CN103302859A - 一种彩色三维打印机与打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色三维打印机与打印方法，打印机包括安装架、电动搅拌机、耗材喷室、以及至少三耗材步进电机；各耗材步进电机分别固定设置于安装架，其设置耗材固定位，用于容置外部的耗材；耗材喷室设置于安装架，其设置电动搅拌机入口以及至少三耗材入口；电动搅拌机入口用于穿过电动搅拌机的搅拌轴，每一耗材入口用于穿过一耗材步进电机所传送的耗材；各耗材步进电机分别与耗材喷室邻近且非接触设置，用于受控将耗材步进传送至耗材喷室内部；电动搅拌机固定设置于安装架，其搅拌部设置于耗材喷室内部，用于受控搅拌，搅拌部通过搅拌轴连接电动搅拌机的本体；耗材喷室还设置耗材喷嘴，用于受控挤喷耗材喷室内部经过搅拌的混合耗材。

Description

一种彩色三维打印机与打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印，尤其涉及的是，一种彩色三维打印机与彩色三维打印方法。

背景技术

三维打印（3D printing），是一种快速成形技术，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用，比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件等，已经有使用这种技术打印而成的零部件。由于物品通过材料一层层的累积被打印出来，该技术也被称为累积制造（Additive manufacturing）。

3D打印最常用的是熔融沉积快速成型（Fused Deposition Modeling，FDM）技术，熔融沉积又叫熔丝沉积，是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，热熔材料融化后从喷嘴喷出，沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。其通常使用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）或PLA（聚乳酸）等作为材料。但是，现有的熔融挤出型3D打印机都只能打印单色的耗材，因其主要工作原理是通过步进电机驱动耗材丝进入挤出头，所以不能打印彩色的物体三维物体。

三维粉末粘接（Three Dimensional Printing and Gluing，3DP）技术的原料使用粉末材料，如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末等，3DP技术工作原理是，先铺一层粉末，然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面，然后不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程，层层叠加，获得最终打印出来的零件。3DP技术的优势在于成型速度快、无需支撑结构，而且能够输出彩色打印产品，这是目前其他技术都比较难以实现的。但是，其结构复杂、价格高昂，单价往往在10万以上、甚至百万以上，难以普及应用。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的、能够大规模普及应用的彩色三维打印机与彩色三维打印方法。

本发明的技术方案如下：一种彩色三维打印机，其包括安装架、电动搅拌机、耗材喷室、以及至少三耗材步进电机；各所述耗材步进电机分别固定设置于所述安装架，其设置耗材固定位，用于容置外部的耗材；所述耗材喷室设置于所述安装架，其设置电动搅拌机入口以及至少三耗材入口；所述电动搅拌机入口用于穿过所述电动搅拌机的搅拌轴，每一耗材入口用于穿过一所述耗材步进电机所传送的耗材；各所述耗材步进电机分别与所述耗材喷室邻近且非接触设置，用于受控将所述耗材步进传送至所述耗材喷室内部；所述电动搅拌机固定设置于所述安装架，其搅拌部设置于所述耗材喷室内部，用于受控搅拌，所述搅拌部通过所述搅拌轴连接所述电动搅拌机的本体；所述耗材喷室还设置耗材喷嘴，用于受控挤喷所述耗材喷室内部经过搅拌的混合耗材。

优选的，所述彩色三维打印机还包括耗材加热管以及耗材热电偶；所述耗材加热管的加热部设置于所述耗材喷室内部，用于加热；所述耗材热电偶的测温部设置于所述耗材喷室内部，用于测温；所述耗材喷室还设置耗材加热管入口与耗材热电偶入口；所述耗材加热管入口用于穿过所述耗材加热管的加热部，所述耗材热电偶入口用于穿过所述耗材热电偶的测温部。

优选的，所述耗材加热管的加热部通过一安装管安装于所述耗材加热管的本体；所述耗材加热管入口用于穿过所述安装管；所述耗材热电偶的测温部通过一连接管安装于所述热电偶的本体；所述热电偶入口用于穿过所述连接管。

