IPC分类号：
B29C64/118 | B29C64/295 | B29C64/314 | B29C64/336 | B29C64/393 | B33Y10/00 | B33Y30/00 | B33Y40/10 | B33Y50/02
当前申请(专利权)人地址：
518000 广东省深圳市南山区南海大道3688号 (广东,深圳,南山区)
工商统一社会信用代码：
124403004557453164
工商注册地址：
深圳市南山区粤海街道南海大道3688号
发明人：
郭登极 | 郭晓琪 | 周宜静 | 黄海军 | 周宇轩 | 甘杰恒 | 林建军 | 王序进
摘要：
本申请提供了3D打印设备及3D打印方法。3D打印设备包括线材生成模块、线材拼接模块、及打印模块。线材生成模块用于将多个原料混合、加热、及挤出，以得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材。线材拼接模块用于将至少两个预备线材沿预备线材的长度方向依次分别拼接，以得到一个待打印线材。打印模块用于将待打印线材打印，以得到由待打印线材形成的打印件。本申请的3D打印设备不仅能够采用基础色构成的原料生成预设颜色的预备线材，实现线材的多样化定制，而且能够将颜色不同的至少两个预备线材拼接成一个待打印线材，从而在形成打印件的过程中，减少线材的切换，减少对线材的浪费，提高打印的效率。
技术问题语段：
在3D打印技术领域中，常需要采用单挤出机切换线材的多色打印系统、更换打印头或热端的多色打印系统，导致打印线材的颜色有限、浪费线材较多、打印效率较低。
技术功效语段：
本专利文本描述了一种3D打印设备，其技术功效是可以通过线材生成模块将多个原料混合、加热、及挤出，以得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材；然后通过线材拼接模块将至少两个预备线材沿预备线材的长度方向依次分别拼接，以得到一个待打印线材；最后通过打印模块将待打印线材打印，以得到由待打印线材形成的打印件。
权利要求：
1.一种3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括：
线材生成模块，用于将多个原料混合、加热、及挤出，以得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材；
线材拼接模块，用于将所述至少两个预备线材沿所述预备线材的长度方向依次分别拼接，以得到一个待打印线材；
打印模块，用于将所述待打印线材打印，以得到由所述待打印线材形成的打印件。
2.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备还包括牵引模块与校准模块，所述牵引模块用于牵引自所述线材生成模块的出丝口的预备线材，且位于所述出丝口与所述牵引模块之间的预备线材处于弯折状态，处于所述弯折状态的预备线材具有悬挂最低点；
所述校准模块用于校准所述预备线材的直径，所述校准模块包括传感器、及电连接所述传感器的控制器，所述传感器用于感应所述预备线材的悬挂高度，所述悬挂高度为所述出丝口至所述悬挂最低点的垂直距离，所述控制器用于控制所述线材生成模块的出丝速度和所述牵引模块的牵引速度，以使所述悬挂高度满足预设高度范围。
3.如权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述预设高度范围包括第一预设高度与第二预设高度，所述第一预设高度小于所述第二预设高度，当所述悬挂高度小于所述第一预设高度时，所述控制器控制所述线材生成模块由第一出丝速度切换至第二出丝速度，所述第一出丝速度小于所述第二出丝速度，和/或，所述控制器控制所述牵引模块由第一牵引速度切换至第二牵引速度，所述第一牵引速度大于所述第二牵引速度；
当所述悬挂高度大于所述第二预设高度时，所述控制器控制所述线材生成模块由第三出丝速度切换至第四出丝速度，所述第三出丝速度大于所述第四出丝速度，和/或，所述控制器控制所述牵引模块由第三牵引速度切换至第四牵引速度，所述第三牵引速度小于所述第四牵引速度。
4.如权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述线材生成模块与所述牵引模块均位于所述传感器的同一侧，且所述传感器相较于所述线材生成模块靠近所述3D打印设备的底面；所述传感器包括本体、及连接所述本体的感应部，所述感应部用于搭接位于所述出丝口与所述牵引模块之间的预备线材。
5.如权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述感应部转动连接所述本体，所述感应部能够相对于所述本体摆动；当所述感应部与所述本体之间的夹角不满足预设摆动角范围时，所述3D打印设备停止工作。
