CN103538258A

CN103538258A - 一种多元材料的混合立体成型方法

Info

Publication number: CN103538258A
Application number: CN201310568235.6A
Authority: CN
Inventors: 李昌海; 黄美香; 李若宁; 于茂财; 李成海
Original assignee: 李昌海
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: EP3069853A4; CN103538258B; KR20160086346A; WO2015070516A1; KR101853860B1; EP3069853A1; KR20160077204A

Abstract

本发明涉及快速成型技术领域，具体地说是一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：制备基体及一组多元材料；加工基体；制作叠层体；加工叠层体；将得到的叠层加工体套在密封的弹性套内，再对弹性套抽真空，使弹性套内部形成真空状态；注压成型，本发明提供了一个工艺简单、使用范围广、精度高、速度快、成本低的通过控制多种颜色的位移路径来实现多元材料的混合立体成像的方法。

Description

一种多元材料的混合立体成型方法

技术领域

本发明涉及快速成型技术领域，具体地说是一种通过控制多元材料的位移路径来实现多元材料的混合立体成型方法。

背景技术

众所周知，在快速成型技术领域里，多元材料的混合立体成型工艺的研究刚刚起步，成果不多，唯一被认为可行的是LENS（激光工程化净成形）方法：它将材料粉末吹入精心引导的高功率激光束，错过光束的粉末会落在一边，遇到激光焦点的粉末立即融化并融合到增长部分的表面。因此，当激光焦点扫描过的地方，喷头吹出更多的粉末时，部件就会一层一层地逐渐增长。LENS（激光工程化净成形）方法虽然可以实现多元材料粉体的混合立体成型。首先，其增才过程是以点为单位实现的，所以同所有已有快速成型一样，其精度和速度间存在无法克服的相互制约关系，使得其速度和精度都达不到要求；因为它采用的是激光熔融技术，其对材料的限制大，成本高。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种工艺简单，应用范围广、精度高、速度快、加工方便的通过控制多元材料的位移路径来实现多元材料的混合立体成型的方法。

本发明可以通过如下措施达到。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

步骤二：加工基体，得到基体加工面，以备使用，

步骤三：制备叠层体，在基体加工面上用多元材料逐一制作单元层形成叠层体，叠层体至少由两种单元层叠加而成，

步骤四：加工叠层体，按设计要求自叠层体顶层端面进行立体减材加工，加工后的叠层端面的每一点达到设计要求指定的单元材料层内，得到叠层加工体，

步骤五：将得到的叠层加工体套在密封的弹性套内，再对弹性套抽真空，使弹性套内部形成真空状态，其压力小于0.1Mpa，

步骤六：压制成型，把上述套有叠层加工体的真空状弹性套放进刚性模具内，用刚性加压或者等静压对叠层加工体进行压制变形得到混合立体成型体。

本发明也可以通过如下措施实现。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

步骤二：加工基体，得到开口瓶状加工面，

步骤三：制作叠层体，在开口瓶状的基体表面（或内表面或外表面）上用多元材料逐一制作单元层形成开口瓶状的叠层体，叠层体至少由两种单元层叠加而成，

步骤四：加工叠层体，按设计要求在叠层体端面进行立体减材加工，加工后的叠层端面的每一点恰好达到设计要求指定的单元材料层内，得到开口瓶状的叠层加工体，

步骤五：将得到的开口瓶状叠层加工体套在密封的弹性套内，再对弹性套抽真空，使弹性套内部形成真空状态，其压力小于0.1Mpa。，

步骤六：注压成型，把上述套在叠层加工体的真空状弹性套放进开口瓶状刚性模具内，由开口瓶状模具的开口处向内注入高压气体或高压液体，高压气体或高压液体通过弹性套壁对叠层加工体施压使得叠层加工体发生压制变形，叠层加工体的加工表面位移到刚性模具的壁上，叠层加工体的内部的分布也发生相应的变化，得到符合设计要求的多元材料的新的分布，得到混合立体成型体，气体和液体的压强范围为0.1Mpa-630Mpa。

