本發(fā)明涉及一種三維打印機(jī)，具體涉及一種具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī)及其成型方法。

背景技術(shù)：

三維打印，也稱增材制造或者積層造型，是利用數(shù)字模型加工出物理對(duì)象的過程，在加工過程中，通過逐層填加材料而建造打印對(duì)象。

三維快速成型的方法主要包括的類型為：立體平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分層實(shí)體制造（Laminated object manufacturing, LOM)、選擇性激光熔化（Selective laser Melting, SLM)、熔融沉積成型（Fused deposition modeling, FDM)。

目前，市面上FDM 類型的三維（3D）打印最為常見，這種類型的三維打印機(jī)的生產(chǎn)成本較低，且打印的操作較為便利，初學(xué)者容易掌握。其主要原理是將線狀絲材如PLA （聚乳酸）等通過高溫噴嘴熔融，然后利用后續(xù)線材的連續(xù)擠壓，將熔融狀的材料通過噴嘴出口擠出，然后熔融狀材料層層堆積產(chǎn)生三維物體，例如在申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410827191.9、CN201510054483.8 和CN201510313735.4 的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)文件中記載了FDM 類型的三維打印機(jī)及其工作原理。

然而，現(xiàn)有的三維打印機(jī)在打印懸空物體時(shí)存在很多問題，甚至無法打印懸空物體。例如，如圖1所示，是現(xiàn)有的一種具有懸空部的三維物體，該三維物體包括主體部10和懸空部11，懸空部11由于下底面沒有其它支撐，受限于重力因素，在三維打印中就無法實(shí)現(xiàn)該懸空部11的成型。當(dāng)需要用三維打印機(jī)打印這種具有懸空部11的三維物體時(shí)。如圖2所示，三維打印機(jī)一般首先打印出主體部10，然后，打印出支撐部12，這樣才可以繼續(xù)在支撐部12上打印出懸空部11。然而，這種打印方式需要消耗過多的支撐材料，這就會(huì)造成資源的浪費(fèi)，特別是在打印大型物體時(shí)，例如打印桌子、建筑物模型或?qū)嵨飼r(shí)，支撐材料的消耗量非常龐大，嚴(yán)重增加三維物體的制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種解決三維物體打印過程中支撐材料消耗過多的問題。

為了完成上述目的，本發(fā)明提供了一種具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī),其包括打印頭組件、打印平臺(tái)和控制器，打印頭組件可相對(duì)于打印平臺(tái)沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)；控制器分別與打印頭組件和打印平臺(tái)電連接；打印頭組件包括熔融室，打印材料在熔融室內(nèi)熔融后按照預(yù)定程序逐層沉積到打印平臺(tái)上；第一動(dòng)力單元裝載有發(fā)泡劑，第一動(dòng)力單元把發(fā)泡劑供應(yīng)至熔融室內(nèi)與打印材料混合熔融。

由上述方案可見，在打印支撐部的時(shí)候，把發(fā)泡劑加入到熔融室內(nèi)，發(fā)泡劑與打印材料混合熔融后使得打印材料的體積發(fā)生膨脹，膨脹的熔融材料逐層沉積在打印平臺(tái)上形成支撐部，支撐部的密度相應(yīng)降低，使用的支撐材料的重量相應(yīng)減少，從而實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。特別是針對(duì)大型物體，如人體、建筑物模型或?qū)嵨锏某尚?，支撐材料的成本?jié)省非常顯著。

一個(gè)優(yōu)選的方案是，打印主體材料為PLA三維成型絲料或ABS三維成型絲料或PP三維成型絲料；第一動(dòng)力單元包括腔體、螺旋送粉棍和電機(jī)，腔體內(nèi)設(shè)置螺旋送粉棍，螺旋送粉棍用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)的工作下帶動(dòng)螺旋送粉棍把發(fā)泡劑帶入至熔融室內(nèi)，電機(jī)與控制器電性連接。腔體的上游端設(shè)置一個(gè)加粉口。

由上述方案可見，打印頭組件只有一個(gè)打印頭，該打印頭可以同時(shí)作為主體部或支撐部的打印。當(dāng)打印主體部的時(shí)候，第一動(dòng)力單元不工作，發(fā)泡劑不進(jìn)入熔融室內(nèi)。當(dāng)打印支撐部的時(shí)候，第一動(dòng)力單元把發(fā)泡劑加入到熔融室內(nèi)，發(fā)泡劑與打印材料混合熔融后形成支撐材料，支撐材料逐層沉積在打印平臺(tái)上形成支撐部。

一個(gè)優(yōu)選的方案是，打印頭組件包括第一打印頭和第二打印頭：第一打印頭裝載有打印主體材料,第一打印頭可相對(duì)打印平臺(tái)沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)；第二打印頭包括熔融室,熔融室具有第一通孔和第二通孔，打印支撐材料沿第一通孔進(jìn)入熔融室內(nèi)，第一動(dòng)力單元把發(fā)泡劑沿著第二通孔輸送至熔融室。

由上述方案可見，當(dāng)需要打印支撐部的時(shí)候，第二打印頭預(yù)備工作，發(fā)泡劑與打印支撐材料混合熔融后體積發(fā)生膨脹，第二打印頭把體積膨脹后的支撐材料逐層沉積在打印平臺(tái)上。

進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，打印主體材料為PLA三維成型絲料或ABS三維成型絲料或PP三維成型絲料，打印支撐材料為PLA三維成型粉末材料或ABS三維成型粉末材料或PP三維成型粉末材料；在第二通孔的位置設(shè)置有電磁閥，第一動(dòng)力單元包括腔體、螺旋送粉棍和電機(jī)，腔體內(nèi)設(shè)置螺旋送粉棍，螺旋送粉棍用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)的工作下帶動(dòng)螺旋送粉棍把發(fā)泡劑帶入熔融室內(nèi)，電機(jī)、電磁閥均與控制器電性連接。

由上述方案可見，粉末狀態(tài)的支撐材料與發(fā)泡劑的混合過程更為迅速、均勻，混合效果更好，工作效率提高。

一個(gè)優(yōu)選的方案是，在第二通孔的位置設(shè)置一個(gè)吹氣裝置，吹氣裝置把發(fā)泡劑均勻吹散在熔融室內(nèi)。

本發(fā)明還提供了一種具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī)的成型方法，三維打印機(jī)包括打印頭組件、打印平臺(tái)和控制器，打印頭組件可相對(duì)于打印平臺(tái)沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)；控制器分別與打印頭組件和打印平臺(tái)電連接；打印頭組件包括熔融室，打印材料在熔融室內(nèi)熔融后按照預(yù)定程序逐層沉積到打印平臺(tái)上；第一動(dòng)力單元裝載有發(fā)泡劑，第一動(dòng)力單元把發(fā)泡劑供應(yīng)至熔融室內(nèi)與打印材料混合熔融；

