時間：2015-08-22 22:48 來源：南極熊3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次

     本文作者全面總結了當前市面上混色3D打印機的技術方案，并提出了自己制作的混色打印機技術方案，供廣大3D打印機開發愛好者參考。

作者：黃子帆
     說到FDM的3D打印機，很多人都說是玩具沒有什么用處，還有的說這種機器不能像2D打印機那樣打印全彩，沒有太多價值。而且國外還有許多創業公司都宣布要做成全彩的FDM 3D打印機。但是結果是可悲的，基本宣布的公司不是倒閉就是茍延殘喘。全彩的FDM 3D打印機儼然成為了FDM領域的一顆皇冠，等待有心之人的摘取。


在這條道路上探索的我只是這條道路上普普通通的一員。很多人（包括我）都想全彩暫時實現不了，退而求其次。進行混合不同顏色的耗材進行打印（其實再此之前還實施過耗材染色，耗材駁接等方式）。后來在萬能的淘寶上還出現彩虹色的耗材絲我還買個幾卷實驗。


RichRap
Richard Horne是一名偉大的探索者，他首先在reprap mendelmax（richrap）完成紅黃藍三色的混合實驗是了不起的，他也做了顆粒的擠出機和蠕動式擠出機等。（圖為混合效果圖）


Richard Horne
基本工作原理是：擁有三個擠出機，同時向一個噴嘴(即熱端)供應塑料絲(3D打印機所需耗材)，塑料絲在噴嘴處融化，然后堆積在作品表面。
控制實現方式
Richard Horne 是一個非常聰明的人，他是通過修改擠出機的脈沖當量來完成混合擠出的。例如一個正常的擠出機是90個脈沖為一毫米。如果是三組混合總量就是原先總量的3倍。Richard Horne 通過將擠出機1的脈沖設置為45個脈沖每毫米，擠出機2的脈沖設置為45個脈沖每毫米，擠出機3的脈沖設置為45個脈沖每毫米.最后在步進電機上裝上開關，只要保證其中兩臺電機是閉合，另一臺斷開，就能夠保證總量不變，而且Richard Horne 使用的repetier固件可以在EEPROM中修改脈沖當量。通過紅色、黃色和藍色塑料絲，通過融合黃色和藍色產生綠色，融合紅色和藍色產生紫色。


RichRap的工作原理更像是扎染( 織物在染色時部分結扎起來使之不能著色的一種染色方法)，而不是噴墨打印。顏色并不是真正意義上的混合，而是以一種“牙膏效應”方式混合，顏色之間是有距離的。因為融化的塑料需要一個過渡時間。

Builder 3D打印機
在2014年6月4日，荷蘭3D打印機制造商Builder宣布其3D打印機產品將增加一個新穎而獨特的功能：混色（colomixing）3D打印。 


Builder 3D打印機上將會安裝一種兩進一出的擠出機。注意！這可不是兩個擠出頭哦，它是用兩種材料/顏色通過一個噴嘴擠出。這種設置使得它可以使用Builder新的顏色混合工具混合顏色。請看下面的圖片，這個花瓶是用黃色和粉紅色兩種線材打印的，Builder在打印文件中加入了“混色”代碼，于是最終生成了一只漂亮的三色花瓶：粉紅色、橙色和黃色。但是這個機器卻高達一萬多人民幣，就算是香港代工的也要九千多。
混色的原理
使用混色功能，您就能將兩種顏色的PLA線材混合在一起生成第三種顏色。主要是在G-代碼中改變兩種顏色的擠出百分比，例如，設定40%的紅色材料和60％的黃色材料。


混色G-代碼的生成
Builder公司在其網站上放置了一個“混色”生成器應用程序。可以先上傳您的G代碼，然后選擇混合比例。網上的生成器會在現有的G代碼中植入相應的指令。新指令將普通的G代碼文件轉化成一個“混色”的G代碼文件。之后，您就可以把它下載下來，傳入3D打印機進行打印。但是這個Gcode生成器卻高達50歐元，雖然在歐元極度貶值的今天，對于喜歡盜版的中國人來說還是不能接受的。
下面是幾張我一個好朋友買的這臺機器打印的效果


Builder 3D打印機的噴頭圖片

深圳森工混合3D打印機
國外2014年推出了混合3D打印機國內的人也沒有閑著。2015年3月，深圳3D打印機廠商森工科技推出了其獨家研發的混色3D打印機MakerPi M2030X，據說該產品屬于國內獨家首發。

森工科技的這款3D打印機是建立在三基色原理的基礎上（關鍵是只是雙混色），通過多色混合而實現彩色的打印效果。跟國外混色機器相比，其機械性能更優，打印更加流暢不堵頭，各方面性能更加領先，（我親自去他們公司看過還湊合著）這標志著國內FDM原理3D打印機即將邁入彩色3D打印的新時代（太夸大了）。價格12000+便宜不了多少，還不如香港代工的Builder 3D打印機