优选的，所述彩色三维打印机还包括载物台、载物台步进电机、二耗材喷室步进电机；各所述耗材喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述耗材喷室，用于控制所述耗材喷室分别沿两个相互垂直的方向步进移动；该两个相互垂直的方向形成一平面；所述载物台步进电机固定设置于所述安装架，并固定所述载物台，用于控制所述载物台沿垂直于所述平面方向步进移动；所述载物台用于承载打印的物体。

优选的，所述彩色三维打印机还包括三耗材喷室步进电机；各所述耗材喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述耗材喷室，用于控制所述耗材喷室分别沿三个相互垂直的方向步进移动。

优选的，所述彩色三维打印机中，所述电动搅拌机包括一搅拌步进电机、传动装置、以及所述搅拌轴、所述搅拌部。

优选的，所述彩色三维打印机中，所述安装架为一支撑平台；所述耗材步进电机固定设置于所述支撑平台的上方，所述耗材喷室固定设置于所述支撑平台的下方；优选的，还设置一载物台，其与所述安装架一体设置，用于承载打印的物体。

优选的，所述彩色三维打印机还设置一控制***，其设置处理单元，以及分别与所述处理单元连接的电动搅拌机控制单元、加热管控制单元、热电偶控制单元以及各步进电机控制单元，分别用于根据所述处理单元的控制指令，对应控制所述电动搅拌机、所述加热管、所述热电偶、各所述步进电机；所述处理单元用于接收外部的待打印文件信息，生成控制指令，分别发送到对应的各控制单元。

优选的，所述彩色三维打印机中，所述控制***还包括与所述处理单元连接的颜色方案映射单元，用于为所述处理单元提供预定义的颜色方案，由所述处理单元根据所述待打印文件信息以及所述颜色方案，生成所述控制指令。

优选的，所述彩色三维打印机中，每一所述耗材步进电机与其对应的所述耗材喷室的耗材入口之间设置进料管，用于容置并定位传输所述耗材。

优选的，所述彩色三维打印机还设置支撑喷室、支撑加热管、支撑热电偶、三支撑喷室步进电机以及至少一支撑步进电机；所述支撑步进电机固定设置于所述安装架，其设置支撑材料固定位，用于容置外部的支撑材料；所述支撑步进电机与所述支撑喷室邻近且非接触设置，用于受控将所述支撑材料步进传送至所述支撑喷室内部；各所述支撑喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述支撑喷室，用于控制所述支撑喷室分别沿三个相互垂直的方向步进移动；所述支撑加热管的加热部设置于所述支撑喷室内部，用于加热；所述支撑热电偶的测温部设置于所述支撑喷室内部，用于测温；所述支撑喷室设置至少一支撑材料入口、支撑加热管入口、支撑热电偶入口以及电动搅拌机入口；其中，每一支撑材料入口用于穿过一外部的支撑材料，所述支撑加热管入口用于穿过所述支撑加热管的加热部，所述支撑热电偶入口用于穿过所述支撑热电偶的测温部；所述支撑喷室还设置支撑喷嘴，用于受控挤喷所述支撑喷室内部加热融化的支撑材料。

一种彩色三维打印方法，其包括以下步骤：根据待打印文件信息，控制至少三耗材步进电机分别步进传送耗材；在耗材喷室内部混匀各耗材；根据待打印文件信息，控制至少三耗材喷室步进电机分别沿三个相互垂直的方向依序调整耗材喷室的耗材喷嘴的位置，并控制挤喷成型。

采用上述方案，本发明改进了熔融沉积技术，能够提供廉价的彩色3D打印***，使用的耗材简单，能够大规模普及应用，具有很高的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的俯视方向示意图；