該成型方法包括下面的步驟：首先，執(zhí)行預(yù)備步驟，保持三維打印機(jī)處于工作狀態(tài)；然后，執(zhí)行三維物體主體部的成型步驟，打印頭組件把打印材料熔融后逐層沉積在打印平臺(tái)上形成三維物體的主體部；接著，執(zhí)行控制器判斷步驟，當(dāng)控制器判斷出需要打印三維物體的支撐部的時(shí)候，啟動(dòng)第一動(dòng)力單元工作；接著，執(zhí)行支撐部打印步驟，第一動(dòng)力單元工作，電機(jī)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)后把發(fā)泡劑帶入至熔融室內(nèi)與打印材料混合熔融形成支撐材料，打印材料在加入發(fā)泡劑之后體積發(fā)生膨脹；打印頭組件把混合熔融的支撐材料逐層沉積到打印平臺(tái)上形成支撐部；接著，交替執(zhí)行上述三維物體主體部的成型步驟、控制器判斷步驟和支撐材料的打印步驟，直至完成整個(gè)三維物體的成型。

一個(gè)優(yōu)選的方案是，支撐部打印步驟包括初期階段和后期階段，在初期階段，發(fā)泡劑以第一流量的速率加入至熔融室內(nèi)，在后期階段，發(fā)泡劑以第二流量的速率加入至熔融室內(nèi)，第一流量大于第二流量；同時(shí)，在初期階段形成的支撐材料的密度低于在后期階段形成的支撐材料的密度。

一個(gè)優(yōu)選的方案是，支撐部打印步驟包括初期階段、中期階段和后期階段，在初期階段，發(fā)泡劑以第一流量的速率加入至熔融室內(nèi)，在中期階段，發(fā)泡劑以第二流量的速率加入至熔融室內(nèi)，在后期階段，發(fā)泡劑以第三流量的速率加入至熔融室內(nèi)；第一流量大于第二流量，第二流量大于第三流量，第三流量為零；在初期階段形成的支撐材料的密度為第一密度，在中期階段形成的支撐材料的密度為第二密度，在后期階段形成的支撐材料的密度為第三密度；第一密度低于第二密度，第二密度低于第三密度，第三密度與三維物體的主體部密度相同。

一個(gè)優(yōu)選的方案是，打印主體材料為PLA三維成型絲料或ABS三維成型絲料或PP三維成型絲料；第一動(dòng)力單元包括腔體、螺旋送粉棍和電機(jī)，腔體內(nèi)設(shè)置螺旋送粉棍，螺旋送粉棍用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)的工作下帶動(dòng)螺旋送粉棍把發(fā)泡劑帶入至熔融室內(nèi)，電機(jī)與控制器電性連接。

一個(gè)優(yōu)選的方案是，打印頭組件包括第一打印頭和第二打印頭：第一打印頭裝載有打印主體材料,第一打印頭可相對(duì)打印平臺(tái)沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)；第二打印頭包括熔融室,熔融室具有第一通孔和第二通孔，打印支撐材料沿第一通孔進(jìn)入熔融室內(nèi)，第一動(dòng)力單元把發(fā)泡劑沿著第二通孔輸送至熔融室。打印主體材料為PLA三維成型絲料或ABS三維成型絲料或PP三維成型絲料，打印支撐材料為PLA三維成型粉末材料或ABS三維成型粉末材料或PP三維成型粉末材料；在第二通孔的位置設(shè)置有電磁閥，第一動(dòng)力單元包括腔體、螺旋送粉棍和電機(jī)，腔體內(nèi)設(shè)置螺旋送粉棍，螺旋送粉棍用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)的工作下帶動(dòng)螺旋送粉棍把發(fā)泡劑帶入熔融室內(nèi)，電機(jī)、電磁閥均與控制器電性連接。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是現(xiàn)有的一種三維物體的截面示意圖。

圖2是現(xiàn)有的一種通過三維打印機(jī)打印并具有支撐部的三維物體。

圖3是本發(fā)明的具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī)的第一實(shí)施例的示意圖。

圖4是本發(fā)明的具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī)的第一實(shí)施例的打印頭組件的示意圖。

圖5是本發(fā)明的具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī)的第二實(shí)施例的示意圖。

圖6是本發(fā)明的三維打印機(jī)第三實(shí)施例的示意圖。

圖7是本發(fā)明的三維打印機(jī)第三實(shí)施例的打印平臺(tái)上具有主體部時(shí)的打印狀態(tài)示意圖；

圖8是本發(fā)明的三維打印機(jī)第三實(shí)施例預(yù)備打印支撐材料時(shí)的打印狀態(tài)示意圖；

圖9是本發(fā)明的三維打印機(jī)第三實(shí)施例打印支撐部和懸空部的打印狀態(tài)示意圖。

圖10是本發(fā)明的三維打印機(jī)第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明的三維打印機(jī)第五實(shí)施例的打印頭、第一供應(yīng)單元、第二供應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明的三維打印機(jī)第五實(shí)施例的打印頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13是本發(fā)明的三維打印機(jī)第五實(shí)施例的存儲(chǔ)模塊內(nèi)預(yù)備打印的理論三維物體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14是本發(fā)明的三維打印機(jī)第五實(shí)施例的存儲(chǔ)模塊內(nèi)預(yù)備打印的理論三維物體的中間部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15是本發(fā)明的三維打印機(jī)第八實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖16是本發(fā)明的三維打印機(jī)第八實(shí)施例的部分組件之間的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

第一實(shí)施例

如圖3所示，本實(shí)施例提供一種具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī),其包括打印頭組件30、打印平臺(tái)13、控制器20和第一動(dòng)力單元40。

打印頭組件30分別相對(duì)于打印平臺(tái)10沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)?？刂破?0分別與打印頭組件30和打印平臺(tái)13電連接。在一種驅(qū)動(dòng)方式中，控制器20驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，電機(jī)通過傳動(dòng)部件帶動(dòng)打印平臺(tái)13或打印頭組件30的移動(dòng)。第一動(dòng)力單元40裝載有發(fā)泡劑，第一動(dòng)力單元40把發(fā)泡劑供應(yīng)至熔融室33內(nèi)與打印材料混合熔融。

如圖4所示，打印頭組件30包括熔融室33，打印絲料38依靠主動(dòng)輪39和支撐輪41的配合提供動(dòng)力，打印絲料38可以逐漸進(jìn)入到熔融室33內(nèi)。打印絲料38在熔融室33內(nèi)熔融后按照預(yù)定程序逐層沉積到打印平臺(tái)13上。

打印主體材料為PLA三維成型絲料或ABS三維成型絲料或PP三維成型絲料。優(yōu)選地，第一動(dòng)力單元40包括腔體、螺旋送粉棍和電機(jī)，腔體內(nèi)設(shè)置螺旋送粉棍，螺旋送粉棍用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)的工作下帶動(dòng)螺旋送粉棍把發(fā)泡劑帶入至熔融室內(nèi)，電機(jī)與控制器20電性連接。

在打印支撐部12的時(shí)候，第一動(dòng)力單元40把發(fā)泡劑加入到熔融室33內(nèi)，發(fā)泡劑與打印絲料38混合熔融后使得打印材料的體積發(fā)生膨脹，膨脹的熔融打印材料逐層沉積在打印平臺(tái)13上形成支撐部12，支撐部12的密度低于未經(jīng)處理的打印絲料38的密度，使用的支撐材料的重量相應(yīng)減少，從而實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。特別是針對(duì)于大型物體，如人體模型，建筑物模型的成型，支撐材料的成本節(jié)省非常顯著。本實(shí)施例的打印頭組件30只有一個(gè)打印頭，該打印頭可以作為主體部10、支撐部12和懸空部11的打印，當(dāng)打印主體部10的時(shí)候，第一動(dòng)力單元40是不工作的，也就是發(fā)泡劑不進(jìn)入熔融室33內(nèi)。當(dāng)打印支撐部12的時(shí)候，第一動(dòng)力單元40把發(fā)泡劑加入到熔融室33內(nèi)，發(fā)泡劑與打印絲料38混合熔融后形成支撐材料，支撐材料逐層沉積在打印平臺(tái)13上形成支撐部12。

