[发明专利]涂色式FDM彩色3D打印机及其转移覆盖着色法

摘要

涂色式FDM彩色3D打印机及其转移覆盖着色法，属于机械技术领域。在挤出机总成上的装配有至少2个加热喷头，中至少有1个用于使用支撑材料，及在挤出机总成上安装至少1组彩色墨水喷头，着色方法采用转移覆盖着色方法：对应转移涂色过程及覆盖固色过程：彩色墨水喷头要对成型物件的当前层负角度区域的边缘喷涂与实物彩色内容一致的彩色墨，在下一层成型物料铺设时，高温的作用会使得预先喷涂在边缘底部的彩色墨转移到新铺设的物料层的所接触的底部，将已经涂色的当前层的周边轮廓的侧面进行铺设，用以遮盖成型物件的轮廓色彩层；避免被污染及进行加温，使得彩色墨料其牢固固化在物件的表面上，具有色彩细腻、牢固及成型速度快。

主权项

FDM彩色3D打印转移覆盖着色法,专门适用于FDM彩色3D打印方式；该打印机的主要组成为：结构壳体(30)负责支撑及固定所有机械部件，供料电机(34)将料丝推入喉管进入高温的挤出头部位，或采用远程供料方式，此种情况下供料电机在挤出机总成之外的结构上安装；挤出机总成支架体(10)属于挤出机总成的一部分，承载着挤出机总成的其它所有构件：喉管、加热铝体、加热棒及温度传感器等部件，在Y轴皮带(32)拖动下水平运动，X轴皮带(31)通过导轨间接拖动挤出机总成支架体(10)水平运动；Z轴电机(35)通过丝杠及导轨等机械部件驱动打印物件平台(19)上下移动，或者不使用Z轴电机驱动打印物件平台升降，使用Z轴电机驱动挤出机总成上下移动，或者利用3根垂直丝杠驱动3个垂直移动的滑块与挤出机总成铰轴链接而同样达到三维位移寻址的目的；电控部分(36)控制的所有机械部件的运动及加热原件的开关等作用；适用转移覆盖涂色法的挤出机总成(3)包括：挤出机总成支架体(10)、远程送料机构(8)构件、驱动电机(7)、喷墨主体(4)、带有斜向喷墨孔(9)的彩色墨水喷头(1)、加热喷头(2)、加热铝块(5)；转移覆盖着色法的具体过程分为：转移涂色过程及覆盖固色过程；图中打印物件平台(19)上表示在打底支撑物料(25)铺层上面完成了2层完整的彩色铺层过程；下面的4个图代表4个阶段：成型物料层铺设阶段(41)、轮廓涂色阶段(42)、覆盖铺设及负角度区域预先埋色阶段(43)及次层物料铺设阶段(44)；在成型物料层铺设阶段(41)：完成打底后铺设首层物件物料(24)；再进入该层的轮廓涂色阶段(42)，在物件物料(24)周边喷涂涂覆色墨(27)及涂覆色墨(28)，各个区段的染色按实际物件情况而定，都是程序预先制定的；在环绕周边喷色的过程中，除了要进行平面运动外，驱动电机(7)要驱动喷墨主体(4)携带着斜向喷墨孔(9)绕Z轴转动，转动规则也是预先程序制定的；驱动电机(7)改变喷墨孔的喷墨方向，使得喷墨方向在水平面的投影线与成型物件的水平切片轮廓的水平面投影的平面曲线的法线一致；这就需要固定在挤出机总成上的驱动电机驱动彩色墨水喷头绕着Z轴转动，彩色墨水喷头的转轴与电机转轴是同一转轴或独立的2根转轴，在独立转轴情况下使用连轴器或皮带或齿轮来完成驱动，在无需电机带动将彩色墨水喷出头直接与挤出机总成进行刚性固定安装的情况下，省去了喷墨头的在Z轴方向旋转的机械动作，利用喷墨孔的扩散角度对成型物料的垂直表面进行受墨，墨的利用率将要降低些；在覆盖铺设及负角度区域预先埋色阶段(43)，这一阶段是为实现色料的转移创造前提条件，同时也完成色料的加强固化阶段，在物件物料(24)层的周边铺设支撑物料(12)，由于成型物件存在负角度区域，因而即将铺设的下一层成型物件的部分边界区域将超出上一层物件物料(24)层，而超出的边界部分刚好覆盖于的支撑物料(12)上方，存在重合区域；因而只有预先在支撑物料(12)重合区域的表面部分喷涂色料，才能为下一度实现色料的转移创造前提条件，这样预先涂覆色墨(26)是绝对必要的；次层物料铺设阶段(44)的铺层物件物料(23)将实现染料的转移过程，物件物料(23)自身的高温(200‑300度)将使得染料转移到物件物料(23)的负角度区域，使得经过喷涂无法着色的区域进行着色，该次喷色将不会污染上一层的表面，由于上一层周边已经被覆盖了；之后铺设支撑物料(21)，(22)铺设并覆盖在周边喷色的周边再完成一次热固化过程；周而复始，直至完成打印整个物件；其特征就在于：在转移覆盖着色方法过程中使用了转移涂色过程及覆盖固色过程：转移涂色过程指的是：在下一层铺设前，彩色墨水喷头要对成型物件的当前层负角度区域的边缘喷涂与实物彩色内容一致的彩色墨，当前层的负角度区域铺设的是支撑物料，实际上已经超出实际物件的形状空间之外的，在后处理的水洗可以除去；在正角度的区域，选择直接铺设下一层成型材料层或也进行转移涂色过程进行处理：即在完成一层的整体铺设之后，在正角度区域的支撑物料与成型物料的交接处也喷涂色料；在下一层成型物料铺设时，高温的作用会使得预先喷涂在支撑材料边缘的彩色墨转移到新铺设的成型物料层的所接触的底部；覆盖固色过程指的是：为了避免下一层的涂色过程不污染前次的涂色，将已经涂色的当前层的周边轮廓的侧面进行铺设，用以遮盖成型物件的轮廓色彩层；避免下一次涂色时被污染，遮盖时的另一个作用是对所涂覆彩色墨料进行加温，使得其牢固固化在物件的表面上。