本发明也可以通过如下措施实现。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

步骤二：加工基体，得到平面板材加工面，

步骤三：制作叠层体，在平面板材型的基体加工面上逐一制作单元层形成叠层体，叠层体至少由两种单元层叠加而成，

步骤四：加工叠层体，按设计要求在叠层体端面进行立体减材加工，加工后的叠层端面的每一点恰好达到设计要求指定的单元材料层内，得到叠层加工体，

步骤五：熔融变形，把上述叠层加工体水平放进底为水平面的刚性模具内，在高温炉内进行加热，使得多元材料逐渐软化，并在重力和表面张力的作用下产生变形，其叠层加工面移动到水平面，得到混合立体成型体。

本发明也可以通过如下措施实现。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

步骤二：加工基体，在基体工作面进行立体减材加工，加工后的基体加工面上的每一点的深度符合设计要求深度，

步骤三：制作叠层体，在基体加工面上逐一制作单元层形成叠层体，叠层体至少由两种单元层叠加而成，

步骤四：加工叠层体，将上述叠层体沿与基体工作面平行的截面进行切削加工，得到混合立体成型体。

所述的一种多元材料的混合立体成型方法，可以根据已知图片制备同已知图片尺寸相等的平面板材型基体加工面和一组由渐变色材料组成的多元材料，再以颜色的渐变顺序在平面板材型基体加工面上逐一制作单元层形成叠层体，叠层的减材加工是按图片的灰度进行，使得叠层端面上的每一点的加工深度同图片上相应点的灰度值成比例。

所述的一种多元材料的混合立体成型方法，可以根据已知图片制备同已知图片尺寸相等的平面基体工作面和一组由渐变色材料组成的多元材料，再在基体工作面上进行减材加工，使得其每一点的加工深度同已知图片上相应点的灰度值呈正比，再以颜色的渐变顺序在平面板材型基体加工面上逐一制作单元层形成叠层体。

所述的一种多元材料的混合立体成型方法，单元层的材料可以采用粉体状，颗粒不大于0.1mm，每个单元层是均厚的。

所述的一种多元材料的混合立体成型方法，可以单元层采用均厚薄片状材料，使其逐一叠加成叠层体，单元层的厚度不大于5m。

所述的一种多元材料的混合立体成型方法，单元层在基体工作面法线方向上的材料密度可以是均等的。

所述的一种多元材料的混合立体成型方法，多元材料的叠层工艺一般采用喷涂或涂刷或沉降或吸附或印刷或制备阳极板和靶材后再用电镀或磁控溅射或蒸镀工艺在基体加工面或上一单元层面上制作。

本发明中的材料中可以含有粘接剂，粘接剂可以是热熔型粘接剂，也可以是水溶性粘接剂，水也可以看做是一种特殊的粘接剂，在这里采用粘结剂的目的是为了提高材料间的粘接力，以使成型体成为便于机械加工的预成型体。粘接剂也可以作为润滑剂（如热熔胶粘接剂），当其熔融的时候，它可以起润滑作用，这有利于变形成型。

在本发明中，若多元材料为具有不同颜色的材料，这时，多元材料的混合立体成型问题实际上转化为多种颜色的立体成像问题。实际上，本发明同时提供了一个工艺简单、使用范围广、精度高、速度快、成本低的通过控制多种颜色的位移路径来实现多种颜色的混合立体成像的方法。

本发明打破了以往快速成型技术的以点为成型单位的技术瓶颈，采用了以线为成型单位的新方法，解决了快速成型技术固有的其精度和速度间存在相互制约关系的技术难题，从而大大提高了加工速度和加工精度，而且能一次性完成大尺寸（厚度）的多元材料的混合立体成型；本发明对材料的限制很少，几乎适合于所有粉体材料和片材。

附图说明

图1是本发明的第一种工艺的示意图。

图2是本发明的第二种工艺的示意图。

图3是本发明的第三种工艺的示意图。

图4是本发明的第四种工艺的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体（1）及一组含有粘接剂的多元材料组，基体（1）可以是平面，也可以是曲面；材料可以是粉体，其粒度大于0.1mm，也可以是片材，其厚度小于5m，一般不大于5mm，粘接剂可以是热熔型粘接剂，也可以是水溶性粘接剂，水也可以看做是特殊的粘接剂。在这里采用粘结剂的目的是为了提高材料间的粘接力，以使成型体成为便于机械加工的预成型体。粘接剂也可以作为润滑剂（如热熔胶粘接剂），当其熔融的时候，它可以起润滑作用，这有利于变形成型，也可以不使用粘接剂，比如，采用电镀、真空镀（包括磁控溅射、蒸镀等）等方法制备叠层体的时候，但必须用多元材料先制备阳极板或靶材以供使用，