6.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备还包括用于检测所述预备线材的颜色的检测模块，所述检测模块包括图像获取器、及电连接所述图像获取器的处理器，所述图像获取器用于获取所述预备线材的图像，所述处理器用于获取所述图像的颜色信息，还用于对比所述颜色信息与所述预设颜色信息。
7.如权利要求6所述的3D打印设备，其特征在于，当所述颜色信息满足所述预设颜色信息时，所述处理器输出所述颜色信息；当所述颜色信息不满足所述预设颜色信息时，所述处理器输出提示信息。
8.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述线材拼接模块用于获取每个所述预备线材的拼接次序与拼接长度；还用于切割所述预备线材，使每个所述预备线材的长度满足所述拼接长度；还用于熔融所述预备线材，使所述至少两个预备线材分别拼接得到一个所述待打印线材；在所述待打印线材中，任意相邻的两个所述预备线材的端部相互抵接。
9.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述打印模块包括外部打印组件、及内部打印组件，所述外部打印组件包括外部加热腔、及连通所述外部加热腔的外部喷头，所述外部加热腔用于加热所述待打印线材，所述外部喷头用于喷出加热后的所述待打印线材，所述待打印线材用于形成所述打印件的外表面；所述内部打印组件包括内部加热腔、及连通所述内部加热腔的内部喷头，所述内部加热腔用于加热填充线材，所述内部喷头用于喷出加热后的所述填充线材，所述填充线材用于填充所述打印件的内部；
所述外部加热腔的体积小于所述内部加热腔的体积，所述外部喷头的开口宽度小于所述内部喷头的开口宽度。
10.一种3D打印方法，其特征在于，所述3D打印方法包括：
提供如权利要求1所述的3D打印设备、及多个原料；
将所述多个原料置于所述3D打印设备的线材生成模块，且所述线材生成模块将所述多个原料混合、加热、及挤出，得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材；
将所述至少两个预备线材置于所述3D打印设备的线材拼接模块，且所述线材拼接模块将所述至少两个预备线材沿所述预备线材的长度方向依次拼接，得到一个待打印线材；
将所述待打印线材置于所述3D打印设备的打印模块，且所述打印模块将所述待打印线材打印，得到由所述待打印线材形成的打印件。
技术领域：
[0001]本申请属于3D打印技术领域，具体涉及3D打印设备及3D打印方法。
背景技术：
[0002]在3D打印技术领域中，常需要采用单挤出机切换线材的多色打印系统、更换打印头或热端的多色打印系统，导致打印线材的颜色有限、浪费线材较多、打印效率较低。
发明内容：
[0003]鉴于此，本申请第一方面提供了一种3D打印设备，所述3D打印设备包括：
[0004]线材生成模块，用于将多个原料混合、加热、及挤出，以得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材；
[0005]线材拼接模块，用于将所述至少两个预备线材沿所述预备线材的长度方向依次分别拼接，以得到一个待打印线材；
[0006]打印模块，用于将所述待打印线材打印，以得到由所述待打印线材形成的打印件。
[0007]本申请第一方面提供的3D打印设备由线材生成模块、线材拼接模块、及打印模块组成。其中，线材生成模块能够通过精确控制红色、黄色、及蓝色的原料定量加入，实现了类似RGB调色的灵活颜色定制，可生成任意颜色的预备线材，得到满足预设颜色的预备线材。预设颜色可根据产品需要或用户需要设置。线材拼接模块能够将至少两个预备线材熔接拼接，得到由多种颜色拼接而成的一个多色的待打印线材，以供后续的打印形成打印件。
[0008]因此，本申请的3D打印设备不仅能够采用基础色构成的原料生成预设颜色的预备线材，实现线材的多样化定制，而且能够将颜色不同的至少两个预备线材拼接成一个待打印线材，从而在形成打印件的过程中，减少线材的切换，减少对线材的浪费，提高打印的效率。
[0009]其中，所述3D打印设备还包括牵引模块与校准模块，所述牵引模块用于牵引自所述线材生成模块的出丝口的预备线材，且位于所述出丝口与所述牵引模块之间的预备线材处于弯折状态，处于所述弯折状态的预备线材具有悬挂最低点；
[0010]所述校准模块用于校准所述预备线材的直径，所述校准模块包括传感器、及电连接所述传感器的控制器，所述传感器用于感应所述预备线材的悬挂高度，所述悬挂高度为所述出丝口至所述悬挂最低点的垂直距离，所述控制器用于控制所述线材生成模块的出丝速度和所述牵引模块的牵引速度，以使所述悬挂高度满足预设高度范围。