大家請看
新華網發的新聞 ：混色3D打印難題 大學室友們搞定了
http://news.xinhuanet.com/tech/2 ... 47a7b7e80a40613cfe1


這臺打印機是我國第一臺混色3D打印機。很難想象，破解了這一世界級技術難題的年輕人并非專業出身，他們完全依靠埋頭攻堅，歷經2年時間才攻克難題。羅建旭2011年畢業于廣東藥學院電子醫療器械專業（廣藥出來的，就是在小谷圍島），同一個宿舍有創業意向的4名同學抱著對3D打印的濃厚興趣決定在一起創業。

羅建旭將團隊的成功歸功于兩名進行技術研發的同學，“他倆都是可以為了解決一個問題關起門不吃不喝埋頭攻堅的人”。以混色打印技術為例，森工團隊2012年開始就嘗試攻克，這個世界級難題（如果這是世界級難題是不是太掉價了）的核心是一個噴嘴噴出兩種顏色，實現雙色和混色的效果。看似簡單，但是在研發中，卻遇到不同顏色的材料混合后產生卡堵打印不滑順等問題。幾名年輕人日以繼夜地研發，并不斷與加工工廠進行技術磨合，最終在去年6月攻克，成為國內第一家、全球第二家攻克這個技術的團隊。

評價就是國內的和國外的做3D打印的的人，國內的在吹，國外的在做。
森工用的噴頭申請了實用新型專利


新創混色3D打印機
國內首款混色3D打印機全球首發（森工也說他們首發，新創也說他們首發，搞不清楚，森工新聞是3月下旬，新創新聞是四月上旬，不好甄別），該款3D打印機由深圳市新創三維科技公司開發看起來和普通的FDM 3D打印機差別并不是很大，但卻可以很好的實現混色打印。（結構式corexy的）



臺灣退休工程師
臺灣退休機械工程師張茂松在當地的3D打印愛好者圈子里引起了關注。這臺3D打印機的最大特點是可以實現5種顏色的混色打印（不能混合，只是分層換色）。這五種顏色即CMYKW：青色（Cyan）、品紅色（Magenta）、黃色（Yellow）、黑色（Key）、白色（White）的。這臺機器之所以能夠實現這一點主要是基于張茂松獨特設計的FDM多孔進料噴頭——5進1出的自制混色噴頭。簡單的說，就是5種顏色的材料進去，從噴頭中出來的只是混合后的一種材料。理論上說，這種混合方式可以實現數以百萬計的不同顏色。


而他顯然越來越接近達成目標，但多管進料、多色彩3D打印仍然是一個相當復雜的事情。具體來說，這涉及到一個五合一的擠出頭，這是他必須自己開發的。他已經成功地完成了二合一擠出，但是將所有五種顏色合而為一，顯然這是一個更大的挑戰。
目前他已經完成了兩個主要測試：第一個是打印一個35×35×35厘米的綠色花瓶。雖然從圖片上看起來還不錯，但張茂松聲稱，他的滿意度只有65％，還需要調整參數，因為其表面的紋理還是有點明顯。

評價，記者夸大其詞，這個工程師僅僅完成了五進一出的噴頭測試，并沒有混合，不過噴頭設計的不錯。

國外愛好者herman
herman設計的三色全金屬水冷加熱頭



德國的愛好者
德國愛好者是在RUMBA上擴展了兩個步進驅動器使其支持五色混合

最開始設計的三進一出混色噴頭

紅黃藍白黑五色

五種顏色混合打印出來的效果

評價：國外的愛好者就是不一般啊，以國外反襯國內的愛好者啊。


扯了這么多閑篇，現在我們就可以討論一下怎么自己做一臺最基本的雙色混合的3D打印機！
這個打印機最關鍵的是兩部分第一是噴頭第二是控制部分，剩下的都自己做了。
噴頭
現在做雙色混合的人噴頭采用E3D Cyclops但是這樣導致混色不均勻而且還比較貴。


就這么個玩意268

因為本身這個噴頭就不是用來混色的是用來進行雙色打印的，雙色打印與混色本身就是比較矛盾的，混色要求有一定的混合腔，雙色打印要求混合腔要小。官方上的描述也是不能混合

但是實際上沒有辦法，湊合著用吧，也是能夠混合部分的
黃色和藍色混合用E3D Cyclops 


控制部分有兩種備選方案
一是采用RAMPS1.4的板子第二就是買赤兔的主板，也支持混色打印
RAMPS1.4按照單頭接線，只不過E1也要接上步進電機，然后刷入我上傳的固件。固件下載點擊
然后EEPROM里面修改參數，行程開關默認常閉接法，支持笛卡爾3D打印機

我的好友易瑜他們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，把我們辣的。。。。



三色混合
我自己閑的沒事也順便研究了三色混合的技術，目前正在調試中。
下面
自己做的三色混合打印效果圖

(責任編輯：admin)

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