一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3d打印方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)合材料噴頭和顏色噴頭的3D打印方法及系統(tǒng)，在模型打印過程中，逐層打印并對(duì)每一層模型進(jìn)行染色，由此將模型內(nèi)部顏色也被打印出來，從而使模型的色彩更為細(xì)致。
【專利說明】一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印(3D printing)，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。目前比較常見的3D打印機(jī)，一般采用熔融沉積快速成型(Fused Deposit1n Modeling, FDM)工藝，其中，熔融沉積又叫熔絲沉積，它是將如PLA或ABS塑料絲等絲狀熔融性材料加熱融化后，通過帶有一個(gè)微細(xì)噴嘴的打印噴頭將打印材料噴擠出來，以沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上，通過材料的層層堆積形成最終成品。
[0003]對(duì)于FMD工藝而言，傳統(tǒng)上通常采用單色熔絲材料打印模型，對(duì)于多種色彩的成品制作不易實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)彩色的3D打印，一般是對(duì)打印完成的模型進(jìn)行后期染色。由于后期染色只能將模型表面進(jìn)行染色，無法表現(xiàn)出模型內(nèi)部的顏色，因此很難實(shí)現(xiàn)細(xì)膩的顏色渲染。雖然現(xiàn)有的3D打印機(jī)可以利用多種顏色的熔絲，在形成過程中根據(jù)需要更換不同顏色熔絲在一定程度上實(shí)現(xiàn)彩色產(chǎn)品的打印，但是由于熔絲是噴出噴頭之后才進(jìn)行的融合，在顏色深淺、染色范圍及顏色交界處的顏色過渡等色彩表現(xiàn)上并沒有達(dá)到真正意義上的彩色，而且由于成本過高，因此不便進(jìn)行推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)細(xì)膩的彩色3D打印。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法，包括:
[0006]步驟1:通過3D打印機(jī)的材料噴頭打印一層模型；
[0007]步驟2:判斷當(dāng)前層是否需要染色，若需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟3，若不需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟4 ；
[0008]步驟3:選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，并通過選擇的顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；
[0009]步驟4:判斷當(dāng)前層是否為最后一層，如果否，則返回步驟1，如果是則打印完成。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟3中選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，并通過選擇的顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色包括:
[0011]所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為單色，則判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟3中選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，并通過選擇的顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色包括:
[0013]所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為多色，根據(jù)預(yù)設(shè)顏色對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行顏色區(qū)域劃分，將當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色劃分為多個(gè)單色區(qū)域；
[0014]針對(duì)每個(gè)單色區(qū)域判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色。
[0015]進(jìn)一步，當(dāng)對(duì)所述當(dāng)前層的所有顏色區(qū)域染色完成后，對(duì)相鄰顏色區(qū)域的交界處進(jìn)行暈染。
[0016]進(jìn)一步，所述步驟3中通過調(diào)節(jié)顏料噴頭與當(dāng)前層表面的距離來調(diào)整染色顏色的深淺及其染色速度。
[0017]本發(fā)明還提供了一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印系統(tǒng)，包括材料噴頭、裝備有多個(gè)顏料嗔頭的嗔頭架及控制單兀;
[0018]所述材料噴頭用于層層堆疊的打印模型；
[0019]所述顏料噴頭用于對(duì)模型當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；
[0020]所述控制單元用于判斷當(dāng)前層是否需要染色，在當(dāng)前層需要染色時(shí)選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，以及在當(dāng)前層噴涂染色完成后判斷當(dāng)前層是否為最后一層，如果否，則調(diào)度所述材料噴頭和顏料噴頭進(jìn)行下一層模型的打印機(jī)染色，如果是則完成打印。
[0021]進(jìn)一步，所述控制單元存儲(chǔ)有當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色及配色原則，當(dāng)所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為單色時(shí)，所述控制單元進(jìn)一步用于判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色。
[0022]進(jìn)一步，所述控制單元存儲(chǔ)有當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色及配色原則，當(dāng)所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為多色時(shí)，所述控制單元進(jìn)一步用于根據(jù)預(yù)設(shè)顏色對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行顏色區(qū)域劃分，將當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色劃分為多個(gè)單色區(qū)域；
