CN109435489A - 三维物体喷墨打印方法、打印设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

三维物体喷墨打印方法、打印设备及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三维物体喷墨打印方法、打印设备及计算机可读存储介质，通过先在支撑平台上形成粘附支撑部，使得粘附支撑部及其之上的结构能与支撑平台紧密粘接在一起，然后在所述粘附支撑部上形成弹性支撑部，所述弹性支撑部内嵌有第一弹性部，在受到例如校平部件的冲击力时能通过弹性支撑部进行缓冲；最后在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，从而降低由于材料层和支撑平台分离影响打印精度的可能性，同时降低在喷墨打印过程中受冲击时出现支撑底部开裂的可能性，提高了打印可靠性。

Description

三维物体喷墨打印方法、打印设备及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及三维成型技术，尤其涉及一种三维物体喷墨打印方法、打印设备及计算机可读存储介质。
背景技术
三维喷墨打印方法通常以打印头将模型材料分配在支撑平台上形成待打印目标物体的第一层，之后继续打印形成目标物体的多个层，且逐层叠加形成目标物体，最后将目标物体从支撑平台上移除。但是，由于形成目标物体的模型材料对支撑平台的粘接力强，在目标物体移除过程中很容易损伤目标物体的底面结构。在打印过程中加强对目标物体的保护是亟待解决的问题之一。
现有的一些三维喷墨打印方法在打印目标物体之前，先打印一定厚度的支撑材料层，之后在支撑材料层上逐层打印形成目标物体。
然而，发明人在实施现有技术的过程中，发现在目标物体打印过程中容易出现支撑材料层翘起或开裂，导致目标物体的打印无法继续进行的问题。现有的三维喷墨打印方法存在可靠性不高的问题。
发明内容
本发明提供一种三维物体喷墨打印方法、打印设备及计算机可读存储介质，提高了三维喷墨打印方法的可靠性。
根据本发明的第一方面，提供一种三维物体喷墨打印方法，包括：
在支撑平台上形成粘附支撑部；
在所述粘附支撑部上形成弹性支撑部，所述弹性支撑部内嵌有第一弹性部；
在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体。
可选地，所述弹性支撑部包括：支撑主体和所述第一弹性部；
所述在所述粘附支撑部上逐层打印形成弹性支撑部，包括：
在所述粘附支撑部上逐层打印形成支撑主体和嵌设于所述支撑主体中的一个或多个所述第一弹性部，其中，所述第一弹性部在所述支撑主体的打印层的层叠方向上延伸并底接所述粘附支撑部，所述多个第一弹性部在所述支撑主体的各打印层中均匀分布。
可选地，所述支撑主体的材料包括支撑材料；所述第一弹性部的材料包括模型材料。
可选地，单个所述第一弹性部在所述支撑主体的各打印层中所占的体素数相同。
可选地，所述第一弹性部在与所述支撑平台相垂直的至少一个平面内呈折线或曲线形状。
可选地，所述第一弹性部呈螺旋形状。
可选地，所述弹性支撑部还包括：支撑顶层；
所述在所述粘附支撑部上逐层打印形成弹性支撑部，还包括：
在所述支撑主体上逐层打印形成支撑顶层；
所述在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，包括：在所述支撑顶层上逐层打印形成所述目标物体。
可选地，在所述支撑主体上逐层打印形成支撑顶层，包括：
在所述支撑主体上喷射支撑材料，逐层打印形成支撑顶层，其中，所述支撑顶层至少覆盖所述目标物体在所述支撑主体上的投影区域。
可选地，所述支撑顶层在所述支撑主体上的覆盖区域为所述目标物体在所述支撑主体上的投影区域。
可选地，所述在支撑平台上形成粘附支撑部包括：在支撑平台上喷射模型材料、或者支撑材料和所述模型材料混合材料，逐层打印形成所述粘附支撑部。
可选地，所述在支撑平台上形成粘附支撑部，包括：
在支撑平台上形成具有吸光颜色表面的粘附支撑部。
可选地，所述在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，包括：
