CN103568324B - 一种3d打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印方法，包括以下步骤：每沉积形成一个原材料层，对该原材料层进行预处理，之后，对该原材料层进行热处理，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℃，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℃，时长为20～30min；第2～n个原材料层中第m个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℃，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℃，时长为20～30min。本发明得到的三维模型具有良好的质量和外观，没有变形。
Description
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。
Claims (3)
1.一种3D打印方法，其特征在于，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；
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。
2.如权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，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。
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