步骤二：加工基体（1），得到基体加工面（4），以备使用，

步骤三：制备叠层体（5），在基体加工面（4）上逐一制作单元层形成叠层体（5），叠层体（5）至少由两种单元层叠加而成，制备叠成体（5）可以用喷涂或涂刷或沉降或吸附或印刷或电镀或磁控溅射或蒸镀等工艺在基体加工面（4）上逐一制作多元材料的单元层直接形成叠层体（5），还可以先分别制备单元层后再叠加而成，若使用的粘接剂是热熔性粘接剂（如石蜡），制作叠层体（5）的过程要在粘接剂融化的温度条件下进行，最后降低温度凝固成型；若是水性粘接剂（如糊化淀粉），要加一定的水分使其具有所需粘性，叠层体（5）完成后烘干成型，单元层可以是均厚的，也可以是不均厚的，不同的单元层可以是等厚的，也可以是不等厚的，

步骤四：加工叠层体（5），按设计要求在叠层体端面上进行立体减材加工，使得按设计要求深度加工的叠层端面的每一点恰好达到设计要求指定的单元层内，得到叠层加工体（6），

由步骤三得到的叠层体（5）同基体（1）相连接，一般情况下，我们先把叠层体（5）同基体（1）进行分离后再对其进行加工，分离的方法很多，可以加热分离，还可以切削分离。当然，特殊情况下可以不进行分离，如，当基体也是弹性体，它不影响其它步骤的进行的时候，叠层体（5）的减材加工可以用雕刻、切削、磨、铣、镂空、喷砂等各种工艺，

步骤五：将得到的叠层加工体（6）套在密封的弹性套（7）内，再对弹性套（7）抽真空，使弹性套（7）内部形成真空状态，其压力小于0.1Mpa，这里使用弹性套（7）的目的是使其内部产生真空环境，在外部大气压的作用下始终挤压住叠层加工体（6）表面，防止表面材料间的相对位移，以保证多元材料按设计的方向位移，

步骤六：压制成型，把上述套在叠层加工体（6）的真空状弹性套（7）放进刚性模具（8）内，用刚性加压或者等静压对叠层加工体（6）进行压制变形，实际上，还可以先把叠层加工体（6）放入刚性模具（8）内，再用密封的弹性套（7）套住装有叠层加工体（6）的刚性模具（8），在对弹性套（7）抽真空，最后用刚性加压或者等静压对叠层加工体（6）进行压制变形，压力机施压面（9）正对叠层加工体（6）的加工面进行压制变形，

这时，在弹性套（7）内部的真空状态和压力机施压面（9）的双重作用下，叠层加工体（6）的表面垂直上升到压力机底部的施压面（9）上，叠层加工体（6）的内部的分布也发生的变化，得到满足设计要求的多单元材料新的立体分布，完成一种多元材料的混合立体成型，叠层加工体（6）的加工面对着模具（8）表面，其效果是一致的，若用等静压（气压或液压）对叠层加工体（6）进行压制变形时，要把叠层加工体（6）的加工面对着刚性模具（8）壁，因为等静压的作用面无法强制改变与其接触的叠层加工体（6）的加工面的形状，

当叠层加工体（6）的加工面对着刚性模具（8）壁进行压制变形时，对着叠层加工体（6）加工面的刚性模具（8）壁应按要求专门加工，如上所述，如果先把叠层加工体（6）放入刚性模具（8）内，再用密封的弹性套（7）套住装有叠层加工体（6）的刚性模具（8），在对弹性套（7）抽真空，最后用刚性加压或者等静压对叠层加工体（6）进行压制变形，那么，采用压力机压制变形的话，叠层加工体（6）的表面必须对着压力机施压面（9），