[0023]以及，所述控制單元進(jìn)一步用于針對(duì)每個(gè)單色區(qū)域判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色。
[0024]進(jìn)一步，還包括當(dāng)對(duì)所述當(dāng)前層的所有顏色區(qū)域染色完成后，對(duì)相鄰顏色區(qū)域的交界處進(jìn)行暈染的暈染設(shè)備。
[0025]進(jìn)一步，所述控制單元通過調(diào)節(jié)顏料噴頭與當(dāng)前層表面的距離來調(diào)整染色顏色的深淺及其染色速度。
[0026]采用本發(fā)明一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法及系統(tǒng)，在模型打印過程中，逐層打印并對(duì)每一層模型進(jìn)行染色，由此將模型內(nèi)部顏色也被打印出來，從而使模型的色彩更為細(xì)致。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法的流程示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為單色時(shí)的染色步驟流程圖；
[0029]圖3為本發(fā)明當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為多色時(shí)的染色步驟流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]本發(fā)明提供了一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法，如圖1所示，包括:
[0032]步驟1:通過3D打印機(jī)的材料噴頭打印一層模型；
[0033]步驟2:判斷當(dāng)前層是否需要染色，若需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟3，若不需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟4 ；
[0034]步驟3:選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，并通過選擇的顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；
[0035]步驟4:判斷當(dāng)前層是否為最后一層，如果否，則返回步驟1，如果是則打印完成。
[0036]以下結(jié)合圖2及圖3內(nèi)容，對(duì)本申請(qǐng)一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0037]在本實(shí)施例提供的方法中，首先通過3D打印機(jī)的材料噴頭打印一層模型，然后判斷當(dāng)前層是否需要染色，在當(dāng)前層需要染色時(shí)，可根據(jù)當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色的種類進(jìn)行不同的操作。
[0038]在當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為單色時(shí)，如圖2所示，判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色。
[0039]在當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為多色時(shí)，即當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色包括多種顏色，如圖3所示，根據(jù)預(yù)設(shè)顏色對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行顏色區(qū)域劃分，將當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色劃分為多個(gè)單色區(qū)域；
[0040]針對(duì)每個(gè)單色區(qū)域判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色。作為本實(shí)施例中優(yōu)選的，當(dāng)對(duì)當(dāng)前層的所有顏色區(qū)域染色完成后，對(duì)相鄰顏色區(qū)域的交界處進(jìn)行暈染，由此可實(shí)現(xiàn)顏色的過渡變換。
[0041]進(jìn)一步,在本實(shí)施例中,可利用CNC原理(Computer numerical control,計(jì)算機(jī)數(shù)控)通過調(diào)節(jié)顏料噴頭與當(dāng)前層表面的距離來調(diào)整染色顏色的深淺及其染色速度。
[0042]本申請(qǐng)還提供了一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印系統(tǒng)，包括材料噴頭、裝備有多個(gè)顏料嗔頭的嗔頭架及控制單兀;
[0043]所述材料噴頭用于層層堆疊的打印模型；
[0044]所述顏料噴頭用于對(duì)模型當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；
[0045]所述控制單元用于判斷當(dāng)前層是否需要染色，在當(dāng)前層需要染色時(shí)選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，以及在當(dāng)前層噴涂染色完成后判斷當(dāng)前層是否為最后一層，如果否，則調(diào)度所述材料噴頭和顏料噴頭進(jìn)行下一層模型的打印機(jī)染色，如果是則完成打印。
[0046]進(jìn)一步，所述控制單元存儲(chǔ)有當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色及配色原則，當(dāng)所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為單色時(shí)，所述控制單元進(jìn)一步用于判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色。
[0047]進(jìn)一步，所述控制單元存儲(chǔ)有當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色及配色原則，當(dāng)所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為多色時(shí)，所述控制單元進(jìn)一步用于根據(jù)預(yù)設(shè)顏色對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行顏色區(qū)域劃分，將當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色劃分為多個(gè)單色區(qū)域；
