FDM型双色3D打印机的改造

杨明

摘 要 三维打印，亦称为增材制造或3D打印技术，它是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。本文针对目前桌面级3D打印机一般只支持单喷头打印的问题，通过增加喷头和扩展模块来满足多色打印的要求，实现了混色打印的设计目标。

关键词 增材制造 3D打印 双色打印

中图分类号：TP334.8 文献标识码：A

3D打印是被英国《经济学人》杂志称为“将带来第三次工业革命”的数字化制造技术，可以打印出飞机、赛车、手枪、巧克力、人体器官等等，这早已不是新鲜事，而随着3D打印技术的不断成熟，这种高端的打印技术已逐渐走入国内百姓生活，目前3D打印还属于新兴行业，内市场3D打印应用在广告促销、婚庆、个性化定制的消费需求已远远大于市场供给，在北京、上海、武汉等城市已相继建立了3D打印产业链，根据调研基本在半年内可以实现盈利。

3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体、固体塑料或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的3D蓝图变成实物。

1原理

3D打印技术实际上是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。目前市场上的快速成型技术分为3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。本文针对目前桌面级3D打印机普遍支持单色打印的问题，在FDM并联臂单色3D打印机的基础上，通过改进喷头结构和增加扩展模块，实现了无需更换耗材，一次成型的双色3D打印方案。

2系统设计

2.1机械结构

首先模仿3D打印机左侧的挤出机构，在右侧安装一套挤出机（图1.1）

然后组装双喷头模块，并使用高温胶带包裹喷头，使用剥线钳、CH2.5压线钳对散热风扇的端子进行压接，用电烙铁焊接接线部位，并套上热缩管绝缘（图1.2）

2.2电气部分

打开顶盖，在控制主板的扩展模块插入第二个喷头模块，本设计使用开源3D打印机控制板STB Electronics（图1.3）

3调试试验

重新手动调平，并调整DELTA半径为合适的值，取消调平补偿，在程序固件中配置双喷头参数（图1.4）

打印测试模型验证，改造成功（图1.5）

本文通过改进FDM单色桌面级3D打印机喷头结构，增设扩展模块，实现了多色3D打印，同时对前期建模提出了更高的技术要求，也为后期进行三色或三色以上挤出喷头的设计提供了参考。

参考文献

[1] 沈冰夏，FDM型混色3D打印机的设计[J].北京信息科技大学学报，2016（10）：60-63.

[2] 赵吉斌，蒙昊等.基于FMD的并联臂的單喷头双色3D打印机的研究与设计[J].科技视界，2016（13）：85.endprint