在所述弹性支撑部上喷射模型材料，逐层打印形成目标物体；
在所述弹性支撑部上逐层打印形成至少部分包裹所述目标物体的保护层。
可选地，所述在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，包括：
在所述弹性支撑部上喷射模型材料，逐层打印形成目标物体；
在所述弹性支撑部和支撑平台上逐层打印形成至少部分包裹所述目标物体的保护层。
可选地，所述保护层包括内嵌弹性延伸部的支撑层；所述支撑层的材料包括支撑材料，所述弹性延伸部的材料包括模型材料，且所述弹性延伸部为所述第一弹性部的延伸部分。
可选地，所述保护层包括内嵌弹性延伸部和第二弹性部的支撑层；所述支撑层的材料包括支撑材料，所述弹性延伸部和第二弹性部的材料包括模型材料，且所述弹性延伸部为所述第一弹性部的延伸部分，所述第二弹性部与所述支撑平台底接。
可选地，所述粘附支撑部和所述弹性支撑部在所述支撑平台上形成的投影重合；所述目标物体在所述支撑平台上形成的投影，在所述粘附支撑部或所述弹性支撑部在所述支撑平台上形成的投影之内，且所述粘附支撑部、所述弹性支撑部和所述目标物体三者的所述投影形状一致。
可选地，在垂直所述支撑平台方向上，所述粘附支撑部的高度小于所述弹性支撑部的高度。
根据本发明的第二方面，提供一种打印设备，包括：打印头、支撑平台和控制器；
所述控制器被配置为控制所述打印头实现本发明第一方面及第一方面任一可能的所述三维物体喷墨打印方法。
可选地，还包括校平部件；
所述控制器还被配置为控制所述校平部件对所述目标物体的各打印层进行校平处理。
可选地，还包括固化部件；
所述控制器还被配置为控制所述固化部件对所述打印头喷射的材料进行固化处理。
根据本发明的第三方面，提供一种打印设备，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行本发明第一方面及第一方面各种可能设计的所述三维物体喷墨打印方法。
根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本发明第一方面及第一方面各种可能设计的所述三维物体喷墨打印方法。
本发明实施例提供了一种三维物体喷墨打印方法、打印设备及计算机可读存储介质，通过先在支撑平台上形成粘附支撑部，使得粘附支撑部及其之上的结构能与支撑平台紧密粘接在一起，然后在所述粘附支撑部上形成弹性支撑部，所述弹性支撑部内嵌有第一弹性部，在受到例如校平部件的冲击力时能通过弹性支撑部进行缓冲；最后在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，从而降低由于材料层和支撑平台分离影响打印精度的可能性，同时降低在喷墨打印过程中受冲击时出现支撑底部开裂的可能性，提高了打印可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种三维物体喷墨打印方法示意图；
图2是由本发明实施例提供的三维物体喷墨打印方法形成的一种可选结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种具有支撑顶层的弹性支撑部结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种粘附支撑部、弹性支撑部和目标物体在支撑平台上投影示意图；
图5是本发明实施例提供的一种具有弹性延伸部的保护层结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种具有弹性延伸部和第二弹性部的保护层结构示意图；
图7a至7d是本发明实施例提供的一种第一弹性部在与支撑平台相垂直的一个平面内的剖面示意图；
图8是本发明实施例提供的一种弹性支撑部的结构示意图；
图9a至9b是本发明实施例提供的横向切片层的位图图像示例；
图10a至图10b是本发明实施例提供的目标物体示意图；
图11是本发明实施例提供的一种打印设备结构示意图；
图12是本发明实施例提供的一种打印设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。
