彩色3D打印機打破單色局限
精美的別墅、美味的食物、炫酷的太陽鏡……目前，3D打印技術已經逐漸深入到人們的生活中，不過在國內，3D打印只局限于單一色彩，譬如單紅、單黃、單綠等，或者簡單的彩色拼接，不能實現顏色的融合。如今，鄭州科技學院機械制造與自動化專業的學生黃子帆研發了一款桌面彩色3D打印機則完全打破了這一局限，使得3D打印出來的物品色彩豐富、頗為美觀。目前，這項技術獲得了北京市科技委員會和中國發明協會支持主辦的北京發明創新大賽金獎，并先后申請了十幾項專利。
該團隊研發的這款彩色3D打印機使用起來相當方便，只需用三維軟件設計出物品的模型，再用切片軟件將模型切片，生成各個切片的指令，這臺彩色3D打印機便能夠智能打印出色彩豐富的物品
據這款彩色3D打印機的研發團隊指導教師李俊美介紹，該團隊由3名教師和兩名學生組成，研發主力為黃子帆同學。之所以目前彩色3D打印機在國內鮮有人涉及，其難度在于軟件和硬件的配合。“目前，彩色3D打印機沒有專門的軟件支持，只能對現有軟件進行改造；在硬件方面，噴頭的式樣、運行速度等也是設計上的難題。”她說。
3D打印機的特色在于不需要模具，使用者只需要在電腦上運用三維軟件進行設計，便可以生成結構復雜的物品。最初，黃子帆接觸3D打印技術源于對機器人的興趣，由于機器人身上很多零部件在市場上買不到，他便買來一臺單色3D打印機自己設計、自己打印。后來，他將這臺打印機反復拆開、組裝，研究打印原理，越深入越感興趣，慢慢便有了自己研發彩色3D打印機的想法。
該團隊研發的這款彩色3D打印機使用起來相當方便，只需用三維軟件設計出物品的模型，再用切片軟件將模型切片，生成各個切片的指令，這臺彩色3D打印機便能夠智能打印出色彩豐富的物品。
對于這臺彩色3D打印機，李俊美說：“它采用藝術上的三基色原理，即把品紅、黃、綠三基色融合實現任意色彩，然后把它打印出來。”在打印過程中，機器可以通過軟件程序，控制三基色料絲的進料長度，通過線材捻接器將不同顏色的耗材續接在一起，然后再進行打印。如果想要在一件物品上實現多色隨意變化，只要根據需要切下各種顏色的線材拼接在一起，形成一條由不同顏色組成的線材，再把這條多色線材裝進3D打印機里即可實現。
在研發過程中，團隊遇到了很多困難——不僅需要機械學知識，而且還需要色彩學知識，另外，打印機噴頭加熱時的溫度相當高，不小心碰到燙傷手的情況時有發生
目前，這臺彩色3D打印機能夠將固態三基色料絲加熱、融化并混合，這三個步驟同時進行，可謂“一氣呵成”，之后噴頭噴出的混合材料一層層堆積起來，形成一件3D打印作品，打印出除了黑色與白色之外的任意一種顏色。
李俊美回憶，這款彩色3D打印機的研發經歷了大約一年的時間，過程非常辛苦，尤其是黃子帆同學，每天都會到實驗室調試。在研發過程中，團隊遇到了很多困難，李俊美舉例說：“研發不僅需要機械學知識，而且還需要色彩學知識，將各種顏色混合達到最完美的色彩效果，因此黃子帆下了很多功夫。另外，打印機噴頭加熱時的溫度相當高，不小心碰到燙傷手的情況時有發生。”可以說，這款打印機中的所有細節都是團隊成員自己創意并制造的，大家買來框架、原材料，自己做零部件再一點點組裝，其中顏色融合軟件的使用和噴頭大小的控制是研發成功的關鍵。
尤其是噴頭的設計問題，著實讓人下了一番功夫，“普通3D打印機是直角噴頭，彩色3D打印機使用這種噴頭非常容易堵塞，后來同學們將其改造成斜角，這樣出料更加順暢。還有一個問題就是運料機運料量不穩定的問題，后來團隊采用加大或減小運料機功率的方法予以解決。”李俊美說。
后來，研發團隊又通過調平打印機底座、安裝風扇快速散熱等技術，進一步提高了打印機打印作品的精細度。如今，這臺彩色3D打印機打印出來的作品細致而無毛刺，未來，團隊成員希望彩色3D打印技術可以廣泛應用到工業制造、文化娛樂創意、建筑模型展示、動漫制作和消費品的個性化定制等領域，豐富大家的生活。
(責任編輯：admin)
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