CN105946205A - 一种可计算的彩色纹理热塑成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可计算的彩色纹理热塑成型方法，本发明首先将数字化模型作为模具，对真空热塑成型的过程进行虚拟仿真，然后根据仿真结果计算出预形变图案并将其打印在塑料片上；再通过对抽真空过程的仿真，在模具上设置排气孔，在模具底部设置定位销孔，并通过3D打印制作出带有排气孔和定位销孔的模具；将塑料片和模具固定在真空成型机上，并通过定位销使模具与塑料片图案精确对齐；最后经过真空热塑成型，带有彩色纹理的塑料片就贴在了模具的表面，形成与数字化模型相同形状和纹理的实物模型。

Description

一种可计算的彩色纹理热塑成型方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术、三维曲面着色技术以及热塑成型技术，尤其涉及一种可计算的彩色纹理热塑成型方法。

背景技术

本发明相关的研究背景简述如下：

1. 3D打印

3D打印通过堆积材料的方式制造三维模型，并且可以通过物理仿真使加工出来的模型具有特定物理属性，比如使模型保持平衡(Prevost,R.,Whiting,E.,Lefebver,S.,Sorkine-Hornung,O.2013.Make it stand:balancing shapes for 3d fabrication.ACM Trans.Graph.32,4,81.)，使模型具有特定的应力分布(Stava,O.,Vanek,J.,Benes,B.,Carr,N.,Mech,R.2012.Stress relief:Improving structural strength of 3d printable objects.ACM Trans.Graph.31,4,48.)，通过微结构来组成模型等(Christian,S.,Bernd,B.,Jan,R.,Steve,M.,Chiara,D.,Markus,G,2015Microstructures to Control Elasticity in 3D Printing,34,4,136)。这些方法只考虑模型的几何形状，而不考虑颜色。

还有一些方法能够使模型具有特定的外观，比如全彩色3D打印(Alan,B.,Can,A.,Philipp,U.,2015,Pushing the Limits of 3D Color Printing:Error Diffusion with TranslucentMaterials,35,1,4)，用黑、白两色塑料丝混合实现渐变灰度(Tim Reiner,Nathan Carr,Radomír Měch,Carsten Dachsbacher,Gavin Miller,2014,Dual-Color Mixing forFused Deposition Modeling Printers,Computer Graphics Forum,33,2)，具有特定表面反射效果(Lan,Y.,Dong,Y.,Pellacini,F.,Tong,X.2013.Bi-scale appearance fabrication.ACM Trans.Graph.32,4,145.)，以及具有特定次表面散射(Dong,Y.,Wang,J.,Pellacini,F.,Tong,X.,Guo,B.2010.Fabricating spatially-varying subsurface scattering.ACM Trans.Graph.29,3,62)。这些方法通过对现有彩色3D打印机进行改进，使模型具有特定的外观。本发明的方法通过3D打印单色模型作为模具，然后将带有彩色纹理的塑料片通过热塑成型贴在模型表面，从而降低了成本。

2.曲面着色技术

目前已经有多种商用彩色3D打印机问世。塑料熔融堆积3D打印机可以装多个喷头，实现非渐变彩色打印；或者打印过程中人工更换塑料丝的颜色，实现颜色层状变化。多材料光敏树脂3D打印机将整个模型体素化，通过给每个体素指定一种材料，实现不同颜色材料的混合打印，从而产生渐变效果。粉末堆积3D打印机可以在堆积过程中为白色粉末直接喷墨着色，实现全彩色3D打印。不过这些商用彩色3D打印机价格昂贵，而且只支持有限的颜色和特定的材料。近几年出现了一种新型的曲面着色技术：计算水转印刷(Zhang,Y.,Yin,C.,Zheng,C.,Zhou,K.,2015,Computational Hydrographic Printing,34,4,131)，通过计算水转印过程中PVA膜的形变，在PVA膜上打印预形变图案，然后用定位水转印完成曲面的着色。但是水转印膜在大拉伸条件下容易破裂，因此不适合为存在大量凹陷的模型着色。

