趙吉斌　蒙昊　孫雯　余俊

【摘 要】3D打印技術(shù)是近幾年以來興起的具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)科研技術(shù)。在形形色色的3D打印機(jī)市場(chǎng)，各種各樣的打印機(jī)的出現(xiàn)，也是預(yù)示著3D打印這項(xiàng)技術(shù)的潮流已經(jīng)到來。本文主要是結(jié)合現(xiàn)有的三角洲桌面3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)提出了一些在結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，并對(duì)這方面進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】并聯(lián)臂 ；3D打印機(jī)；單噴頭；多色打印

3D打印思想起源于19世紀(jì)末的美國(guó)，并在20世紀(jì)80年代得以發(fā)展和推廣發(fā)展至今，3D打印機(jī)的種類也有很多。3D打印技術(shù)的類型來看，主流技術(shù)包括SLA、FDM、SLS、3DP、LOM等。而FDM（Fused Deposition Modeling）是把塑料熔化成半融狀態(tài)拉成絲，用線來構(gòu)建面，一層一層堆積起來的。FDM的原理就像蠶吐絲或擠牙膏一樣簡(jiǎn)單，無(wú)需激光系統(tǒng)的搭配，因而在現(xiàn)在的市場(chǎng)上的桌面級(jí)3D打印機(jī)大多采用這樣的工藝。從色彩種類的發(fā)展角度來看，分為單色和多色打印。從最初的單色打印變成現(xiàn)在的多色打印，技術(shù)一直在不斷的更新中。但是3D打印的多色打印也伴著多個(gè)噴頭，然而每多一個(gè)噴頭，所帶來的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性就會(huì)大幅度的增加，所以人們一直在不斷的探索。不斷的趨于功能多樣化和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新化。

在傳統(tǒng)的并聯(lián)臂3D打印機(jī)當(dāng)中每個(gè)噴頭是專門輸出一種色調(diào)，雖然單個(gè)噴頭能夠?qū)崿F(xiàn)每一次的單色打印，而打印的色調(diào)完全是由打印前的裝料決定的。這就帶來一個(gè)問題，當(dāng)并聯(lián)臂3D打印機(jī)為單噴頭時(shí)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)在打印同一個(gè)物品時(shí)同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙色或者多色的打印。雖然一些3D打印機(jī)有多個(gè)噴頭可以實(shí)現(xiàn)多色的打印，但是，相對(duì)于單噴頭的多色打印來說，前者在經(jīng)濟(jì)上的花費(fèi)顯然會(huì)比較的高昂。甚至一些廠家利用消費(fèi)者不了解機(jī)器的情況下，夸大宣傳雙噴頭的功能。結(jié)果很多消費(fèi)者便盲目購(gòu)買雙噴頭或多噴頭機(jī)器，但是買回來卻發(fā)現(xiàn)多此一舉。但是機(jī)器價(jià)格卻因?yàn)槎嘁粋€(gè)噴頭多上上千元幾千元的，消費(fèi)者因此多掏腰包買單。多噴頭的機(jī)器，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)多，噴頭多，所以在使用過程中，出現(xiàn)故障的概率也就相應(yīng)增多。這給使用者帶了很大的困擾。

對(duì)于3D打印機(jī)的研究自從一年前開始，在利用3D打印機(jī)來打印各種物品時(shí)，總是感覺色調(diào)過于單一，所以，我們萌生了一個(gè)這樣的想法，能不能利用單純的機(jī)子打印出多彩的作品呢？經(jīng)過我們不斷的研究終于提出了一個(gè)大膽的想法，就是在原來單噴頭的基礎(chǔ)上再加一個(gè)輸料管，在同一個(gè)噴頭連接器上，增加一個(gè)轉(zhuǎn)向器，當(dāng)一種材料需要進(jìn)行切換的時(shí)候，轉(zhuǎn)向器進(jìn)行另一種材料的切換即可實(shí)現(xiàn)顏色的切換（如圖1）！

當(dāng)打印正常進(jìn)行的時(shí)候，輸料管2正常的進(jìn)行輸料打印，當(dāng)需要換色時(shí)，控制器控制電機(jī)（此處省略）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向的同時(shí)，輸料管2的步進(jìn)電機(jī)停止輸料工作，因?yàn)榇藭r(shí)噴頭里還會(huì)有部分的材料存在，所以打印繼續(xù)進(jìn)行。此時(shí)，轉(zhuǎn)向軸上帶有固定的刀片也隨著轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，刀片在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)將正在打印的材料切斷，從而使輸料管2可以順利轉(zhuǎn)向輸料管1的位置，當(dāng)輸料管2到達(dá)輸料管1原先的位置時(shí)，輸料管1也同時(shí)到達(dá)了輸料管2原先的位置，實(shí)現(xiàn)了位置的互換。當(dāng)位置實(shí)現(xiàn)互換以后，輸料管1的步進(jìn)電機(jī)立即開始輸料的跟進(jìn)和補(bǔ)償工作，實(shí)現(xiàn)多色的打印過程。

當(dāng)打印需要再一次換回原來的材料色彩來進(jìn)行打印的時(shí)候，控制器則控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，其過程和第一次旋轉(zhuǎn)一樣，來實(shí)現(xiàn)顏色的轉(zhuǎn)換打印。

而在單噴頭多色打印技術(shù)實(shí)行打印的過程中，也會(huì)帶來一些問題。比如，打印材料的連續(xù)性的問題，程序的編寫，以及材料混合色差和剩余殘料的計(jì)算和打印用量的關(guān)系等問題。當(dāng)一個(gè)新產(chǎn)品出現(xiàn)以后，都會(huì)面臨著各種各樣的疑問沖擊，這也是我們希望看到的，也是下一步要完善的步驟。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]