本發(fā)明涉及到3d打印機技術領域，尤其涉及一種混色3d打印機噴頭及打印方法。

背景技術：

3d打印有兩種定義，狹義指“mit開發(fā)的以粉末為基礎的制造技術”。廣義上指所有的增材制造技術（additivemanufacturing）。目前，3d打印機的打印原理主要有如下幾類：

1.以高分子聚合反應為基本原理：激光立體印刷（stereolithography，sla）、高分子噴射技術（polymerjetting）、數(shù)字化光照加工術（digitallightingprocessing）、微型立體印刷術（microstereolithography）。

2.以燒結和熔化為基本原理：選擇性激光燒結技術（selectivelasersintering，sls）、選擇性激光熔化技術（selectivelasermelting，slm）、電子束熔化技術（electronbeammelting，ebm）、熔融沉積造型技術（fuseddepositionmodeling，fdm）。

3.以粉末-粘合劑為基本原理：三維打印技術（threedimensionalprinting，3dp）。每一種快速成型技術的具體原理都不盡相同，但是主要都是根據(jù)物體的三維模型，經(jīng)過分層軟件進行分層后輸出g代碼文件，由g代碼文件一層層的堆積打印，直至制造出整個立體模型。

其中，基于現(xiàn)有技術的混色打印方式主要有：使用白色材料打印物體，打印完成后再涂上相應的顏色，缺點是實施起來相對繁瑣；使用彩虹色的材料進行單噴頭打印物體，不能精確控制物體的打印顏色；使用兩進一出混色噴頭進行打印，只能兩種顏色混合打印，不能實現(xiàn)完全的彩色打印；綜上所述，這些打印方法及打印流程本質上都不是真正意義上的彩色3d打印。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有混色噴頭易堵塞以及材料混色不均勻打印的缺點與不足，提供了一種三進一出的混色打印噴頭及打印方法。

為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明設計了一種混色打印噴頭，并且提供了一種3d打印機單噴頭混色打印方法。

混色噴頭的核心包括：散熱裝置、加熱塊以及三級混合腔。三個進料管分別供給不同的顏色的材料，不同顏色的材料在加熱管的作用下于三級混合腔內(nèi)融化并混合，根據(jù)原料三原色原理，在三級混合腔內(nèi)充分均勻混合，可以調制出各種不同顏色。加熱塊中包含溫控組件、加熱裝置以及三級混合腔，溫控組件用于監(jiān)測控制加熱溫度變化；加熱裝置用于加熱融化材料；三級混合腔包括三級混合腔室，初級混合腔室與材料直接接觸，開有1毫米的混合孔，加熱融化后從每個小孔中流入并混合，次級混合腔室開有0.75毫米的混合孔，接收初級混合腔室流入的材料液體并二次混合，末級混合腔室開有0.5毫米的混合孔，與噴嘴相連，接收來自次級混合腔室流入的材料液體并第三次混合，經(jīng)過三次不同程度的混合之后，可以實現(xiàn)很好的全彩色效果。每個進料管外部都裝配有一個散熱裝置，為進料管進行散熱，防止溫度過高導致材料在進料管內(nèi)融化堵塞噴頭。噴嘴與三級混合腔連通，在擠出機壓力的作用下，混合均勻的彩色原料液體從噴嘴擠出。

本發(fā)明中的三進一出混色噴頭利用材料三原色原理，在三級混合腔內(nèi)充分均勻混合，理論上可以實現(xiàn)全彩打印。本發(fā)明方法工藝簡單、生產(chǎn)效率高、成本低，而且充分材料，節(jié)約資源。

附圖說明

圖1是本發(fā)明熔融沉積式混色打印噴頭整體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明三級混合腔的結構示意圖。

圖中：1-三原色料絲、2-入料口、3-固定裝置、4-散熱裝置、5-喉管、6-溫度傳感器、7-加熱塊、8-加熱裝置、9-混合腔、10-噴嘴。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

參閱圖1和圖2，本發(fā)明熔融沉積式彩色3d打印機混色噴頭，包括三原色料絲1、三原色料絲1插入到進料口2、固定裝置3固定于打印機機架，固定裝置3周圍開有螺孔，用于安裝散熱風扇，下部連接于散熱裝置4、每個散熱裝置內(nèi)部都包裹一個喉管5、喉管與加熱塊7相連接，加熱塊中間安裝有溫度傳感器6，用于檢測并控制溫度變化，散熱裝置是一種扇形的具有高低起伏的散熱機構，裝配在喉管外部，吸收并散發(fā)其熱量。是傳統(tǒng)散熱器在具體應用上的改進型散熱裝置，配上散熱風扇具有良好的散熱效果；加熱塊7周圍安裝有對稱的三個加熱裝置8。三原色料絲插入進料口，通過喉管進入到三級混合腔9、經(jīng)過三級充分混合后的材料進入噴嘴10。

所述進料口2有三個，分別來供給紅、綠、藍三原色料絲。

所述固定裝置3的四周各有2個螺孔，用于把混色噴頭固定在打印機機架上，同時還可以最多安裝3組散熱風扇。

所述散熱裝置4為扇形，緊密固定在喉管5外部，三個扇形散熱裝置構成一個圓柱體。

所述加熱塊7包括溫度傳感器6、加熱裝置8、三級混合腔9，溫度傳感器6可以為熱電偶傳感器或者熱敏電阻傳感器，保證溫度加熱塊始終保持在設定溫度值左右；加熱裝置8一般為加熱棒，功率和長度可選；三級混合腔9包括初級混合腔、次級混合腔和末級混合腔。

所述熔融沉積式彩色3d打印機三級混合方法的具體步驟為：

1、三原色料絲1插入進料口2，通過喉管5，在加熱塊7加熱融化后進入到三級混合腔9的初級混合腔92；

2、初級混合腔92為弧形圓環(huán)狀，并設計有直徑為1毫米的混料孔；融化后的材料由弧面流向中部，混合之后流入到次級混合腔93。

3、次級混合腔93為圓環(huán)狀，并設計有直徑為0.75毫米的混料孔；由初級混料腔92流入的1毫米液體材料經(jīng)過圓環(huán)狀混料孔，混合之后流入到末級混合腔94。

4、末級混合腔94為弧形圓環(huán)狀，并且比初級混合腔92弧度更大，設計有直徑為0.5毫米的混料孔；由次級混料腔93流入的0.75毫米液體材料經(jīng)過混料孔，融化后的材料由弧面流向中部，充分混合之后，直徑為0.5毫米的液態(tài)材料，流入噴嘴中，并有噴嘴擠出充分混合的顏色材料。

上述實施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任對本發(fā)明簡單變換后的方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明設計了一種混色打印噴頭，并且提供了一種3D打印機單噴頭混色打印方案。該混色噴頭是三進一出打印噴頭。三個進料管分別供給不同的顏色的材料，不同顏色的材料在加熱管的作用下于三級混合腔內(nèi)融化并混合，根據(jù)原料三原色原理，可以調制出各種不同顏色。噴嘴與三級混合腔連通，在擠出機壓力的作用下，混合均勻的原料液體從噴嘴擠出。本發(fā)明解決了現(xiàn)有單噴頭只能打印一種顏色的缺點，并且理論上可以打印出任意混合顏色。

技術研發(fā)人員：史廷春;陸亮亮;張保軍;岳秀艷
受保護的技術使用者：杭州電子科技大學
技術研發(fā)日：2017.04.11
技術公布日：2017.08.18