CN103358552B - 三维造型打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的三维造型打印方法，首先建立计算机实体模型及得到切片信息，并使成型室的温度保持在大于0℃，小于60℃之间；然后通过计算机控制用普通喷墨打印机喷头改装的打印喷头打印UV液态材料和支撑材料；接着提升打印喷头使其与打印面保持固定距离步骤；其中，支撑材料为蒸馏水、去离子水或无色墨水；再次，在第一层上面打印第二呈UV层片和第二层支撑材料的步骤；重复上述步骤，制作出每一层，最终制造出三维物体及支撑；成型完成后，从支撑材料直接取出成型件。上述方法利用普通喷墨打印机的喷头来做为成型材料和支撑材料喷头，并且成型后基本不需要清理支撑物。
Description
技术领域
本发明涉及三维物体和支撑的物体成型方法，具体说是一种利用UV墨水逐层打印成型方式制作三维物体和支撑的方法。
背景技术
现有的打印机主要是在纸张上打印文字和图像,或者在其他的打印介质例如瓷砖、卡片、文具、礼品等物体上打印，打印的都是平面而非立体的信息，对于彩色打印机，其打印头连接有多个容纳不同颜色墨水的容器盒，每一容器盒与打印头上的若干个喷孔连通。现在也有制作三维立体物体的设备，但是耗时较长，还需要模具等辅助设施，也有快速成型技术，但是设备也比较大，都没有办法实现桌面化、小型化、快速化地制作三维立体物体。另外三维物体成型过程中一些悬空的地方需要一些材料来支撑，通常选用的都是一些喷射可固化的材料如蜡等，这就导致做三维物体成型件需要准备不同材料，过程复杂，且成型后分离支撑件的过程非常复杂，另外由于成型材料与支撑材料多通过热压挤出的，因此整个的成型精度都不是特别高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种利用普通喷墨打印机的喷头作为成型材料和支撑材料喷头，并且成型后基本不需要清理支撑物的三维造型打印方法。
为实现上述主要目的，本发明提供的三维造型打印方法，包括如下步骤：
第一步：建立三维物体的计算机实体模型，对其进行切片分层，得到每层的成型信息；将成型室的温度保持在大于0℃，小于60℃之间，然后依次进行第二步、第三步和第四步的步骤；
第二步：计算机控制打印喷头按照第一层的成型信息做设定的打印运动并按照成型信息在成型室的底面上喷射 UV 液态材料，随后用紫外灯将 UV 液态材料固化，形成与第一层成型信息形状一样的、有一定强度的层片；在不需要喷射UV液态材料的区域则由打印喷头喷射支撑材料填充，作为下一层片的支撑；当第一层片打印完成后，打印喷头相对第一层片向上抬升，使打印喷头喷孔面与打印面始终保持在一个固定的距离，便于UV墨水的固化；所述支撑材料为蒸馏水、去离子水或无色墨水；
第三步：在第一层片上面，计算机控制打印喷头再按照第二层的成型信息做设定的打印运动并按照成型信息喷射 UV 液体材料，用紫外灯将 UV 液态材料固化，形成与第二层成型信息形状一样的、有一定强度的层片，且第二层与第一层粘结成一个整体；在不需要喷射UV液态材料的区域则由打印喷头喷射支撑材料填充，作为下一层片的支撑；
第四步：依次按照每层的成型信息制作出每一层，同时与上一层粘结成一个整体，这样，层层粘结叠加，最终制造出三维物体及其支撑；
第五步：当成型完成后整个成型件在水中拿出，不需要去除支撑材料。
上述方法采用液态的水、去离子水或无色墨水作为支撑物，利用了UV墨水不溶于水的特性，既能达到支撑的目的，在打印完毕后，只需将成型件从水中取出即可，又免除了清理支撑物的麻烦。
进一步的，本发明提供的三维造型打印方法，在第二步中，打印喷头相对第一层片向上抬升，是通过成型室底面下降固定距离实现。
这种技术方案能够保持打印喷头在垂直方向上始终处以同一高度，减小打印喷头在运动工程中的误差。
进一步的，本发明提供的三维造型打印方法，在第二步中，打印喷头相对第一层片向上抬升，是通过打印喷头向上抬升所述固定距离，且成型室的边缘也上升所述固定距离实现。
这种技术方案能够保持成型室底面在垂直方向上始终处以同一高度，减小UV材料和支撑材料在运动中的晃动。
较好的，本发明提供的三维造型打印方法，所采用的打印喷头为普通喷墨打印机的打印喷头。
这种技术方案直接采用普通喷墨打印机的打印喷头，制造成本低，且能够显著提高三维物体的打印精度。
较好的，本发明提供的三维造型打印方法，所采用的打印喷头连接有多个容纳不同颜色UV墨水的容器盒及至少一个容纳支撑材料的容器盒。
这种技术方案能够实现三维物体的彩色打印。
附图说明
图1是本发明三维造型打印方法的流程图；
图2是本发明三维造型打印方法中打印喷头打印三维造型过程的示意图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
以下实施例介绍过程中针对的具体结构或者零部件，仅作为本领域技术人员理解本发明的参考性例证，本领域技术人员在实施例描述技术方案的启示下，还可以设计出或者摹制得到不超出本发明之技术范围或者技术实质的各种等同或者类似的技术特征。由此，如果用这种示例性说明来限制本发明权利要求所囊括的保护范围是不适宜的。等同或类似于本发明的技术方案仍然属于本发明权利要求的保护范围。
