CN107215103A - 一种3d图像制作方法及基于此方法的3d图像打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D图像制作方法及基于此方法的3D图像打印机，设置多层叠加的薄的透明介质，在相应层的透明介质的相应位置附着相应的颜色，当多层透明介质叠加后，附着颜色的透明介质层的着色部位即可组成三维立体的图像；一种3D图像打印机，包括机架、喷涂机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构和模具台，所述喷涂机构包括喷墨机构和介质喷涂机构，喷墨机构包括墨盒、打印墨导管、喷墨喷头，介质喷涂机构包括透明介质容器、透明介质导管、透明介质喷头，喷墨喷头和所述透明介质喷头固定在Y轴运动机构上。本发明实现了传统彩色打印机与3D打印机的完美结合，创造了一种新的图像制作方式，图像立体美观，具有较高的市场价值。

Description

一种3D图像制作方法及基于此方法的3D图像打印机

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体的说涉及一种3D图像制作方法及基于此方法的3D图像打印机。

背景技术

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、组织细胞等特殊材料进行逐层堆积粘结，最终叠加成型，制造出实体产品。3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。

这种数字化制造模式直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，熔融沉积造型技术(FDM)是3D打印技术中的一个主流技术，FDM技术是将 CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制3D打印机喷嘴移动轨迹的二维几何信息，3D打印机加热头把热熔性材料(ABS树脂、尼龙、蜡等)加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算机的控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，喷头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，当一层完毕后，通过垂直升降系统降下新的形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成该模型的三维实体。

目前的3D打印技术只是应用于打印一种或几种材质物品混合的物品，市场上还没有用于打印3D图像的打印技术和打印设备。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供了一种3D图像制作方法及基于此方法的3D图像打印机。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种3D图像制作方法，设置多层叠加的薄的透明介质，在相应层的透明介质的相应位置附着相应的颜色，当多层透明介质叠加后，附着颜色的透明介质层的着色部位即可组成三维立体的图像；

操作方法如下：

一、设置一层透明介质，

二、在透明介质上根据图像的色彩在相应的部位着色，

三、在第一层透明介质上叠加第二层透明介质，

四、在第二层透明介质上根据图像的色彩在相应的部位着色，

五、重复上述操作过程，直到整体图像完整停止。

一种基于上述方法的3D图像打印机，包括机架、喷涂机构、X轴运动机构、 Y轴运动机构、Z轴运动机构和模具台，所述喷涂机构包括喷墨机构和介质喷涂机构，所述喷墨机构包括墨盒、打印墨导管、喷墨喷头，所述介质喷涂机构包括透明介质容器、透明介质导管、透明介质喷头，所述喷墨喷头和所述透明介质喷头固定在Y轴运动机构上。

进一步地，所述X轴运动机构，包括X轴电机、后传动杆、前传动杆、第一传动带、第三传动带、第四传动带，所述X轴电机控制第一传动带，所述第一传动带与后传动杆相连并对其进行驱动，所述后传动杆与前传动杆的端部通过皮带轮与第三传动带和第四传动带配合安装，所述第三传动带和第四传动带平行，后传动杆与前传动杆通过四个支撑块固定于机架上，所述第三传动带和第四传动带上分别固定有左滑块和右滑块，所述四个支撑块上安装有平行设置的左滑杆和右滑杆，所述左滑块和右滑块分别滑动配合安装在左滑杆和右滑杆上。

进一步地，所述Y轴运动机构包括Y轴电机、第二传动带，所述Y轴电机安装于所述右滑块上，所述Y轴电机驱动第二传动带；所述左滑块和右滑块之间安装有两条且相互平行的中间滑杆，所述中间滑杆上滑动安装有支撑移动滑块，所述支撑移动滑块与第二传动带固定并被驱动滑动，所述喷墨喷头和所述透明介质喷头固定在所述支撑移动滑块上。

进一步地，所述Z轴运动机构包括Z轴电机、第五传动带、丝杆和竖直滑杆，所述竖直滑杆通过上固定板和下固定板固定在机架上，所述Z轴电机固定于机架上，所述丝杆两端通过轴承分别安装于上固定板和下固定板上，Z轴电机通过第五传动带与丝杆下端连接。

进一步的，所述模具台包括模具、固定于机架上的模具支撑板、模具内膜、模具底板、模具底板支架，所述模具底板固定于模具底板支架上，所述模具内膜固定于模具底板上，所述模具底板支架滑动安装于竖直滑杆上，所述丝杆与模具底板支架配合安装并驱动模具底板支架上下滑动，所述模具底板随模具底板支架能在模具内上下移动。

