当在3D打印时，很多人面临的问题之一是，他们无法自由更换3D打印线材或颜色。有些3D打印机试图解决这个问题，比如MakerBot Replicator或其他3D打印机允许您暂停打印，装上新材料，然后继续打印。然而，这就意味着您需要密切观察打印过程以寻找切换材料的最佳时机。 

为了彻底解决这一问题，领先的桌面3D打印机制造商MakerBot已经发明了一种新型的工艺，它可以使3D打印机在打印过程中自动更换打印线材。一年半以前，他们已经申请了专利，以保护该解决方案，最近被美国专利局公示出来。 

该解决方案的工作原理是，它会有一个特殊的挤出机，里面包含了多个打印材料、多个进料口，以及一个线材转换器（filament changer），见下面的示意图（我们已经做了修改，使其更容易理解） 。 

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虽然上面的示意图中只显示了两种打印材料，但在专利申请书中称该方案支持不限数量的3D打印材料。多种材料将被输送到它们各自的进料口，该进料口与一个线材转换器相连。线材转换器将帮助挤出头流畅地更换材料。它还将包括一个刀片或其它类似的刀具，在转换到第二种3D打印材料之前切断当前的打印线材。该专利还允许每个进料配置自己的电机，以避免材料切换发生中断。 

如果上述特征稍有不同，该专利申请也将确保MakerBot拥有本发明中的权利。它还涵盖了除FDM之外的其他3D打印工艺，并且还允许两个独立的挤压机也可以交替更换位置，达到上述类似效果。  

MakerBot在专利申请中解释了为什么需要在3D打印中更换不同材料，而不是仅仅更换材料的颜色： 

“举例来说，不同的打印材料具有不同的光学性质（透明性、颜色、光洁度等）、不同的机械性能（弹性、强度、熔点等）、不同的化学性质（固化条件、溶解度等）性、热特性（绝缘性等），电特性（电导等）等，其中任何一个属性都有可能与其他材料结合从而在3D打印对象中发挥作用。本文描述的技术可被有效地实现这种多材料模型。” 

那么像这样的话，在切换打印材料时肯定会出现一个问题，就是从第一个打印材料会有残留的可能，甚至会在切换到下一个材料后还留在挤出机的喷嘴里。要解决这个问题，MakerBot也有一个方案。他们计划更换材料之间留出一个过渡阶段，以使喷嘴在这个阶段彻底清除以前的材料。 

这种转换将会在远离打印对象的位置发生，不会对正在打印的对象造成任何影响。 

MakerBot的专利申请还涵盖了“工具指令”，该“工具指令”将帮助3D打印机确定何时切换材料，要使用多少材料等。3D打印机还将配置一个板载扫描仪，它能够检测出什么时候需要进行切换。该专利还谈到了，在多材料3D打印时，不同材料结合在一起的方法。

不过在MakerBot的专利申请文件中，并没有说明该公司是否已经开始开发或者计划开发上述使用上述技术的3D打印机。该专利已申请，目前正在公示，尚未被批准。