3.热塑成型技术

热塑成型技术在薄壳塑料产品的制造中已经被广泛应用。模具可以通过3D打印来制造(Junk,S.,J.,Niederhofer,M.,2010,Application of 3D Printing for the RapidTooling of Thermoforming Moulds,Proceedings of the 36th International MATADOR Conference,369--372)。为制作彩色真空成型产品，可以用带有标定网格的塑料板进行真空成型，并用视觉系统测量塑料板形变，从而对图案进行预形变，使得塑料板形变之后图案刚好呈现为设计的纹理(Mellor,JP,.Oder,M.,Starr,J.,Meador,J,2003,An Image-Based Three-DimensionalDigitizer for Pre-Decorating Thermoformed Parts,BMVC,1-10)。这种方法的优点是能避免测试复杂的物理参数，因此适用范围很广。缺点是需要专门的扫描装置，对每一个模型都需要进行一次标定，因此适合规模化生产，而对单件定制产品操作就显得过于复杂。

4.热塑成型的虚拟仿真

工业中对热塑成型多数是通过有限元方法进行仿真(Dees,Jerry.2009,FEA Simulationsof Thermoforming--Using Hyperelastic Material Properties；Nied,HF,Taylor,CA,Delorenzi,HG,1990,Three-dimensional finite element simulation of thermoforming,Polymer Engineering andScience)，但是这些工作不涉及曲面着色，只对真空成型的塑料片运动进行仿真，计算塑料片形变后的厚度分布，从而优化模具设计及成型过程。一些工业级的仿真软件(如T-Sim)尽管有针对带图案的定位真空成型进行图案预形变功能，但没有考虑拉伸导致的色彩变化并对其进行预校正，也不涉及模具排气孔的设置与优化。这些软件都是面向专业用户，软件价格很高，而且还需要专门的设备对使用材料的物理参数进行测试，并不适用于个人用户给3D打印模型着色。

发明内容

本发明的目的在于针对现有彩色三维曲面着色以及热塑成型技术的不足，提供一种可计算的彩色纹理热塑成型方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可计算的彩色纹理热塑成型方法，包括以下步骤：

(1)虚拟仿真：对真空热塑成型整个过程进行仿真，包括塑料片软化之后加载至工作位置，以及抽真空时塑料片贴紧模具表面的整个过程，并将该过程记录下来；

(2)计算预形变图案：通过虚拟仿真，获得了3D模型表面与塑料片之间的映射关系，再通过3D模型的纹理映射，可以得到经过预形变的图案，并将其印在塑料片上；

(3)制作模具：通过对抽真空过程的仿真，找出塑料片与模具之间可能出现的气体空腔，并据此在模型上设置排气孔。真空成型机上固定模具的定位销位置，在模型底部设置定位销孔，通过3D打印制作出带有排气孔和定位销孔的模具；

(4)真空热塑成型：将印刷了预形变图案的塑料片，以及带排气孔的模具装到真空成型机上，模具通过定位销与图案对齐，并进行真空成型操作，从而把印刷有图案的塑料片贴在模具上。将塑料模型多余部分剪掉，从而制作出与数字化模型相同形状和纹理的实物模型。

