彩色立體打印裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種彩色立體打印裝置及方法，所述方法包括：建立一彩色立體工件的實(shí)體模型，其中，所述實(shí)體模型至少由復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)及每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩所組成；建立一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表以記錄一熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同色彩所需的加熱溫度；依照一預(yù)定順序，讀取復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩，并依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置，依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表加熱該熱熔性材料，并由所述打印頭擠出所述熱熔性材料，能夠控制單一材質(zhì)成型前的加熱溫度來(lái)改變其色彩，從而打印出彩色立體工件。
【專利說(shuō)明】彩色立體打印裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彩色立體打印裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，以及制造技術(shù)的演進(jìn)，許多工件的制造時(shí)程與精度都不斷的提升。而傳統(tǒng)的切削加工、鑄造成型等技術(shù)，已無(wú)法完全解決各種工件的生產(chǎn)需求，特別是形狀特殊或者內(nèi)部有空孔的工件。然而，3D打印技術(shù)(立體打印)的發(fā)展，卻給這些制造的難題帶來(lái)了一線生機(jī)。而立體打印技術(shù)，不但可以提供快速模型成型，對(duì)于某些工件，甚至可以直接提供足夠精度的成品或半成品成型。
[0003]其實(shí)3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很多年。從選擇性雷射燒結(jié)成型(SelectiveLaser Sintering, SLS)、三維粉末黏結(jié)(3DP)、分層實(shí)體制造(Laminated ObjectManufacturing, L0M)到目前主流的溶融沉積成型(Fused Deposition Modeling, FDM),乃至于最新的光固化(DLP)技術(shù)，都已經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)，并投入生產(chǎn)。目前立體打印技術(shù)，利用熔化或軟化可塑性材料的方法來(lái)制造打印的“墨水”，主要以塑料，金屬，陶瓷為主。然而，工件本體大部分都是單一材質(zhì)，單一顏色，雖然有些打印技術(shù)可以使用多種材料進(jìn)行打印，但是每種材料僅具有一種顏色。因此，若欲利用立體打印成型彩色的工件，則會(huì)變得非常繁瑣與復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種彩色立體打印裝置及方法，能夠使單一材質(zhì)具有不同的顏色，從而可以成型彩色立體工件。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種彩色立體打印裝置，適用于一彩色立體工件的打印，包括:
[0006]打印臺(tái)；
[0007]打印頭，所述打印頭至少具有一擠型噴嘴及一加熱模塊；
[0008]連接所述打印頭的熱熔性材料供應(yīng)模塊，用于提供熱熔性材料至所述打印頭，其中，所述熱熔性材料根據(jù)不同溫度而具有不同顏色；
[0009]計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊，用于建立所述彩色立體工件的實(shí)體模型，所述實(shí)體模型至少由復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)及每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩組成；以及
[0010]連接所述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊、打印臺(tái)及打印頭的控制模塊，所述控制模塊具有一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，所述控制模塊用于依照一預(yù)定順序，從所述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊讀取復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩，并依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置，依據(jù)所述色彩及該溫度和色彩對(duì)應(yīng)表控制所述加熱模塊加熱所述熱熔性材料，并由所述擠型噴嘴擠出所述熱熔性材料。
[0011]進(jìn)一步的，在上述彩色立體打印裝置中，所述預(yù)定順序設(shè)定于所述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊中，所述預(yù)定順序由所述實(shí)體模型在一第一軸向分割成復(fù)數(shù)個(gè)層的一第一順序，每一層在一第二軸向分割成復(fù)數(shù)條線的一第二順序，以及每一條線在一第三軸向的點(diǎn)的一第三順序所組成。