图2为本发明的一个实施例的应用示意图；

图3为本发明的一个实施例的***原理示意图；

图4为本发明的一个实施例的热电偶示意图；

图5为本发明的一个实施例的电源管理示意图；

图6为本发明的一个实施例的步进电机控制管理示意图；

图7为本发明的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明在原有的只有一个步进电机驱动单一耗材的基础上更改为在一个支撑架上安装多个步进电机，而喷嘴仍然保持一个，如图1所示。例如，本发明的一个实施例是，一种彩色三维打印机，其包括安装架、电动搅拌机、耗材喷室、以及至少三耗材步进电机，例如，包括三耗材步进电机、四耗材步进电机、五耗材步进电机、六耗材步进电机或者更多的耗材步进电机等。这样，可以实现同时进入3种颜色的耗材丝，优选的，有几个电动机即可实现几根耗材的进入，或者说，需要多少不同的耗材，则设置多少步进电机；当3根耗材同时进入喷室中，可以实现多种颜色的混合，从而能够实现彩色的喷色方案，理论上可以实现任意一种颜色的混合。为了实现颜色的充分混合，例如，使用另外一个步进电机进行持续的搅拌，如图2所示。电动搅拌机的转速理论上以最快为好，可以实现充分的溶解，从而能够将各色耗材的部分充分混合产生彩色。之所以这里采用更多的步进电机而不是采用的三元色的喷头，是因为这里是耗材的混合而不是颜料的混合。

优选的，所述安装架为一支撑平台；所述耗材步进电机固定设置于所述支撑平台的上方，所述耗材喷室固定设置于所述支撑平台的下方；优选的，还设置一载物台，其与所述安装架一体设置，用于承载打印的物体。

各所述耗材步进电机分别固定设置于所述安装架，其设置耗材固定位，用于容置外部的耗材；例如，外部的耗材全部容置于耗材步进电机内部，优选的，外部的耗材部分容置于耗材步进电机内部，另外的部分设置在安装架上或者其他位置。

所述耗材喷室设置于所述安装架，其设置电动搅拌机入口以及至少三耗材入口；所述电动搅拌机入口用于穿过所述电动搅拌机的搅拌轴，每一耗材入口用于穿过一所述耗材步进电机所传送的耗材；优选的，还包括所述耗材。优选的，所述耗材步进电机设置为齿轮式步进电机，所述耗材适配设置等距齿槽。

各所述耗材步进电机分别与所述耗材喷室邻近且非接触设置，用于受控将所述耗材步进传送至所述耗材喷室内部；优选的，每一所述耗材步进电机与其对应的所述耗材喷室的耗材入口之间设置进料管，用于容置并定位传输所述耗材。优选的，所述进料管为金属管，其与耗材入口插接，优选的，所述进料管与所述耗材入口的管径为所述耗材横截面最宽处的1.5至3倍，以便于耗材进入且保持一定的紧密性。优选的，所述进料管内壁设置若干限位环，用于限定耗材的大致位置，防止其晃动。采用进料管，不仅易于安装和生产，还易于清理，特别有利于长期使用。

所述电动搅拌机固定设置于所述安装架，其搅拌部设置于所述耗材喷室内部，用于受控搅拌，所述搅拌部通过所述搅拌轴连接所述电动搅拌机的本体；也就是说，电动搅拌机有搅拌轴和搅拌部，搅拌机转动其搅拌轴、带动其搅拌部，使得耗材喷室内部的各耗材能够搅拌在一起，优选的，各耗材能够搅拌均匀。优选的，所述电动搅拌机包括一搅拌步进电机、传动装置、以及所述搅拌轴、所述搅拌部。例如，搅拌步进电机通过皮带和齿轮带动所述搅拌轴，从而驱动所述搅拌器。

所述耗材喷室还设置耗材喷嘴，用于受控挤喷所述耗材喷室内部经过搅拌的混合耗材。优选的，所述耗材喷室还设置耗材喷嘴，用于受控挤喷所述耗材喷室内部加热融化且搅拌均匀的混合耗材。优选的，所述耗材喷室的下方或者侧下方设置所述耗材喷嘴。

如图1所示，彩色三维打印机包括三耗材步进电机，第一耗材步进电机101将第一耗材201依据需求送入耗材喷室，第二耗材步进电机102将第二耗材202依据需求送入耗材喷室，第三耗材步进电机103将第三耗材203依据需求送入耗材喷室，经搅拌均匀后通过喷嘴喷出。例如，耗材为具有分散性的粉末状固体或者液体，此时，优选的，还包括一耗材存储仓，用于存储对应的耗材。优选的，耗材存储仓物理倒置，其出口连接耗材步进电机。又如，各耗材融化并混合均匀后再通过喷嘴喷出，例如，耗材为长条形丝状固态材料。