进一步地，所述步骤(1)包括以下子步骤：

(1.1)用三角网格对整张塑料片进行离散化，塑料片的边界是与真空成型机的塑料片夹内边缘尺寸一致的矩形；

(1.2)通过有限元方法对塑料片的运动进行仿真，模拟塑料片运动至工作位置，然后在大气压力下拉伸形变并贴在模型表面的过程。

进一步地，所述步骤(2)包括以下子步骤：

(2.1)当塑料片网格完全贴在3D模型表面之后，计算塑料片上打印图案的每个像素与模型表面之间的映射关系；

(2.2)根据映射关系从模型的纹理中读取图案每个像素的颜色，并根据塑料片的拉伸对颜色进行校正，最终计算出塑料片上打印的图案；

(2.3)在图案上绘制出塑料片网格的矩形边框，该矩形的大小与机器上塑料片夹的内边缘刚好能够重合；

(2.4)用彩色激光打印机将图案打印在贴花膜上，将贴花膜裁剪成塑料片的尺寸，并贴在塑料片的表面。

进一步地，所述步骤(3)包括以下子步骤：

(3.1)根据步骤(1)中记录的塑料片贴紧模具表面的过程，对在虚拟仿真的过程中产生的气体空腔进行检测，并构建气体空腔森林；

(3.2)对于气体空腔森林中的每个叶节点，记录其最后一个贴到模具上的顶点，并在模型的该点处设置排气孔；

(3.3)根据真空成型机上固定模具的定位销位置，在模具底部设置定位销孔；

(3.4)用3D打印机打印带有排气孔和定位销孔的模具。

进一步地，所述步骤(4)包括以下子步骤：

(4.1)将步骤(2)得到贴有图案的塑料片固定在真空成型机上，使图案中的矩形边框与真空成型机塑料片夹的内边缘重合；

(4.2)打开真空成型机的加热器，并开始计时，使塑料片加热软化；

(4.3)等加热到了预定的时间，将3D打印模具通过定位销固定在真空成型机上与图案对齐的位置。将塑料片移动到工作位置，开启真空泵，使塑料片将在大气压力作用下被拉伸，并贴紧模具表面；

(4.4)等温度降至室温，关闭真空泵，将塑料片多余部分剪掉。

本发明的有益效果是：通过面网格对塑料片进行建模，模拟真空热塑成型工艺中软化塑料片在大气压力下产生形变，并贴在模具表面的过程，并通过3D打印制作模具，将带纹理的虚拟数字化模型制作成为实物模型。首先，将数字化模型作为模具，对真空热塑成型的过程进行虚拟仿真。根据塑料片形变的仿真结果，计算出预形变图案，并将其打印在塑料片上。通过对抽真空过程的仿真，找出塑料片与模具之间可能出现的气体空腔，据此在模具上设置排气孔；根据真空成型机上固定模具的定位销位置，在模具底部设置定位销孔，并通过3D打印制作出带有排气孔和定位销孔的模具。将塑料片和模具固定在真空成型机上，并通过定位销使模具与塑料片图案精确对齐。经过真空热塑成型，带有彩色纹理的塑料片就贴在了模具的表面，形成与数字化模型相同形状和纹理的实物模型。

附图说明

图1是本发明的流程图，其中，(a)为输入的带纹理3D数字模型，(b)为虚拟仿真，(c)预形变图案，(d)为带有图案的塑料片，(e)为带排气孔的3D模型，黑点为排气孔，(f)为3D打印模型，(g)为真空成型，(h)为输出的带纹理实物模型；

图2是本发明虚拟仿真的过程，其中，(a)将塑料片固定在真空成型机的塑料片夹上，并加热至软化，(b)将塑料片移动到工作位置，开始抽真空，(c)塑料片贴在模型表面；

图3是本发明的排气孔的剖面图；

图4是本发明制作的带有彩色纹理的三维模型，其中，(a)为乌龟模型，该模型不需要排气孔，(b)为汽车模型，该模型上设置了6个排气孔；

图中，加热器1、塑料片固定夹2、塑料片3、3D打印模具4、排气孔5、定位销6、大气压力区域7、真空区域8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的核心是通过模拟真空热塑成型的过程，计算在塑料片上打印的纹理图案，以及模具上应该设置排气孔的位置，使得通过真空热塑成型，使印有图案的塑料片产生形变，形成与数字化模型相同的实物模型。

如图1所示，本发明一种可计算的彩色纹理热塑成型方法，包括如下步骤：

1.虚拟仿真：对真空热塑成型整个过程进行仿真，包括塑料片软化之后加载至工作位置，以及抽真空时塑料片贴紧模具表面的整个过程，并将该过程记录下来。

用三角网格对整张塑料片进行离散化，其边界是与真空成型机的塑料片夹尺寸一致的矩形，边界内生成三角网格。每个三角形内角下限设定为30°，面积上限为2mm²。

塑料片的运动通过有限元方法进行仿真，每个单元的形变梯度F(3x2矩阵)都是弹性形变梯度F_e(3x2矩阵)和塑性形变梯度F_p(2x2矩阵)的叠加：F＝F_eF_p。仿真过程中，塑料片的内部应力通过弹性形变梯度F_e来计算，计算方法为先计算格林应变：

$G=\frac{1}{2}({F_e}^T{F}_e-I)$

其中F_e为弹性形变梯度(3x2矩阵)，F_e ^T为弹性形变梯度矩阵的转置(2x3矩阵)，I为2x2单位矩阵，G为计算出的格林应变(2x2矩阵)。然后根据格林应变G计算应力：

σ＝k_s[(1-ν)G+νtr(G)I]