本實(shí)施例的具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī)的成型方法包括下面的步驟。

首先，執(zhí)行預(yù)備步驟，保持三維打印機(jī)處于工作狀態(tài)。

然后，執(zhí)行三維物體主體部10的成型步驟，打印頭組件30把打印絲料38熔融后逐層沉積在打印平臺(tái)13上形成三維物體的主體部10。

接著，執(zhí)行控制器判斷步驟，當(dāng)控制器判斷出需要打印三維物體的支撐部12的時(shí)候，啟動(dòng)第一動(dòng)力單元40工作。

接著，執(zhí)行支撐部12的打印步驟，第一動(dòng)力單元40工作，電機(jī)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)后把發(fā)泡劑帶入至熔融室33內(nèi)與打印絲料38混合熔融形成支撐材料，打印材料在加入發(fā)泡劑之后體積發(fā)生膨脹。打印頭組件30把混合熔融的支撐材料逐層沉積到打印平臺(tái)13上形成支撐部12。

最后，當(dāng)完成支撐部12的打印步驟后，在支撐部12上打印形成懸空部11，完成整個(gè)三維物體的成型。

第二實(shí)施例

本實(shí)施例的具有支撐材料成型功能的三維打印機(jī)與第一實(shí)施例相同，下面僅就不同之處作出描述。如圖5所示，打印頭組件包括第一打印頭31和第二打印頭32。第一打印頭31內(nèi)裝載有打印主體材料,第一打印頭31可相對(duì)打印平臺(tái)13沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)。第二打印頭32包括熔融室33,熔融室33具有第一通孔和第二通孔，打印支撐材料沿第一通孔（熔融室的側(cè)面或頂面）進(jìn)入熔融室33內(nèi)，第一動(dòng)力單元把發(fā)泡劑沿著第二通孔輸送至熔融室33。

第一打印頭31完成主體部10和懸空部11的打印步驟。在打印主體部10的時(shí)候，第二打印頭32已經(jīng)完成發(fā)泡劑和打印絲料的混合熔融的步驟，體積發(fā)生膨脹。第二打印頭32預(yù)備工作，第二打印頭32把體積膨脹后的支撐材料逐層沉積在打印平臺(tái)13上形成支撐部12，這種方式相比第一實(shí)施例節(jié)省了時(shí)間。打印主體材料為PLA三維成型絲料或ABS三維成型絲料或PP三維成型絲料，打印支撐材料為PLA三維成型粉末材料或ABS三維成型粉末材料或PP三維成型粉末材料。

相比于第一實(shí)施例的一個(gè)打印頭，本實(shí)施例的兩個(gè)打印頭的技術(shù)方案可以顯著提高工作效率，在第一實(shí)施例中，一個(gè)打印頭在完成主體部10的打印步驟后，需要在熔融室33內(nèi)混合加入發(fā)泡劑后才可以繼續(xù)支撐部12的打印步驟，顯然這種方式的工作效率較慢。相比而言，本實(shí)施例的第一打印頭31完成主體部10的打印工作后，第二打印頭32已經(jīng)可以預(yù)先完成發(fā)泡劑與打印材料的混合熔融步驟，從而顯著提升工作效率。

在其它實(shí)施例中個(gè)，在第二通孔的位置設(shè)置有電磁閥。第一動(dòng)力單元包括腔體、螺旋送粉棍和電機(jī)，腔體內(nèi)設(shè)置螺旋送粉棍，螺旋送粉棍用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)的工作下帶動(dòng)螺旋送粉棍把發(fā)泡劑帶入熔融室33內(nèi)，電機(jī)、電磁閥均與控制器電性連接。采用這種方式時(shí)，粉末材料的支撐材料與發(fā)泡劑混合過程更為迅速、均勻，混合效果更好，工作效率提高。在更優(yōu)選的方案中，在第二通孔的位置設(shè)置一個(gè)吹氣裝置，吹氣裝置把發(fā)泡劑均勻吹散在熔融室33內(nèi)。

在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，支撐部12的打印步驟包括初期階段和后期階段。在初期階段，發(fā)泡劑以第一流量的速率加入至熔融室內(nèi)，在后期階段，發(fā)泡劑以第二流量的速率加入至熔融室內(nèi)，第一流量大于第二流量。因此，在初期階段形成的支撐材料的密度低于在后期階段形成的支撐材料的密度，由此得到了不同位置的密度不同的支撐部12。

在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，支撐部打印步驟包括初期階段、中期階段和后期階段。在初期階段，發(fā)泡劑以第一流量的速率加入至熔融室內(nèi)，在中期階段，發(fā)泡劑以第二流量的速率加入至熔融室內(nèi)，在后期階段，發(fā)泡劑以第三流量的速率加入至熔融室內(nèi)；第一流量大于第二流量，第二流量大于第三流量，第三流量為零。在初期階段形成的支撐材料的密度為第一密度，在中期階段形成的支撐材料的密度為第二密度，在后期階段形成的支撐材料的密度為第三密度；第一密度低于第二密度，第二密度低于第三密度，第三密度與三維物體的主體部密度相同。由此，支撐部12的密度由下向上依次包括第一密度支撐部、第二密度支撐部和第三密度支撐部，第三密度支撐部與原始打印絲料密度相同，這樣的方式有助于懸空部11的下底面成型在第三密度支撐部12上。

第三實(shí)施例

本實(shí)施例在第一實(shí)施例的三維打印機(jī)的基礎(chǔ)上,作出了進(jìn)一步改進(jìn)。如圖6所示，為本實(shí)施例提供的具有支撐材料打印頭的三維打印機(jī)，該三維打印機(jī)包括打印頭組件和打印平臺(tái)120。

打印頭組件可相對(duì)于打印平臺(tái)120沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)?？刂破?30分別與打印頭組件和打印平臺(tái)120直接或間接地電連接，控制器可以是一個(gè)單片機(jī)或芯片處理器或電腦或PLC（可編程邏輯控制器）程序。打印頭組件包括第一打印頭141、第二打印頭142和第三打印頭143。第一打印頭141裝載有打印主體材料，第一打印頭141可相對(duì)打印平臺(tái)120沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)。第二打印頭142裝載有打印支撐材料，第二打印頭142可相對(duì)打印平臺(tái)120沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)。

第一打印頭141和第二打印頭142可以采取線狀絲料熔融沉積的方式進(jìn)行打印，絲狀材料的傳動(dòng)、熔融擠出成型的過程采用現(xiàn)有的三維打印機(jī)的打印頭。例如，第一打印頭141和第二打印頭142可以采用美國(guó)MakerBot公司的具有PLA、ABS等絲料傳送、熔融、打印功能的打印頭。打印主體材料和打印支撐材料可以選用現(xiàn)有的用于三維打印的絲狀材料，例如PLA（聚乳酸），ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)，PVC（聚氯乙烯），PC（聚碳酸酯）。