为了压制变形能够顺利进行，可根据粘接剂的性质或加热或加湿，但这不是必不可少的，

步骤七：取出成型体（10），根据需要进行或脱脂或加固或致密化处理，得到混合立体成型体，若多元材料是陶瓷材料，需要通过脱脂、烧结完成成品。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体（1）及一组含有粘接剂的多元材料组，材料可以是粉体，其粒度大于0.1mm，也可以是片材，其厚度小于5mm。粘接剂可以是热熔型粘接剂，也可以是水溶性粘接剂，水也可以看做是特殊的粘接剂。在这里采用粘结剂的目的是为了提高材料间的粘接力，以使成型体成为便于机械加工的预成型体，也可以不使用粘接剂，比如，采用电镀、真空镀（包括磁控溅射、蒸镀等）等方法制备叠层体的时候，但必须用多元材料先做电镀、真空镀（包括磁控溅射、蒸镀等）等制备阳极板或靶材以供使用，

步骤二：加工基体（1），将基体（1）加工成开口瓶状基体加工体（3）开口瓶状基体加工面（4），开口瓶状基体（3）有内表面和外表面，开口瓶状基体加工面（4）可以是其外表面，也可以是其内表面，

步骤三：制作叠层体（5），在开口瓶状的基体加工面（4）（或内表面或外表面）上逐一制作单元层形成开口瓶状的叠层体（5），叠层体至少由两种单元层叠加而成，

制备开口瓶状叠成体（5）可以用喷涂或涂刷或沉降或吸附或印刷或电镀或磁控溅射或蒸镀等工艺，在开口瓶状的基体加工面（4）上逐一制作多元材料的单元层直接形成开口瓶状叠成体（5），还可以先分别制备单元层后再叠加而成，若使用的粘接剂是热熔性粘接剂（如石蜡），制作叠层体（5）的过程要在粘接剂融化的温度条件下进行，最后降低温度凝固成型；若是水性粘接剂（如糊化淀粉），要加一定的水分使其具有所需粘性，叠层体（5）完成后烘干成型，单元层可以是均厚的，也可以是不均厚的，不同的单元层可以是等厚的，也可以是不等厚的，

步骤四：加工叠层体（5），按设计要求在叠层体（5）端面进行立体减材加工，使得按设计要求的深度加工的叠层（5）端面的每一点恰好达到设计要求指定的单元材料层内，得到开口瓶状的叠层加工体（6），由步骤三得到的叠层体（5）同基体（1）相连接。一般情况下，我们先把叠层体（5）同基体（1）进行分离后再对其进行加工，分离的方法很多，可以加热分离，还可以切削分离。当然，特殊情况下可以不进行分离，如，当基体也是弹性体，它不影响其它步骤的进行的时候，叠层体（5）的减材加工可以用雕刻、切削、挤压、磨、铣、镂空、喷砂等各种工艺，

步骤五：将得到的开口瓶状叠层加工体（6）套在密封的弹性套（7）内，再对弹性套抽真空，使弹性套内部形成真空状态，其压力小于0.1Mpa，

这里使用弹性套（7）的目的是使其内部产生真空环境，在外部大气压的作用下始终挤压住开口瓶状的叠层加工体（6）的表面，防止材料间的相对位移，

步骤六：注压成型，把上述开口瓶状的叠层加工体（6）的真空状弹性套（7）放进开口瓶状刚性模具（8）内，由刚性模具（8）的开口处的等静压机（9）向刚性模具（8）内部注入高压气体或高压液体，高压气体或高压液体通过弹性套（7）壁对开口瓶状的叠层加工体（6）施压使得开口瓶状的叠层加工体（6）发生压制变形，开口瓶状的叠层加工体（6）的加工表面位移到刚性模具（8）的壁上，开口瓶状的叠层加工体（6）的内部的分布也发生相应的变化，得到符合设计要求的多元材料的新的分布，完成一种多元材料的混合立体成型（10），气体和液体的压强范围为0.1Mpa-630Mpa，上面的是对开口瓶状的叠层加工体（6）的外表面进行加工的情况，实际上，上述加工也可以在开口瓶状的叠层加工体（6）的内表面进行。在这种情况下，我们可以采用外表面为瓶状（可开可比）的刚性模具（8），放入开口瓶状的叠层加工体（6）内部，再在外面套住弹性套（7）并抽真空，把它放入密封的刚性容器内，向容器内注入高压液体或高压气体，致使开口瓶状的叠层加工体（6）发生变形，这时，开口瓶状的叠层加工体（6）的内表面位移到刚性模具的壁上，开口瓶状的叠层加工体（6）内部的分布也发生相应的变化，得到符合设计要求的多元材料的新的分布，完成一种多元材料的混合立体成型（10），

