单喷头实现双色打印甚至是多色打印也是目前研究的一个重点方向，其大致有两种方法。一种是通过暂停打印并更换不同颜色的丝材，以实现多色的打印。一种是通过多个送丝机将不同颜色的丝材推送入同一个喷头中，通过丝材的熔融混合到达多色的打印效果。
美国BotObjects公司在基于FDM技术的基础上研发出了ProDesk3D系列打印机。该系列打印机包含两个喷头，一是打印PLA模型材料，二是打印PVA的支撑材料，采用十字型的运动结构。其配备有5种不同颜色的PLA墨盒系统，通过5种不同颜色的PLA材料的混合而打印出丰富多彩的颜色。该系列打印机在喷头处拥有一个混色器，控制多个不同的马达进料，同时控制一个搅拌器搅拌熔融后的不同颜色丝材，使之混合均匀并顺利挤出。该打印机能够实现单喷头打印多颜色的的模型，并且还能打印水溶性支撑材料。
目前，包括宁波速美公司的单斌等人、青岛尤尼科技公司的王红等人、长春明威公司的杨利民等人和深圳森工科技公司的杨海等人等均推出了单喷头混色打印机。宁波速美科技公司的发明专利中通过入口处的一个Y型槽使得两种丝材能够通入到同一个喷嘴中，当切换材料时，需要将一种颜色的丝材回抽，再推送另一种颜色的丝材。而深圳森工科技公司申请的专利中，通过在入口处设计两个直槽通道，分别用作两种丝材的进丝通道。在通道底部设计一个共同的熔融混合腔，两种不同颜色的丝材能够在该腔体内部混合，并通过下端的喷嘴挤出。该发明不需要在切换丝材时回抽丝材，使得打印更加稳定。
韩善灵等人则是运用TRIZ理论，提出一种FDM3D打印机的混合装置，并对其温度场进行模拟分析。运红丽等人则是巧妙运用电磁铁的特性，通过单电机同时控制双喷头打印。综合而言，单喷头双色打印主要是利用同种材料进行混合，其打印过程大体上类似于单一颜色的打印，打印的模型在性能上与单一颜色打印类似。因而，在研究中，将单一颜色打印的模型效果与单喷头混色打印效果进行类比，并将其余双喷头双色打印的模型进行力学上的分析。
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