取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
本申请中的打印都是指逐层打印，例如，可理解为是先喷射打印材料形成待打印物体的第一层，之后在第一层上继续喷射打印材料形成目标物体的第二层，以此类推形成多个层，且逐层叠加形成待打印的物体。
本申请中的支撑材料，是指用于对待打印的目标物体形成支撑架的材料，通常可以在打印结束后通过后处理剥离或者溶解，而与模型材料构成的目标物体相互分离。
本申请中的模型材料，是指用于打印形成目标物体的材料。
参见图1，是本发明实施例提供的一种三维物体喷墨打印方法示意图，参见图2，是由本发明实施例提供的三维物体喷墨打印方法形成的一种可选结构示意图。图1所示方法的执行主体可以是打印设备，打印设备通过控制喷射模型材料和支撑材料实现下面各种实施例，最终打印出图2所示目标物体。图1所示的三维物体喷墨打印方法包括步骤S101至步骤S103，具体如下：
S101，在支撑平台上形成粘附支撑部。
参见图2中的粘附支撑部2，可以理解为具有较强附着能力和较强机械强度的结构，其用于与支撑平台1黏接，并为其之上的打印结构提供支撑。粘附支撑部2的形成方式可以有多种，以下以两种可选方式举例。
在一种形成粘附支撑部2的实现方式中，可以是在支撑平台1上喷射模型材料，逐层打印形成所述粘附支撑部2。以模型材料形成的粘附支撑部2在提供支撑的同时，可以具有较强的粘附特性和机械强度，降低打印过程中粘附支撑部2与支撑平台1脱离的可能性，同时能够为其之上的打印结构提供支撑而不出现碎裂或开裂现象。
在另一种形成粘附支撑部2的实现方式中，可以是在支撑平台1上喷射支撑材料和所述模型材料的混合材料。支撑材料相比模型材料通常机械强度要弱，而模型材料具有较高的机械强度和具有较强的粘附性能，混合使用模型材料和支撑材料，可以克服单纯使用支撑材料容易发生翘起和支撑开裂的缺陷。
在一种实现方式中，混合材料可以理解为是支撑材料和所述模型材料均匀混合形成的材料，通过控制粘附支撑部2中材料均匀分布使得粘附支撑部2材料的机械强度均匀分布，以致粘附支撑部2的各个部位对支撑平台1的粘接力基本一致。例如，粘附支撑部2的形成通过喷射模型材料和支撑材料形成模型材料和支撑材料的混合层且逐层叠加形成，其中，粘附支撑部2的每个层中支撑材料和模型材料之间分布均匀。本实施例中支撑材料和模型材料之间的混合方式，可以在支撑材料和模型材料进入打印头之前预先混合，或者，在打印层上通过位图数据控制支撑材料的墨滴落点和模型材料的墨滴落点彼此均匀分布，使得支撑材料和模型材料在打印层上混合。
本实施例通过打印粘附支撑部2，使得粘附支撑部2及其之上的结构能与支撑平台1紧密粘接在一起，在喷墨打印过程中粘附支撑部2发生翘起的可能性较小，从而降低由于材料层和支撑平台1分离影响打印精度的可能性，同时粘附支撑部2具有足够的机械强度能承受自身重力和位于其上的其它结构的重力，降低在喷墨打印过程中支撑底部发生开裂的可能性，提高了打印可靠性。
本实施例中模型材料是指形成目标物体4的实体结构的材料，用于形成粘附支撑部2的所述模型材料可以包括一种或多种模型材料，例如不同颜色的模型材料、不同机械强度的模型材料等中的一种或多种混合。
本实施例中所述支撑材料是指在形成目标物体4的实体结构过程中起支撑作用的材料，其在目标物体4的实体结构打印结束后可通过后处理步骤从目标物体4的实体结构上分离。
可选地，在一种实现方式中，可以在支撑平台1上形成具有吸光颜色表面的粘附支撑部2。例如，粘附支撑部2可以选择黑色或灰色等吸光颜色的材料进行打印，在喷墨打印过程中，具有高吸光度的粘附支撑部2表面能提高对照射在粘附支撑部2表面的紫外(UV)光的吸收，降低了照射在粘附支撑部2表面的UV光被反射到打印头表面而使打印头表面的模型材料滴被反射光固化、堵塞打印头喷孔的可能性。
S102，在所述粘附支撑部上形成弹性支撑部，所述弹性支撑部内嵌有第一弹性部。
在喷墨打印过程中，需要以校平部件对材料层进行校平处理，例如通过校平棍的旋转作用带走材料层表面多余的材料，提高材料层的表面精度。弹性支撑部3可以理解为是具有弹性特征的支撑结构。在校平处理的过程中，当校平部件突然撞击打印中的或打印结束的目标物体4时，由于弹性支撑部3中内嵌第一弹性部31的缓冲作用，校平部件不容易被撞坏，且目标物体4的材料层也不容易被撞坏，进一步提高了目标物体4的打印成功率。
