现今市面主流混色3D打印技术大盘点

绮年逐风梦伊人 2014-11-11 来源: 网易

OFweek3D打印网讯 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FDM 3D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FDM 3D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

RichRap

Richard Horne是一名伟大的探索者,他首先在reprap mendelmax(richrap)完成红黄蓝三色的混合实验是了不起的,他也做了颗粒的挤出机和蠕动式挤出机等。(图为混合效果图)

Richard Horne

基本工作原理是:拥有三个挤出机,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

Richard Horne 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。Richard Horne 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Richard Horne 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Richard Horne 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。

Builder 3D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。

Builder 3D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

Builder 3D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MakerPi M2030X,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Builder 3D打印机。

 

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滑顺等问题。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

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FDM 3D打印机差别并不是很大,但却可以很好的实现混色打印。

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,这涉及到一个五合一的挤出头,这是他必须自己开发的。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。

国外爱好者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

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