[0011]其中，所述预设高度范围包括第一预设高度与第二预设高度，所述第一预设高度小于所述第二预设高度，当所述悬挂高度小于所述第一预设高度时，所述控制器控制所述线材生成模块由第一出丝速度切换至第二出丝速度，所述第一出丝速度小于所述第二出丝速度，和/或，所述控制器控制所述牵引模块由第一牵引速度切换至第二牵引速度，所述第一牵引速度大于所述第二牵引速度；
[0012]当所述悬挂高度大于所述第二预设高度时，所述控制器控制所述线材生成模块由第三出丝速度切换至第四出丝速度，所述第三出丝速度大于所述第四出丝速度，和/或，所述控制器控制所述牵引模块由第三牵引速度切换至第四牵引速度，所述第三牵引速度小于所述第四牵引速度。
[0013]其中，所述线材生成模块与所述牵引模块均位于所述传感器的同一侧，且所述传感器相较于所述线材生成模块靠近所述3D打印设备的底面；所述传感器包括本体、及连接所述本体的感应部，所述感应部用于搭接位于所述出丝口与所述牵引模块之间的预备线材。
[0014]其中，所述感应部转动连接所述本体，所述感应部能够相对于所述本体摆动；当所述感应部与所述本体之间的夹角不满足预设摆动角范围时，所述3D打印设备停止工作。
[0015]其中，所述3D打印设备还包括用于检测所述预备线材的颜色的检测模块，所述检测模块包括图像获取器、及电连接所述图像获取器的处理器，所述图像获取器用于获取所述预备线材的图像，所述处理器用于获取所述图像的颜色信息，还用于对比所述颜色信息与所述预设颜色信息。
[0016]其中，当所述颜色信息满足所述预设颜色信息时，所述处理器输出所述颜色信息；当所述颜色信息不满足所述预设颜色信息时，所述处理器输出提示信息。
[0017]其中，所述线材拼接模块用于获取每个所述预备线材的拼接次序与拼接长度；还用于切割所述预备线材，使每个所述预备线材的长度满足所述拼接长度；还用于熔融所述预备线材，使所述至少两个预备线材分别拼接得到一个所述待打印线材；在所述待打印线材中，任意相邻的两个所述预备线材的端部相互抵接。
[0018]其中，所述打印模块包括外部打印组件、及内部打印组件，所述外部打印组件包括外部加热腔、及连通所述外部加热腔的外部喷头，所述外部加热腔用于加热所述待打印线材，所述外部喷头用于喷出加热后的所述待打印线材，所述待打印线材用于形成所述打印件的外表面；所述内部打印组件包括内部加热腔、及连通所述内部加热腔的内部喷头，所述内部加热腔用于加热填充线材，所述内部喷头用于喷出加热后的所述填充线材，所述填充线材用于填充所述打印件的内部；
[0019]所述外部加热腔的体积小于所述内部加热腔的体积，所述外部喷头的开口宽度小于所述内部喷头的开口宽度。
[0020]本申请第二方面提供了一种3D打印方法，所述3D打印方法包括：
[0021]提供如本申请第一方面提供的3D打印设备、及多个原料；
[0022]将所述多个原料置于所述3D打印设备的线材生成模块，且所述线材生成模块将所述多个原料混合、加热、及挤出，得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材；
[0023]将所述至少两个预备线材置于所述3D打印设备的线材拼接模块，且所述线材拼接模块将所述至少两个预备线材沿所述预备线材的长度方向依次拼接，得到一个待打印线材；
[0024]将所述待打印线材置于所述3D打印设备的打印模块，且所述打印模块将所述待打印线材打印，得到由所述待打印线材形成的打印件。
[0025]本申请第二方面提供的3D打印方法，通过采用本申请第一方面提供的3D打印设备，不仅能够采用基础色构成的原料生成预设颜色的预备线材，实现线材的多样化定制，而且能够将颜色不同的至少两个预备线材拼接成一个待打印线材，从而在形成打印件的过程中，减少线材的切换，减少对线材的浪费，提高打印的效率。
具体实施方式：
[0037]以下是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
[0038]除非另外说明或存在矛盾之处，本申请中使用的术语或短语具有以下含义：
[0039]本申请中，“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0040]本申请中，“一种或几种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。其中，“几种”指任两种或任两种以上。
[0041]在本申请中，需要理解的是术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的模块或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0042]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0043]以下对相关技术进行详细介绍：