步骤七：取出成型体（10），根据需要进行或脱脂或加固或致密化处理，得到混合立体成型体成品，如：多元材料是陶瓷材料，需要通过脱脂、烧结完成成品。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体（1）及一组含有粘接剂的多元材料组，

材料可以是粉体，其粒度大于0.1mm，也可以是片材，其厚度小于5mm。粘接剂可以是热熔型粘接剂，也可以是水溶性粘接剂，水也可以看做是特殊的粘接剂。在这里采用粘结剂的目的是为了提高材料间的粘接力，以使成型体成为便于机械加工的预成型体。粘接剂也可以作为润滑剂（如热熔胶粘接剂），当其熔融的时候，它可以起润滑作用，这有利于变形成型，也可以不使用粘接剂，比如，采用电镀、真空镀（包括磁控溅射、蒸镀等）等方法制备叠层体的时候，但必须用多元材料先做电镀、真空镀（包括磁控溅射、蒸镀等）等制备阳极板或靶材以供使用，

步骤二：加工基体（1），得到基体加工平面（4），以备使用。

步骤五：熔融变形，把上述叠层加工体（6）水平放进底为水平面的刚性模具（8）内，在高温炉内进行加热，使得叠层加工体（6）逐渐软化，并在重力和表面张力的作用下产生变形，其叠层加工体（6）的表面垂直移动到水平面，其内部的分布也发生相应的变化，就得到多元材料的新的混合立体分布，从而完成多元材料的混合立体成型（10），其变形温度的取值为大于多元材料的最低软化点，刚性模具（8）可以采用石膏模具，其优点是便于成型体与模具分离，叠层加工体（6）的加工面可以是朝上放置，也可以朝下放置，多元材料的软化温度可以是不同的，但是，相差太大会影响其软化的同步性，因此，多元材料尽量选择软化点相近的材料。加热变形温度一般选择在最低软化温度（多元材料的软化温度中取最小值）以上，但不能太低，那样会阻碍变形成型，也不能太高，那样会无法控制多元材料间相对稳定性，当用适当的温度加热叠层加工体时，多元材料逐渐软化，但由于模具限制其向水平方向流动，在大气压和重力，材料的表面张力的三重作用下，叠层加工体（6）的多元材料发生移动导致叠层加工体（6）的变形，最后得到多元材料的混合立体成型（10），

步骤六：取出成型体（10），根据需要进行或脱脂或加固或致密化处理，如，多元材料是陶瓷材料，需要通过脱脂、烧结完成成品。

一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体（1）及一组含有粘接剂的多元材料组，

步骤二：加工基体（1），在基体工作面（2）进行减材加工，使得其加工深度符合设计要求的深度，得到基体加工体（3）和基体基体面（4），基体工作面（2）的减材加工可以用雕刻、切削、挤压、磨、铣、镂空、喷砂等各种工艺，

步骤三：制作叠层体（5），在基体加工面（4）上逐一制作单元层形成叠层体（5），叠层体（5）至少由两种单元层叠加而成，制备叠层体（5）可以用喷涂或涂刷或沉降或吸附或印刷或电镀或磁控溅射或蒸镀等工艺在基体加工面上逐一制作多元材料的单元层直接形成叠层体，还可以先分别制备单元层后再叠加而成，若使用的粘接剂是热熔性粘接剂（如石蜡），制作叠层体（5）的过程要在粘接剂融化的温度条件下进行，最后降低温度凝固成型；若是水性粘接剂（如糊化淀粉），要加一定的水分使其具有所需粘性，叠层体完成后烘干成型，单元层可以是均厚的，还可以是每一个单元层在基体加工面（4）的法线方向的面密度是均等的。比如，在一个板型的基体加工体（3）上，以垂直于基体工作面（2）的方向，用平行喷射器均匀喷射粉体制备叠层体（5），则单元层在基体工作面（2）的法线方向的面密度是均等的。每个单元层在基体工作面（2）的法线方向的面密度均等能提高成型体的精度，不同的单元层可以是等厚的，也可以是不等厚的，

