引 言

隨著信息技術的發(fā)展，三維技術層出不窮，3D 打印技術作為一種新興科技在制造業(yè)領域迅速發(fā)展。目前 3D 打印已成功打印出很多三維物體，在醫(yī)學領域和工業(yè)領域都已經(jīng)得到了成功應用，人們隨之把 3D 打印技術稱為 具有工業(yè)革命意義的制造技術 。但是當前的 3D 打印還局限在一種很單一的打印方式，很多公司生產(chǎn)出來的 3D 打印機都只能夠打印出一種顏色的三維物體，無法在一種物體上打印出多種顏色。如果想打印多色，則要對打印機的材料進行更換，而打印機必須停止工作才可更換材料。就目前的打印機而言，若停止了 3D 打印機的工作，則打印機不會在上次停止的地方繼續(xù)打印，必須從頭開始。這將會浪費大量的材料和時間，如果要打印出一個精度很高的產(chǎn)品可能要花費一兩天的時間，機器長時間工作將會影響作品的質量，也會影響打印機的使用壽命，導致 3D 打印的效率大大降低。所以本文將通過對目前 3D 打印機的研究， 提出對于 3D 打印機打印出彩色三維物體的一些對策。

1 3D打印

3D 打印源于 20 世紀 80 年代后期，是美國在研究照相雕塑和地貌成型時發(fā)現(xiàn)的一項新技術，這項技術在當時充分體現(xiàn)出了技術的精密化、智能化、通用化以及未來的發(fā)展趨勢。1986 年，美國誕生了全球第一家生產(chǎn) 3D 打印設備的公司，名為 3DSyslems。此后，3D 打印技術的概念在全球飛速發(fā)展，越來越受人們的關注。而我國的 3D 打印技術出現(xiàn)在 20 世紀90 年代中期，這項技術可以打印出很多立體模型，例如我們身上穿的衣服和鞋子，運用 3D 打印技術與 3D 打印機可以打印出來。

3D 打印技術是一種將塑料或者特殊蠟材等可粘合材料通過累積制造技術將材料層層累積，通過在電腦上使用 3Dmax 繪圖軟件或者 CAD 繪圖后，將所保存的圖片轉到 3D 打印控制軟件（Repetier Host），將所繪的圖進行切片處理后轉換為 GCO 格式，最后通過與電腦連接控制將 GCO 格式的文件打印， 并通過 3D 打印機把 打印材料 層層疊加，最后構造出三維立體模型。

目前 3D 打印機最常用的材料主要有ABS、PLA 和 PVA 三種，ABS 最為便宜， 且熔點在 215℃ 到 250℃之間。而PLA 則更為環(huán)保，熔點更低。桌面 3D 打印機由于受專利限制， 打印機的設計與制作不得不采用開放式的打印倉，但是由于打印倉溫度難以保證，所以人們會使用PLA 作為打印機的打印材料，而 PVA 則經(jīng)常被人們用來為打印作品做支撐。

2 2D打印機與 3D打印機的結合對策

2.1 2D打印機工作原理

2D 打印機的工作原理和噴墨打印機的原理相似，打印機墨盒內(nèi)部裝有部分墨水，在噴嘴孔和墨盒之間用一根細管連接。然后利用一些控制指令來控制打印頭上的噴嘴孔，將墨盒內(nèi)的墨水輸入到噴頭中，讓噴嘴孔噴出定量的墨水并打印在紙上。2D 打印機在工作時，計算機將處理好的打印信號通過打印機的轉換接口傳輸?shù)酱蛴C的主控電路板上，并通過電路將接收的信號進行處理后轉換成相應的控制信號。由控制信號控制墨盒內(nèi)的墨水通過細管將墨滴從打印頭噴出，然后打印紙自動進入打印機，通過打印頭后輸出到打印機外字車上，最后墨盒及噴頭在紙的水平方向來回運動。這樣噴頭就將墨水噴在打印紙上面，形成我們所需要的文字或圖像，完成打印過程。

2.2 2D打印機與3D打印機的結合

利用噴墨打印機的噴墨原理，在墨盒內(nèi)裝有 n個小墨盒， 每個小墨盒內(nèi)裝有不同顏色的墨水，利用控制指令來控制打印頭上的噴嘴孔噴出墨水，經(jīng)細管進入打印倉 1中。再把 3D打印材料輸入到打印倉 1中經(jīng)過高溫加熱，將 3D打印機的材料全部融化為液體狀態(tài)，再通過打印倉 1將融化的材料和墨水一起送到打印倉 2中，打印倉 2中有一個高速轉動的葉片螺旋槳，打印材料和墨水通過高速轉動的葉片螺旋槳均勻融合在一起。最后將溶解好的材料經(jīng)過細管通過吐絲噴頭將材料噴吐出來，就可以將 2D打印機與 3D打印機有效結合在一起，打印出不同顏色的作品模型。2D打印機與 3D打印機的結合流程圖如圖 1所示。

3 結 語

本研究通過將 2D 打印機與 3D 打印機的合理結合，研究出一種對于彩色 3D 打印機的有效方法，解決了目前 3D 打印機打印的單一性。但還有部分問題有待進一步研究：

1墨滴與打印材料的融合具有不穩(wěn)定性，墨滴與打印材料還不能均勻融合在一起，而且起墨滴的數(shù)量大小不能完全掌握。

2需要獨立開發(fā)與控制系統(tǒng)相適應的上位機軟件，加強對 3D打印機的控制。

3控制系統(tǒng)控制 3D打印機的打印精度不高，還需要對軟硬件進行深度研究。