[0012]進(jìn)一步的，在上述彩色立體打印裝置中，所述控制模塊用于控制打印臺(tái)在所述第一軸向上移動(dòng)，且控制所述打印頭在所述第二軸向及第三軸向上移動(dòng)。
[0013]進(jìn)一步的，在上述彩色立體打印裝置中，所述溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，用于記錄所述熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同的色彩所需的加熱溫度。
[0014]進(jìn)一步的，在上述彩色立體打印裝置中，所述溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，用于記錄所述熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同的色彩所需的加熱溫度及加熱時(shí)間。
[0015]進(jìn)一步的，在上述彩色立體打印裝置中，所述控制模塊，用于依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表控制所述加熱模塊加熱該熱熔性材料的溫度及時(shí)間。
[0016]進(jìn)一步的，在上述彩色立體打印裝置中，在所述熱熔性材料供應(yīng)模塊中的熱熔性材料成絲狀；
[0017]所述打印頭還包括一擠壓模塊，用于從所述熱熔性材料供應(yīng)模塊接收絲狀的熱熔性材料，并施以一擠壓力量至所述打印頭的加熱模塊與擠型噴嘴。
[0018]進(jìn)一步的，在上述方法中，所述熱熔性材料為熱塑型色彩不可逆塑料。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一面，提供一種彩色立體打印方法，適用于一彩色立體打印裝置進(jìn)行一彩色立體工件的打印，所述彩色立體打印裝置至少包括一打印臺(tái)及一打印頭，所述彩色立體打印方法包括:
[0020]建立一彩色立體工件的實(shí)體模型，其中，所述實(shí)體模型至少由復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)及每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩所組成；
[0021]建立一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表以記錄一熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同色彩所需的加熱溫度；
[0022]依照一預(yù)定順序，讀取復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩，并依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置，依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表加熱該熱熔性材料，并由所述打印頭擠出所述熱熔性材料。
[0023]進(jìn)一步的，在上述方法中，所述預(yù)定順序由所述實(shí)體模型在一第一軸向分割成復(fù)數(shù)個(gè)層的一第一順序，每一層在一第二軸向分割成復(fù)數(shù)條線的一第二順序，以及每一條線在一第三軸向的點(diǎn)的一第三順序所組成。
[0024]進(jìn)一步的，在上述方法中，依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置的步驟中:
[0025]依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)在所述第一軸向上移動(dòng)，且控制所述打印頭在所述第二軸向及第三軸向上移動(dòng)。
[0026]進(jìn)一步的，在上述方法中，所述溫度和色彩對(duì)應(yīng)表中還記錄有熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同的色彩所需的加熱時(shí)間。
[0027]進(jìn)一步的，在上述方法中，依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表加熱該熱熔性材料的步驟中:
[0028]依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表控制所述熱熔性材料的加熱時(shí)間。
[0029]進(jìn)一步的，在上述方法中，所述熱熔性材料為熱塑型色彩不可逆塑料。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)建立一彩色立體工件的實(shí)體模型，其中，所述實(shí)體模型至少由復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)及每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩所組成；建立一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表以記錄一熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同色彩所需的加熱溫度；依照一預(yù)定順序，讀取復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩，并依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置，依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表加熱該熱熔性材料，并由所述打印頭擠出所述熱熔性材料，能夠控制單一材質(zhì)成型前的加熱溫度來(lái)改變其色彩，從而打印出彩色立體工件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的彩色立體打印裝置中打印頭的剖面示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的彩色立體打印裝置的立體示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的彩色立體打印裝置的模塊圖；
