[发明专利]快速成形全彩3D打印机输料系统及其控制方法

说明书

一种快速成形全彩3D打印机输料系统及其控制方法，涉及3D打印机技术领域，系统包括进料系统、熔池系统、喷头系统、加热系统，进料系统与熔池系统的输入端连接，熔池系统的输出端与喷头系统连接，加热系统与熔池系统相连。进料系统包括进料管、进料电机、电机控制器、料量传感器；加热系统包括熔池加热设备、温度传感器、加热控制器、喷头加热设备。方法是先计算打印模型所需要的各种颜色的线材量；再控制进料系统的进料电机，精准控制各种颜色线材的量，最后再通过控制熔池系统的各熔池温度来逐次混合融料后送到打印喷头。本发明的打印顺畅，不堵喷头，全彩混色均匀，全彩打印质量好，具有经久耐用、结构简单、成本低等特点，易于推广使用。

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，特别是一种快速成形全彩3D打印机输料系统及其控制方法。

背景技术

我国3D打印行业起步比较晚，现在进入迅速发展阶段，因此3D打印技术市场广、前景好、应用非常广泛。根据对目前国际上3D打印技术研发领域最新动态的跟踪、调研、分析与总结，与市场接轨，目前市场对3D打印技术要求越来越高，从单色面向双色，甚至多色的需求。

3D打印技术是一种快速成型技术领域，它以数字模型文件为基础，运用金属、塑

料、无机材料等，通过逐层打印的方式来构造物体。运用于首件的净型成型，这样后期辅助加工量大大减小，避免了委外加工的数据泄密和时间跨度，尤其适合一些高保密性的制造行业的需求。

专利公开号为CN10509417 A的发明专利申请公开了3D打印机温度控制系统，提到快速升、降温的功能，也可以根据要求使打印机内的温度稳定在某一恒定温度，扩大了3D打印机的使用环境。但其打印机外罩、外罩和温控仪等控制成本较高，不利于推广，同时只是控制打印机机箱内的温度。

专利授权公告号为CN205255536 U的实用新型专利申请授权了一种可控温熔融成型 3D 打印机，提到自动选择原材料品种及总量，输入原料的熔点温度可调。但其存在原材料的量控制不精准，温度调节没有达到稳定、快速和实时性。

专利公开号为CN106444899 A的发明专利申请公开了一种3D打印机温度控制系统，提到采用PID运算模块运算并控制温度，虽然对于温度控制的实时性、精度及稳定性有一定的提高，但是没有达到根据不同材质材料料、不同颜色材料自适应控制温度的效果，累积误差增大时，没有自动减小积分项的系数，累积误差减小时，没有自动增大积分项的系数。

专利公开号为CN105252777A的发明专利申请公开了一种全彩 3D 打印机用调色机构及其调色方法、专利公开号为CN105415690A的发明专利申请公开了全彩 3D 打印机用喷头及打印方法、专利公开号为CN107379540A的发明专利申请公开了一种超声共混彩色3D打印机挤出头，其都能实现全彩混色打印，但是没有精准控制进料量，所以实现全彩混色不太均匀，全彩打印质量比较差。

专利公开号为CN105415678A的发明专利申请虽然公开了一种彩色 3D 打印头及其打印方法，但存在结构复杂、成本高、需要原材料的颜色种类多等缺陷。

经过调查研究，发现目前普通桌面级3D打印机的进料方式，都是采用电机带动齿轮把线材挤压到加热的喷嘴熔化，并输出打印。由于采用先挤压到喷嘴，再熔化的输料方式，所以存在阻力比较大，齿轮容易磨损打滑，无法正常输料打印的缺陷。

经过调查与实践，发现普通桌面级3D打印机容易堵塞喷头的缺陷。由于加热温度过高使材料碳化，加热温度过低使材料不完全熔化，使其堵塞喷头，无法正常打印，浪费材料。

目前少数桌面级3D打印机具有有混色打印，但是在实际操作中，混色不均匀，全彩打印效果差。主要是进料的量控制不精准和混合不均匀的原因，导致混色不均匀，全彩打印效果差。

发明内容