CN108189389A - 一种多层彩色立体打印的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层彩色立体打印的方法，利用现有的三维相机拍摄物体或者用三维制图软件制作三维图形，有了三维图形文件后，再将图形打印在多层的透明亚克力板上。关于三维模型彩色切片生成方法，利用现有的软件调出三维彩色模型文件，或者利用现有的三维相机拍摄物体，得到立体模型后，使用彩立方软件将图像作分层切片处理，获得多层具有彩色轮廓的切片图案，并将每层图像通过喷墨打印的方式打印到透明亚克力薄片上。之后在打印有图案的亚克力薄片表面粘上一层新的亚克力薄片，并打印下一层彩色轮廓图案。反复执行上述操作，直至将整个彩色三维模型打出，这样就获得彩色内雕立体图像。

Description

一种多层彩色立体打印的方法

技术领域

本发明是涉及艺术创意领域，具体的是一种多层板材与平板打印技术相结合而产生的艺术品。

背景技术

在现今高科技的时代背景下,三维成像技术及激光内雕技术已应用十分广泛(激光水晶内雕技术是目前国际上最流行的玻璃内雕刻加工方法，主要用于在玻璃体内部雕刻立体图像)，如今市场中的水晶激光内雕的工艺品比比皆是,但是目前的材料有一定的局限性,而且激光内雕工艺品一般只能是白色或单色，或是二者相结合。传统的激光白色内雕是通过在激光聚焦点的光强超过玻璃的损伤阈值而产生炸裂形成微裂纹，利用微裂纹对光的散射实现三维白色内雕。白色的激光玻璃内雕工艺品虽然有形却无其色。随之着色的玻璃内雕成为了市场发展的必然趋势。人们开发了采用脉冲宽度为纳秒至飞秒的激光着色内雕技术，通过空间选择性色心控制，离子价态操控以及纳米粒子析出可以实现激光玻璃单色着色内雕。伴随着行业的成熟和市场需求标准的提高，激光内雕技术必然由无色向彩色工艺发展。

通过透明材质与3D打印技术结合(3D打印技术突破传统切削加工方式，是一种成长式的加工方式，大大提高材料利用率，是颠覆传统制造方式的革命性制造技术，国内称之为“增材制造”)，不再从激光作用的时间和激光功率入手，提出了一种全新的方法，利用计算机对三维模型进行分层，在透明薄板上打印出具有彩色轮廓的二维图像，并将薄板逐层堆叠，最终形成一种彩色立体的产品。相比于传统制造方法，3D打印具有制造周期短，以及节材、节能等优势。而且与传统的内雕工艺品相比较，突破了红、黄、紫、蓝等单色的工艺品的局限，使激光内雕图案从单一色彩变成真正意义上的全彩，同时也为艺术家的作品创作带来了更多的技术途径。因此本项目具有重要的理论意义和应用探索价值。

自3D打印技术创始以来，各国即开始投入了相当的人力物力进行研究开发，发展到现在二十多年，已经成为了一项较为成熟的技术。但各国的发展参差不齐，各国研究的侧重方面也各有不同。目前，世界上三维成型机的主要品牌有美国Zcorp快速成型机，美国Dimension三维打印机，美国3Dsystems公司ProJet快速成型机，德国EOS成型机，美国FDM三维打印机，以色列object三维打印机等等。就彩色打印方面，以美国Zcrop公司发展最为突出。Zcrop公司从发展之初到现在的Z450、Z510、Z650及Z850等系列机型，已逐步实现了单色打印到全彩色打印的整个过程。Z650是目前最先进的全彩色三维打印机，是一款专为最严苛的商业及教育环境所设计的机型，其性能超越目前市场上的很多其他三维成型机。

美国Dimension公司研究的Dimension三维打印机系列是对成型材料ABS工程塑料加热，利用其快速的分层沉积，塑造立体的三维模型，如DimensionBST1200三维成型机，DimensionSST1200三维成型机等。他们可提供白、蓝、黄、黑、红、绿及金属灰六种颜色ABS塑料，虽然可打印出不同颜色的模型，但是这种方式也只是单色打印，只是采用了相应颜色的材料来成型带色模型，而并非真正意义上的全彩色打印。其他如德国EOS快速成型机，美国3Dsystems公司的ProJet快速成型机也都没有实现真正意义上的全彩色打印。

国内较早开始3D打印技术研究与开发的单位主要有华中科技大学、清华大学、北京隆源自动成形有限公司和西安交通大学，他们是我国最早在RP技术领域开始探索的研究单位。最近几年又出现了同济大学、上海联泰、西北工业大学及西安交通大学恒通公司。例如，同济大学研制出一种热气泡式三维打印设备，该设备是基于美国惠普公司的热气泡式喷墨系统，利用自行研制的粘接材料，能成型多种复合粉末材料；西安交通大学卢秉恒等研制出一种新型三维打印成型喷头，该喷头基于压电式喷射原理，与热气泡式喷头相比，有着更好的稳定性及操作性。2011年3月15李青等人发明一项专利，其技术解决方案利用现有的三维相机拍摄物体，拍成三维图像文件后，将图像雕刻在多层的透明压克力材料上。方案是将多层单片透明压克力板重叠装入同样是透明的压克力盒子中，放置在三维激光雕刻机上进行内雕,最后形成多层活片实立体图像，再将单片压克力从盒子里按顺序取出,人工着色后，顺序放入盒子中，用此方法能为艺术创作者的作品增强更好的表现力。尽管许多研究机构已对快速成型技术投入了大量的人力物力，但是能投入3D打印设备生产与研发的产业并不多，更别谈全彩色。因此，本发明提出一种新的思路，将3D打印技术应用到内雕制造中，实现由单色向彩色工艺的突破，具有重要的应用探索价值。