[0034]圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的彩色立體打印方法的模塊圖；
[0035]其中，100:彩色立體打印裝置；110:打印臺(tái)；112:彩色立體工件；120:打印頭；122:擠型噴嘴；124:加熱模塊；126:擠壓模塊；128A, 128B:滾輪；129:擠壓力量；130:熱熔性材料供應(yīng)模塊；132，134:絲狀熱熔性材料；210:第一軸向；220:第二軸向；230:第三軸向；310:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊；320:控制模塊；400:流程圖；410，420，430，440，450,460:步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，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(shuō)明。值得注意的是，為了讓本發(fā)明能更容易理解，附圖僅為示意圖，相關(guān)尺寸并非以實(shí)際比例繪示。這些實(shí)施例僅為本發(fā)明代表性的實(shí)施例，其中所舉例的特定方法，裝置，條件，材質(zhì)等并非用以限定本發(fā)明或?qū)?yīng)的實(shí)施例。
[0037]以熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling, FDM)為例，一般會(huì)將要成型的工件，建立一實(shí)體模型(Solid Model)，比如在一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊(CAD/CAMmodule)中建立。且將此實(shí)體模型分為一層層極薄的截面，舉例而言，比如在第一軸向上(例如Z軸)分割成一層層的截面。然后，生成控制打印頭移動(dòng)軌跡的二維幾何信息，比如在第二軸向(例如X軸)上先分割成一條條的線段(垂直于X軸)，然后每一個(gè)線段在第三軸向(例如Y軸)上的所有點(diǎn)可以依照一定的順序排列，比如從Y最大值到最小值的順序，藉此就可以形成打印頭移動(dòng)的二維軌跡。打印頭把熱熔性材料(ABS樹(shù)脂、尼龍、蠟等)加熱到臨界狀態(tài)，呈現(xiàn)半流體性質(zhì)，在控制模塊的控制下，沿確定的二維幾何信息運(yùn)動(dòng)軌跡，打印頭將半流動(dòng)狀態(tài)的材料擠壓出來(lái)，凝固形成輪廓形狀的薄層。當(dāng)一層完畢后，透過(guò)垂直升降系統(tǒng)將打印臺(tái)降下新形成層，進(jìn)行固化。這樣層層堆積粘結(jié)，自下而上形成一個(gè)工件的立體實(shí)體。
[0038]請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種彩色立體打印裝置中打印頭的剖面示意圖。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，彩色立體打印裝置100主要包括一打印臺(tái)110，一打印頭120及一熱熔性材料供應(yīng)模塊130。打印臺(tái)110用以承載欲成型的彩色立體工件112，并可以依需要上下移動(dòng)位置。打印頭120更包括一擠型噴嘴122 (extrusion nozzle), 一加熱模塊124，及一擠壓模塊126。而熱熔性材料供應(yīng)模塊130，用以提供一熱熔性材料132，比如為一絲狀熱熔性材料，或一絲狀塑料。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，彩色立體打印裝置中的熱熔性材料供應(yīng)模塊130將絲狀熱熔性材料132提供給打印頭120，打印頭120中的擠壓模塊126，比如藉由二個(gè)滾輪128A，128B對(duì)于絲狀熱熔性材料132提供一擠壓力量129，并且可以精確控制絲狀熱熔性材料132的擠出量。而加熱模塊124會(huì)依照控制模塊(圖中未示出)的指令，而加熱來(lái)自擠壓模塊126的絲狀熱熔性材料132，到達(dá)指定的溫度，并持續(xù)一指定的時(shí)間，而改變絲狀熱熔性材料132的顏色。變色后的絲狀熱熔性材料132，經(jīng)由擠型噴嘴122擠出所需尺寸的絲狀熱熔性材料134，其中絲狀熱熔性材料134的尺寸小于絲狀熱熔性材料132的尺寸，以提高立體打印的分辨率。而打印頭120亦會(huì)根據(jù)控制模塊的指令，水平移動(dòng)至指定位置，擠出所需色彩的熱熔性材料。
[0039]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，上述的絲狀熱熔性材料132為熱塑型色彩不可逆塑料，也就是一種可以依據(jù)加熱溫度及/或時(shí)間不同而改變色彩，并且不可逆的一種塑料。舉例來(lái)說(shuō)，熱塑型色彩不可逆塑料可以是由石家莊納倫化工科技有限公司所生產(chǎn)的多變色不可逆示溫塑料(型號(hào)SW-M-1)，其精細(xì)度小于30微米，其溫度與對(duì)應(yīng)顏色如下:原色墨綠色，400°C—墨綠紅，450°C—磚紅色，500°C—醬紫色，550°C—淡灰綠色，600°C—芽綠色，其變色誤差為±20°C，恒溫時(shí)間約為10分鐘。此種塑料可以依照不同的加熱溫度而呈現(xiàn)不同的顏色，所以可以用來(lái)成型彩色立體工件。然而，本發(fā)明所用的熱熔性材料并不限于上述材料，可以是其他具有類似性質(zhì)的材料，特別是恒溫時(shí)間很短暫，變色溫差更小的熱熔性材料。熟習(xí)此技藝者應(yīng)知，本發(fā)明的打印頭組成并不限于上述的方式，立體打印的方法也不限于熔融沉積成型，任何可以控制熔融溫度的立體打印方法，都可以應(yīng)用于本發(fā)明中，諸如選擇性雷射燒結(jié)，電子束融化成型等。而本發(fā)明的彩色立體打印裝置及方法，將更進(jìn)一步說(shuō)明如后。
