浅谈混色3D打印技术
魂溷2015/08/19机械与工具 IP:河南
作者:黄子帆
简介
说到FDM3D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。
1.png
  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。
2.png
我买的耗材打印的花瓶
QQ截图20150819113213.png


RichRap
Richard Horne是一名伟大的探索者,他首先在reprap mendelmaxrichrap)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)
3.png
Richard Horne
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
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
4.png
     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201464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(colomixing3D打印。
5.png
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。
6.png
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

7.png

8.png
Builder 3D打印机的喷头图片
9.png





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。20153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打印机便宜。

10.png



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

11.png

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
12.png


喷头结构专利文献截图
专利文献下载
attachment icon CN203995123U.pdf 221.93KB PDF 151次下载 预览


TB2b3jolVXXXXbaXpXXXXXXXXXX_!!1637628102.jpg

实物图
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。结构式corexy
13.png
打印效果图片
14.png

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——51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。
15.png


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。
16.png
评价,这个工程师完成了五进一出的喷头,并没有混合。

国外爱好者herman
herman设计的三色全金属水冷加热头
17.png
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
18.png


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
19.png

最开始设计的三进一出混色喷头

20.png
红黄蓝白黑五色
21.png


五种颜色混合打印出来的效果
22.png

23.png



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E3D Cyclops但是这样导致混色不均匀而且还比较贵。
E3D Cyclops的内部结构
24.png
就这么个玩意268
25.png

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。

26.png

QQ图片20150908121416.jpg



QQ图片20150908121422.jpg

取出内部2.5毫米钢珠。
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E3D Cyclops
27.png

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
28.png

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。。。。
29.png 30.png

31.png 32.png
33.png
34.png 35.png


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
36.png


扭曲六变盒子
37.png

38.png

attachment icon mix ramps1.4.zip 371.33KB ZIP 159次下载

[修改于 8年9个月前 - 2016/04/15 16:10:38]

来自:仪器与装备 / 机械与工具严肃内容:专著/论述
31
 
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
1211
9年5个月前 IP:四川
786174
赞扬,学习了。看起来要从混色过渡到彩色,难度相当大。不过,混色解决了任意颜色的打印问题,会大大拓展3D打印的应用范围。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
dome
9年5个月前 IP:广东
786227
学习了
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
refinder
9年5个月前 IP:德国
786232
一直对这种吐丝的打印机有种疑问,如果打印一个方盒子,盒子的顶盖打印的时候不会塌下来吗?
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
普通用户
9年5个月前 IP:江苏
786325
然后你们看我头像,不觉得除了花瓶,这玩意还能干些别的事情么?
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
20!Dopaminor
9年5个月前 IP:广东
786336
引用 普通用户:
然后你们看我头像,不觉得除了花瓶,这玩意还能干些别的事情么?
3D打印一直都有各种意想不到nao dong的应用,花瓶只是实验品而已。

头像是涡轮还是什么,当温度图看好奇怪
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
kldcai
9年5个月前 IP:广东
786342
学习了。FDM的混色过渡到全彩还要一个过程。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
普通用户
9年5个月前 IP:江苏
786562
引用 20!不曾存在:
3D打印一直都有各种意想不到nao dong的应用,花瓶只是实验品而已。