如今，人们对艺术的追求越来越强烈，三维激光内雕技术的应用也十分广泛，目前市场中的水晶激光内雕的工艺品比比皆是，但是这种内雕产品有一定的局限性，比如只能是单色(白色)的，水晶较重而且易碎，原本彩色的三维模型还原度不够，本发明就是针对这三种局限来解决问题，可作多彩色、耐用、重量轻、对原三维模型还原度高的优势，因此也给艺术家的作品创作带来了更多的技术途径，本方案意义在于通过多层板材与万能平板打印技术结合，形成一种立体的艺术作品。

发明内容

本发明的技术解决方案利用现有的三维相机拍摄物体或者用三维制图软件制作三维图形，有了三维图形文件后，再将图形打印在多层的透明亚克力板上。选取亚克力材料。亚克力材料的透光率高达92％，高于普通玻璃(透光率大约86％)。而且亚克力材料具有良好的着色效果，视觉清晰，机械性能好，适合制成薄片。

一种多层彩色立体打印的方法，该方法的实施过程如下：

第一步、首先利用设备采集需要打印的三维立体图的立体数据或者用三维制图软件3Dmax软件或者SolidWorks软件制作所需要的立体三维图形。

第二步、利用彩立方软件对三维的图像进行彩色切片，彩色切片厚度根据需要来设置，在获取彩色切片的同时也有图形的色彩信息。

第三步、按照作品的尺寸，切割透明亚克力板。根据需要的大小来确定每一个亚克力板的长和宽，以及亚克力板的层数，按照比例缩小或放大。

第四步、将第二步所获得的彩色切片利用万能平板打印机按照顺序打印到第三步切割的透明亚克力板上，一张亚克力板打印一张彩色切片。

第五步、打印完成之后按照顺序将亚克力板进行粘贴。先将打印好的亚克力板用酒精擦一下，只擦没有打印材料的部分，之后粘贴时先将UV固化胶涂抹在最底层亚克力板上；然后按照顺序轻轻放上第二层，对好位置之后，进行紫外线照射，UV胶固化后，再在第二层抹上UV固化胶水，然后按顺序放第三层，再照射、固化。如此重复操作，直到最后一层被粘上。

关于三维模型彩色切片生成方法，利用现有的软件调出三维彩色模型文件，或者利用现有的三维相机拍摄物体，得到立体模型后，使用彩立方软件将图像作分层切片处理，获得多层具有彩色轮廓的切片图案，并将每层图像通过喷墨打印的方式打印到透明亚克力薄片上。之后在打印有图案的亚克力薄片表面粘上一层新的亚克力薄片，并打印下一层彩色轮廓图案。反复执行上述操作，直至将整个彩色三维模型打出，这样就获得彩色内雕立体图像。

附图说明

图1为原三维立体模型。

图2为彩色切片。

图3为万能平板打印机。

图4为打印好的亚克力板。

图5为制作好的彩色立体工艺品。

图6为本发明实施的流程图。

具体实施方式

第一步、首先利用设备采集需要打印的三维立体图的立体数据或者用三维制图软件3Dmax软件或者SolidWorks软件等制作所需要的立体三维图形。

第二步、利用彩立方软件对三维的图像进行彩色切片，彩色切片厚度根据需要来设置，厚度可以设置为1mm，在获取彩色切片的同时也有图形的色彩信息。

第三步、按照作品的尺寸，切割透明亚克力板，每层厚度为1mm，若需要还原度更高的话，可以采用更薄的亚克力板，但是如果太薄的话工作量就会更大。其次根据需要的大小来确定每一个亚克力板的长和宽，以及板的层数，可以按照比例缩小或放大。

第四步、将第二步所获得的彩色切片利用万能平板打印机按照顺序打印到第三步切割的透明亚克力板上。一张亚克力板打印一张彩色切片。

第五步、打印完成之后按照顺序将亚克力板进行粘贴。先将打印好的亚克力板用酒精擦一下，只擦没有打印材料的部分，之后粘贴时先将UV固化胶涂抹在最底层亚克力板上，然后按照顺序轻轻放上第二层，对好位置之后，进行紫外线照射，UV胶固化后，再在第二层抹上UV固化胶水，然后按顺序放第三层，再照射、固化。如此重复操作，直到最后一层被粘上。

Claims (1)

1.一种多层彩色立体打印的方法，其特征在于：该方法的实施过程如下：

第一步、首先利用设备采集需要打印的三维立体图的立体数据或者用三维制图软件3Dmax软件或者SolidWorks软件制作所需要的立体三维图形；

第二步、利用彩立方软件对三维的图像进行彩色切片，彩色切片厚度根据需要来设置，在获取彩色切片的同时也有图形的色彩信息；

第三步、按照作品的尺寸，切割透明亚克力板；根据需要的大小来确定每一个亚克力板的长和宽，以及亚克力板的层数，按照比例缩小或放大；

第四步、将第二步所获得的彩色切片利用万能平板打印机按照顺序打印到第三步切割的透明亚克力板上，一张亚克力板打印一张彩色切片；

第五步、打印完成之后按照顺序将亚克力板进行粘贴；先将打印好的亚克力板用酒精擦一下，只擦没有打印材料的部分，之后粘贴时先将UV固化胶涂抹在最底层亚克力板上；然后按照顺序轻轻放上第二层，对好位置之后，进行紫外线照射，UV胶固化后，再在第二层抹上UV固化胶水，然后按顺序放第三层，再照射、固化；如此重复操作，直到最后一层被粘上。