优选的，彩色三维打印机还包括耗材加热管以及耗材热电偶；所述耗材加热管的加热部设置于所述耗材喷室内部，用于加热；所述耗材热电偶的测温部设置于所述耗材喷室内部，用于测温；优选的，还设置一温控仪，其通过补偿导线连接所述耗材热电偶，还通过一继电器驱动一接触器，通过接触器连接并控制所述耗材加热管。所述耗材喷室还设置耗材加热管入口与耗材热电偶入口；所述耗材加热管入口用于穿过所述耗材加热管的加热部，所述耗材热电偶入口用于穿过所述耗材热电偶的测温部。优选的，所述耗材加热管的加热部通过一安装管安装于所述耗材加热管的本体；所述耗材加热管入口用于穿过所述安装管；所述耗材热电偶的测温部通过一连接管安装于所述热电偶的本体；所述热电偶入口用于穿过所述连接管。这样，可以快捷拆装耗材热电偶以及耗材加热管，便于清理。优选的，所述耗材加热管的加热部靠近所述耗材喷嘴设置一分支部，以便保证所述耗材喷嘴处的温度，获得更好的打印效果。

结合应用于上述任一相关实施例，进一步地，本发明的实施例还可以是，所述彩色三维打印机还包括载物台、载物台步进电机、二耗材喷室步进电机；各所述耗材喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述耗材喷室，用于控制所述耗材喷室分别沿两个相互垂直的方向步进移动；该两个相互垂直的方向形成一平面；例如，所述彩色三维打印机包括X轴与Y轴两个方向的两个耗材喷室步进电机，使得耗材喷室能够在一个平面上移动。并且，所述载物台步进电机固定设置于所述安装架，并固定所述载物台，用于控制所述载物台沿垂直于所述平面方向步进移动；所述载物台用于承载打印的物体；这样，耗材喷室在一个平面上移动，载物台垂直于该平面移动，两者结合，耗材喷室的耗材喷嘴能够在一个三维空间区域内，在其任意位置进行3D打印。

或者，结合应用于上述任一相关实施例，进一步地，本发明的实施例还可以是，所述彩色三维打印机还包括三耗材喷室步进电机；各所述耗材喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述耗材喷室，用于控制所述耗材喷室分别沿三个相互垂直的方向步进移动；也就是说，所述彩色三维打印机包括X、Y、Z轴三个方向的步进电机，可称之为X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机，从而能够控制整个耗材喷嘴的方向；例如，喷嘴在喷室下方，通过X、Y、Z轴三个方向的电机，调整耗材喷室的位置，从而调整耗材喷嘴的位置和方向。这样，耗材喷嘴能够在一个三维空间区域内，在其任意位置进行3D打印。又如，本例也设置一用于承载打印物体的载物台，该载物台固定设置于所述安装架。

例如，如图2所示，所述彩色三维打印机中，电动搅拌机301安装于支撑平台302上方，其搅拌轴穿过支撑平台，连到位于耗材喷室内部的搅拌部，耗材步进电机101、耗材步进电机103安装于支撑平台302上方，耗材喷室303安装于支撑平台302下方，耗材喷嘴304设置于耗材喷室303下方，彩色三维打印机在载物台306实现打印，打印的物体305置于载物台306上；热电偶307、加热管308分别***耗材喷室内部。耗材201、202、203分别在耗材步进电机101、102（图2中未示出）、103的驱动下，进入耗材喷室303，经加热熔化、搅拌均匀后，从耗材喷嘴喷出，实现3D打印。

