CN104260341B - 一种结合材料喷头和颜料喷头的3d打印方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合材料喷头和颜色喷头的3D打印方法及***，在模型打印过程中，逐层打印并对每一层模型进行染色，由此将模型内部颜色也被打印出来，从而使模型的色彩更为细致。

Description

一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法及***
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法及***。
背景技术
3D打印(3D printing)，即快速成型技术的一种，它是一种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。目前比较常见的3D打印机，一般采用熔融沉积快速成型(Fused Deposition Modeling，FDM)工艺，其中，熔融沉积又叫熔丝沉积，它是将如PLA或ABS塑料丝等丝状熔融性材料加热融化后，通过带有一个微细喷嘴的打印喷头将打印材料喷挤出来，以沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上，通过材料的层层堆积形成最终成品。
对于FMD工艺而言，传统上通常采用单色熔丝材料打印模型，对于多种色彩的成品制作不易实现。为了实现彩色的3D打印，一般是对打印完成的模型进行后期染色。由于后期染色只能将模型表面进行染色，无法表现出模型内部的颜色，因此很难实现细腻的颜色渲染。虽然现有的3D打印机可以利用多种颜色的熔丝，在形成过程中根据需要更换不同颜色熔丝在一定程度上实现彩色产品的打印，但是由于熔丝是喷出喷头之后才进行的融合，在颜色深浅、染色范围及颜色交界处的颜色过渡等色彩表现上并没有达到真正意义上的彩色，而且由于成本过高，因此不便进行推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法及***，以实现细腻的彩色3D打印。
为实现上述目的，本发明提供了一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法，包括：
步骤1：通过3D打印机的材料喷头打印一层模型；
步骤2：判断当前层是否需要染色，若需要则执行步骤3，若不需要则执行步骤4；
步骤3：选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，并通过选择的颜料喷头对当前层进行喷涂染色；
步骤4：判断当前层是否为最后一层，如果否，则返回步骤1，如果是则打印完成。
进一步，所述步骤3中选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，并通过选择的颜料喷头对当前层进行喷涂染色包括：
所述当前层的预设颜色为单色，则判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层进行喷涂染色。
进一步，所述步骤3中选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，并通过选择的颜料喷头对当前层进行喷涂染色包括：
所述当前层的预设颜色为多色，根据预设颜色对当前层进行颜色区域划分，将当前层的预设颜色划分为多个单色区域；
针对每个单色区域判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色。
进一步，当对所述当前层的所有颜色区域染色完成后，对相邻颜色区域的交界处进行晕染。
进一步，所述步骤3中通过调节颜料喷头与当前层表面的距离来调整染色颜色的深浅及其染色速度。
本发明还提供了一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印***，包括材料喷头、装备有多个颜料喷头的喷头架及控制单元；
所述材料喷头用于层层堆叠的打印模型；
所述颜料喷头用于对模型当前层进行喷涂染色；
所述控制单元用于判断当前层是否需要染色，在当前层需要染色时选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，以及在当前层喷涂染色完成后判断当前层是否为最后一层，如果否，则调度所述材料喷头和颜料喷头进行下一层模型的打印机染色，如果是则完成打印。
进一步，所述控制单元存储有当前层的预设颜色及配色原则，当所述当前层的预设颜色为单色时，所述控制单元进一步用于判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层进行喷涂染色。
进一步，所述控制单元存储有当前层的预设颜色及配色原则，当所述当前层的预设颜色为多色时，所述控制单元进一步用于根据预设颜色对当前层进行颜色区域划分，将当前层的预设颜色划分为多个单色区域；
以及，所述控制单元进一步用于针对每个单色区域判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色。
进一步，还包括当对所述当前层的所有颜色区域染色完成后，对相邻颜色区域的交界处进行晕染的晕染设备。
进一步，所述控制单元通过调节颜料喷头与当前层表面的距离来调整染色颜色的深浅及其染色速度。
采用本发明一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法及***，在模型打印过程中，逐层打印并对每一层模型进行染色，由此将模型内部颜色也被打印出来，从而使模型的色彩更为细致。
附图说明
图1为本发明一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法的流程示意图；
图2为本发明当前层的预设颜色为单色时的染色步骤流程图；
图3为本发明当前层的预设颜色为多色时的染色步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法，如图1所示，包括：
步骤1：通过3D打印机的材料喷头打印一层模型；
步骤2：判断当前层是否需要染色，若需要则执行步骤3，若不需要则执行步骤4；
步骤3：选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，并通过选择的颜料喷头对当前层进行喷涂染色；
步骤4：判断当前层是否为最后一层，如果否，则返回步骤1，如果是则打印完成。
以下结合图2及图3内容，对本申请一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法的具体实施例进行详细说明：
