浅谈混色3D打印技术.docx

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浅谈混色3D打印技术

浅谈混色3D打印技术

发布于：

2015-08-1911:

33简介

说到FDM的3D打印机，很多人都说是玩具没有什么用处，还有的说这种机器不能像2D打印机那样打印全彩，没有太多价值。

而且国外还有许多创业公司都宣布要做成全彩的FDM3D打印机。

但是结果是可悲的基本宣布的公司不是倒闭就是苟延残喘。

全彩的FDM3D打印机俨然成为了FDM领域的一颗皇冠，等待有心之人的摘取。

在这条道路上探索的我只是这条道路上普普通通的一员。

很多人（包括我）都想全彩暂时实现不了，退而求其次。

进行混合不同颜色的耗材进行打印（其实再此之前还实施过耗材染色，耗材驳接等方式）。

后来在万能的淘宝上还出现彩虹色的耗材丝我还买个几卷实验。

我买的耗材打印的花瓶RichRap

RichardHorne是一名伟大的探索者，他首先在reprapmendelmax（richrap）完成红黄蓝三色的混合实验是了不起的，他也做了颗粒挤出机和蠕动式挤出机等。

（图为混合效果图）

RichardHorne

基本工作原理是：

拥有利用三个挤出机，同时向一个喷嘴（即热端）供应塑料丝（3D打印机所需耗材），塑料丝在喷嘴处融化，然后堆积在作品表面。

控制实现方式

RichardHorne是一个非常聪明的人，他是通过修改挤出机的脉冲当量来完成混合挤出的。

例如一个正常的挤出机是90个脉冲为一毫米。

如果是三组混合总量就是原先总量的3倍。

RichardHorne通过将挤出机1的脉冲设置为45个脉冲每毫米，挤出机2的脉冲设置为45个脉冲每毫米，挤出机3的脉冲设置为45个脉冲每毫米.最后在步进电机上装上开关，只要保证其中两台电机是闭合，另一台断开，就能够保证总量不变，而且RichardHorne使用的repetier固件可以在EEPROM中修改脉冲当量。

通过红色、黄色和蓝色塑料丝，通过融合黄色和蓝色产生绿色，融合红色和蓝色产生紫色

图为RichardHorne这个伟大的探索者

RichRap的工作原理更像是扎染（织物在染色时部分结扎起来使之不能着色的一种染色方法），而不是喷墨打印。

颜色并不是真正意义上的混合，而是以一种“牙膏效应”方式混合，颜色之间是有距离的。

因为融化的塑料需要一个过渡时间。

Builder3D打印机

在2014年6月4日，荷兰3D打印机制造商Builder宣布其3D打印机产品将增加一个新颖而独特的功能：

混色（colomixing）3D打印。

Builder3D打印机上将会安装一种两进一出的挤出机。

注意！

这可不是两个挤出头哦，它是用两种材料/颜色通过一个喷嘴挤出。

这种设置使得它可以使用Builder新的颜色混合工具混合颜色。

请看下面的图片，这个花瓶是是用黄色和粉红色两种线材打印的，Builder在打印文件中加入了“混色”代码，于是最终生成了一只漂亮的三色花瓶：

粉红色、橙色和黄色。

但是这个机器却高达一万多人民币，就算是香港代工的也要九千多。

混色的原理

使用混色功能，您就能将两种颜色的PLA线材混合在一起生成第三种颜色。

主要是在G-代码中改变两种颜色的挤出百分比，例如，设定40%的红色材料和60％的黄色材料。

混色G-代码的生成

Builder公司在其网站上放置了一个“混色”生成器应用程序。

可以先上传您的G代码，然后选择混合比例。

网上的生成器会您在现有的G代码中植入相应的指令。

新指令将普通的G代码文件转化成一个“混色”的G代码文件。

之后，您就可以把它下载下来，传入3D打印机进行打印。

但是这个Gcode生成器却高达50欧元，虽然在欧元极度贬值的今天，对于喜欢盗版的中国人来说还是不能接受的。

下面是几张我一个好朋友买的这台机器打印的效果

Builder3D打印机的喷头图片

深圳森工混合3D打印机

国外2014年推出了混合3D打印机国内的人也没有闲着。

2015年3月，深圳3D打印机厂商森工科技推出了其独家研发的混色3D打印机MakerPiM2030X，据说该产品属于国内独家首发。

森工科技的这款3D打印机是建立在三基色原理的基础上（关键是只是双混色），通过多色混合而实现彩色的打印效果。

跟国外混色机器相比，其机械性能更优，打印更加流畅不堵头，各方面性能更加领先，（我亲自去他们公司看过还凑合着）这标志着国内FDM原理3D打印机即将迈入彩色3D打印的新时代（太夸大了）。