步骤四：加工叠层体（5），将上述叠层体（5）沿与基体工作面（2）平行的截面进行切削加工，得到符合设计要求的多元材料的立体分布，完成一种多元材料的混合立体成型（10），

步骤三结束之后，叠层体（5）的沿基体工作面平行的截面上已经形成了多元材料的混合，因此，将上述叠层沿与基体工作面平行的截面进行切削加工，就得到一个多元材料的新的混合立体成型体，

步骤五：取出成型体（10），根据需要进行或脱脂或加固或致密化处理，如，多元材料是陶瓷材料，需要通过脱脂、烧结完成成品，这里需要说明的是，在本发明中，若多元材料为具有不同颜色的材料，这时，多元材料的混合立体成型问题实际上转化为多种颜色的立体成像问题。实际上，本发明同时提供了一个工艺简单、使用范围广、精度高、速度快、成本低的通过控制多种颜色的位移路径来实现多种颜色的混合立体成像的方法。

实施例1：

先准备一张平面黑白图片，要做一个陶瓷艺术品，使得其在指定方向上的每个平行截面上，都有与已知图片相同的图案，即一张平面图片的立体成像陶瓷艺术品，

步骤一：制备同平面图片相同尺寸的石膏板（厚为10mm）作为基体；选择纯白色和纯黑色两种颜色的陶瓷粉，其颗粒范围为100目-260目。用白色和黑色两种颜色的陶瓷粉相混合制备白色和黑色的渐变色，其比例分别是1:99、2:98、、、、、、、、98:2、99:1，得到白色向黑色过渡的渐变多元材料粉体，我们分别用w1、w2、、、、、、、、w99、w100表示。；选择石蜡粉为粘接剂，与上述的陶瓷粉相混合（石蜡的重量比为30%）得到混有石蜡的一组白到黑的渐变色陶瓷粉，

步骤二：我们用雕刻机对石膏板基体进行减材加工，使得石膏板基体的每一个表面点的加工深度

，H为石膏板厚度，K为图片的对应点的灰度值，纯白的灰度是0%，纯黑的灰度是100%，任何颜色的灰度都在0和1之间，这样得到一个表面凹凸不平的石膏板基体，

步骤三：现将粉体w1、w2、、、、、、、w99、w100加热到80℃使粘接剂融化，并用喷枪进行喷涂，喷涂方法是：按w1、w2、、、、、、w99、w100的顺序依次在的石膏板基体的凹凸不平表面进行喷涂，，喷枪的方向要始终垂直于石膏板，喷涂量要均匀，这样在石膏板基体加工面上形成w1、w2、、、、、、w99、w100叠层体，

步骤四：由于石膏板基体是经过加工的凹凸不平的平面，同一种粉体就分布在与基板平行的不同的平面上，而且从石膏板基体的加工方法知道，与基板平行的叠成体截平面上每一点的灰度值和已知图片的相应点的灰度值是成比例的，因此，每一与基板平行的叠成体截平面上，出现与已知图片相同的图像，只是，不同的截面上的图片的明暗度不同罢了。这样就得到了一个已知平面图片的立体成像了。它就是由w1、w2、、、、、、、w99、w100这个多元粉体材料的混合立体成型，

步骤五：最后对成形体进行脱脂，烧结就得到一个已知平面图片的立体成像陶瓷艺术品。

实施例2：

先准备一张平面黑白图片，要做一个陶瓷艺术品，使得其指定方向上的每个平行截面上，都有与已知图片相同的图案，即一张平面黑白图片的立体成像陶瓷艺术品，

步骤一：制备同平面图片相同尺寸的石膏板（厚为10mm）作为基体；选择纯白色和纯黑色两种颜色的陶瓷粉，其颗粒范围为100目-260目。用白色和黑色两种颜色的陶瓷粉相混合制备白色和黑色的渐变色，其比例分别是1:99、2:98、、、、、、、98:2、99:1，得到多元材料的粉体，我们分别用w1、w2、、、、、、、w99、w100表示。；选择糊化淀粉液为粘接剂，与上述的陶瓷粉相混合（糊化淀粉的比例为0.2%）得到混有糊化淀粉的一组白到黑的渐变色陶瓷粉体浆料，