[0040]請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2和3，圖2繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種彩色立體打印裝置的立體示意圖。圖3繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種彩色立體打印裝置的方塊圖。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，本發(fā)明的彩色立體打印裝置及方法，首先對(duì)于欲打印的彩色立體工件，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊310(如圖3所示)建立3D實(shí)體模型。舉例而言，可以利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造軟件如Pro/E、SolidWorks、Unigraphics、AutoCAD等建立,或者透過(guò)其他方式如雷射掃描、計(jì)算機(jī)斷層掃描，得到點(diǎn)云端數(shù)據(jù)后，也得建立相應(yīng)的3D實(shí)體模型。值得注意的是，本發(fā)明中針對(duì)欲打印的彩色立體工件所建立的3D實(shí)體模型，除了記錄相關(guān)的幾何數(shù)據(jù)外，還包括實(shí)體模型中每一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的色彩數(shù)據(jù)。
[0041]接著會(huì)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊310(如圖3所示)進(jìn)行實(shí)體模型的離散處理:由于實(shí)體模型往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前要對(duì)模型進(jìn)行近似處理，比如曲線是無(wú)法完全實(shí)作的，實(shí)際制造時(shí)需要近似為極細(xì)小的直線段來(lái)模擬，以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于STL格式文件格式簡(jiǎn)單實(shí)用，目前已經(jīng)成為最常用的檔案標(biāo)準(zhǔn)，用以和打印裝置進(jìn)行對(duì)接。它將復(fù)雜的模型用一系列的微小三角形平面來(lái)近似模擬，每個(gè)小三角形用3個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個(gè)法向量來(lái)描述，三角形的大小的選擇則決定了這種模擬的精度。
[0042]接著利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊310 (如圖3所示)進(jìn)行實(shí)體模型的分層處理:需要依據(jù)實(shí)體模型的特征選擇合適的打印方向，比如應(yīng)當(dāng)將較大面積的部分放在下方。隨后成型的第一軸向210(比如高度方向Z)上用一系列固定間隔的平面切割被離散過(guò)的實(shí)體模型，以便提取截面的輪廓信息。間隔可以小至亞毫米級(jí)，間隔越小，打印精度越高，但打印時(shí)間也越長(zhǎng)。然后，生成控制打印頭120移動(dòng)軌跡的二維幾何信息，比如在第二軸向220 (例如X軸)上先分割成一條條的線段(垂直于X軸)，然后每一個(gè)線段在第三軸向230(例如Y軸)上的所有點(diǎn)可以依照一定的順序排列，比如從Y最大值到最小值的順序，藉此就可以形成打印頭120移動(dòng)的二維軌跡。上述第一軸向210的各個(gè)截面，比如由下方至上方構(gòu)成第一順序，第二軸向220的各個(gè)線段，比如X最小值到最大值，構(gòu)成第二順序，第三軸向230的各個(gè)點(diǎn)，比如從Y最大值到最小值，構(gòu)成第三順序。由第三順序的各個(gè)點(diǎn)，依序可以形成各線段，由第二順序連接各個(gè)線段可以形成各截面的輪廓，由第一順序?qū)⒏鱾€(gè)截面連接即可以構(gòu)成彩色立體工件的實(shí)體模型。
[0043]如圖3所示，控制模塊320可以依照第三順序，第二順序，第一順序，依序自計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊310取得各點(diǎn)的坐標(biāo)及色彩數(shù)據(jù)，進(jìn)而控制熱熔性材料供應(yīng)模塊130，打印頭120及打印臺(tái)110進(jìn)行彩色立體打印?？刂颇K320并依照所使用的熱熔性材料，內(nèi)建一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，記錄熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同之色彩所需的加熱溫度及加熱時(shí)間?？刂颇K320控制素料供應(yīng)模塊130提供適當(dāng)?shù)臒崛坌圆牧?32(如圖2所示)給打印頭120，并依據(jù)取得的點(diǎn)坐標(biāo)控制打印頭120的第二軸向(X軸)及第三軸向(Y軸)的位置，并控制打印臺(tái)110的第一軸向(Z軸)位置。且控制模塊320根據(jù)色彩數(shù)據(jù)，及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，控制加熱模塊124對(duì)熱熔性材料132進(jìn)行加熱的溫度，并藉由加熱模塊124與擠型噴嘴122控制加熱時(shí)間，使得熱熔性材料132達(dá)到所需的色彩，然后再控制擠型噴嘴122在對(duì)應(yīng)位置擠出熱熔性材料。依序打印出的點(diǎn)會(huì)構(gòu)成線，進(jìn)而構(gòu)成面，并依序形成各截面的輪廓，最后迭加成彩色立體工件。