[0044]对于采用单挤出机切换线材的多色打印系统，切换线材所需的时间较长。由于需要将线材切断，回抽，挤入新线材，再继续打印，这种切换线材的多色打印方式比更换打印头或热端所需的打印时间更长。
[0045]并且，擦料塔擦料过程浪费耗材较多。在挤入新线材后，需通过擦料塔将原线材擦去然后再继续打印，每次更换颜色都需进行擦料的操作，打印过程中造成的线材浪费大大增加。
[0046]以及，单次打印可选颜色有限，通常最多支持16色，若是单个套件最多可更换9种颜色。
[0047]对于快拆式的打印头或热端的多色打印系统，单套打印系统配备数个可拆卸的打印头或热端，在需要换色时，通过手动更换打印头或自动切换热端的方式进行换色。
[0048]但是，换线材的机械结构复杂，不适用于非相关技术领域用户的日常使用和维护。并且，设备成本高，复杂的换线材结构造成的成本提升，不利于向家用或教学使用的客户推广。
[0049]以及，单次打印可选颜色有限，可选颜色的上限取决于换料结构中挤出机或热端的数目。
[0050]请一并参考图1-图8，图1为本申请一实施方式提供的3D打印设备的结构示意图。图2为本申请一实施方式提供的3D打印设备的正视图。图3为本申请一实施方式提供的3D打印设备的侧视图。图4为本申请一实施方式提供的3D打印设备的俯视图。图5为本申请一实施方式提供的线材拼接模块的结构示意图。图6为本申请一实施方式提供的3D打印设备工作时的结构示意图。图7为本申请一实施方式提供的打印模块的剖视图。图8为本申请另一实施方式提供的打印模块的结构示意图。
[0051]本实施方式提供一种3D打印设备1，所述3D打印设备1包括线材生成模块11、线材拼接模块12、及打印模块13。线材生成模块11用于将多个原料混合、加热、及挤出，以得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材。线材拼接模块12用于将所述至少两个预备线材沿所述预备线材的长度方向依次分别拼接，以得到一个待打印线材。打印模块13用于将所述待打印线材打印，以得到由所述待打印线材形成的打印件2。
[0052]本实施方式提供的3D打印设备1包括线材生成模块11。线材生成模块11能够通过精确控制红色、黄色、及蓝色的原料定量加入，实现了类似RGB调色的灵活颜色定制，可生成任意颜色的预备线材，得到满足预设颜色的预备线材。
[0053]可选地，多个原料的颜色包括但不限于红色、黄色、蓝色等，本实施方式对原料的颜色不进行限定。可选地，多个原料可以为透明的基材颗粒、及三原色色母粒。可选地，多个原料可以为多种有色耗材、及三原色色母粒。可选地，多个原料可以为透明的基材颗粒、多种有色耗材、及三原色色母粒。三原色色母粒的颜色为红色、黄色、及蓝色。原料的材料可以为pla(聚乳酸)、petg(无定形共聚酯)中的至少一种。预设颜色可根据产品需要或用户需要设置。
[0054]例如，通过将pla，petg或其他基材粉末与颜料三原色(红，黄，蓝)色母粒进行不同比例的配比，装填进线材生成模块11的进料口中，经过混合搅拌加热挤出等步骤，最终形成线径统一的、具有不同预设颜色的至少两个预备线材。
[0055]本实施方式提供的3D打印设备1还包括线材拼接模块12。线材拼接模块12能够将至少两个预备线材熔接拼接，得到由多种颜色拼接而成的一个多色的待打印线材，以供后续的打印形成打印件2。
[0056]在一种实施方式中，所述线材拼接模块12用于获取每个所述预备线材的拼接次序与拼接长度；还用于切割所述预备线材，使每个所述预备线材的长度满足所述拼接长度；还用于熔融所述预备线材，使所述至少两个预备线材分别拼接得到一个所述待打印线材；在所述待打印线材中，任意相邻的两个所述预备线材的端部相互抵接。
[0057]具体地，线材拼接模块12包括多个进线口121、选色送线器122、旋转切刀123、熔接器124、送线齿轮125、送线管126、出线口等组成。例如，有八个进线口121。预备线材(如图5中L所示)由进线口121进入线材拼接模块12。拼接后的待打印线材由出线口离开线材拼接模块12。
[0058]通过软件控制线材拼接模块12根据拼接次序与拼接长度依次熔接不同颜色的至少两个预备线材，形成多种颜色拼接而成，且颜色过渡清晰的具有多种颜色的待打印线材。
[0059]可选地，送线管126用于传输熔融拼接后的待打印线材。线材拼接模块12还包括缓冲区127，送线管126设于缓冲区127且能够在缓冲区127伸缩，以改变待打印线材的传输路径长度。
[0060]本实施方式通过设置缓冲区127，可调节送线管126传输待打印线材的路径长度，防止熔接器124正在熔接时，待打印线材在出线口持续出料，从而导致熔接中的待打印线材断裂，即，避免正在熔接中的两端线材接触面分开，进而提高线材拼接模块12的可靠性。