优选地，X轴电机、Y轴电机、Z轴电机为步进电机。

工作时，在X轴运动机构和Y轴运动机构配合下安装于支撑移动滑块上的透明介质喷头在模具中均匀的一层一层填充薄薄的透明介质，当一层透明介质喷入模具后，透明介质固化，通过喷墨机构在此层介质相应位置处喷涂一定的彩色图案，同时Z轴电机转动通过丝杆驱动模具底板支架下移一层透明介质的厚度，模具底板随即拉动模具内膜下移相同距离，模具内膜外翻于模具外的部分向模具内也移动相同距离，透明介质喷头开始喷下一层透明介质，重复以上步骤直至打印完毕，所有介质层上的图案共同组成一个物品的立体彩色图像。

本发明的有益效果是：本发明实现了传统彩色打印机与3D打印机的完美结合，创造了一种新的图像制作方式，通过在每层透明介质上喷涂特定相应的颜色，待打印完成后便在打印介质内部形成一彩色的立体图像，图像立体美观，不易损坏，具有较高的市场价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整机结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明的模具台放大图；

图4为本发明的模具台剖视图；

图5中a、b、c、d为本发明的模具内膜变形过程示意图。

图中所示：1、机架，2、支撑块，3、上固定板，4、下固定板，5、前传动杆，11、X轴步进电机，12、第一传动带，13、第三传动带，14、第四传动带，15、后传动杆，16、左滑块，17、右滑块，18、左滑杆，19、右滑杆，21、Y 轴步进电机，22、第二传动带，23、中间滑杆，24、支撑移动滑块，31、Z轴步进电机，32、第五传动带，33、竖直滑杆，35、丝杆，41、墨盒，42、打印导墨管，43、喷墨喷头，44、透明介质容器，45、透明介质导管，46、透明介质喷头，51、模具，52、模具支撑板，54、模具内膜，55、模具底板，57、模具底板支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种3D图像制作方法，设置多层叠加的薄的透明介质，在相应层的透明介质的相应位置附着相应的颜色，当多层透明介质叠加后，附着颜色的透明介质层的着色部位即可组成三维立体的图像；

操作方法如下：

一、设置一层透明介质，

二、在透明介质上根据图像的色彩在相应的部位着色，

三、在第一层透明介质上叠加第二层透明介质，

四、在第二层透明介质上根据图像的色彩在相应的部位着色，

五、重复上述操作过程，直到整体图像完整停止。

如图1～4所示的一种基于上述方法的3D图像打印机，包括机架1、喷涂机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构和模具台，所述喷涂机构包括喷墨机构和介质喷涂机构，所述喷墨机构包括墨盒41、打印墨导管42、喷墨喷头43，所述介质喷涂机构包括透明介质容器44、透明介质导管45、透明介质喷头46，所述喷墨喷头43和所述透明介质喷头46固定在Y轴运动机构的支撑移动滑块24上。

所述X轴运动机构，包括X轴步进电机11、后传动杆15、前传动杆5、第一传动带12、第三传动带13、第四传动带14，所述X轴步进电机11控制第一传动带12，所述第一传动带12与后传动杆15相连并对其进行驱动，所述后传动杆15与前传动杆5的端部通过皮带轮与第三传动带13和第四传动带14配合安装，所述第三传动带13和第四传动带14平行，后传动杆15与前传动杆5通过四个支撑块2固定于机架1上，所述第三传动带13和第四传动带14上分别固定有左滑块16和右滑块17，所述四个支撑块2上安装有平行设置的左滑杆 18和右滑杆19，所述左滑块16和右滑块17分别滑动配合安装在左滑杆18和右滑杆19上。

所述Y轴运动机构包括Y轴步进电机21、第二传动带22，所述Y轴步进电机21安装于所述右滑块17上，所述Y轴步进电机21驱动第二传动带22；所述左滑块16和右滑块17之间安装有两条且相互平行的中间滑杆23，所述中间滑杆23上滑动安装有支撑移动滑块24，所述支撑移动滑块24与第二传动带 22固定并被驱动滑动，所述喷墨喷头43和所述透明介质喷头46固定在所述支撑移动滑块24上。

所述Z轴运动机构包括Z轴步进电机31、第五传动带32、丝杆35和竖直滑杆33，所述竖直滑杆通过上固定板3和下固定板4固定在机架1上，所述Z 轴步进电机31固定于机架1上，所述丝杆35两端通过轴承分别安装于上固定板3和下固定板4上，Z轴步进电机31通过第五传动带32与丝杆35下端连接。