[0044]然而，熟習(xí)該技術(shù)者應(yīng)知，上述的打印方式與順序，僅為其中一實(shí)例，并非用以限制本發(fā)明，其他各種打印順序都應(yīng)在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，比如每個(gè)截面的打印順序，可以依照相同色彩的點(diǎn)依序進(jìn)行打印，比如先打印紅色點(diǎn)，再打印綠色點(diǎn)，再打印黃色點(diǎn)等。再者，控制模塊控制打印位置的方式，并非限定上述方式，亦可以控制打印臺(tái)在X，Y軸方向移動(dòng)，而打印頭在Z方向移動(dòng)，依照打印裝置的設(shè)計(jì)而可以任意變更。
[0045]另外，打印頭并非限定只有一個(gè)，也可以多個(gè)打印頭，分別打印不同的熱熔性材料以形成不同色彩，或者熱熔性材料供應(yīng)模塊不只一個(gè)，可以提供多種基色之熱熔性材料。而打印頭除了打印彩色立體工件外，也可依需求打印某些截面所需的支撐件，以增加打印截面疊迭加時(shí)的穩(wěn)定度。
[0046]請(qǐng)參照?qǐng)D4，其繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種彩色立體打印方法的流程圖400。綜合上述的說(shuō)明，本發(fā)明的彩色立體打印方法包括下列步驟。步驟410，建立彩色立體工件的實(shí)體模型，其中實(shí)體模型至少由多個(gè)點(diǎn)及每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩所組成。步驟420，建立一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，依據(jù)所使用的熱熔性材料，記錄熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同色彩所需之加熱溫度及/或時(shí)間。步驟430，依照一預(yù)定順序(比如前述的第三順序，第二順序及第一順序)，讀取各點(diǎn)的坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的色彩。步驟440，依照點(diǎn)的坐標(biāo)控制打印臺(tái)與打印頭的位置。步驟450，并依據(jù)色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，以加熱熱熔性材料(透過(guò)加熱模塊)。步驟460，待熱熔性材料達(dá)成所需色彩，并由打印頭擠出熱熔性材料，進(jìn)行立體打印。
[0047]藉由本發(fā)明的裝置與方法，可以利用單一材質(zhì)，控制其成型前的加熱溫度及/或時(shí)間，以改變其色彩，而打印出彩色立體工件。
[0048]藉由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明之特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明之范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)之專利范圍的范疇內(nèi)。雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本創(chuàng)作之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種之更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視后附之申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種彩色立體打印裝置，適用于一彩色立體工件的打印，其特征在于，包括: 打印臺(tái)； 打印頭，所述打印頭至少具有一擠型噴嘴及一加熱模塊； 連接所述打印頭的熱熔性材料供應(yīng)模塊，用于提供熱熔性材料至所述打印頭，其中，所述熱熔性材料根據(jù)不同溫度而具有不同顏色； 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊，用于建立所述彩色立體工件的實(shí)體模型，所述實(shí)體模型至少由復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)及每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩組成；以及 連接所述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊、打印臺(tái)及打印頭的控制模塊，所述控制模塊具有一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，所述控制模塊用于依照一預(yù)定順序，從所述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊讀取復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩，并依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置，依據(jù)所述色彩及該溫度和色彩對(duì)應(yīng)表控制所述加熱模塊加熱所述熱熔性材料，并由所述擠型噴嘴擠出所述熱熔性材料。