摘要：随着科学技术的飞速发展，打印技术也得到了实质性的改革。现如今，打印技术已经从简单的纸面2D打印发展到3D的立体打印，这对于人类生活、机械制造等领域都有十分重要的意义。3D打印较传统的打印方式与机械制造方式而言具有很多的优势，例如造价低、生产速度快，本文针对FDM型彩色3D打印喷头技术的运用进行分析并提出合理的建议。
关键词：FDM；彩色3D打印；喷头技术
FDM型彩色3D打印喷头技术的主要工作原理是通过加热融化热熔性的材料，并通过对打印喷嘴进行控制来将热熔材料喷印在打印台上，通过逐层的打印来完成整个打印工作。3D打印技术需要计算机的控制才能实现。3D打印技术在航空航天、医疗以及人类的日常生活中都有广泛的应用。但是目前世界上的3D打印技术仍然处在发展阶段，还需要技术人员进一步的完善才能够在更多的领域应用到3D打印技术。
1FDM型彩色3D打印控制系统
对FDM型彩色3D打印控制系统进行科学合理的研究能够完善打印技术，使FDM在彩色3D打印技术中的应用水平得到有效提升与完善。
1.1FDM型彩色3D打印运动控制
FDM型彩色3D打印喷嘴库是由几个不同颜色的打印喷嘴共同组成，通过将喷嘴固定在打印机顶部来实现对喷嘴的控制。喷嘴库通过将喷嘴与底座分离，之后将喷嘴按照设定好的坐标进行移动来实现换色的功能。3D打印机的底座会装置一个红外传感器，通过调节底座的位置能够更换打印喷头。
1.2FDM型彩色3D打印控制
FDM型彩色3D打印控制技术主要是通过先使用三维软件建立3D模型，之后将模型转化成STL文件，在将STL文件转换成G-code，通过串口通信下载G-code至存储器中，在将固件进行编译之后在执行打印程序。
2FDM型彩色3D打印喷头技术研究现状
彩色打印机较传统的单色打印机而言具有很多的优势，但是正因为彩色打印机具有很多的优势，才导致了彩色3D打印机在技术上更加难以实现，相关专业的技术人员也正在为完善彩色3D打印机的工作而进行不断的努力，目前彩色3D打印机的技术已经得到了一定程度的提升。现阶段市面上的打印机大多没有混色打印的功能，主要的原因包括：彩色3D打印机的成本较高，许多企业无法接受如此高额的成本；现阶段3D打印技术的算法还不够稳定，没有得到实质性的提升，不能够保证打印工作的稳定运行；单喷头的3D打印技术不够成熟，在打印过程中会出现许多的问题。如此多的因素都导致了市面上的3D打印机仍然以单喷头单色打印机为主。
3FDM型彩色3D打印程序设计
FDM型彩色3D打印程序是3D打印机运行工作的精髓所在，只有保证了3D打印程序设计的科学性以及合理性，才能保证3D打印机技术的不断提升，从本质上改进FDM型彩色3D打印喷头技术。
3.1FDM型彩色3D打印固件设计
固件设计是FDM型彩色3D打印喷头技术中的重要组成部分，对于3D打印机的工作有至关重要的影响。固件是整个3D打印设备中的基础工作软件，是整个3D打印设备的灵魂，对打印工作效果有显著的影响。想要实现对FDM型彩色3D打印喷头技术的改进就必须首先完善对FDM型彩色3D打印喷头技术固件的革新，只有保证了固件的科学性、有效性，才能保证3D彩色打印机的普及。加强Arduino语言在3D打印机中的应用，将其集成性与开源性发挥到最大，才能帮助人类更有效地进行3D打印机程序的设计与实现，确保3D打印机工作的顺利开展。
3.2FDM型彩色3D打印喷头自动换丝设计
在彩色3D打印机中采用定点式换丝方式，能够大大提升彩色3D打印机的运行效率。定点式换丝方式主要是利用软件的调试来对打印机内部喷嘴库的坐标进行预设定，并结合彩色3D打印机上的红外传感器的配合，来对喷嘴库的运行误差进行检测与反馈，对彩色3D打印机的运行情况进行及时的监管，提升打印机的运行效率以及稳定性。坐标调试之后要使用Marlin固件对配置文件进行重新编译，并将调试好的坐标保存在配置文件之中。之后，利用Arduino平台对打印机的电机进行控制。Arduino中有内置的函数与指令，这些函数与指令能够大大提升设计人员的操作效率，并且为3D打印机的稳定运行提供了很好的保障。