[0061]可选地，在线材拼接模块12中由于拼接剩余的废弃线材可单独熔接形成原料，再用于线材生成模块11，以生成新的预备线材。这样可以减少线材的浪费，降低生产成本。
[0062]本实施方式提供的3D打印设备1还包括打印模块13。打印模块13采用待打印线材打印，以形成打印机。
[0063]在一种实施方式中，所述打印模块13包括外部打印组件131、及内部打印组件132，所述外部打印组件131包括外部加热腔、及连通所述外部加热腔的外部喷头，所述外部加热腔用于加热所述待打印线材，所述外部喷头用于喷出加热后的所述待打印线材，所述待打印线材用于形成所述打印件2的外表面；所述内部打印组件132包括内部加热腔、及连通所述内部加热腔的内部喷头，所述内部加热腔用于加热填充线材，所述内部喷头用于喷出加热后的所述填充线材，所述填充线材用于填充所述打印件2的内部。
[0064]所述外部加热腔的体积小于所述内部加热腔的体积，所述外部喷头的开口宽度小于所述内部喷头的开口宽度。
[0065]采用多色的待打印线材形成打印件2的外轮廓，采用填充线材填充形成打印机的内部。也可以理解为，双打印头打印技术。在打印件2中，待打印线材覆盖填充线材。从打印机的外表上，仅能观察到待打印线材，无法观察到填充线材。本实施方式对填充线材的颜色不进行限定。
[0066]其中，外部加热腔的体积小于内部加热腔的体积，外部喷头的开口宽度小于内部喷头的开口宽度，本实施方式通过限定上述部件的尺寸，减少待打印线材受热的时间，避免待打印线材在打印颜色衔接处时出现的混色情况，提高打印件2的外观性能。另外，由于采用外部打印组件131、及内部打印组件132分别打印外轮廓、及内部，所以在打印的过程中无需换色，从而节省打印时间，提高打印效率。
[0067]可选地，外部加热腔由外部加热块134a组成，内部加热腔由内部加热块134b组成。
[0068]可选地，外部加热腔与内部加热腔的体积比为1/3-1/2。例如，外部加热腔与内部加热腔的体积比可以为1/3、或1/2.5、或1/2等。
[0069]进一步可选地，外部加热腔的体积为3cm3-4cm3，内部加热腔的体积为1cm3-2cm3。例如，外部加热腔的体积可以为3cm3、或3.2cm3、或3.5cm3、或3.7cm3、或4cm3等。内部加热腔的体积可以为1cm3、或1.2cm3、或1.5cm3、或1.7cm3、或2cm3等。
[0070]例如，在操作中，将外部加热腔体积固定为3.7cm3，根据产品需要或用户需要，调整内部加热腔体积。
[0071]可选地，外部喷头与内部喷头的开口宽度比为1/3-1/2。例如，外部喷头与内部喷头的开口宽度比为可以为1/3、或1/2.5、或1/2等。
[0072]进一步可选地，外部喷头的开口宽度为0.3mm-0.6mm，内部喷头的开口宽度为0.1mm-0.3mm。例如，外部喷头的开口宽度可以为0.3mm、或0.4mm、或0.5mm、或0.6mm等。内部喷头的开口宽度可以为0.1mm、或0.2mm、或0.3mm等。
[0073]例如，在操作中，将喷头开口宽度固定为0.4mm，根据产品需要或用户需要，调整内部喷头开口宽度。
[0074]因此，本实施方式的3D打印设备1不仅能够采用基础色构成的原料生成预设颜色的预备线材，实现线材的多样化定制，而且能够将颜色不同的至少两个预备线材拼接成一个待打印线材，从而在形成打印件2的过程中，减少线材的切换，减少对线材的浪费，提高打印的效率。
[0075]与传统的多进一出、通过擦料塔擦料换色的模式相比，本申请提供的3D打印设备1展现出显著的环保性和经济性优势。它极大地减少了耗材的浪费，同时克服了传统模式可选颜色有限的局限性，使得用户能够自由定义所需的颜色。
[0076]并且，与快拆式的打印头相比，本申请提供的3D打印设备1在维护成本和操作效率上也表现出明显的优势。快拆式打印头换料的机械结构复杂，不仅增加了维护的难度和成本，还浪费了宝贵的时间。而本申请提供的3D打印设备1则无需频繁更换打印头，从而节省了手动更换打印头的时间，降低了维护成本。
[0077]另外，本申请采用外部打印组件131与内部打印组件132相配合，实现打印。这样的双打印头打印技术的应用在确保打印表面美观的同时，可通过在软件中设置，使打印填充时无需换色，节省打印时间，进一步提高了打印效率。通过双打印头的协同工作，可以大大减少打印时间，满足用户对高效打印的需求。
[0078]请一并参考图1-图8，在一种实施方式中，所述3D打印设备1还包括牵引模块14与校准模块15，所述牵引模块14用于牵引自所述线材生成模块11的出丝口的预备线材，且位于所述出丝口与所述牵引模块14之间的预备线材处于弯折状态，处于所述弯折状态的预备线材具有悬挂最低点；