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色立體打印裝置，其特征在于，所述預(yù)定順序設(shè)定于所述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造模塊中，所述預(yù)定順序由所述實(shí)體模型在一第一軸向分割成復(fù)數(shù)個(gè)層的一第一順序，每一層在一第二軸向分割成復(fù)數(shù)條線的一第二順序，以及每一條線在一第三軸向的點(diǎn)的一第三順序所組成。
3.如權(quán)利要求2所述的彩色立體打印裝置，其特征在于，所述控制模塊用于控制打印臺(tái)在所述第一軸向上移動(dòng)，且控制所述打印頭在所述第二軸向及第三軸向上移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的彩色立體打印裝置，其特征在于，所述溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，用于記錄所述熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同的色彩所需的加熱溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的彩色立體打印裝置，其特征在于，所述溫度和色彩對(duì)應(yīng)表，用于記錄所述熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同的色彩所需的加熱溫度及加熱時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5所述的彩色立體打印裝置，其特征在于，所述控制模塊，用于依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表控制所述加熱模塊加熱該熱熔性材料的溫度及時(shí)間。
7.如權(quán)利要求1所述的彩色立體打印裝置，其特征在于，在所述熱熔性材料供應(yīng)模塊中的熱熔性材料成絲狀； 所述打印頭還包括一擠壓模塊，用于從所述熱熔性材料供應(yīng)模塊接收絲狀的熱熔性材料，并施以一擠壓力量至所述打印頭的加熱模塊與擠型噴嘴。
8.如權(quán)利要求1所述的彩色立體打印裝置，其特征在于，所述熱熔性材料為熱塑型色彩不可逆塑料。
9.一種彩色立體打印方法，適用于一彩色立體打印裝置進(jìn)行一彩色立體工件的打印，其特征在于，所述彩色立體打印裝置至少包括一打印臺(tái)及一打印頭，所述彩色立體打印方法包括: 建立一彩色立體工件的實(shí)體模型，其中，所述實(shí)體模型至少由復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)及每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩所組成； 建立一溫度和色彩對(duì)應(yīng)表以記錄一熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同色彩所需的加熱溫度； 依照一預(yù)定順序，讀取復(fù)數(shù)個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的色彩，并依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置，依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表加熱該熱熔性材料，并由所述打印頭擠出所述熱熔性材料。
10.如權(quán)利要求9所述的彩色立體打印方法，其特征在于，所述預(yù)定順序由所述實(shí)體模型在一第一軸向分割成復(fù)數(shù)個(gè)層的一第一順序，每一層在一第二軸向分割成復(fù)數(shù)條線的一第二順序，以及每一條線在一第三軸向的點(diǎn)的一第三順序所組成。
11.如權(quán)利要求10所述的彩色立體打印方法，其特征在于，依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)與打印頭的位置的步驟中: 依照該點(diǎn)的坐標(biāo)控制所述打印臺(tái)在所述第一軸向上移動(dòng)，且控制所述打印頭在所述第二軸向及第三軸向上移動(dòng)。
12.如權(quán)利要求9所述的彩色立體打印方法，其特征在于，所述溫度和色彩對(duì)應(yīng)表中還記錄有熱熔性材料對(duì)應(yīng)不同的色彩所需的加熱時(shí)間。
13.如權(quán)利要求12所述的彩色立體打印方法，其特征在于，依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表加熱該熱熔性材料的步驟中: 依據(jù)所述色彩及溫度和色彩對(duì)應(yīng)表控制所述熱熔性材料的加熱時(shí)間。
14.如權(quán)利要求9所述的彩色立體打印方法，其特征在于，所述熱熔性材料為熱塑型色彩不可逆塑料。`
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103817935SQ201410053587
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】虞立, 蔡世光 申請(qǐng)人:英華達(dá)（上海）科技有限公司, 英華達(dá)(上海)電子有限公司, 英華達(dá)股份有限公司