如图1和图2所示，三维造型打印方法的实施例包括如下步骤：
第一步：建立三维物体的计算机实体模型，对其进行切片分层，得到每层的成型信息；由于本实施例采用蒸馏水作为支撑材料，为了使蒸馏水处于液体状态，但同时又不致于使蒸馏水产生明显的水蒸气，并且当将成型件取出时水温不致太高，成型室60的温度可以保持常温，也可以使成型室60的温度保持在大于0℃，小于60℃之间；
第二步：计算机控制打印喷头10按照第一层的成型信息做X-Y向的打印运动，并按照成型信息在成型室的底面61上喷射第一层的 UV 液态材料50，UV液态材料50可以从打印喷头10上的多个喷孔11、12和13中的至少一个中喷出；喷孔11、12和13分别与装有不同颜色UV墨水的容器盒21、22和23相通；随后用紫外灯30将 UV 液态材料50固化，形成与第一层成型信息形状一样的、有一定强度的层片；在不需要喷射UV材料的区域用打印喷头10喷射蒸馏水70填充，作为下一层片的支撑，蒸馏水70从打印喷头10的支撑液喷孔14中喷出，支撑液喷孔14与容纳有蒸馏水的容器盒24相通。当第一层片打印完成后，打印喷头10向上抬升，成型室60的边缘62也随着向上抬升，使打印喷头10喷孔面15与打印面40始终保持在一个固定的距离，便于UV材料50的固化，该固定距离与每一层需要打印的层片的厚度相当。
上述实施例中，打印喷头10是由普通桌面喷墨打印机的喷头改装而来，体积小，且打印精度高。
在另外的实施例中，蒸馏水70可以被去离子水、无色墨水以及使UV固化物不容易晃动的液体所替代。另外，为了使打印喷头10与喷孔面15保持一个固定的距离，也可以通过将成型室60的底面61向下移动一个固定距离实现，当然，无论是哪一种方法，均需要在成型室60的边缘62处做好防漏水处理。
第三步：当第一层的UV液体材料固化后，计算机控制打印喷头10再按照第二层的成型信息做设定的X-Y向打印运动，并在第一层片上按照成型信息喷射第二层的UV 液体材料50，用紫外灯30将第二层的UV液态材料50固化，形成与第二层成型信息形状一样的、有一定强度的层片；由于第一层的UV固化材料与第二层的UV液体材料紧密接触，当第二层片固化时，能够与第一层片粘结成一个整体。在不需要喷射UV液体材料的区域，用打印喷头10的喷孔14喷射第二层的蒸馏水70填充，作为下一层片的支撑。
第四步：以此类推，按照上述第三步依次打印出每一层片，同时与上一层片粘结成一个整体，这样层层粘结叠加，最终制造出三维物体及其支撑；
第五步：当成型完成后，直接将整个成型件从蒸馏水中取出，并对蒸馏水进行烘干，不需要特别的支撑材料的清理步骤。
上述实施例中，打印喷头采用高精度的普通喷墨打印机的喷墨打印头以及喷墨打印原理，可以一次成型彩色三维造型，由于每个喷孔喷射的墨滴都是微升甚至是微微升，因此喷射的每层厚度非常小，整个成型的精度非常高。作为支撑材料的液体在用完后可以循环使用。
Claims (5)
1.三维造型打印方法，其步骤包括：
第一步：建立三维物体的计算机实体模型，对其进行切片分层，得到每层的成型信息；将成型室的温度保持在大于0℃，小于60℃之间，然后依次进行第二步、第三步和第四步的步骤；
第二步：计算机控制打印喷头按照第一层的成型信息做设定的打印运动并按照成型信息在成型室的底面上喷射 UV 液态材料，随后用紫外灯将UV液态材料固化，形成与第一层成型信息形状一样的、有一定强度的层片；在不需要喷射UV液态材料的区域则由打印喷头喷射支撑材料填充，作为下一层片的支撑；当第一层片打印完成后，打印喷头相对第一层片向上抬升，使打印喷头喷孔面与打印面始终保持在一个固定的距离，便于UV墨水的固化；所述支撑材料为蒸馏水、去离子水或无色墨水；
第三步：在第一层片上面，计算机控制打印喷头再按照第二层的成型信息做设定的打印运动并按照成型信息喷射 UV 液体材料，用紫外灯将 UV 液态材料固化，形成与第二层成型信息形状一样的、有一定强度的层片，且第二层与第一层粘结成一个整体；在不需要喷射UV液态材料的区域则由打印喷头喷射支撑材料填充，作为下一层片的支撑；
第四步：依次按照每层的成型信息制作出每一层，同时与上一层粘结成一个整体，这样，层层粘结叠加，最终制造出三维物体及其支撑；
第五步：当成型完成后，将整个成型件从支撑材料中取出即可。
2.根据权利要求1所述的三维造型打印方法，其特征在于：
在所述第二步中，打印喷头相对第一层片向上抬升，是通过成型室底面下降所述固定距离实现。
3.根据权利要求1所述的三维造型打印方法，其特征在于：
在所述第二步中，打印喷头相对第一层片向上抬升，是通过打印喷头向上抬升所述固定距离，且成型室的边缘也上升所述固定距离实现。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的三维造型打印方法，其特征在于：
所述打印喷头为普通喷墨打印机的打印喷头。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的三维造型打印方法，其特征在于：
所述打印喷头连接有多个容纳不同颜色UV墨水的容器盒及至少一个容纳支撑材料的容器盒。
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