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4FDM型彩色3D打印技术发展趋势
针对近些年彩色3D打印机的发展情况进行分析与研究能够发现，FDM型彩色3D打印技术将会越来越普及，在众多领域都会得到更多的应用，进一步加快彩色3D打印机的全面普及，为人类的生活与生产水平带来本质上的提升。
4.1成形环境好
FDM型彩色3D打印技术在运行过程中噪声小，并且基本不会造成化学污染，对于环境有很好的保护，符合现代可持续化发展的理念，符合社会发展的必然趋势。FDM型彩色3D打印设备体积较小，能够在各个地方得到广泛应用，大大提升了便捷性。
4.2设备操作简单
FDM型彩色3D打印技术的操作十分简单，容易上手，适合所有人使用。伴随着计算机行业的不断发展、计算机的普及以及三维软件的改革，使得彩色3D打印机的使用更容易上手，普及度更高。操作人员只需要设计需要的三维模型，并设置相关的参数，就能够十分便捷地进行模型的打印。
4.3成本较低
3D打印技术所需要的材料没有固定的要求，用户能够根据自身的需求选取不同的材料，这样就能够有效地控制3D打印的成本。3D打印技术设备逐渐实现产业化，用户扩增，材料更容易获取，大部分企业都能够在运营过程中负担3D打印所需要的成本费用。
4.4效率提升
多喷头3D打印技术的实现能够显著地提升打印机的打印效率，彩色3D打印机在打印过程中使用多个喷头进行不同颜色的打印，这样使得彩色模型的打印更加高效，并且能够在一定程度上提升打印成品的质量，使得打印成品能够直接使用。
5FDM型彩色3D打印喷头技术问题解决的关键
针对FDM型彩色3D打印喷头技术存在的问题，必须了解解决问题的关键，才能尽可能地完善FDM型彩色3D打印技术的运用，提升3D打印技术的水平。
5.1打印设备工作特性
对FDM型彩色3D打印喷头技术进行改进，首先要根据不同的材料进行喷头的适配，由此来保证彩色3D打印机工作的稳定性。打印设备的熔融沉积必须根据打印材料的不同而进行适当地改。
5.2参数的匹配与优化
对FDM型彩色3D打印喷头技术的改善，要保证设备参数的匹配与优化，才能尽可能地提升设备运行的稳定性。在彩色3D打印机的运行过程中必须保证参数的协调，并且要根据设备的实际运行情况进行参数的修改与完善，尽可能地使设备的运行情况更加稳定。只有将FDM型彩色3D打印喷头技术的参数进行匹配与完善，才能够为彩色3D打印机的批量生产奠定良好的基础。
5.3多喷头的联动控制
由于3D打印的一个产品中可能需要不同材料的参与，这就需要完善3D打印设备的多喷头联动控制技术。每一个喷头负责一种材料，在打印过程中各喷头之间协调运转，通过计算机对模型材料进行设计与控制，再对3D打印机的喷头进行控制，由此来实现打印过程。只有保证了多喷头联动控制的稳定性，才能提升3D打印机的效率。
5.4不同材料的融合性与铺展性
彩色3D打印技术需要根据使用材料的不同而进行材料成形面上的沉积、铺展、融合等过程的计算与设计，通过完善3D打印机对材料的适配性，来为彩色3D打印机打印分辨率的改善提供必要的理论基础。
6结语
FDM型彩色3D打印喷头技术对于3D打印设备的设计与制造是十分重要的，只有完善了彩色3D打印机的喷头技术，灵活地运用FDM对喷头技术进行改造，才能够尽可能地提升彩色3D打印机的可行性。彩色3D打印机是人类历史发展的里程碑，我国应当对彩色3D打印机的设计与完善给予更多的关注，才能避免国外厂商对3D技术的垄断。
参考文献：
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[3]李晓亮，唐毅，刘鑫等.FDM型彩色3D打印喷头技术研究[J].科教导刊，2018，（13）：41-43，50.
论文作者:陈磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
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