[0048]以及，所述控制單元進(jìn)一步用于針對(duì)每個(gè)單色區(qū)域判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色。
[0049]進(jìn)一步，還包括當(dāng)對(duì)所述當(dāng)前層的所有顏色區(qū)域染色完成后，對(duì)相鄰顏色區(qū)域的交界處進(jìn)行暈染的暈染設(shè)備。
[0050]進(jìn)一步，所述控制單元通過調(diào)節(jié)顏料噴頭與當(dāng)前層表面的距離來調(diào)整染色顏色的深淺及其染色速度。
[0051]采用本發(fā)明提供的結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法及系統(tǒng)，在模型打印過程中，逐層打印并對(duì)每一層模型進(jìn)行染色，由此將模型內(nèi)部顏色也被打印出來，從而使模型的色彩更為細(xì)致。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印方法，其特征在于，包括: 步驟1:通過3D打印機(jī)的材料噴頭打印一層模型； 步驟2:判斷當(dāng)前層是否需要染色，若需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟3，若不需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟4 ; 步驟3:選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，并通過選擇的顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色； 步驟4:判斷當(dāng)前層是否為最后一層，如果否，則返回步驟1，如果是則打印完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，并通過選擇的顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色包括: 所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為單色，則判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，并通過選擇的顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色包括: 所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為多色，根據(jù)預(yù)設(shè)顏色對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行顏色區(qū)域劃分，將當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色劃分為多個(gè)單色區(qū)域； 針對(duì)每個(gè)單色區(qū)域判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)對(duì)所述當(dāng)前層的所有顏色區(qū)域染色完成后，對(duì)相鄰顏色區(qū)域的交界處進(jìn)行暈染。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟3中通過調(diào)節(jié)顏料噴頭與當(dāng)前層表面的距離來調(diào)整染色顏色的深淺及其染色速度。
6.一種結(jié)合材料噴頭和顏料噴頭的3D打印系統(tǒng)，其特征在于，包括材料噴頭、裝備有多個(gè)顏料噴頭的噴頭架及控制單元； 所述材料噴頭用于層層堆疊的打印模型； 所述顏料噴頭用于對(duì)模型當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色； 所述控制單元用于判斷當(dāng)前層是否需要染色，在當(dāng)前層需要染色時(shí)選擇與預(yù)設(shè)染色顏色對(duì)應(yīng)的顏料噴頭，以及在當(dāng)前層噴涂染色完成后判斷當(dāng)前層是否為最后一層，如果否，則調(diào)度所述材料噴頭和顏料噴頭進(jìn)行下一層模型的打印機(jī)染色，如果是則完成打印。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元存儲(chǔ)有當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色及配色原則，當(dāng)所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為單色時(shí)，所述控制單元進(jìn)一步用于判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行噴涂染色。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元存儲(chǔ)有當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色及配色原則，當(dāng)所述當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色為多色時(shí)，所述控制單元進(jìn)一步用于根據(jù)預(yù)設(shè)顏色對(duì)當(dāng)前層進(jìn)行顏色區(qū)域劃分，將當(dāng)前層的預(yù)設(shè)顏色劃分為多個(gè)單色區(qū)域； 以及，所述控制單元進(jìn)一步用于針對(duì)每個(gè)單色區(qū)域判斷是否存在該預(yù)設(shè)顏色的顏料噴頭，若存在，則選擇該顏料噴頭對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色；若不存在，則根據(jù)預(yù)設(shè)的配色原則，選擇進(jìn)行配色的顏色所對(duì)應(yīng)的顏料噴頭依次對(duì)當(dāng)前層的當(dāng)前顏色區(qū)域進(jìn)行噴涂染色。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括當(dāng)對(duì)所述當(dāng)前層的所有顏色區(qū)域染色完成后，對(duì)相鄰顏色區(qū)域的交界處進(jìn)行暈染的暈染設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元通過調(diào)節(jié)顏料噴頭與當(dāng)前層表面的距離來調(diào)整染色顏色的深淺及其染色速度。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK104260341SQ201410408829
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】虞立, 李黎 申請(qǐng)人:英華達(dá)（上海）科技有限公司, 英華達(dá)(上海)電子有限公司, 英華達(dá)股份有限公司