[0079]所述校准模块15用于校准所述预备线材的直径，所述校准模块15包括传感器151、及电连接所述传感器151的控制器152，所述传感器151用于感应所述预备线材的悬挂高度，所述悬挂高度为所述出丝口至所述悬挂最低点的垂直距离，所述控制器152用于控制所述线材生成模块11的出丝速度和所述牵引模块14的牵引速度，以使所述悬挂高度满足预设高度范围。
[0080]本实施方式提供的3D打印设备1还包括牵引模块14。牵引模块14通过牵引电机牵引预备线材。可选地，3D打印设备1还包括卷线模块16，用于收集自所述牵引模块14的预备线材。所述预备线材自所述线材生成模块11的出线口喷出，再经所述牵引模块14牵引，然后由所述卷线模块16收集。预备线材如图6中L所示。
[0081]原料被线材生成模块11熔化并以软塑预备线材的形式离开出丝口。软塑预备线材以曲线方式由牵引模块14引导至卷线模块16。在前往卷线模块16的途中，软塑预备线材被冷却并固化，因此可通过调整悬挂高度，从而调节对预备线材的拉力，进而校准预备线材的直径。悬挂高度如图6中H所示。
[0082]位于出丝口与牵引模块14之间的预备线材处于弯折状态，也可以理解为，位于出丝口与牵引模块14之间的预备线材呈U型、或近U型。U型、或近U型的预备线材的最低点为悬挂最低点。
[0083]本实施方式提供的3D打印设备1还包括校准模块15。校准模块15用于校准预备线材的直径，使预备线材的直径满足预设直径范围。校准模块15包括传感器151与控制器152。传感器151用于感应预备线材的悬挂高度。悬挂高度随着出丝速度、线材的冷却速度以及牵引速度等多个因素而发生变化。
[0084]可选地，传感器151为霍尔传感器151。霍尔元件的工作原理是基于霍尔效应，当磁场中的电流通过霍尔元件时，会产生一个与磁场强度成比例的电势差。在这个应用中，霍尔元件感应的是由预备线材的悬挂状态引起的微小磁场变化。这种变化与悬挂高度有着直接的对应关系。当霍尔元件感应到悬挂高度的变化时，它会将这些变化转化为电信号输出。这些电信号随后被传输到控制器152，控制器152通过分析这些信号，能够准确判断悬挂高度是否偏离了设定值。
[0085]控制器152用于控制出丝速度和牵引速度。出丝速度是指预备线材由出丝口喷出的速度。牵引速度是指牵引预备线材的速度。例如，通过控制器152调节出丝速度，以调节悬挂高度，从而校准预备线材的直径。又例如，通过控制器152调节牵引速度，以调节悬挂高度，从而校准预备线材的直径。又例如，通过控制器152调节出丝速度和牵引速度，以调节悬挂高度，从而校准预备线材的直径。
[0086]本实施方式通过牵引模块14、线材生成模块11、及校准模块15相互配合，传感器151监测悬挂高度，控制器152通过调节出丝速度和牵引速度，精准的控制预备线材的悬挂高度满足预设高度范围，实现了对预备线材拉力的精确调节，从而精确地调整预备线材的直径，使得预备线材挤出中的轻微波动也以这种方式得到补偿，提高了预备线材直径的均一性。
[0087]这种对预备线材的调节是实时进行的，能够确保在预备线材挤出过程中，无论出丝速度如何变化，预备线材的拉力都能保持恒定，从而保证预备线材质量的稳定性。其中，监测悬挂高度能够实现对预备线材拉力的精确调节，是因为悬挂高度与拉力之间存在直接的关联，而传感器151能够准确感应这种变化并将其转化为电信号，供控制器152进行实时调节。
[0088]在一种实施方式中，所述预设高度范围包括第一预设高度与第二预设高度，所述第一预设高度小于所述第二预设高度，当所述悬挂高度小于所述第一预设高度时，所述控制器152控制所述线材生成模块11由第一出丝速度切换至第二出丝速度，所述第一出丝速度小于所述第二出丝速度，和/或，所述控制器152控制所述牵引模块14由第一牵引速度切换至第二牵引速度，所述第一牵引速度大于所述第二牵引速度。
[0089]当所述悬挂高度大于所述第二预设高度时，所述控制器152控制所述线材生成模块11由第三出丝速度切换至第四出丝速度，所述第三出丝速度大于所述第四出丝速度，和/或，所述控制器152控制所述牵引模块14由第三牵引速度切换至第四牵引速度，所述第三牵引速度小于所述第四牵引速度。
[0090]当悬挂高度小于第一预设高度时，表示悬挂高度过小，对线材的拉力过小，线材可能过早冷却，将导致预备线材的直径较粗。变细，可能会过细甚至出现断裂。因此，当悬挂高度小于第一预设高度时，控制器152能够提高出丝速度，和/或，降低牵引速度，使得悬挂高度增加，以调节对预备线材的拉力。另外，在降低牵引速度的同时，需同步降低卷料模块的卷料速度。
[0091]当悬挂高度大于第二预设高度时，表示悬挂高度过大，对线材最底部的拉力过大，将导致预备线材的直径较细，可能会过细甚至出现断裂。因此，当悬挂高度大于第二预设高度时，控制器152能够降低出丝速度，和/或，提高牵引速度，使得悬挂高度减少，以调节对预备线材的拉力。
