一種快速彩色3d打印裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種打印機(jī)裝置，具體涉及一種快速彩色3D打印裝置，屬于彩色3D打印機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)物打印是現(xiàn)在比較流行的技術(shù)，是指在實(shí)物上打印圖形，比如在手機(jī)外殼上打印圖形，使得打印材料不僅局限于紙張等平面介質(zhì)，例如CN 202213316U公開了一種萬能彩色實(shí)物數(shù)碼打印機(jī)，可以在軟、硬質(zhì)材料的實(shí)物上印刷文字或圖案等。但是現(xiàn)有的打印機(jī)打出的圖形都是簡單的彩色圖形，缺乏立體感，不夠生動形象，而通過浮雕的方式雕刻出的圖形雖然具有立體感，但是雕刻的成本過高，效率較低，難以大批量生產(chǎn)。
[0003]3D打印生產(chǎn)技術(shù)屬于成型增材制造技術(shù)，由軟件把計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的三維實(shí)體圖分解成若干層平面切片，通過3D打印機(jī)打印輸出，從而生產(chǎn)不同材質(zhì)所需部件和構(gòu)件；因其柔性化、客制化、近凈成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊發(fā)展前景。目前開發(fā)出的生產(chǎn)方法包括激光立體成型法、選擇性激光燒結(jié)法、選擇性電子束燒結(jié)法、熱融堆積成型法等，例如CN 103895228A即公開了一種熱融堆積成型法彩色3D打印設(shè)備。
[0004]傳統(tǒng)的3D打印一般是粉末3D打印(3DP)，是一種利用微滴噴射、粉末粘結(jié)技術(shù)的3D打印方法。噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，按照當(dāng)前分層截面的信息，在事先鋪好的一層粉末材料上，有選擇性地噴射粘結(jié)劑，使部分粉末粘結(jié)，形成一層截面薄層；一層成形完后，工作臺下降一個層厚，進(jìn)行下一層的鋪粉，繼而選區(qū)噴射粘結(jié)劑，成形薄層同時也會與已成形零件粘為一體；不斷循環(huán)此過程，直至零件加工完為止；通常所成形的零件還需要一定的后處理，如干燥、燒結(jié)等，從而得到最后的零件。然而，現(xiàn)有的粉末3D打印機(jī)需要較長時間進(jìn)行供粉和粘結(jié)劑，固化時間長，而且占用空間龐大，操作過程冗雜，特別是清理未成形粉末時不夠方便，容易造成粉末污染周圍環(huán)境。，為此，CN 103935037A公開了一種集成式粉末彩色3D打印機(jī)。
[0005]如何將實(shí)物打印與3D打印技術(shù)結(jié)合，既獲得3D打印的立體效果，又能夠有效降低成本，提高生產(chǎn)效率，從而達(dá)到快速、高效、靈活，適合大批量生產(chǎn)，一直是印刷行業(yè)追求的目標(biāo)。正是由于上述原因，能夠打印出彩色3D效果照片的快速打印裝置將會具有巨大的使用價值和市場前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，開發(fā)出一種快速彩色3D打印裝置及采用其的快速打印方法，該裝置包括可沿X軸方向移動的噴頭組件，可分別沿Y軸方向和Z軸豎直方向移動的工作臺，在噴頭組件上安裝多個噴管，其中分別盛裝多種液體打印物料，包括白色基質(zhì)物料和多種彩色物料，在一次移動過程中，各個噴管分別工作，首先通過白色基質(zhì)物料打印出圖像，尤其是圖像中顏色較深的區(qū)域，再通過彩色物料打印圖像的色彩，最終形成的圖像上部分區(qū)域向外凸出，提高了圖像的立體感，更為生動，從而完成本發(fā)明。
[0007]具體來說，本發(fā)明的目的在于提供一種快速彩色3D打印裝置，該裝置包括圖像處理模塊和執(zhí)行裝置，其中，
[0008]所述圖像處理模塊包括接收模塊、分層模塊、計(jì)算模塊和輸出模塊，
[0009]所述執(zhí)行裝置包括工作臺和設(shè)置在其上方的噴頭組件，其中所述工作臺用以放置并固定待打印的工件，所述噴頭組件用以向所述待打印的工件上噴涂物料。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，所述噴頭組件包括多條并列排布的噴管和與噴管并列排布的物料固化裝置，在所述噴管上設(shè)置有多個噴嘴，和/或
[0011 ] 優(yōu)選所述噴管內(nèi)盛裝有物料，并分別獨(dú)立地連接有供料恒壓系統(tǒng)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，多個噴嘴設(shè)置在所述噴管上，噴嘴最小直徑為納米至皮米級，在噴嘴上設(shè)置有電壓傳感開關(guān)，和/或