第三打印頭143內(nèi)裝載有粘結(jié)劑，第三打印頭143可以是一個(gè)噴槍，噴槍把粘結(jié)劑噴涂在支撐板150上。第三打印頭143還可以是一個(gè)涂抹裝置，涂抹裝置可以在控制器130的控制下在支撐板150上涂抹一定厚度的粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的作用在于把支撐部的下底面粘附牢固在支撐板150上，這樣可以避免支撐部的位置移動(dòng)，如果發(fā)生位置移動(dòng)則會(huì)造成打印物體的偏差。粘結(jié)劑例如可以選擇如下物質(zhì)：氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑、觸變性(假塑性)氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑、儲(chǔ)存穩(wěn)定的觸變性a-氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑、快固化氰基丙烯酸酯酯結(jié)劑、氰基丙烯酸酯粘結(jié)劑的底漆、厭氣性可固化粘結(jié)劑、高強(qiáng)度儲(chǔ)存穩(wěn)定的厭氣性粘結(jié)劑、工業(yè)膠水、醫(yī)用膠水等。

支撐板組件具有連接在一起的移動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐板150，移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)支撐板150相對(duì)于打印平臺(tái)120在三維方向上移動(dòng)。支撐板150的邊緣部為柔性邊緣部，柔性邊緣部例如為硅膠，當(dāng)支撐板150移動(dòng)靠近主體部10的時(shí)候，柔性邊緣部可以起到一定的緩沖作用，避免在硬性撞擊到主體部10后對(duì)其表面造成損傷，或者硬性撞擊導(dǎo)致主體部10的位置發(fā)生移動(dòng)，而這種位置移動(dòng)造成的偏差會(huì)導(dǎo)致三維物體的精度下降。柔性邊緣部還可以設(shè)置有距離傳感器，距離傳感器例如可以是紅外傳感器或基于其它原理的距離傳感器，當(dāng)傳感器感應(yīng)到距離主體部10的距離小于一定距離后，控制器130控制并降低移動(dòng)支撐板150的移動(dòng)速率，距離傳感器可以是一個(gè)觸碰開關(guān)。距離傳感器、第一打印頭141、第二打印頭142、第三打印頭143、打印平臺(tái)120、支撐板150均直接或間接地與控制器130電性連接，控制器130由此控制它們的工作。例如在一種方式中，控制器130控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)通過傳動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)對(duì)第一打印頭141、第二打印頭142、第三打印頭143、打印平臺(tái)120、支撐板150的移動(dòng)控制。

本實(shí)施例的具有支撐材料打印頭的三維打印機(jī)的成型方法包括下面的步驟。

首先，執(zhí)行準(zhǔn)備步驟，啟動(dòng)三維打印機(jī)的開關(guān)，對(duì)打印頭組件和打印平臺(tái)120的位置進(jìn)行校準(zhǔn)，控制器130獲得三維物體的各層數(shù)據(jù)信息，三維物體為如圖2所示的三維物體，該三維物體具有主體部10、懸空部11和支撐部12，懸空部11分別與支撐部12和主體部10連接。

然后，如圖7所示，執(zhí)行主體部10的打印步驟，第一打印頭141把打印主體材料逐層沉積在打印平臺(tái)120上至打印平臺(tái)120上的第一高度121，由此形成主體部10，在執(zhí)行這個(gè)步驟的時(shí)候，支撐板150距離打印平臺(tái)120的距離較遠(yuǎn)，或者說，支撐板150不在打印平臺(tái)120的投影區(qū)域內(nèi)。

接著，如圖8所示，執(zhí)行移動(dòng)支撐板150的步驟，控制器130發(fā)出指令預(yù)備打印三維物體的支撐部12。支撐板150的邊緣部的一部分移動(dòng)并觸碰至主體部10。具體地，移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)支撐板150至打印平臺(tái)120上方的第二高度122，支撐板150首先以第一速率移動(dòng)至靠近主體部10的豎直部分的位置，柔性邊緣部的傳感器感應(yīng)到其距離主體部10的距離小于設(shè)定距離后，控制器130控制支撐板150以第二速率緩慢靠近主體部10，直到柔性邊緣部觸碰到支撐部10后，支撐板150則停止水平方向上的移動(dòng)。由于柔性邊緣部具有彈性，因此可以起到很好的緩沖作用，柔性邊緣部?jī)?yōu)選采用能量吸收材料或者太空棉，太空棉可以最大限度減少支撐板150對(duì)主體部10的沖擊作用。第二高度122在第一高度121的下方。

接著，如圖9所示，執(zhí)行支撐部12的打印步驟，第二打印頭142在支撐板150上逐層打印形成支撐部12。由于支撐板150可以移動(dòng)到第二高度122的位置用于承接支撐部12，因此支撐部12需要打印的高度顯著較少?，F(xiàn)有的支撐部12需要打印的正常高度為第一高度121。最后，執(zhí)行懸空部11的打印步驟，第一打印頭141在支撐部12上逐層打印形成懸空部11。懸空部11打印完畢之后就可以完成整個(gè)三維物體的打印。

第四實(shí)施例：

本實(shí)施例與上述第三實(shí)施例基本相同，下面僅就不同之處給出詳細(xì)介紹。

本實(shí)施例的支撐部12的密度低于主體部10的密度，密度的大小可以根據(jù)具體的打印方式?jīng)Q定，打印頭在支撐板150上擠出一條熔融絲狀打印材料，橫向的絲狀材料與縱向的絲狀材料重疊交叉，最后形成一個(gè)層結(jié)構(gòu)的三維物體。主體部10一般需要密度較高的結(jié)構(gòu)，而支撐部12由于僅僅是為了暫時(shí)性起到一定的支撐作用，因此可以打印形成松散的、密度較低的結(jié)構(gòu)。當(dāng)三維物體成型之后，則需要去除支撐部12。主體部10的密度與懸空部11的密度相同。

本實(shí)施例的打印頭組件還包括第三打印頭143，第三打印頭143內(nèi)裝載有粘結(jié)劑，在執(zhí)行支撐部打印步驟之前，第三打印頭143在支撐板150上涂抹一層粘結(jié)劑，支撐部12的第一層（下面的底層）覆蓋在支撐板150上的粘結(jié)劑上。由于本實(shí)施例的支撐部12的密度較小，且較為松散，因此第二打印頭142在支撐板150上打印支撐材料時(shí)，支撐部12的下底面容易發(fā)生位置移動(dòng)，在支撐板150上噴涂一層粘結(jié)劑之后，粘結(jié)劑可以對(duì)支撐部12的下底面起到粘附固定作用，從而避免支撐部12的意外位置移動(dòng)。