结合应用于上述任一相关实施例，进一步地，本发明的实施例还可以是，所述彩色三维打印机还设置一控制***，其设置处理单元，以及分别与所述处理单元连接的电动搅拌机控制单元、加热管控制单元、热电偶控制单元以及各步进电机控制单元，分别用于根据所述处理单元的控制指令，对应控制所述电动搅拌机、所述加热管、所述热电偶、各所述步进电机；具体地，有多少个步进电机，就对应设置相同数量的步进电机控制单元，一一对应控制。所述处理单元用于接收外部的待打印文件信息，生成控制指令，分别发送到对应的各控制单元。优选的，所述控制***还包括与所述处理单元连接的颜色方案映射单元，用于为所述处理单元提供预定义的颜色方案，由所述处理单元根据所述待打印文件信息以及所述颜色方案，生成所述控制指令。例如，用户可以在颜色方案映射单元中自定义其偏好颜色，又如，用户可以根据前期打印效果调整颜色方案映射单元中的颜色方案。

例如，优选的，一个硬件方案如图3所示，Chip1为ATMEGA16U2-mu，Chip2为ATMEGA2560-16U，ATmega2560作为CPU，而低端的ATmega16u2-mu属于附属的芯片，用于与USB接口电路的转换芯片，具体连接如图3所示。因为在本实施例中是采用USB通信的打印技术，也即Gcode最终通过USB的通信方式进行数据传输。G-code为打印时通知机器执行的代码，打印前通过STL文件生成G-CODE代码，通知打印机如何执行。

热电偶示意图如图4所示，其他的附加电路按照热电偶的接线方式即可完成，Chip3采用的是MAX6675，该芯片是专用的冷端补偿K型热电偶转换芯片。对于彩色的3D打印机，在设计中如果不涉及到支撑性材料的喷嘴，就只有一个喷嘴和喷室，则只需要一个K型热电偶即可。首先确定受控对象的最高温度，选择适合分度号的热电偶，K型热电偶的温度范围为-40～+1200℃。当需要支撑性材料时，则设置两个或者以上的喷室及其喷嘴，此时需要对应数量的K型热电偶，分别控制各喷室的温度。或者，也可以选用其他类型的热电偶，本发明各实施例对此均无额外限定。

电源管理如图5所示，Chip4为KPJX-4S-S，其与220V电源直接连接，Chip5为LM1084-5V、Chip6为V_REG_MIC2920；LM1084和MIC2920则负责5V电源和3.3V电源的稳压。芯片最重要的控制步进电机的控制，这里采用的Chip7芯片是Allergro的芯片A4928芯片，其基本的控制接口如图6所示。

步进电机控制器在彩色3D打印机中共有六个需要驱动，也即上述的驱动控制器需要六个，或者采用能够同时驱动多个步进电机的芯片也可。其中，Chip8为MCP4018，这是一个7位单I2C的数字电位器。其他电路主要包括SD卡等***器件电路。

软件方案：软件的控制方案是指控制彩色的打印流程，流程图如图7所示，包括预订色彩、查表确定各个步进电机的脉冲、驱动步进电机、各个步进电机驱动耗材进入喷室、最终获得所需色彩。因为3D打印机的***控制并不是像其他的软件***进行控制一样，这里的值都是预定义好的。而这个预定义好的颜色方案必须事先通过replicatorG软件进行处理，其具体的处理方式是在原有的基础之上引入颜色方案。因为原有的replicatorG的方案是通过将三维的.stl格式的模型进行二维的切割并插补一些支撑的材料等。当打印彩色的方案的时候将必须增加新的功能，因为这个切割的方案必须能够将颜色这一属性加入。所以在转化的时候当切割三维模型时必须引入模型的颜色。当引入颜色时，对其某一个Gcode的操作进行分类。比如红色，则这时在mega2560控制步进电机时会制定步进电机SM1-SM3的转动角度。也即某一个颜色将对应六个耗材驱动电机的角度的度数。通过这个表就能够实现对彩色的打印。也即replicatorG维护了一个对应的表格，将颜色方案映射成Gcode中步进电机转动的角度或者各个不同的步进电机的脉冲。颜色与电机脉冲的映射表如下表所示。比如红色的方案则其映射方案为“红”。

颜色	SM1(红)	SM2（绿）	SM3（蓝）	SM3（黄）	SM5（棕）	SM6（白）
							红	0.9/1.8	0	0	0	0	0
绿	0	0.9/1.8	0	0	0	0
							蓝	0	0	0.9/1.8	0	0	0
…	…	…	…	…	…	…