[0013]優(yōu)選噴嘴上的電壓傳感開關(guān)由導(dǎo)線連通至控制芯片，所述控制芯片與圖像處理模塊相連，優(yōu)選所述控制芯片和導(dǎo)線設(shè)置在噴管內(nèi)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，所述噴管至少包括用于盛裝彩色(如紅、黃、藍(lán)色)物料的噴管和一條或多條用于盛裝白色基質(zhì)物料的噴管，優(yōu)選有4條噴管，所述噴管還包括一條或多條用于盛裝黑色物料的噴管，優(yōu)選地，所述噴管有8條，其中，盛裝黑色、紅色、黃色和藍(lán)色物料的噴管各有一條，盛裝白色/透明色基質(zhì)物料的噴管有4條。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，其特征在于，所述物料固化裝置包括一個或兩個紫外光燈，優(yōu)選兩個，分別位于所述多條噴管的兩側(cè)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，所述執(zhí)行裝置還包括廢液收集槽和吸液裝置，都設(shè)置在噴頭組件沿X軸方向移動時所能經(jīng)過的路徑上，
[0017]優(yōu)選地，所述吸液裝置包括吸液接頭和負(fù)壓機(jī)，更優(yōu)選地，所述吸液接頭呈一端開口的罩狀，其開口的端面上設(shè)置有硅膠墊圈，在所述吸液裝置上還設(shè)置有刮板，所述刮板由娃膠等軟質(zhì)材料制成。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，所述執(zhí)行裝置還包括用于控制噴頭組件沿X軸方向移動的X軸驅(qū)動裝置；所述工作臺下方設(shè)置有機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)置有控制工作臺沿著Y軸方向移動的Y軸驅(qū)動裝置，在所述機(jī)架上還設(shè)置有用于控制所述機(jī)架沿Z軸方向移動的Z軸驅(qū)動裝置。
[0019]本發(fā)明還提供一種采用上述彩色3D打印裝置進(jìn)行快速打印的方法，包括如下步驟:
[0020]步驟1，獲取圖像信息，通過圖像處理模塊進(jìn)行處理，
[0021]步驟2，將待打印物或工件置于工作臺上，調(diào)整待打印物與噴頭的距離，
[0022]步驟3，通過執(zhí)行裝置上的工作臺和噴頭組件協(xié)同作業(yè)，首先在工件或待打印物上打印基質(zhì)物料，任選該步驟進(jìn)行一次或重復(fù)多次，
[0023]步驟4，通過執(zhí)行裝置上的工作臺和噴頭組件協(xié)同作業(yè)，在工件或待打印物上打印彩色物料，任選該步驟進(jìn)行一次或重復(fù)多次，
[0024]任選重復(fù)進(jìn)行以上步驟3和4，直至打印完畢。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，步驟2中，將待打印物或工件置于工作臺上，設(shè)置紅外線測高傳感器對待打印物的高度進(jìn)行測量，待打印物與噴頭的距離在O至20mm之間，優(yōu)選I至15mm，更優(yōu)選2至10_，還優(yōu)選3至5_。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行裝置執(zhí)行打印作業(yè)之前，將噴頭組件移動至吸液裝置上方，并對噴頭組件上的噴管做吸液處理，
[0027]在打印過程中，每隔預(yù)定時間或者噴頭組件沿X軸方向往復(fù)若干次以后將噴頭組件移動至廢液收集槽上方，并執(zhí)行散噴作業(yè)，優(yōu)選地，噴頭組件沿X軸方向往復(fù)移動3-15次，優(yōu)選5-12次，更優(yōu)選7-10次后執(zhí)行一次散噴作業(yè)。
[0028]本發(fā)明提供的快速彩色3D打印裝置的有益效果匯總?cè)缦?
[0029](I)本發(fā)明提供的快速彩色3D打印裝置具有多條物料噴管，能夠盛裝不同顏色的物料，在一次移動過程中，多個噴管分別工作，完成多種顏色的噴涂，打印效率高；
[0030](2)本發(fā)明提供的快速彩色3D打印裝置具有一條或多條盛裝白色或無色基質(zhì)物料的噴管，能夠快速、高效地在待打印工件上形成具有預(yù)定厚度的涂層，使得打印出的圖像上具有凸起，產(chǎn)生明顯的立體感或3D效果；
[0031](3)本發(fā)明提供的快速彩色3D打印裝置中控制噴嘴工作的芯片設(shè)置在噴管內(nèi)，節(jié)約空間，提高了噴頭組件的集成化，使得噴頭組件的移動更為靈活、方便所述控制芯片與圖像處理模塊相連，對接收到的控制信息進(jìn)行分解，從而可以精確地控制各個噴嘴；
[0032](4)本發(fā)明提供的快速彩色3D打印裝置中的物料固化裝置配備有冷卻系統(tǒng)，避免了紫外光燈溫度過高，從而延長了紫外光燈的使用壽命，并避免了噴嘴內(nèi)的物料出現(xiàn)固結(jié)而堵塞噴嘴的現(xiàn)象；
[0033](5)本發(fā)明提供的快速彩色3D打印裝置在打印過程中及時進(jìn)行“散噴”，避免了因物料物料中的溶劑成分揮發(fā)后造成剩余部分發(fā)生固化而堵塞噴嘴的情況，保證了噴嘴及噴頭組件3的工作壽命和工作質(zhì)量；
[0034](6)本發(fā)明提供的采用彩色3D打印裝置快速打印方法中，可以簡單地通過設(shè)定基質(zhì)物料層和彩色物料層的打印次數(shù)來獲得不同厚度的打印圖像，操作快速、畫質(zhì)精確度高、立體感強(qiáng)；
[0035](7)本發(fā)明提供的采用