在其它實(shí)施例中，支撐板150為圓形支撐板，圓形支撐板可以繞其圓心周向旋轉(zhuǎn)。在圓形支撐板上可以劃分出第一區(qū)域、第二區(qū)域、第三區(qū)域，其中，第一區(qū)域在打印第一個(gè)三維物體時(shí)作為承接支撐部的專用區(qū)域，第二區(qū)域作為打印第二個(gè)三維物體時(shí)承接支撐部的專用區(qū)域，第三區(qū)域在打印第三個(gè)三維物體時(shí)作為承接支撐部的專用區(qū)域。當(dāng)打印完成第一個(gè)三維物體時(shí)，圓形支撐板上的第一區(qū)域上殘留的支撐部或粘結(jié)劑會(huì)妨礙第二個(gè)三維物體的打印。即使在支撐板上去除支撐部后，這種妨礙作用依然存在，因?yàn)樵谌コ尾康臅r(shí)候，支撐部的下底面很可能會(huì)殘留固體在圓形支撐板的上表面，如果直接更換圓形支撐板或者對(duì)其進(jìn)行清洗，則會(huì)降低工作效率。此時(shí)，圓形支撐板繞其圓心旋轉(zhuǎn)一定角度后，使得第二個(gè)三維物體的懸空部的投影可以正好在第二區(qū)域內(nèi)，第二區(qū)域是干凈的表面，因此可以作為支撐部的打印。當(dāng)完成第二個(gè)三維物體的打印后，圓形支撐板繞其圓心旋轉(zhuǎn)一定角度后，使得第三個(gè)預(yù)備打印的三維物體的懸空部的投影正好在第三區(qū)域內(nèi)，由于第三區(qū)域是干凈的表面，因此可以作為第三個(gè)三維物體的支撐部的打印區(qū)域，第三區(qū)域內(nèi)的支撐部的打印完成后，再完成第三個(gè)三維物體的懸空部的打印過程。

第五實(shí)施例

本實(shí)施例的三維打印在上面幾個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作出了進(jìn)一步的改進(jìn)。如圖10所示，本實(shí)施例的三維打印機(jī)包括打印頭組件、打印平臺(tái)210和控制器220。打印頭組件具有多個(gè)打印頭，本實(shí)施例的打印頭組件包括第一打印頭231、第二打印頭232和第三打印頭233。打印頭組件可相對(duì)于打印平臺(tái)210沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)?？刂破?20分別與第一打印頭231、第二打印頭232、第三打印頭233和打印平臺(tái)210控制性電連接。例如在一種方式中，控制器220控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)通過傳動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)對(duì)第一打印頭231、第二打印頭232、第三打印頭233、打印平臺(tái)210的移動(dòng)控制。

每一個(gè)打印頭內(nèi)裝載有一種顏色的打印絲料，具體地，第一打印頭231內(nèi)裝載白色打印絲料，第二打印頭232內(nèi)裝載紅色打印絲料，第三打印頭233內(nèi)裝載藍(lán)色打印絲料。打印絲料為PLA（聚乳酸）三維成型絲料或ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）三維成型絲料或PP（聚丙烯）三維成型絲料或PVC（聚氯乙烯）三維成型絲料或（PE）聚乙烯三維成型絲料。打印絲料具體還可以選擇其它顏色，如黃色、綠色、灰色等。

如圖11所示，打印頭包括熔融室234，打印絲料235在熔融室234內(nèi)熔融后從噴嘴239噴出，并按照預(yù)定程序逐層沉積到打印平臺(tái)210上。打印絲料235可以靠?jī)蓚€(gè)輸送輪移動(dòng)打印絲料235至熔融室234內(nèi)，兩個(gè)輸送輪包括一個(gè)主動(dòng)輪236和一個(gè)從動(dòng)輪237，主動(dòng)輪236可以由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。打印絲料235的遠(yuǎn)端纏繞在絲料盤上，絲料盤懸掛在三維打印機(jī)的機(jī)架上。

如圖12所示，第一動(dòng)力單元包括第一腔體241、第一螺旋送粉棍242和第一電機(jī)243，第一腔體241內(nèi)設(shè)置第一螺旋送粉棍242，第一螺旋送粉棍242用第一電機(jī)243驅(qū)動(dòng)，在第一電機(jī)243的工作下帶動(dòng)第一螺旋送粉棍242把玻璃纖維244帶入至熔融室234內(nèi)，第一電機(jī)243與控制器220電性連接。控制器220通過控制第一電機(jī)243的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制第一螺旋送粉輥242的轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)第一動(dòng)力單元供粉速率的控制。在其它實(shí)施例中，第一腔體241的第一出口245處設(shè)置一個(gè)第一電磁閥門，第一電磁閥門的大小可以根據(jù)流量大小進(jìn)行調(diào)控，第一電磁閥門也可以實(shí)現(xiàn)供粉速率的調(diào)節(jié)。第一動(dòng)力單元裝載有玻璃纖維244，第一動(dòng)力單元把玻璃纖維244供應(yīng)至熔融室234內(nèi)與打印絲料235在熔融室234內(nèi)混合熔融。

第二動(dòng)力單元的圖示結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見上述第一動(dòng)力單元的結(jié)構(gòu)，它們基本相同。第二動(dòng)力單元包括第二腔體、第二螺旋送粉棍和第二電機(jī)，第二腔體內(nèi)設(shè)置第二螺旋送粉棍，第二螺旋送粉棍用第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在第二電機(jī)的工作下帶動(dòng)第二螺旋送粉棍把塑料軟化劑帶入至熔融室234內(nèi)，第二電機(jī)與控制器220電性連接?？刂破?20通過控制第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制第二螺旋送粉輥的轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)第二動(dòng)力單元供粉速率的控制，在其它實(shí)施例中，第二腔體的第二出口處設(shè)置一個(gè)第二電磁閥門，第二電磁閥門的大小可以根據(jù)流量大小進(jìn)行調(diào)控，第二電磁閥門也可以實(shí)現(xiàn)供粉速率的調(diào)節(jié)。第二動(dòng)力單元裝載有塑料軟化劑，第二動(dòng)力單元把塑料軟化劑供應(yīng)至熔融室234內(nèi)與打印絲料235混合熔融。塑料軟化劑具體可以選擇：PVC（聚氯乙烯）柔軟劑、 PE（聚乙烯）柔軟劑或PP（聚丙烯）柔軟劑或其它對(duì)應(yīng)打印材料的柔軟劑。

玻璃纖維、塑料軟化劑的添加量根據(jù)具體需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般在千分之五到百分之一，具體根據(jù)需要添加不同量的塑料軟化劑或玻璃纖維，以得到不同軟化度的熔融打印材料，最后得到不同軟化度的三維物體。

本實(shí)施例的高精度彩色三維打印機(jī)的成型方法包括下面的步驟。本實(shí)施例預(yù)備打印如圖13所示的三維物體，該三維物體的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中，該三維物體250具有下側(cè)部分251、中間部分252和上側(cè)部分253，其中下側(cè)部分251為白色、中間部分252為紅色、上側(cè)部分253為灰色。如圖14所示，中間部分252具體包括第一部分254、第二部分255和第三部分256，其中第一部分254的硬度與打印絲料235的硬度相同，第二部分255的硬度大于打印絲料235的硬度，第三部分256的硬度小于打印絲料235的硬度。

首先，執(zhí)行預(yù)備步驟，保持三維打印機(jī)處于工作狀態(tài)。

然后，執(zhí)行打印絲料顏色選擇步驟，選定一種顏色的絲料打印，由于預(yù)備打印的三維物體的下側(cè)部分251為白色，因此首先選擇第一種打印絲料的顏色為白色?？刂破?20控制第一打印頭231工作，第一打印頭231帶動(dòng)白色的打印絲料熔融后沉積在打印平臺(tái)210上形成下側(cè)部分251。