需要说明的是，上表仅仅是一个实施例中的颜色方案映射示例，不作为对本发明各相关实施例的任何限定。

结合应用于上述任一相关实施例，进一步地，本发明的实施例还可以是，所述彩色三维打印机还设置支撑件打印***，包括支撑喷室、支撑加热管、支撑热电偶、三支撑喷室步进电机以及至少一支撑步进电机；所述支撑步进电机固定设置于所述安装架，其设置支撑材料固定位，用于容置外部的支撑材料；所述支撑步进电机与所述支撑喷室邻近且非接触设置，用于受控将所述支撑材料步进传送至所述支撑喷室内部；各所述支撑喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述支撑喷室，用于控制所述支撑喷室分别沿三个相互垂直的方向步进移动；所述支撑加热管的加热部设置于所述支撑喷室内部，用于加热；所述支撑热电偶的测温部设置于所述支撑喷室内部，用于测温；所述支撑喷室设置至少一支撑材料入口、支撑加热管入口、支撑热电偶入口以及电动搅拌机入口；其中，每一支撑材料入口用于穿过一外部的支撑材料，所述支撑加热管入口用于穿过所述支撑加热管的加热部，所述支撑热电偶入口用于穿过所述支撑热电偶的测温部；所述支撑喷室还设置支撑喷嘴，用于受控挤喷所述支撑喷室内部加热融化的支撑材料。其中，还可以采用上述各实施例的相关技术特征加以简单替换与组合，及/或，采用相关控制***，应用于上述实施例所述支撑件打印***。例如，支撑材料选用相变蜡支撑材料、光固化支撑材料。这样，对于结构比较复杂的零件，零件中常会有内部空洞和悬空部分，通常要用支撑材料进行填充，采用上述实施例，可以实现支撑实体材料喷射出的液滴直至固化，辅助实体材料成形，当喷射过程完成后,支撑材料从模型零件中除去。

采用上述任一实施例所述彩色三维打印机，本发明的实施例还包括，一种彩色三维打印方法，其包括以下步骤：根据待打印文件信息，控制至少三耗材步进电机分别步进传送耗材；例如，根据待打印文件信息，控制三耗材步进电机分别步进传送耗材，例如，分别步进传送红色耗材、绿色耗材、蓝色耗材。然后，在耗材喷室内部混匀各耗材；例如，在耗材喷室内部融化并混匀各耗材；又如，在耗材喷室内部融化后混匀各耗材。根据待打印文件信息，控制至少三耗材喷室步进电机分别沿三个相互垂直的方向依序调整耗材喷室的耗材喷嘴的位置，并控制挤喷成型。又如，采用上述彩色三维打印机所涉及的技术特征，在彩色三维打印方法的各步骤中的体现。

进一步地，本发明的实施例还可以是，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的可实施的彩色三维打印机与彩色三维打印方法。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩色三维打印机，其特征在于，包括安装架、电动搅拌机、耗材喷室、以及至少三耗材步进电机；

各所述耗材步进电机分别固定设置于所述安装架，其设置耗材固定位，用于容置外部的耗材；

所述耗材喷室设置于所述安装架，其设置电动搅拌机入口以及至少三耗材入口；所述电动搅拌机入口用于穿过所述电动搅拌机的搅拌轴，每一耗材入口用于穿过一所述耗材步进电机所传送的耗材；

各所述耗材步进电机分别与所述耗材喷室邻近且非接触设置，用于受控将所述耗材步进传送至所述耗材喷室内部；

所述电动搅拌机固定设置于所述安装架，其搅拌部设置于所述耗材喷室内部，用于受控搅拌，所述搅拌部通过所述搅拌轴连接所述电动搅拌机的本体；

所述耗材喷室还设置耗材喷嘴，用于受控挤喷所述耗材喷室内部经过搅拌的混合耗材。

2.根据权利要求1所述彩色三维打印机，其特征在于，还包括耗材加热管以及耗材热电偶；

所述耗材加热管的加热部设置于所述耗材喷室内部，用于加热；

所述耗材热电偶的测温部设置于所述耗材喷室内部，用于测温；

所述耗材喷室还设置耗材加热管入口与耗材热电偶入口；所述耗材加热管入口用于穿过所述耗材加热管的加热部，所述耗材热电偶入口用于穿过所述耗材热电偶的测温部；

优选的，所述耗材加热管的加热部通过一安装管安装于所述耗材加热管的本体；所述耗材加热管入口用于穿过所述安装管；所述耗材热电偶的测温部通过一连接管安装于所述热电偶的本体；所述热电偶入口用于穿过所述连接管。