头像是涡轮还是什么,当温度图看好奇怪
就是温度图,旋转爆震波发动机
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
1627674776
9年5个月前 IP:北京
787011
引用 refinder:
一直对这种吐丝的打印机有种疑问,如果打印一个方盒子,盒子的顶盖打印的时候不会塌下来吗?
其实这种打印机还好,可以加支撑或者不是很大的话快速拉过来也可以,顶多是最下面一层有点难看,相比之下好像光敏树脂的更麻烦吧...打印密封体的时候里面的液体怎么出来...而且同样的情况(打印方盒子)更麻烦吧
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
celeron533
9年5个月前 IP:日本
787076
引用 refinder:
一直对这种吐丝的打印机有种疑问,如果打印一个方盒子,盒子的顶盖打印的时候不会塌下来吗?
立起来,就像金字塔那样打印即可
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
karen
9年5个月前 IP:台湾
787143
動作真快,就連專利都已經通過了!!!
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
zdall911
9年5个月前 IP:河南
787386
楼主,帖子中提到的二进一出cura的插件在哪里可以找到?
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
20!Dopaminor
9年5个月前 IP:广东
787448
引用 celeron533:
立起来,就像金字塔那样打印即可
通常里面会有低度填充,作为打印的支点,反正看不到。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
矩阵员
9年4个月前 IP:江苏
790640
楼主 混色 和彩色有何不同。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
村雨
9年4个月前 IP:四川
790808
混色有可能混色不均匀,如何控制量呢?
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
万物打印网
9年2个月前 IP:广东
795339
引用 1211:
赞扬,学习了。看起来要从混色过渡到彩色,难度相当大。不过,混色解决了任意颜色的打印问题,会大大拓展3D打印的应用范围。
确实是这样~
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
万物打印网
9年2个月前 IP:广东
795340
混色3D打印技术~
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
xia43232601
9年1个月前 IP:湖南
801828
求楼主介绍的三进一出cura的插件
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
809881703
9年0个月前 IP:贵州
802876
记得有大神说过能打印器官,真的假的啊
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥
9年0个月前 IP:四川
802879
引用 809881703:
记得有大神说过能打印器官,真的假的啊
假的。TED上有“3D印肾机”的演讲,但综合各方面报道来看,是假的。
目前主流医学杂志上,没有成功的报道。
当然不包括打印器官模型,和其它一些无功能的试验。根据影像学数据制作的器官模型,能够协助医生研究手术方案。
某些组织,例如,股骨头,可以用金属3D打印来制造。骨骼也算是器官之一。但毕竟,和原装器官天壤之别。
器官是细胞分化以后形成的,非常复杂,最有希望在十年内实现的技术,恐怕还是干细胞培育。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
象象
8年10个月前 IP:浙江
811745
楼主。群在哪里。我要加群请教问题
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
xxholic
8年10个月前 IP:浙江
811829
引用 refinder:
一直对这种吐丝的打印机有种疑问,如果打印一个方盒子,盒子的顶盖打印的时候不会塌下来吗?
这种只能加支撑了,所以3D打印技术看起来新奇,其实局限性也是很大的,应该不能完全取代车削加工
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
xxholic
8年10个月前 IP:浙江
811830
我也买过一台6000的桌面3D打印机,感觉使用上来说,第一,打印时间比较长,填充率50%以上的话,一个巴掌大的东西打出来要8小时。。。减小填充率可以加快打印时间,但是相对的,结构强度就降低了。第二,打出东西表面太粗糙,如果是打印零件的话不打磨的话是不能直接用的,只有打印一些玩具之类要求不高的可以勉强凑合。第三,比较复杂的东西,尤其是空心结构,需要加支撑,否则就会变形,打印好以后还要耐心把支撑去掉,很麻烦。总结来说,3D打印下奶就是个玩具,玩玩可以,真想工业应用还是不大可能的
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
liuda
8年9个月前 IP:山东
814126
感觉应该有某种方法单独加入墨水染色.如楼主所描述的方法,的确很难实现彩色打印.即使是单独加入墨水,同一层颜色互相干扰也不可避免.
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
zgchen
8年9个月前 IP:四川
814199
不错,越来越先进了
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
xingqukong
8年9个月前 IP:河南
815284
楼主真幽默,在介绍丰硕的科研成果时还不忘湖南大碗菜
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
yvhkiawy
8年9个月前 IP:上海
816539
看起来很厉害的样子,MARK
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
876505068
8年9个月前 IP:广东
816830
楼主可以提供一下那个cura混色的插件么?
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
mome83
8年9个月前 IP:广东
817417
老大 mix ramps1.4.zip这个文件下载不了呀
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
三维打印
5年5个月前 IP:广东
861478

我还以为是2560

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
Maker-Liu
5年0个月前 IP:黑龙江
868505

现在fdm做到层变色的不少了,不过能进行水平方向上迅速换色的貌似还没几个。

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
以太LYB
5年0个月前 IP:湖南
868508

学习了

引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
所属分类
上级专业
同级专业
魂溷
学者 机友 笔友
文章
40
回复
322
学术分
4
2012/12/01注册,1个月11天前活动
暂无简介
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:未同步
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}