接著，當(dāng)下側(cè)部分251打印完畢后，開始進(jìn)行中間部分252的打印過程，控制器220控制第二打印頭232把紅色絲料在熔融室234內(nèi)熔融后沉積在打印平臺(tái)210上形成中間部分252。

執(zhí)行判斷步驟，控制器220發(fā)出判斷信號(hào)，判斷執(zhí)行打印第一部分254或第二部分255或第三部分256的命令。當(dāng)執(zhí)行打印第一部分254的命令時(shí)，選定的打印絲料在熔融室234內(nèi)熔融后沉積在打印平臺(tái)210上形成第一部分254。當(dāng)執(zhí)行打印第二部分255的命令時(shí)，第一供應(yīng)單元按照一定速率把玻璃纖維244供應(yīng)至第二打印頭232的熔融室內(nèi)與打印絲料混合熔融后沉積在打印平臺(tái)210上形成第二部分255。當(dāng)執(zhí)行打印第三部分256的命令時(shí)，第二供應(yīng)單元按照一定速率把塑料軟化劑加入到第二打印頭232的熔融室內(nèi)與打印絲料熔融混合后沉積在打印平臺(tái)210形成第三部分256。具體地，由于第一部分254在下端，因此控制器220首先控制打印第一部分254，再打印第二部分255，最后打印第三部分256。當(dāng)打印第一部分254的時(shí)候，由于第一部分254需要的硬度與打印絲料的硬度相同，因此，只需要直接把紅色打印絲料熔融后沉積在打印平臺(tái)210上即可。第一部分254打印完成后，開始進(jìn)行第二部分255的打印，第二部分255的硬度大于打印絲料的硬度，控制器220發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)第一供應(yīng)單元工作，第一供應(yīng)單元按照第一流量的速率把玻璃纖維供應(yīng)至熔融室234內(nèi)與打印絲料混合熔融?；旌先廴诤蟮拇蛴〗z料的硬度要大于打印絲料的本身硬度，混合熔融后的打印材料逐層沉積在打印平臺(tái)210上，形成第二部分255。第二部分255打印完成后，開始進(jìn)行第三部分256的打印，第三部分256的硬度小于打印絲料的硬度，控制器220發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)第二供應(yīng)單元工作，第二供應(yīng)單元按照第二流量速率把塑料軟化劑供應(yīng)至熔融室234內(nèi)與打印絲料混合熔融?；旌先廴诤蟮拇蛴〗z料的硬度要小于打印絲料的本身硬度，混合熔融后的打印絲料逐層沉積在打印平臺(tái)上，形成第三部分256。

最后，重復(fù)執(zhí)行上述絲料顏色選擇步驟和判讀步驟，直至完成整個(gè)三維物體的成型，形成高精度彩色三維物體。

由上述方案可見，單一絲料根據(jù)具體的需要可以調(diào)節(jié)硬度，進(jìn)而得到在不同位置具有不同硬度的彩色三維物體。

第六實(shí)施例

本實(shí)施例的三維打印機(jī)與第五實(shí)施例基本相同，下面僅就不同之處詳細(xì)說明。

本實(shí)施例的三維打印機(jī)還包括表面硬度傳感器，表面硬度傳感器可以是超聲硬度傳感器或者其它現(xiàn)有的適合于測(cè)定固體表面硬度的傳感器。表面硬度傳感器用于檢測(cè)在打印平臺(tái)上形成的三維物體的硬度，表面硬度傳感器與控制器電連接。

控制器具有比較模塊和存儲(chǔ)模塊。比較模塊把表面硬度傳感器檢測(cè)到的硬度數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)模塊內(nèi)的硬度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在完成第一個(gè)三維物體的成型步驟后，可能需要重復(fù)打印該三維物體，以形成第二個(gè)、第三個(gè)或更多重復(fù)打印的三維物體。每完成一個(gè)三維物體的成型后,表面硬度傳感器即完成對(duì)該三維物體的表面的硬度的檢測(cè)并得到硬度數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例通過比較模塊和存儲(chǔ)模塊的設(shè)置，增加了一個(gè)硬度校準(zhǔn)的功能，具體實(shí)現(xiàn)該校準(zhǔn)功能的步驟如下。在完成第一個(gè)三維物體的成型步驟后，表面硬度傳感器獲得第一個(gè)三維物體的第一部分、第二部分和第三部分的硬度數(shù)據(jù)，比較模塊把該硬度數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)模塊內(nèi)的硬度數(shù)據(jù)相互比較并發(fā)出判段信號(hào)。存儲(chǔ)模塊內(nèi)的硬度數(shù)據(jù)為理論硬度數(shù)據(jù)，由于不同的打印機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，外界環(huán)境如溫度、濕度也不同，依據(jù)該理論硬度數(shù)據(jù)打印形成的三維物體的實(shí)際硬度與理論硬度數(shù)據(jù)會(huì)存在偏差，并且，這種偏差度有可能較大而超過一定的范圍。通過程序設(shè)定，如果表面硬度傳感器檢測(cè)到的硬度數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)模塊內(nèi)的硬度數(shù)據(jù)存在偏差，且偏差超過一定的閾值。控制器則相應(yīng)調(diào)節(jié)第一供應(yīng)單元加入至打印頭的熔融室內(nèi)的玻璃纖維的速率，或者調(diào)節(jié)第二供應(yīng)單元加入至熔融室內(nèi)的塑料軟化劑的速率。具體地，當(dāng)表面硬度傳感器檢測(cè)到三維物體的第二部分的硬度小于理論硬度的時(shí)候，在打印第二個(gè)三維物體的相同位置時(shí)，控制器則相應(yīng)加快第一供應(yīng)單元加入至熔融室內(nèi)的玻璃纖維的速率，當(dāng)玻璃纖維加入速率提高后，玻璃纖維與打印絲料混合熔融后得到的三維物體的硬度隨之增加。再比如，當(dāng)表面硬度傳感器檢測(cè)到三維物體的第三部分的硬度大于理論硬度的時(shí)候，在打印第二個(gè)三維物體的相同位置時(shí)，控制器則相應(yīng)加快第二供應(yīng)單元加入至熔融室內(nèi)的塑料軟化劑的速率，當(dāng)塑料軟化劑的加入速率提高后，塑料軟化劑與打印絲料混合熔融后得到的三維物體的硬度隨之降低。

第七實(shí)施例

在第五實(shí)施例中，第一打印頭231用于打印下側(cè)部分251，第二打印頭232用于打印中間部分252，第三打印頭233用于打印上側(cè)部分253。本實(shí)施例的第二打印頭包括第一子打印頭、第二子打印頭和第三子打印頭。其中，第一子打印頭、第二子打印頭和第三子打印頭均為裝載紅色打印絲料，第二打印頭專門用于打印三維物體的紅色中間部分，本實(shí)施例的紅色中間部分也包括第一部分、第二部分和第三部分。第一子打印頭專門用于打印第一部分，在打印第一部分的時(shí)候，第二子打印頭則混合玻璃纖維和打印絲料形成硬度加強(qiáng)的打印材料，最后沉積在打印平臺(tái)上形成第二部分；同時(shí)，第三子打印頭則混合塑料軟化劑和打印絲料形成硬度降低的打印材料。這種打印方式可以明顯提升三維物體的成型效率。