价格12000+便宜不了多少，还不如香港代工的Builder3D打印机便宜。

大家请看

新华网发的新闻：

混色3D打印难题大学室友们搞掂了

非专业生用两年解决世界级难题（关键词：

非专业；世界级；难题）

这台打印机是我国第一台混色3D打印机。

很难想象，破解了这一世界级技术难题的年轻人并非专业出身，他们完全依靠埋头攻坚，历经2年时间才攻克难题。

罗建旭2011年毕业于广东药学院电子医疗器械专业（广药出来的，就是在小谷围岛），同一个宿舍有创业意向的4名同学抱着对3D打印的浓厚兴趣决定在一起创业。

罗建旭将团队的成功归功于两名进行技术研发的同学，“他俩都是可以为了解决一个问题关起门不吃不喝埋头攻坚的人”。

以混色打印技术为例，森工团队2012年开始就尝试攻克，这个世界级难题（如果这是世界级难题是不是太掉价了）的核心是一个喷嘴喷出两种颜色，实现双色和混色的效果。

看似简单，但是在研发中，却遇到不同颜色的材料混合后产生卡堵打印不畅等问题。

几名年轻人日以继夜地研发，并不断与加工工厂进行技术磨合，最终在去年6月攻克，成为国内第一家、全球第二家攻克这个技术的团队。

评价就是国内的和国外的做3D打印的的人，国内的在吹，国外的在做。

森工用的喷头申请了实用新型专利

喷头结构专利文献截图

专利文献下载CN203995123U.pdf

新创混色3D打印机

国内首款混色3d打印机全球首发（森工也说他们首发，新创也说他们首发，搞不清楚，森工新闻是3月下旬，新创新闻是四月上旬，不好甄别），该款3D打印机由深圳市新创三维科技公司开发看起来和普通的FDM3D打印机差别并不是很大，但却可以很好的实现混色打印。

（结构式corexy的）

打印效果图片

台湾退休工程师

台湾退休机械工程师张茂松在当地的3D打印爱好者圈子里引起了关注。

这台3D打印机的最大特点是可以实现5种颜色的混色打印（不能混合，只是分层换色）。

这五种颜色即CMYKW：

青色（Cyan）、品红色（Magenta）、黄色（Yellow）、黑色（Key）、白色（White）的。

这台机器之所以能够实现这一点主要是基于张茂松独特设计的FDM多孔进料喷头——5进1出的自制混色喷头。

简单的说，就是5种颜色的材料进去，从喷头中出来的只是混合后的一种材料。

理论上说，这种混合方式可以实现数以百万计的不同颜色。

而他显然越来越接近达成目标，但多管进料、多色彩3D打印仍然是一个相当复杂的事情。

具体来说，这涉及到你们村的你们一个五合一的挤出头。

他已经成功地完成了二合一挤出，但是将所有五种颜色合而为一，显然这是一个更大的挑战。

目前他已经完成了两个主要测试：

第一个是打印一个35×35×35厘米的绿色花瓶。

虽然从图片上看起来还不错，但张茂松声称，他的满意度只有65％，还需要调整参数，因为其表面的纹理还是有点明显。

评价，记者夸大其词，这个工程师仅仅完成了五进一出的喷头测试，并没有混合，不过喷头设计的不错。

国外爱好者herman

herman设计的三色全金属水冷加热头

这套喷头有卖，价值89美元

通过这套喷头混色打印的效果图

德国的爱好者

德国爱好者是在RUMBA上扩展了两个步进驱动器使其支持五色混合

最开始设计的三进一出混色喷头

红黄蓝白黑五色

五种颜色混合打印出来的效果

评价：

国外的爱好者就是不一般啊，以国外反衬国内的爱好者啊。

扯了这么多闲篇，现在我们就可以讨论一下这么自己做一台最基本的双色混合的3D打印机

这个打印机最关键的是两部分第一是喷头第二是控制部分，剩下的都自己做了。

喷头

现在做双色混合的人喷片采用E3DCyclops但是这样导致混色不均匀而且还比较贵。

E3DCyclops的内部结构就这么个玩意268

因为本身这个喷头就不是用来混色的是用来进行双色打印的，双色打印与混色本身就是比较矛盾的，混色要求有一定的混合腔，双色打印要求混合腔要小。

官方上的描述也是不能混合

但是实际上没有办法，凑合着用吧，也是能够混合部分的

黄色和蓝色混合用E3DCyclops

控制部分有两种备选方案

一是采用RAMPS1.4的板子第二就是买赤兔的主板，也支持混色打印

RAMPS1.4按照单头接线，只不过E1也要接上步进电机，然后刷入我上传的固件。

mixramps1.4.zip（出售1科创币,372KB,已下载0次）

然后EEPROM里面修改参数，行程开关默认常闭接法，支持笛卡尔3D打印机

赤兔主板的混色打印

我的好友易瑜他们做的赤兔主板支持混色打印，又想起和他一起吃湖南大碗菜，把我辣的。

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三色混合

我自己闲的没事也顺便研究了三色混合的技术，目前正在调试中。

下面是自己做的三色混合打印效果图

打印的心形书签

扭曲六变盒子