3.根据权利要求1所述彩色三维打印机，其特征在于，还包括载物台、载物台步进电机、二耗材喷室步进电机；

各所述耗材喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述耗材喷室，用于控制所述耗材喷室分别沿两个相互垂直的方向步进移动；该两个相互垂直的方向形成一平面；

所述载物台步进电机固定设置于所述安装架，并固定所述载物台，用于控制所述载物台沿垂直于所述平面方向步进移动；所述载物台用于承载打印的物体；

或者，还包括三耗材喷室步进电机；各所述耗材喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述耗材喷室，用于控制所述耗材喷室分别沿三个相互垂直的方向步进移动。

4.根据权利要求1所述彩色三维打印机，其特征在于，所述电动搅拌机包括一搅拌步进电机、传动装置、以及所述搅拌轴、所述搅拌部。

5.根据权利要求1所述彩色三维打印机，其特征在于，所述安装架为一支撑平台；所述耗材步进电机固定设置于所述支撑平台的上方，所述耗材喷室固定设置于所述支撑平台的下方；优选的，还设置一载物台，其与所述安装架一体设置，用于承载打印的物体。

6.根据权利要求1所述彩色三维打印机，其特征在于，还设置一控制***，其设置处理单元，以及分别与所述处理单元连接的电动搅拌机控制单元、加热管控制单元、热电偶控制单元以及各步进电机控制单元，分别用于根据所述处理单元的控制指令，对应控制所述电动搅拌机、所述加热管、所述热电偶、各所述步进电机；所述处理单元用于接收外部的待打印文件信息，生成控制指令，分别发送到对应的各控制单元。

7.根据权利要求6所述彩色三维打印机，其特征在于，所述控制***还包括与所述处理单元连接的颜色方案映射单元，用于为所述处理单元提供预定义的颜色方案，由所述处理单元根据所述待打印文件信息以及所述颜色方案，生成所述控制指令。

8.根据权利要求1所述彩色三维打印机，其特征在于，每一所述耗材步进电机与其对应的所述耗材喷室的耗材入口之间设置进料管，用于容置并定位传输所述耗材。

9.根据权利要求1至8任一所述彩色三维打印机，其特征在于，还设置支撑喷室、支撑加热管、支撑热电偶、三支撑喷室步进电机以及至少一支撑步进电机；

所述支撑步进电机固定设置于所述安装架，其设置支撑材料固定位，用于容置外部的支撑材料；

所述支撑步进电机与所述支撑喷室邻近且非接触设置，用于受控将所述支撑材料步进传送至所述支撑喷室内部；

各所述支撑喷室步进电机分别固定设置于所述安装架，并分别固定所述支撑喷室，用于控制所述支撑喷室分别沿三个相互垂直的方向步进移动；

所述支撑加热管的加热部设置于所述支撑喷室内部，用于加热；

所述支撑热电偶的测温部设置于所述支撑喷室内部，用于测温；

所述支撑喷室设置至少一支撑材料入口、支撑加热管入口、支撑热电偶入口以及电动搅拌机入口；其中，每一支撑材料入口用于穿过一外部的支撑材料，所述支撑加热管入口用于穿过所述支撑加热管的加热部，所述支撑热电偶入口用于穿过所述支撑热电偶的测温部；

所述支撑喷室还设置支撑喷嘴，用于受控挤喷所述支撑喷室内部加热融化的支撑材料。

10.一种彩色三维打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据待打印文件信息，控制至少三耗材步进电机分别步进传送耗材；

在耗材喷室内部混匀各耗材；

根据待打印文件信息，控制至少三耗材喷室步进电机分别沿三个相互垂直的方向依序调整耗材喷室的耗材喷嘴的位置，并控制挤喷成型。

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