第八實(shí)施例

本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，作出了進(jìn)一步的改進(jìn)。本實(shí)施例的三維打印機(jī)包括打印頭組件和打印平臺(tái)，打印頭組件可相對(duì)于打印平臺(tái)沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)。控制器分別與打印頭組件和打印平臺(tái)電連接。

如圖15和圖16所示，打印頭組件包括第一送粉件310、第二送粉件320和第三送粉件330。

第一送粉件310具有第一中空筒體311，第一中空筒體311內(nèi)設(shè)置第一螺旋送粉棍312，第一中空筒體310的上游端設(shè)置有第一加粉口313，第一中空筒體311的下游端設(shè)置第一出口314。詞語“上游”是指粉末打印材料在第一中空筒體311內(nèi)行進(jìn)方向的前端，詞語“下游”是指粉末打印材料在第一中空筒體311內(nèi)行進(jìn)方向的后端。紅色粉末打印材料裝載在第一中空筒體311內(nèi)，第一出口314的位置設(shè)置有第一流量傳感器和第一閥門，第一流量傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第一出口314位置的紅色粉末打印材料的流量，并實(shí)時(shí)把監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸至控制器340。第一流量傳感器可以采用現(xiàn)有的粉末流量計(jì)或粉體流量計(jì)。紅色粉末打印材料沿第一加粉口313進(jìn)入至第一中空筒體310內(nèi)，第一螺旋送粉棍312帶動(dòng)紅色粉末打印材料至第一中空筒體311的第一出口314的位置，控制器340通過調(diào)節(jié)第一螺旋送粉棍312的轉(zhuǎn)速或者第一閥門的開口大小而對(duì)紅色粉末打印材料進(jìn)入到混合熔融室350的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一閥門優(yōu)選為控制粉末流動(dòng)的粉體式電磁閥門。

第二送粉件320的結(jié)構(gòu)與第一送粉件的結(jié)構(gòu)基本相同。第二送粉件320具有第二中空筒體，第二中空筒體內(nèi)設(shè)置第二螺旋送粉棍，第二中空筒體的上游端設(shè)置有第二加粉口，第二中空筒體的下游端設(shè)置第二出口。綠色粉末打印材料在第二中空筒體內(nèi)，第二出口的位置設(shè)置有第二流量傳感器，第二流量傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第二出口位置的綠色粉末打印材料的流量，并實(shí)時(shí)把監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸至控制器。第二流量傳感器采用現(xiàn)有的粉末流量計(jì)或粉體流量計(jì)。綠色粉末打印材料沿第二加粉口進(jìn)入至第二中空筒體，第二螺旋送粉棍帶動(dòng)綠色粉末打印材料至第二中空筒體的第二出口，控制器通過調(diào)節(jié)第二螺旋送粉棍的轉(zhuǎn)速以及第二閥門的開口大小對(duì)綠色粉末打印材料進(jìn)入到混合熔融室350的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

第三送粉件330的結(jié)構(gòu)與第一送粉件的結(jié)構(gòu)也基本相同。第三送粉件330具有第三中空筒體，第三中空筒體內(nèi)設(shè)置第三螺旋送粉棍，第三中空筒體的上游端設(shè)置有第三加粉口，第三中空筒體的下游端設(shè)置第三出口。藍(lán)色粉末打印材料在第三中空筒體內(nèi)，第三出口的位置設(shè)置有第三流量傳感器，第三流量傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第三出口位置的藍(lán)色粉末打印材料的流量，并實(shí)時(shí)把監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸至控制器。第三流量傳感器采用現(xiàn)有的粉末流量計(jì)或粉體流量計(jì)。藍(lán)色粉末打印材料沿第三加粉口進(jìn)入至第三中空筒體，第三螺旋送粉棍帶動(dòng)藍(lán)色粉末打印材料至第三中空筒體的第三出口，控制器通過調(diào)節(jié)第三螺旋送粉棍的轉(zhuǎn)速以及第三閥門的開口大小對(duì)藍(lán)色粉末打印材料進(jìn)入到混合熔融室350的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

混合熔融室350具有第一進(jìn)口351、第二進(jìn)口352、第三進(jìn)口353和打印噴嘴354，第一出口314和第一進(jìn)口351接通，第二出口和第二進(jìn)口352接通，第三出口和第三進(jìn)口353接通?；旌先廴谑?50內(nèi)設(shè)置有攪拌元件341和加熱元件342，攪拌元件341和加熱元件342均與控制器340電性連接。打印平臺(tái)360上設(shè)置有重量傳感器343，重量傳感器343可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打印平臺(tái)360上的重量數(shù)據(jù)，并且把數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至控制器340?？刂破?40還分別與第一流量傳感器344、第二流量傳感器345和第三流量傳感器346電性連接。由此，控制器340可以實(shí)時(shí)獲得第一送粉件310加入到混合熔融室350內(nèi)的紅色粉末打印材料的質(zhì)量，還可以實(shí)時(shí)獲得第二送粉件320加入到混合熔融室350內(nèi)的綠色粉末打印材料的質(zhì)量，還可以實(shí)時(shí)獲得第三送粉件330加入到混合熔融室350內(nèi)的藍(lán)色粉末打印材料的質(zhì)量。

該成型方法包括下面的步驟。

首先，執(zhí)行準(zhǔn)備步驟，啟動(dòng)三維打印機(jī)的開關(guān)，對(duì)打印頭組件和打印平臺(tái)360的位置進(jìn)行校準(zhǔn)，控制器340獲得三維物體的各層數(shù)據(jù)信息，各層數(shù)據(jù)信息包括顏色數(shù)據(jù)信息，三維打印機(jī)預(yù)備打印第一種顏色的熔融材料?？刂破?40包括一個(gè)處理器，處理器經(jīng)過分析和計(jì)算，確定第一種顏色的熔融材料的重量配比為:加入紅色粉末打印材料10質(zhì)量份，加入綠色粉末打印材料10質(zhì)量份，加入藍(lán)色粉末打印材料10質(zhì)量份。

接著，執(zhí)行送粉步驟，第一送粉件310向混合熔融室350加入第一質(zhì)量份（10質(zhì)量份）的紅色粉末打印材料，第一流量傳感器344實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)紅色粉末打印材料加入到混合熔融室350內(nèi)的重量，并把信息傳輸至控制器340。當(dāng)加入混合熔融室350內(nèi)的量至10質(zhì)量份時(shí)，第一送粉件310停止向混合熔融室350內(nèi)再加入紅色粉末打印材料。第二送粉件320向混合熔融室350加入第二質(zhì)量份（10質(zhì)量份）的綠色粉末打印材料，第二流量傳感器345實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)綠色粉末打印材料加入到混合熔融室350內(nèi)的重量，并把信息傳輸至控制器340，當(dāng)加入混合熔融室350內(nèi)的量至10質(zhì)量份時(shí)，控制器340控制停止第二送粉件320向混合熔融室350內(nèi)再加入綠色粉末打印材料。第三送粉件330向混合熔融室350加入第三質(zhì)量份（10質(zhì)量份）的藍(lán)色粉末打印材料，第三流量傳感器346實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)藍(lán)色粉末打印材料加入到混合熔融室350內(nèi)的重量，并把信息傳輸至控制器340，當(dāng)加入量至10質(zhì)量份時(shí)，控制器340控制停止向混合熔融室350內(nèi)再加入藍(lán)色粉末打印材料。通過控制器340、第一流量傳感器344、第二流量傳感器345和第三流量傳感器346的協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)了紅色粉末打印材料、綠色粉末打印材料和藍(lán)色粉末打印材料加入到混合熔融室350內(nèi)的精確控制，由此可以實(shí)現(xiàn)高精度三維物體的成型。在一種替代的實(shí)施例中，也可以省略第一流量傳感器344、第二流量傳感器345和第三流量傳感器346，而是通過控制器340控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)帶動(dòng)第一螺旋送粉棍312、第二螺旋送粉棍或第三螺旋送粉棍的旋轉(zhuǎn)而把固定流量的粉末材料輸送至混合熔融室350內(nèi)，同時(shí)，需要記錄時(shí)間，根據(jù)時(shí)間與流量的關(guān)系得到加入混合熔融室350內(nèi)的粉末打印材料的重量。雖然這種替代方式的精確度不如傳感器的方式，但是也可以獲得不同顏色的混合熔融材料。