所述模具台包括模具51、固定于机架上的模具支撑板52、模具内膜54、模具底板55、模具底板支架57，所述模具底板55固定于模具底板支架57上，所述模具内膜54固定于模具底板55上，所述模具底板支架57滑动安装于竖直滑杆33上，所述丝杆35与模具底板支架57通过一固定于模具底板支架57上的螺母配合安装并驱动模具底板支架57上下滑动，所述模具底板55随模具底板支架57能在模具51内上下移动。

工作时，在X轴运动机构和Y轴运动机构配合下安装于支撑移动滑块24 上的透明介质喷头46在模具中均匀的一层一层填充薄薄的透明介质，当一层透明介质喷入模具后，透明介质固化，通过喷墨喷头43在每一层介质相应位置处喷涂一定的彩色图案，同时Z轴步进电机31转动通过丝杆35驱动模具底板支架57下移一层透明介质的厚度，模具底板55随即拉动模具内膜54下移相同距离，模具内膜54外翻于模具51外的部分向模具51内也移动相同距离，透明介质喷头46开始喷下一层透明介质，打印机不断重复上述过程直至打印完毕，所有介质层上的图案共同组成一个物品的立体彩色图像，模具内膜54和模具51 可根据打印立体物品的尺寸大小，进行更换，能够有效保护打印立体物品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种3D图像制作方法，其特征在于：设置多层叠加的薄的透明介质，在相应层的透明介质的相应位置附着相应的颜色，当多层透明介质叠加后，附着颜色的透明介质层的着色部位即可组成三维立体的图像；

操作方法如下：

一、设置一层透明介质，

二、在透明介质上根据图像的色彩在相应的部位着色，

三、在第一层透明介质上叠加第二层透明介质，

四、在第二层透明介质上根据图像的色彩在相应的部位着色，

五、重复上述操作过程，直到整体图像完整停止。

2.一种基于权利要求1所述的方法的3D图像打印机，其特征在于：包括机架、喷涂机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构和模具台，所述喷涂机构包括喷墨机构和介质喷涂机构，所述喷墨机构包括墨盒、打印墨导管、喷墨喷头，所述介质喷涂机构包括透明介质容器、透明介质导管、透明介质喷头，所述喷墨喷头和所述透明介质喷头固定在Y轴运动机构上。

3.根据权利要求2所述的3D图像打印机，其特征在于：所述X轴运动机构，包括X轴电机、后传动杆、前传动杆、第一传动带、第三传动带、第四传动带，所述X轴电机控制第一传动带，所述第一传动带与后传动杆相连并对其进行驱动，所述后传动杆与前传动杆的端部通过皮带轮与第三传动带和第四传动带配合安装，所述第三传动带和第四传动带平行，后传动杆与前传动杆通过四个支撑块固定于机架上，所述第三传动带和第四传动带上分别固定有左滑块和右滑块，所述机架上设有平行设置的左滑杆和右滑杆，所述左滑块和右滑块分别滑动配合安装在左滑杆和右滑杆上。

4.根据权利要求3所述的3D图像打印机，其特征在于：所述Y轴运动机构包括Y轴电机、第二传动带，所述Y轴电机安装于所述右滑块上，所述Y轴电机驱动第二传动带；所述左滑块和右滑块之间安装有两条且相互平行的中间滑杆，所述中间滑杆上滑动安装有支撑移动滑块，所述支撑移动滑块与第二传动带固定并被驱动滑动，所述喷墨喷头和所述透明介质喷头固定在所述支撑移动滑块上。

5.根据权利要求4所述的3D图像打印机，其特征在于：所述Z轴运动机构包括Z轴电机、第五传动带、丝杆和竖直滑杆，所述竖直滑杆通过上固定板和下固定板固定在机架上，所述Z轴电机固定于机架上，所述丝杆两端通过轴承分别安装于上固定板和下固定板上，Z轴电机通过第五传动带与丝杆下端连接。

6.根据权利要求5所述的3D图像打印机，其特征在于：所述模具台包括模具、固定于机架上的模具支撑板、模具内膜、模具底板、模具底板支架，所述模具底板固定于模具底板支架上，所述模具内膜固定于模具底板上，所述模具底板支架滑动安装于竖直滑杆上，所述丝杆与模具底板支架配合安装并驱动模具底板支架上下滑动，所述模具底板随模具底板支架能在模具内上下移动。

7.根据权利要求6所述的3D图像打印机，其特征在于：X轴电机、Y轴电机、Z轴电机为步进电机。