其中ν是材料的泊松比，tr(G)为格林应变矩阵G的迹(对角线元素之和)，I为2x2单位矩阵。k_s是描述材料的可拉伸性的系数，其计算方法为k_s＝Yh/(1-ν²)，其中Y是材料的杨氏模量，h是塑料片的厚度，ν是材料的泊松比。为简化计算，泊松比值取0.5。计算出的应力σ为2x2矩阵。

塑料片所受外力包括大气压力，模具的支持力以及模具表面摩擦力。

计算大气压力时，首先计算每个三角形上的大气压力，然后将其均匀分摊到三个顶点上。每个三角形所受大气压力f_p的计算方法为其中p是当前塑料片两侧的大气压强差，A是该三角形的面积，是该三角形的单位法向量。

塑料片网格每个顶点受到模具的支持力通过顶点到模型表面的距离来计算。为提高计算速度，可以首先为模型预计算一个距离场，顶点到模型表面的距离、以及模型表面的法向都可以直接从距离场中读取。支持力f_r的计算公式为：

其中d为顶点到模型表面的距离，h₀为塑料片的初始厚度，M是该顶点一环邻域面积的三分之一(即网格分摊到该顶点上的面积)，是距离场在该点的单位梯度向量，k_r是控制支持力大小的常数，其值设为5×10⁸N/m³。如果顶点到模型表面的距离大于则该顶点所受支持力为零。

每个顶点摩擦力的最大值为μ||f_r||，其中μ是塑料片与模型之间的摩擦系数，||f_r||是该顶点所受支持力的大小。将最大摩擦力的值与该点所受合力f在切平面上的投影f_t的大小作比较，如果||f_t||<μ||f_r||，在隐式求解顶点坐标时将摩擦力设为-f_t；否则就将f_t的大小减去μ||f_r||。

外力都是顶点位置的函数，可以直接计算其导数，通过反向欧拉迭代，对塑料片的弹性形变进行仿真。通过牛顿迭代法求解非线性方程，每个仿真步长迭代50次，每次迭代都用共轭梯度法来求解。

在每一步牛顿迭代后，算出了新的顶点坐标，F_e被更新，于是F也被更新。然后在固定F的前提下，进行塑性形变F_p的更新。方法为根据von Mises判别条件，判断材料的应力是否已经超过了屈服极限。膜内von Mises应力公式为：

${\mathrm{\&sigma;}}_v=\sqrt{{{\mathrm{\&sigma;}}_1}^2+{{\mathrm{\&sigma;}}_2}^2-{\mathrm{\&sigma;}}_1{\mathrm{\&sigma;}}_2}=\sqrt{{\&lsqb;tr\left(\mathrm{\&sigma;}\right)\&rsqb;}^2-3\det \left(\mathrm{\&sigma;}\right)}$

其中σ₁和σ₂是应力矩阵σ的两个特征值，tr(σ)＝σ₁+σ₂为应力矩阵σ的迹，det(σ)＝σ₁σ₂为应力矩阵σ的秩。一旦σ_v超过了材料的初始屈服极限σ₀，材料就开始塑性形变。塑性形变梯度F_p初始为单位阵，随着塑性形变的增加，材料被强化，使得材料的屈服极限σ_y增加：

${\mathrm{\&sigma;}}_y={\mathrm{\&sigma;}}_0+K\left|\right|{F_p}^T{F}_p-I\left|\right|$

其中σ₀是材料的初始屈服极限，K是材料的强化系数，F_p是塑性形变梯度(2x2矩阵)，F_p ^T是F_p的转置(2x2矩阵)，I为2x2单位矩阵，||||表示矩阵的秩。塑性形变在σ_v超过了材料屈服极限σ_y后开始更新，更新方法为：

$F_p\&LeftArrow;V{\&lsqb;\det {\left(S\right)}^{-\frac{1}{2}}S\&rsqb;}^{\mathrm{\&gamma;}}{V}^T{F}_p$

其中，V是对当前弹性形变F_e通过奇异值分解F_e＝UΣV^T得到的二维旋转矩阵，Σ是3x2伪对角矩阵。移除Σ中元素都为零的最后一行，变为2x2对角阵S，其形式为S＝diag(λ₁,λ₂)。det(S)＝λ₁λ₂是矩阵S的秩。其中指数γ的大小表示塑性形变F_p的变化程度，每一步仿真都在[0,1]区间内进行二分查找，使得σ_v＝σ_y，从而达到平衡。