接著，執(zhí)行混合和熔融步驟，10質(zhì)量份的紅色粉末打印材料、10質(zhì)量份的綠色粉末打印材料和10質(zhì)量份的藍(lán)色粉末打印材料在混合熔融室50內(nèi)發(fā)生混合、熔融后得到第一種顏色的熔融材料，混合過程持續(xù)一定時(shí)間如30秒或1分鐘至均勻，熔融持續(xù)一定時(shí)間如45秒或2分鐘至均勻。

接著，執(zhí)行層打印步驟，第一種顏色的熔融材料在打印平臺(tái)360上形成預(yù)定的三維圖形，重量傳感器343得到重量數(shù)據(jù)信息，監(jiān)測(cè)到打印平臺(tái)360上增加了15質(zhì)量份的三維物體，該數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸至控制器340，控制器340經(jīng)過運(yùn)算后得知混合熔融室350內(nèi)的熔融材料的總重量剩余應(yīng)為15質(zhì)量份，其中，紅色打印材料、綠色打印材料和藍(lán)色打印材料在總重量中的質(zhì)量各為5質(zhì)量份。

接著，如果控制器340預(yù)備打印第二種顏色的熔融材料，第二種顏色的熔融材料的理論重量配比為:加入紅色粉末打印材料8質(zhì)量份，加入綠色粉末打印材料7質(zhì)量份，加入藍(lán)色粉末打印材料6質(zhì)量份。經(jīng)過計(jì)算可知，執(zhí)行顏色變化步驟，顏色變化步驟為：控制第一送粉件310向混合熔融室350內(nèi)加入3質(zhì)量份的紅色粉末打印材料，控制第二送粉件320向混合熔融室350內(nèi)加入2質(zhì)量份的綠色粉末打印材料，控制第三送粉件330向混合熔融室350內(nèi)加入1質(zhì)量份的藍(lán)色粉末打印材料。最后，經(jīng)過混合和熔融步驟后得到第二種顏色的熔融材料。

接著，重復(fù)執(zhí)行層打印步驟和顏色變化步驟，直至完成三維物體的成型。

在其它實(shí)施例中，打印頭組件還包括支撐材料打印頭，支撐材料打印頭可相對(duì)于打印平臺(tái)沿三維方向獨(dú)立地移動(dòng)。三維打印機(jī)還包括警報(bào)裝置，警報(bào)裝置與控制器電性連接；當(dāng)?shù)谝凰头奂?或第二送粉件和/或第三送粉件內(nèi)裝載的粉末材料低于設(shè)定值后，控制器發(fā)出信號(hào)控制警報(bào)裝置發(fā)出警報(bào)?；旌先廴谑?50內(nèi)設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)顏色識(shí)別傳感器，顏色識(shí)別傳感器與控制器電性連接，顏色識(shí)別傳感器可以加強(qiáng)對(duì)混合熔融室350內(nèi)得到的混合熔融打印材料的顏色進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量，當(dāng)其檢測(cè)到混合熔融室350內(nèi)的顏色出現(xiàn)誤差后，通過顏色識(shí)別傳感器把檢測(cè)信號(hào)傳輸至控制器340，控制器340反饋控制調(diào)節(jié)第一送粉件、第二送粉件和第三送粉件加入到混合熔融室350內(nèi)的粉末材料的量，由此實(shí)現(xiàn)三種顏色粉末材料在混合熔融室350內(nèi)的比例調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)混合熔融室內(nèi)顏色的調(diào)節(jié)，從而得到一種彩色精度更高的三維物體。顏色識(shí)別傳感器最好設(shè)置在混合熔融室的噴嘴位置。在混合熔融室350內(nèi)的上側(cè)部設(shè)置一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)的控制開關(guān)與控制器340電連接，鼓風(fēng)機(jī)最好可以提供持續(xù)性旋轉(zhuǎn)的氣流，旋轉(zhuǎn)的氣流帶動(dòng)紅色粉末打印材料、綠色粉末打印材料和藍(lán)色粉末打印材料預(yù)混合?；旌先廴谑?50內(nèi)還可以設(shè)置負(fù)壓裝置，負(fù)壓裝置向室內(nèi)提供負(fù)壓氣流，負(fù)壓氣流特別需要提供在第一進(jìn)口351、第二進(jìn)口352和第三進(jìn)口353的位置，負(fù)壓氣流的設(shè)置有助于不同的粉末材料沿著第一進(jìn)口351、第二進(jìn)口352和第三進(jìn)口353快速、完全地進(jìn)入到混合熔融室350內(nèi)。為了使得混合熔融室350得到的混合熔融材料更容易從打印噴嘴354噴出,可以在混合熔融室350內(nèi)設(shè)置一個(gè)螺桿,電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)后可以加快混合熔融材料由打印噴嘴354噴出。打印噴嘴354的開口位置設(shè)置有電磁閥門，電磁閥門與控制器340電性連接，當(dāng)混合熔融室350內(nèi)的各種顏色的粉末材料在混合熔融的時(shí)候，電磁閥門處于閉合狀態(tài)，直至顏色識(shí)別傳感器檢測(cè)到混合熔融室350內(nèi)的熔融材料的顏色達(dá)到理論需求的顏色的時(shí)候，控制器340開啟打印噴嘴354位置的電磁閥門。

第一流量傳感器、第二流量傳感器、第三流量傳感器、顏色識(shí)別傳感器、重量傳感器可以直接或間接地與控制器連接。連接方式可以是有線連接或無線連接，無線連接例如為WiFi連接，藍(lán)牙連接等。傳感器可以包括一個(gè)發(fā)出信號(hào)天線，供電電池，控制器包括一個(gè)接收信號(hào)天線、供電電池?？刂破靼ㄒ粋€(gè)PLC編程程序或者芯片處理器，或者控制器就是一個(gè)電腦或手機(jī)，工作人員可以通過該電腦或手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)三維打印機(jī)的控制。

根據(jù)顏色配比的原理，對(duì)三元色的重量比例進(jìn)行調(diào)節(jié)后可以得到具體需要的顏色。具體地，三種顏色的粉末打印材料的流量均可以根據(jù)具體的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而得到需要的混合熔融后的不同顏色的打印材料。