[0092]例如，当线材生成模块11更快地挤出线材时，预备线材会降低，悬挂高度增加。传感器151将这一情况报告给控制器152，控制器152提高牵引速度。由于这种调节，挤出的预备线材始终悬挂在预设高度范围内，因此预备线材上的拉力始终相同。这使得预备线材的直径调节较为精确，挤出时的轻微波动也得到补偿。
[0093]请一并参考图1-图8，在一种实施方式中，所述线材生成模块11与所述牵引模块14均位于所述传感器151的同一侧，且所述传感器151相较于所述线材生成模块11靠近所述3D打印设备1的底面；所述传感器151包括本体、及连接所述本体的感应部，所述感应部用于搭接位于所述出丝口与所述牵引模块14之间的预备线材。
[0094]线材生成模块11与牵引模块14均位于传感器151的同一侧，且传感器151相较于线材生成模块11靠近3D打印设备1的底面，以便位于出丝口与牵引模块14之间的预备线材在重力的作用下自然地呈现出U型、或近U型。
[0095]本实施方式提供的传感器151还包括本体与感应部，感应部搭接于预备线材上，以监测预备线材的悬挂高度。可选地，感应部搭接于预备线材的悬挂最低点。
[0096]在一种实施方式中，所述感应部转动连接所述本体，所述感应部能够相对于所述本体摆动；当所述感应部与所述本体之间的夹角不满足预设摆动角范围时，所述3D打印设备1停止工作。
[0097]随着悬挂高度的改变，感应部能够相对于本体摆动。当感应部与本体之间的夹角满足预设摆动角范围时，感应部搭接于预备线材上，传感器151能够感应预备线材的悬挂高度。当感应部与本体之间的夹角不满足预设摆动角范围时，传感器151无法感应预备线材的悬挂高度，此时，控制器152控制3D打印设备1停止工作，以避免生成直径不均的预备线材，避免继续挤出对线材生成模块11的挤出端113造成的伤害和能源损耗。
[0098]请一并参考图1-图8，在一种实施方式中，所述3D打印设备1还包括用于检测所述预备线材的颜色的检测模块17，所述检测模块17包括图像获取器、及电连接所述图像获取器的处理器，所述图像获取器用于获取所述预备线材的图像，所述处理器用于获取所述图像的颜色信息，还用于对比所述颜色信息与所述预设颜色信息。
[0099]本实施方式提供的3D打印设备1还包括检测模块17。检测模块17包括图像获取器与处理器。可选地，图像处理器可以为微型摄像头。图像获取器用于获取预备线材的图像，处理器获取图像的颜色信息，利用图像处理算法对预备线材的颜色进行检测和识别，图像处理算法包括颜色空间转换、色彩分割、特征提取等。通过建立颜色模型、制定颜色阈值等方法，以确保准确识别不同色母混合后形成的预备线材颜色。处理器还用于将获取的颜色信号与预设颜色信息进行比较和匹配，以确定预备线材的颜色是否符合预设颜色。
[0100]在一种实施方式中，当所述颜色信息满足所述预设颜色信息时，所述处理器输出所述颜色信息；当所述颜色信息不满足所述预设颜色信息时，所述处理器输出提示信息。
[0101]其中，所述颜色信息包括颜色名称、颜色特征值、颜色编号等。提示信息用于警告。处理器还记录异常事件。
[0102]例如，当颜色信息满足预设颜色信息时，处理器输出颜色信息，颜色信息可以为有关预备线材的颜色检测结果的数据，如颜色名称、颜色RGB值或其他表示颜色特征的数据。这些数据可供生产过程监控、记录和分析使用，以确保生产质量的稳定性和一致性。
[0103]又例如，当颜色信息不满足预设颜色信息时，表示预备线材的颜色与预期不符，处理器输出提示信息，如，触发异常处理程序。如，向控制器152发出警告或记录异常事件，以便及时调整色母混合比例或其他生产参数，以纠正颜色偏差。
[0104]在本申请提供的3D打印设备1中，线材生成模块11通过精确控制色母的定量加入，实现了类似RGB调色的灵活颜色定制。并且，在检测模块17能够实时监视色母的混合搅拌效果，确保染色均匀一致。同时，校准模块15能够校准线材的直径，确保线径的均匀性。以及，检测模块17还负责监控挤出线径的均匀性和冷却过程，从而确保打印质量达到最佳状态。
[0105]采用外部打印组件131、及内部打印组件132，能够实现多孔径双打印头打印技术，则进一步提升了打印效率与质量。其中，用于打印表层的外部打印组件131采用了特别设计的尺寸，使得外部加热腔的体积较小、外部喷头的开口宽度细小、喷出的线径也非常细小。这一设计使得在多色的待打印线材打印时能够有效避免混色现象，确保打印件2色彩纯净、清晰。同时，用于打印填充线材的内部打印组件132则采用了普通打印头，即，普通尺寸的内部喷头与内部加热腔。因此，采用本申请的多孔径双打印头具备更高的打印速率，从而显著减少了打印时间。
