一种3D打印方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印技术,尤其涉及一种3D打印方法。
背景技术
3D打印(3D printing),即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过对粉末状的原材料进行热处理,使部分原材料依照所设计的三维CAD模型热熔,从而构造物体的技术。但是现有技术中,在每个原材料层的热处理之前没有预处理过程,这导致最终得到的整个三维模型有可能出现收缩变形,从而影响三维模型的质量和外观。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供了一种可防止三维模型变形的3D打印方法。
本发明提供的技术方案为:
一种3D打印方法,包括以下步骤:
步骤一、生成三维CAD模型;
步骤二、根据所述三维CAD模型生成n个横截面层;
步骤三、根据所生成的多个横截面层逐层沉积原材料,每个横截面层对应形成一个原材料层,每沉积形成一个原材料层,对该原材料层进行预处理,之后,依照该原材料层的横截面层对该原材料层进行热处理,其中,(1)第1个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为10~20℃,第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定,之后进行第二次预加热,第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3℃,第二次预加热温度的时长为20~30min,(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层,其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至8~10℃,之后对第m个原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为10~20℃,第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定,之后进行第二次预加热,第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3℃,第二次预加热温度的时长为20~30min;
步骤四、去除未被热处理的原材料,得到三维模型。
优选的是,所述的3D打印方法中,所有的原材料层的第一次预加热温度、第一次预加热时长、第二次预加热温度以及第二次预加热时长均相等。
优选的是,所述的3D打印方法中,所述步骤三中,(1)第1个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为20℃,第二次预加热温度的时长为30min,(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层,其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至10℃,之后对第m个原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为20℃,第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定,第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3℃,第二次预加热温度的时长为30min。
优选的是,所述的3D打印方法中,所述步骤三中,当完成对第n个原材料层的热处理,对所有的已经热处理的n个原材料层进行后处理,后处理的具体过程为:先将已经热处理的n个原材料层冷却至第一冷却温度,并在所述第一冷却温度下保温20~30min,所述第一冷却温度比原材料的熔点低10~12℃,之后将已经热处理的n个原材料层冷却至室温,冷却速度为4~5℃/min。
本发明所述的3D打印方法具有以下有益效果:本发明在对每个原材料层进行热处理之前,都进行预处理:对于第1个原材料层而言,先进行第一预加热,再进行第二次预加热,这是为了尽可能减小材料成型的热张力;对于第2~n个原材料层中第m个,则先之前的m-1个原材料层冷却,这是因为之前的m-1个原材料层经过热处理后,具有较高的热量,这部分热量会传递给新沉积的第m个原材料层,从而影响第m个原材料层的成型过程,先对之前的m-1个原材料层冷却,可以消除这种不良的影响,之后再对第m个原材料分别进行第一次预加热和第二次预加热。本发明得到的三维模型具有良好的质量和外观,没有变形。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种3D打印方法,包括以下步骤:
步骤一、生成三维CAD模型;
步骤二、根据所述三维CAD模型生成n个横截面层;
步骤三、根据所生成的多个横截面层逐层沉积原材料,每个横截面层对应形成一个原材料层,每沉积形成一个原材料层,对该原材料层进行预处理,之后,依照该原材料层的横截面层对该原材料层进行热处理,其中,(1)第1个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为10~20℃,第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定,之后进行第二次预加热,第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3℃,第二次预加热温度的时长为20~30min,(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层,其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至8~10℃,之后对第m个原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为10~20℃,第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定,之后进行第二次预加热,第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3℃,第二次预加热温度的时长为20~30min;
步骤四、去除未被热处理的原材料,得到三维模型。
对于第1个原材料层,预处理过程包括第一次预加热和第二次预加热,第一次预加热温度较低,仅为了促进原材料的熔融过程的实现;第二次预加热温度为在原材料的熔点附近,比熔点低2~3℃,且时长为20~30min,目的在于,一方面可以提高完成对该原材料层的热处理的速度,另一方面经过两次递进式的预热,整个原材料层的热熔成型过程可以稳定且均匀的进行,减小成型后的变形。
对于第m个原材料层(2≤m≤n),预处理包括对前m-1个原材料层的冷却、第一次预加热以及第二次预加热。其中,对前m-1个原材料层的冷却是出于以下考虑:前m-1个原材料层经过热处理后,温度较高,这部分热量会传递给新沉积的第m个原材料层,从而干扰第m个原材料层的成型过程,为了消除这种影响,先对前m-1个原材料层冷却;对于第m-1个原材料层而言,经过第一次冷却,对于第m-2个原材料层而言,就是第二次冷却,也就是说,前面的m-1个原材料层都经过不同次数的反复冷却,这是也可以起到帮助释放张力的作用。在对前m-1个原材料层的冷却后,紧接着,第m个原材料层依次进行第一次预加热和第二次预加热。
本发明中,所有的原材料层的第一次预加热温度、第一次预加热时长、第二次预加热温度以及第二次预加热时长均相等。这是为了尽量保证所有的原材料层的成型过程一致,保证各原材料层的性质均匀。
在一个实施例中,所述步骤三中,(1)第1个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为20℃,第二次预加热温度的时长为30min,(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层,其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至10℃,之后对第m个原材料层进行第一次预加热,第一次预加热温度为20℃,第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定,第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3℃,第二次预加热温度的时长为30min。
在一个较优的实施例中,在完成对最后一个原材料层的热处理后,还对所有的原材料层进行后处理。即所述步骤三中,当完成对第n个原材料层的热处理,对所有的已经热处理的n个原材料层进行后处理,后处理的具体过程为:先将已经热处理的n个原材料层冷却至第一冷却温度,并在所述第一冷却温度下保温20~30min,所述第一冷却温度比原材料的熔点低10~12℃,之后将已经热处理的n个原材料层冷却至室温,冷却速度为4~5℃/min。上述过程中,先在第一冷却温度的状态下保温20~30min,第一冷却温度仅比原材料的熔点低10~12℃,使已经热处理的n个原材料层进一步释放张力;然后以稳定且缓慢的速度降温至室温,在缓慢降温过程,仍然有部分原材料层的部分位置持续调整,最终使获得三维模型的结构稳定。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里描述的实施例。