置與噴墨頭31同步工作的紫外線光源4，便于墨滴快速固化。
[0043]作為另一種優(yōu)選實施例，在上述實施例技術方案的基礎上，紫外線光