仿真分为两个阶段，每个阶段都对上述系统进行迭代求解，计算出塑料片各顶点的位置。第一个阶段将塑料片加载至工作位置。在此过程中，每一步迭代都将网格边缘顶点移动一个固定距离，并作为硬约束，直到运动到工作位置。此阶段大气压强设为零。第二个阶段为抽真空将塑料片贴紧模具表面。在此过程中，网格顶点一旦接触模具表面，就使其位置固定并作为硬约束。每一步迭代，都增大大气压强，直到塑料片网格所有的顶点都贴到了模型的表面。

2.计算预形变图案：通过虚拟仿真，获得了3D模型表面与塑料片之间的映射关系，再通过3D模型的纹理映射，可以得到经过预形变的图案，并将其印在塑料片上。

对于图案的每个像素，根据平面坐标x找到其在塑料片网格中落入的三角形，并计算其重心坐标。这一像素在网格变形后的位置x'，也在该三角形形变后用同样的重心坐标计算出来。然后将x'向模型上投影，找到其最近点X，并从3D模型的纹理中获得该点的颜色，并将颜色转换到CMYK颜色空间，记为c_X。对于x处的像素以及包含x的三角形，计算三角形仿真前后的面积A_x和A_x'，该像素颜色修正为(A_x'/A_x)c_X。对图案上所有的像素都进行该操作，就得到了完整的预形变图案。最后把网格的矩形边界也绘制到图案上，所得到的图案用彩色激光打印机打印在贴花膜上。打印的时候贴花膜附着在一层硬纸上，使用时将硬纸撕下。然后将贴花膜裁剪成塑料片的尺寸，贴在塑料片的表面，做成带有预形变图案的塑料片。

3.制作模具：通过对抽真空过程的仿真，找出塑料片与模具之间可能出现的气体空腔，并据此在模型上设置排气孔。真空成型机上固定模具的定位销位置，在模型底部设置定位销孔，通过3D打印制作出带有排气孔和定位销孔的模具。

分析抽真空阶段记录的每一步仿真结果，我们检测气体空腔的形成。如果塑料片网格上的任何一个顶点贴在了模型上，那么这一点就永远附着在模型表面，称为附着顶点。如果一条边的两个顶点都成为了附着顶点，那么这条边也就附着在了模型表面，称为附着边，并且将会阻止空气从这条边下方流过。当贴在模型上的边形成一个环，将尚未贴在模型上的区域围起来，那么这个区域下方的空气已经没有排出的通道，也就形成了一个气体空腔。这个空腔的边界就是附着边形成的环。

将检测出的气体空腔以树状结构排列，构造出气体空腔森林。其中每颗树的根节点代表从塑料片网格上直接检测出来的气体空腔，每个中间节点则是由一个气体空腔分裂成两个而形成的，每一个叶节点表示最后完全贴在模型表面的气体空腔。然后根据每个节点气体空腔的体积，对气体空腔森林进行剪枝。递归地将体积小于1mm³的气体空腔并入其父节点，直到整个森林中所有的节点体积都大于1mm³。如果直到根节点体积仍然小于1mm³，那么这棵树就将被删除。

对于气体空腔森林中的每个叶节点，记录其最后一个贴到模型上的顶点，并在模型上该点处设置排气孔。排气孔的形状如图3所示，在模型表面开孔直径为1mm，超过表面下方3mm后，孔的直径增加到3mm。每个排气孔细孔部分的方向与模型表面垂直，粗孔部分方向竖直向下。用户还可以手动调整排气孔的位置。

真空成型机上有固定模具的定位销，在模型的对应部位设置定位销孔，最后用3D打印机制作带有排气孔和定位销孔的模具。

4.真空热塑成型：将印刷了预形变图案的塑料片，以及带排气孔的模具装到真空成型机上，模具通过定位销与图案对齐，并进行真空成型操作，从而把印刷有图案的塑料片贴在模具上。将塑料模型多余部分剪掉，从而制作出与数字化模型相同形状和纹理的实物模型。