[0106]综上，线材生成模块11、线材拼接模块12、牵引模块14、校准模块15、检测模块17、打印模块13相互配合，多色热熔与双打印头打印技术的结合不仅提升了打印质量和效率还降低了成本和维护难度，为用户提供了更加便捷、高效和环保的打印解决方案。
[0107]以下对3D打印设备1的具体结构进行介绍：
[0108]3D打印设备1包括具有线材生成模块11、牵引模块14、校准模块15、卷线模块16、及检测模块17的挤丝机。线材生成模块11包括进料端111，热熔端112，挤出端113。挤丝机还包括设于线材生成模块11与牵引模块14之间的冷却端。牵引模块14包括牵引电机与出料端141。卷线模块16包括卷料端。挤丝机还包括操作控制端。
[0109]进料端111从上至下依次为驱动电机和带有压缩区的挤出机螺杆。热熔端112由两块相同的加热块134组成。挤出端113设有喷嘴，喷嘴也可以理解为出丝口。校准模块15由霍尔传感器151组成。检测模块17由视觉传感器151组成。所需的预备线材直径由喷嘴的出丝速度、牵引速度、预备线材的重量、喷嘴尺寸、温度设置和其他调整选项来校准。冷却端为一段悬空的冷却单元，线材悬空高度固定，指预备线材位于出丝口与牵引模块14之间，通过悬空冷却。控制端由主板，显示屏，旋钮组成的控制部分。
[0110]原料粉末和色母粒由进料端111进入，通过螺杆进行压缩，根据所处理的原料不同，选用不同压缩比的螺杆，搅拌融合，再进入热熔端112，热熔端112固定有加热棒，通过控制加热棒的温度将搅拌均匀的原料进行熔融挤出。原料颗粒被挤出机熔化，并以软塑料线的形式离开喷嘴。软塑料线以弧形送入牵引模块14。在前往牵引模块14的途中，线材被冷却和固化。
[0111]由传感器151测量该线材的悬挂高度。例如，随着挤出机更快地生产长丝，悬挂高度增加，传感器151实时报告给控制器152，从而提高了牵引电机的速度。由此，线材始终悬挂在相同的高度，因此线材上的拉力始终相同。这样可以较为精确地调整预备线材的直径。挤出中的轻微波动也以这种方式得到补偿。随后，预备线材由出料端141进入卷料端，卷料端内置电机，可实现自动卷料。带有LCD显示屏和调节旋钮的主板可以随时对进程进行参数调整。
[0112]3D打印设备1包括具有打印模块13的打印机，打印机包括PTFE管快插头、散热块133、散热风扇，喉管，加热块134，喷头135。加热腔由加热块134组成，能够熔融线材。
[0113]PTFE管快插头用于远程挤出方便进料，使待打印线材、填充线材进入打印模块13。散热块133是用来传送热能进行能量释放的装置，通过塑造冷却渠道完成降温工序，散热管内部通道的设置是让模具表面可以充分接触冷却外壁，这里使用铝合金散热管，在重量上比较轻，不会加大机器额外的工作负担，并且在耐久度使用上，也有着长足的表现，合金表面在接触电流通过以后，可以在材质表面生成致命的保护膜，减少氧化反应的产生。散热风扇用于给散热块133降温。喉管下方连接着加热块134，是输送耗材的通道，它的直径微大于耗材。加热块134熔融耗材的热端部分，也是多色打印中可能造成混色的部分。
[0114]因此，本申请将采取缩短热端加热长度的方式来减小外部打印组件131的热端尺寸，即，缩小外部加热腔的体积，以此达到熔融颜色过渡段时混色部分更少，表明打印质量更好的目的。
[0115]请参考图1-图9，图9为本申请一实施方式提供的3D打印方法的流程示意图。本申请还提供了一种3D打印方法，所述3D打印方法包括：
[0116]S100，提供如本申请上述提供的3D打印设备1、及多个原料。
[0117]S200，将所述多个原料置于所述3D打印设备1的线材生成模块11，且所述线材生成模块11将所述多个原料混合、加热、及挤出，得到具有不同预设颜色的至少两个预备线材。
[0118]S300，将所述至少两个预备线材置于所述3D打印设备1的线材拼接模块12，且所述线材拼接模块12将所述至少两个预备线材沿所述预备线材的长度方向依次拼接，得到一个待打印线材。
[0119]S400，将所述待打印线材置于所述3D打印设备1的打印模块13，且所述打印模块13将所述待打印线材打印，得到由所述待打印线材形成的打印件2。
[0120]本实施方式提供的3D打印方法，通过采用本申请上述提供的3D打印设备1，不仅能够采用基础色构成的原料生成预设颜色的预备线材，实现线材的多样化定制，而且能够将颜色不同的至少两个预备线材拼接成一个待打印线材，从而在形成打印件2的过程中，减少线材的切换，减少对线材的浪费，提高打印的效率。
[0121]以上对本申请实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本申请的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制