在本实施例提供的方法中，首先通过3D打印机的材料喷头打印一层模型，然后判断当前层是否需要染色，在当前层需要染色时，可根据当前层的预设颜色的种类进行不同的操作。
在当前层的预设颜色为单色时，如图2所示，判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层进行喷涂染色。
在当前层的预设颜色为多色时，即当前层的预设颜色包括多种颜色，如图3所示，根据预设颜色对当前层进行颜色区域划分，将当前层的预设颜色划分为多个单色区域；
针对每个单色区域判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色。作为本实施例中优选的，当对当前层的所有颜色区域染色完成后，对相邻颜色区域的交界处进行晕染，由此可实现颜色的过渡变换。
进一步，在本实施例中，可利用CNC原理(Computer numerical control，计算机数控)通过调节颜料喷头与当前层表面的距离来调整染色颜色的深浅及其染色速度。
本申请还提供了一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印***，包括材料喷头、装备有多个颜料喷头的喷头架及控制单元；
所述材料喷头用于层层堆叠的打印模型；
所述颜料喷头用于对模型当前层进行喷涂染色；
所述控制单元用于判断当前层是否需要染色，在当前层需要染色时选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，以及在当前层喷涂染色完成后判断当前层是否为最后一层，如果否，则调度所述材料喷头和颜料喷头进行下一层模型的打印机染色，如果是则完成打印。
进一步，所述控制单元存储有当前层的预设颜色及配色原则，当所述当前层的预设颜色为单色时，所述控制单元进一步用于判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层进行喷涂染色。
进一步，所述控制单元存储有当前层的预设颜色及配色原则，当所述当前层的预设颜色为多色时，所述控制单元进一步用于根据预设颜色对当前层进行颜色区域划分，将当前层的预设颜色划分为多个单色区域；
以及，所述控制单元进一步用于针对每个单色区域判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色。
进一步，还包括当对所述当前层的所有颜色区域染色完成后，对相邻颜色区域的交界处进行晕染的晕染设备。
进一步，所述控制单元通过调节颜料喷头与当前层表面的距离来调整染色颜色的深浅及其染色速度。
采用本发明提供的结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法及***，在模型打印过程中，逐层打印并对每一层模型进行染色，由此将模型内部颜色也被打印出来，从而使模型的色彩更为细致。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印方法，其特征在于，包括：
步骤1：通过3D打印机的材料喷头打印一层模型；
步骤2：判断当前层是否需要染色，若需要则执行步骤3，若不需要则执行步骤4；
步骤3：选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，并通过选择的颜料喷头对当前层进行喷涂染色；
步骤4：判断当前层是否为最后一层，如果否，则返回步骤1，如果是则打印完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，并通过选择的颜料喷头对当前层进行喷涂染色包括：
所述当前层的预设颜色为单色，则判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层进行喷涂染色。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，并通过选择的颜料喷头对当前层进行喷涂染色包括：
所述当前层的预设颜色为多色，根据预设颜色对当前层进行颜色区域划分，将当前层的预设颜色划分为多个单色区域；
针对每个单色区域判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当对所述当前层的所有颜色区域染色完成后，对相邻颜色区域的交界处进行晕染。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤3中通过调节颜料喷头与当前层表面的距离来调整染色颜色的深浅及其染色速度。
6.一种结合材料喷头和颜料喷头的3D打印***，其特征在于，包括材料喷头、装备有多个颜料喷头的喷头架及控制单元；
所述材料喷头用于层层堆叠的打印模型；
所述颜料喷头用于对模型当前层进行喷涂染色；
所述控制单元用于判断当前层是否需要染色，在当前层需要染色时选择与预设染色颜色对应的颜料喷头，以及在当前层喷涂染色完成后判断当前层是否为最后一层，如果否，则调度所述材料喷头和颜料喷头进行下一层模型的打印机染色，如果是则完成打印。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述控制单元存储有当前层的预设颜色及配色原则，当所述当前层的预设颜色为单色时，所述控制单元进一步用于判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层进行喷涂染色。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述控制单元存储有当前层的预设颜色及配色原则，当所述当前层的预设颜色为多色时，所述控制单元进一步用于根据预设颜色对当前层进行颜色区域划分，将当前层的预设颜色划分为多个单色区域；
以及，所述控制单元进一步用于针对每个单色区域判断是否存在该预设颜色的颜料喷头，若存在，则选择该颜料喷头对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色；若不存在，则根据预设的配色原则，选择进行配色的颜色所对应的颜料喷头依次对当前层的当前颜色区域进行喷涂染色。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，还包括当对所述当前层的所有颜色区域染色完成后，对相邻颜色区域的交界处进行晕染的晕染设备。
10.根据权利要求6至9任一项所述的***，其特征在于，所述控制单元通过调节颜料喷头与当前层表面的距离来调整染色颜色的深浅及其染色速度。
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