精美的別墅、美味的食物、炫酷的太陽(yáng)鏡……目前，3D打印技術(shù)已經(jīng)逐漸深入到人們的生活中，不過(guò)在國(guó)內(nèi)，3D打印只局限于單一色彩，譬如單紅、單黃、單綠等，或者簡(jiǎn)單的彩色拼接，不能實(shí)現(xiàn)顏色的融合。如今，鄭州科技學(xué)院機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生黃子帆研發(fā)了一款桌面彩色3D打印機(jī)則完全打破了這一局限，使得3D打印出來(lái)的物品色彩豐富、頗為美觀。目前，這項(xiàng)技術(shù)獲得了北京市科技委員會(huì)和中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)支持主辦的北京發(fā)明創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)，并先后申請(qǐng)了十幾項(xiàng)專利。

     該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這款彩色3D打印機(jī)使用起來(lái)相當(dāng)方便，只需用三維軟件設(shè)計(jì)出物品的模型，再用切片軟件將模型切片，生成各個(gè)切片的指令，這臺(tái)彩色3D打印機(jī)便能夠智能打印出色彩豐富的物品

      據(jù)這款彩色3D打印機(jī)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師李俊美介紹，該團(tuán)隊(duì)由3名教師和兩名學(xué)生組成，研發(fā)主力為黃子帆同學(xué)。之所以目前彩色3D打印機(jī)在國(guó)內(nèi)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(jī)沒(méi)有專門的軟件支持，只能對(duì)現(xiàn)有軟件進(jìn)行改造；在硬件方面，噴頭的式樣、運(yùn)行速度等也是設(shè)計(jì)上的難題。”她說(shuō)。

3D打印機(jī)的特色在于不需要模具，使用者只需要在電腦上運(yùn)用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，便可以生成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物品。最初，黃子帆接觸3D打印技術(shù)源于對(duì)機(jī)器人的興趣，由于機(jī)器人身上很多零部件在市場(chǎng)上買不到，他便買來(lái)一臺(tái)單色3D打印機(jī)自己設(shè)計(jì)、自己打印。后來(lái)，他將這臺(tái)打印機(jī)反復(fù)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(fā)彩色3D打印機(jī)的想法。

該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這款彩色3D打印機(jī)使用起來(lái)相當(dāng)方便，只需用三維軟件設(shè)計(jì)出物品的模型，再用切片軟件將模型切片，生成各個(gè)切片的指令，這臺(tái)彩色3D打印機(jī)便能夠智能打印出色彩豐富的物品。

對(duì)于這臺(tái)彩色3D打印機(jī)，李俊美說(shuō)：“它采用藝術(shù)上的三基色原理，即把品紅、黃、綠三基色融合實(shí)現(xiàn)任意色彩，然后把它打印出來(lái)。”在打印過(guò)程中，機(jī)器可以通過(guò)軟件程序，控制三基色料絲的進(jìn)料長(zhǎng)度，通過(guò)線材捻接器將不同顏色的耗材續(xù)接在一起，然后再進(jìn)行打印。如果想要在一件物品上實(shí)現(xiàn)多色隨意變化，只要根據(jù)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(jìn)3D打印機(jī)里即可實(shí)現(xiàn)。

在研發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)遇到了很多困難——不僅需要機(jī)械學(xué)知識(shí)，而且還需要色彩學(xué)知識(shí)，另外，打印機(jī)噴頭加熱時(shí)的溫度相當(dāng)高，不小心碰到燙傷手的情況時(shí)有發(fā)生

目前，這臺(tái)彩色3D打印機(jī)能夠?qū)⒐虘B(tài)三基色料絲加熱、融化并混合，這三個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)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(lái)，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(jī)的研發(fā)經(jīng)歷了大約一年的時(shí)間，過(guò)程非常辛苦，尤其是黃子帆同學(xué)，每天都會(huì)到實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。在研發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)遇到了很多困難，李俊美舉例說(shuō)：“研發(fā)不僅需要機(jī)械學(xué)知識(shí)，而且還需要色彩學(xué)知識(shí)，將各種顏色混合達(dá)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(jī)噴頭加熱時(shí)的溫度相當(dāng)高，不小心碰到燙傷手的情況時(shí)有發(fā)生。”可以說(shuō)，這款打印機(jī)中的所有細(xì)節(jié)都是團(tuán)隊(duì)成員自己創(chuàng)意并制造的，大家買來(lái)框架、原材料，自己做零部件再一點(diǎn)點(diǎn)組裝，其中顏色融合軟件的使用和噴頭大小的控制是研發(fā)成功的關(guān)鍵。

尤其是噴頭的設(shè)計(jì)問(wèn)題，著實(shí)讓人下了一番功夫，“普通3D打印機(jī)是直角噴頭，彩色3D打印機(jī)使用這種噴頭非常容易堵塞，后來(lái)同學(xué)們將其改造成斜角，這樣出料更加順暢。還有一個(gè)問(wèn)題就是運(yùn)料機(jī)運(yùn)料量不穩(wěn)定的問(wèn)題，后來(lái)團(tuán)隊(duì)采用加大或減小運(yùn)料機(jī)功率的方法予以解決。”李俊美說(shuō)。

后來(lái)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)又通過(guò)調(diào)平打印機(jī)底座、安裝風(fēng)扇快速散熱等技術(shù)，進(jìn)一步提高了打印機(jī)打印作品的精細(xì)度。如今，這臺(tái)彩色3D打印機(jī)打印出來(lái)的作品細(xì)致而無(wú)毛刺，未來(lái)，團(tuán)隊(duì)成員希望彩色3D打印技術(shù)可以廣泛應(yīng)用到工業(yè)制造、文化娛樂(lè)創(chuàng)意、建筑模型展示、動(dòng)漫制作和消費(fèi)品的個(gè)性化定制等領(lǐng)域，豐富大家的生活。

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