彩色3D打印机打破单色局限
精美的别墅、美味的食物、炫酷的太阳镜……目前，3D打印技术已经逐渐深入到人们的生活中，不过在国内，3D打印只局限于单一色彩，譬如单红、单黄、单绿等，或者简单的彩色拼接，不能实现颜色的融合。如今，郑州科技学院机械制造与自动化专业的学生黄子帆研发了一款桌面彩色3D打印机则完全打破了这一局限，使得3D打印出来的物品色彩丰富、颇为美观。目前，这项技术获得了北京市科技委员会和中国发明协会支持主办的北京发明创新大赛金奖，并先后申请了十几项专利。
该团队研发的这款彩色3D打印机使用起来相当方便，只需用三维软件设计出物品的模型，再用切片软件将模型切片，生成各个切片的指令，这台彩色3D打印机便能够智能打印出色彩丰富的物品
据这款彩色3D打印机的研发团队指导教师李俊美介绍，该团队由3名教师和两名学生组成，研发主力为黄子帆同学。之所以目前彩色3D打印机在国内鲜有人涉及，其难度在于软件和硬件的配合。“目前，彩色3D打印机没有专门的软件支持，只能对现有软件进行改造；在硬件方面，喷头的式样、运行速度等也是设计上的难题。”她说。
3D打印机的特色在于不需要模具，使用者只需要在电脑上运用三维软件进行设计，便可以生成结构复杂的物品。最初，黄子帆接触3D打印技术源于对机器人的兴趣，由于机器人身上很多零部件在市场上买不到，他便买来一台单色3D打印机自己设计、自己打印。后来，他将这台打印机反复拆开、组装，研究打印原理，越深入越感兴趣，慢慢便有了自己研发彩色3D打印机的想法。
该团队研发的这款彩色3D打印机使用起来相当方便，只需用三维软件设计出物品的模型，再用切片软件将模型切片，生成各个切片的指令，这台彩色3D打印机便能够智能打印出色彩丰富的物品。
对于这台彩色3D打印机，李俊美说：“它采用艺术上的三基色原理，即把品红、黄、绿三基色融合实现任意色彩，然后把它打印出来。”在打印过程中，机器可以通过软件程序，控制三基色料丝的进料长度，通过线材捻接器将不同颜色的耗材续接在一起，然后再进行打印。如果想要在一件物品上实现多色随意变化，只要根据需要切下各种颜色的线材拼接在一起，形成一条由不同颜色组成的线材，再把这条多色线材装进3D打印机里即可实现。
在研发过程中，团队遇到了很多困难——不仅需要机械学知识，而且还需要色彩学知识，另外，打印机喷头加热时的温度相当高，不小心碰到烫伤手的情况时有发生
目前，这台彩色3D打印机能够将固态三基色料丝加热、融化并混合，这三个步骤同时进行，可谓“一气呵成”，之后喷头喷出的混合材料一层层堆积起来，形成一件3D打印作品，打印出除了黑色与白色之外的任意一种颜色。
李俊美回忆，这款彩色3D打印机的研发经历了大约一年的时间，过程非常辛苦，尤其是黄子帆同学，每天都会到实验室调试。在研发过程中，团队遇到了很多困难，李俊美举例说：“研发不仅需要机械学知识，而且还需要色彩学知识，将各种颜色混合达到最完美的色彩效果，因此黄子帆下了很多功夫。另外，打印机喷头加热时的温度相当高，不小心碰到烫伤手的情况时有发生。”可以说，这款打印机中的所有细节都是团队成员自己创意并制造的，大家买来框架、原材料，自己做零部件再一点点组装，其中颜色融合软件的使用和喷头大小的控制是研发成功的关键。
尤其是喷头的设计问题，着实让人下了一番功夫，“普通3D打印机是直角喷头，彩色3D打印机使用这种喷头非常容易堵塞，后来同学们将其改造成斜角，这样出料更加顺畅。还有一个问题就是运料机运料量不稳定的问题，后来团队采用加大或减小运料机功率的方法予以解决。”李俊美说。
后来，研发团队又通过调平打印机底座、安装风扇快速散热等技术，进一步提高了打印机打印作品的精细度。如今，这台彩色3D打印机打印出来的作品细致而无毛刺，未来，团队成员希望彩色3D打印技术可以广泛应用到工业制造、文化娱乐创意、建筑模型展示、动漫制作和消费品的个性化定制等领域，丰富大家的生活。
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