将塑料片安装在真空成型机的塑料片夹上，将图案中的矩形线框与塑料片夹的内边缘对齐，然后夹紧塑料片，打开加热器对塑料片加热。当加热达到设定的时间之后，将3D打印模具通过定位销安装在真空成型机上。如果打印材料能够承受高温，也可以在加热前就安装模具。将塑料片压入工作位置，并开始抽真空。塑料片在大气压力作用下迅速被拉伸，并贴紧模具表面。等温度降至室温，关闭真空泵，将塑料模型多余部分剪掉。可以将塑料片与模具整体作为带有设计彩色纹理的实物模型，也可以将塑料模型取下作为带有设计彩色纹理的塑料壳。

实施实例

在一台配备Intel I7-4930K中央处理器的台式计算机上实现本发明的实施实例。实践中，单次模拟仿真的计算时间不超过1分钟。

如图4所示，用本发明制作出了小乌龟、小汽车等模型。结果表明，本发明能够将带有纹理的数字化模型制作成为实物模型。

Claims (5)

1.一种可计算的彩色纹理热塑成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)虚拟仿真：对真空热塑成型整个过程进行仿真，包括塑料片软化之后加载至工作位置，以及抽真空时塑料片贴紧模具表面的整个过程，并将该过程记录下来；

(2)计算预形变图案：通过虚拟仿真，获得了3D模型表面与塑料片之间的映射关系，再通过3D模型的纹理映射，可以得到经过预形变的图案，并将其印在塑料片上；

(3)制作模具：通过对抽真空过程的仿真，找出塑料片与模具之间可能出现的气体空腔，并据此在模型上设置排气孔。真空成型机上固定模具的定位销位置，在模型底部设置定位销孔，通过3D打印制作出带有排气孔和定位销孔的模具；

(4)真空热塑成型：将印刷了预形变图案的塑料片，以及带排气孔的模具装到真空成型机上，模具通过定位销与图案对齐，并进行真空成型操作，从而把印刷有图案的塑料片贴在模具上。将塑料模型多余部分剪掉，制作出与数字化模型相同形状和纹理的实物模型。

2.根据权利要求1所述的可计算的彩色纹理热塑成型方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下子步骤：

(1.1)用三角网格对整张塑料片进行离散化，塑料片的边界是与真空成型机的塑料片夹内边缘尺寸一致的矩形；

(1.2)通过有限元方法对塑料片的运动进行仿真，模拟塑料片运动至工作位置，然后在大气压力下拉伸形变并贴在模型表面的过程。

3.根据权利要求1所述的可计算的彩色纹理热塑成型方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下子步骤：

(2.1)当塑料片网格完全贴在3D模型表面之后，计算塑料片上打印图案的每个像素与模型表面之间的映射关系；

(2.2)根据映射关系从模型的纹理中读取图案每个像素的颜色，并根据塑料片的拉伸对颜色进行校正，最终计算出塑料片上打印的图案；

(2.3)在图案上绘制出塑料片网格的矩形边框，该矩形的大小与机器上塑料片夹的内边缘刚好能够重合；

(2.4)用彩色激光打印机将图案打印在贴花膜上，将贴花膜裁剪成塑料片的尺寸，并贴在塑料片的表面。

4.根据权利要求1所述的可计算的彩色纹理热塑成型方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下子步骤：

(3.1)根据步骤(1)中记录的塑料片贴紧模具表面的过程，对在虚拟仿真的过程中产生的气体空腔进行检测，并构建气体空腔森林；

(3.2)对于气体空腔森林中的每个叶节点，记录其最后一个贴到模具上的顶点，并在模型的该点处设置排气孔；

(3.3)根据真空成型机上固定模具的定位销位置，在模具底部设置定位销孔；

(3.4)用3D打印机打印带有排气孔和定位销孔的模具。

5.根据权利要求1所述的可计算的彩色纹理热塑成型方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下子步骤：

(4.1)将步骤(2)得到贴有图案的塑料片固定在真空成型机上，使图案中的矩形边框与真空成型机塑料片夹的内边缘重合；

(4.2)打开真空成型机的加热器，并开始计时，使塑料片加热软化；

(4.3)等加热到了预定的时间，将3D打印模具通过定位销固定在真空成型机上与图案对齐的位置。将塑料片移动到工作位置，开启真空泵，使塑料片将在大气压力作用下被拉伸，并贴紧模具表面；

(4.4)等温度降至室温，关闭真空泵，将塑料片多余部分剪掉。