步骤二：现将粉体浆料w1、w2、、、、、、、w99、w100用喷枪进行喷涂，喷涂方法是：按w1、w2、、、、、、、w99、w100的顺序依次在的石膏板基体的表面均匀喷涂，这样在石膏板基体上面得到w1、w2、、、、、、、w99、w100叠层体，烘干成型，我们用雕刻机对叠层体端面进行减材加工，使得叠层体端面的每一个表面点的加工深度

H为叠层体厚度，K为图片的对应点的灰度值，这样得到叠层体加工体，灰度是用百分比表示的，纯白的灰度是0%，纯黑的灰度是100%，任何颜色的灰度都在0和1之间，由对叠层体的加工方法知道，叠层体加工面上出现与已知图片相同的图像，

步骤三：将得到的叠层体套在密封的弹性套内，再对弹性套抽真空，使弹性套内部形成真空状态，其压力为0.01Mpa，

步骤四：把上述套在叠层加工体的真空状弹性套放进不锈钢模具内，叠层加工面朝上，用具有平面加压面的压机进行压制，其压力为100 Mpa，在压机的作用下叠层加工体变形，使得叠层体加工面上升到加压面上，其加压面上出现与已知图片相同的图像，叠层体内部也发生变化，就得到由w1、w2、、、、w99、w100这个多元粉体材料的混合立体成型，

Claims

1.一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

步骤二：加工基体，得到基体加工面，以备使用，

步骤五：将得到的叠层加工体套在密封的弹性套内，再对弹性套抽真空，使弹性套内部形成真空状态，

步骤六：压制成型，把上述套有叠层加工体的真空状弹性套放进刚性模具内，用刚性加压或等静压对叠层加工体进行压制变形得到混合立体成型体。

2.一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

步骤二：加工基体，得到开口瓶状加工面，

步骤三：制作叠层体，在开口瓶状的基体表面上用多元材料逐一制作单元层形成开口瓶状的叠层体，叠层体至少由两种单元层叠加而成，

步骤五：将得到的开口瓶状叠层加工体套在密封的弹性套内，再对弹性套抽真空，使弹性套内部形成真空状态，

步骤六：注压成型，把上述套在叠层加工体的真空状弹性套放进开口瓶状刚性模具内，由开口瓶状模具的开口处向内注入高压气体或高压液体，高压气体或高压液体通过弹性套壁对叠层加工体施压使得叠层加工体发生压制变形，叠层加工体的加工表面位移到刚性模具的壁上，叠层加工体的内部的分布也发生相应的变化，得到符合设计要求的多元材料的新的分布，得到混合立体成型体。

3.一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

步骤二：加工基体，得到平面板材加工面，

4.一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：制备基体及一组多元材料，

5.根据权利要求1或2或3所述的一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于根据已知图片制备同已知图片尺寸相等的平面板材型基体加工面和一组由渐变色材料组成的多元材料，再以颜色的渐变顺序在平面板材型基体加工面上逐一制作单元层形成叠层体，叠层的减材加工是按图片的灰度进行，使得叠层端面上的每一点的加工深度同图片上相应点的灰度值成比例。

6.根据权利要求4所述的一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于根据已知图片制备同已知图片尺寸相等的平面基体工作面和一组由渐变色材料组成的多元材料，再在基体工作面上进行减材加工，使得其每一点的加工深度同已知图片上相应点的灰度值呈正比，再以颜色的渐变顺序在平面板材型基体加工面上逐一制作单元层形成叠层体。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于单元层的材料采用粉体状，颗粒不大于0.1mm，每个单元层是均厚的。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于单元层采用均厚薄片状材料，使其逐一叠加成叠层体，单元层的厚度不大于5m。

9.根据权利要求4所述的一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于单元层在基体工作面法线方向上的材料密度是均等的。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于多元材料的叠层工艺采用喷涂或涂刷或沉降或吸附或印刷工艺。

11.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种多元材料的混合立体成型方法，其特征在于用多元材料制备阳极板和靶材后，采用电镀或磁控溅射或蒸镀工艺在基体加工面或上一单元层面上制作单元层。