参见图3，是本发明实施例提供的一种具有支撑顶层的弹性支撑部结构示意图。在一种可选的实现方式中，所述弹性支撑部3可以包括弹性支撑主体32和所述第一弹性部31。在图2所示的粘附支撑部2上形成弹性支撑部3的一种实现方式可以是：先在所述粘附支撑部2上逐层打印形成图3所示的支撑主体32和嵌设于所述支撑主体32中的一个或多个所述第一弹性部31，其中，所述第一弹性部31在所述支撑主体32的打印层的层叠方向上延伸并底接所述粘附支撑部，所述多个第一弹性部31在所述支撑主体32的各打印层中均匀分布。
在上述实施例的基础上，继续参见图3，弹性支撑部3还包括：支撑顶层33。那么在所述粘附支撑部上逐层打印形成弹性支撑部3的过程中，还可以在所述支撑主体32上逐层打印形成支撑顶层33。相应地，在所述弹性支撑部3上逐层打印形成目标物体的过程，包括：在所述支撑顶层33上逐层打印形成所述目标物体。其中，支撑顶层33的形成方式可以是：在所述支撑主体32上喷射支撑材料，逐层打印形成支撑顶层33，其中，所述支撑顶层33至少覆盖所述目标物体在所述支撑主体32上的投影区域。通过以支撑材料形成的支撑顶层33，可以便于目标物体从支撑平台上移除。弹性支撑部3可以理解为是包含有弹性结构(第一弹性部31)的部分，为支撑顶层33承托的目标物体提供支撑和缓冲作用。
在上述实施例中，粘附支撑部2和弹性支撑部3的形状和高度可以有多种选择，可选地，所述粘附支撑部2和所述弹性支撑部3在所述支撑平台1上形成的投影重合；所述目标物体4在所述支撑平台1上形成的投影，在所述粘附支撑部2或所述弹性支撑部3在所述支撑平台1上形成的投影之内，且所述粘附支撑部2、所述弹性支撑部3和所述目标物体4三者的所述投影形状一致。具体可以理解为，本实施例中弹性支撑部3在支撑平台1上的投影形状与待打印的目标物体4在所述支撑平台1上的投影形状相同。粘附支撑部2在支撑平台1上的投影面积和投影形状分别与弹性支撑部3在支撑平台1上的投影面积和投影形状一致。参见图4，是本发明实施例提供的一种粘附支撑部、弹性支撑部和目标物体在支撑平台上投影示意图。如图4所示，T1为目标物体4在支撑平台1上的投影，T2为粘附支撑部2和弹性支撑部3在支撑平台1上的投影，其中，T1的形状和T2相同，且T1的面积小于T2的面积。本实施例通过控制粘附支撑部2和弹性支撑部3在支撑平台1上的投影形状与待打印目标物体4在支撑平台1上的投影形状相同，可以减少粘附支撑部2和弹性支撑部3的材料使用量，降低待打印目标物体4的打印成本，提高打印效率。本实施例通过控制粘附支撑部2和弹性支撑部3在支撑平台1上的投影面积大于目标物体4在支撑平台1上的投影面积，能提高支撑效果，进一步降低打印过程中材料层翘起的风险。
在垂直所述支撑平台1方向上，所述粘附支撑部2的高度小于所述弹性支撑部3的高度。本实施例中粘附支撑部2的高度为第一高度值h，弹性支撑部3的高度为第二高度值H，第一高度值h小于第二高度值H。具体地，本实施例中第一高度值h的大小需要根据模型材料的机械强度，或者模型材料和支撑材料的混合材料的机械强度来确定，通常第一高度值h可选为0.1-1mm，优选0.1-0.5mm。本实施例中第二高度值H的大小可以根据使用的校平部件的结构来确定，例如以校平部件的下表面距离支撑平台1的上表面的距离减去第一高度值h作为第二高度值H。例如，第二高度值H可以为0.6-10mm，优选0.6-3mm。本实施例中为了确保弹性支撑部3的缓冲性能，优选第一高度值h小于所述第二高度值H，高度较小的粘附支撑部2可以提供更为稳定的支撑，而高度较大的弹性支撑部3可以在缓冲过程中提供充足的形变行程。
本实施例在打印目标物体4之前先形成具有第一高度值h的粘附支撑部2和具有第二高度值H的弹性支撑部3，以致校平部件能对目标物体4的每一层进行校平，从而提高已打印目标物体4的精度。
S103，在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体。
根据目标物体4的打印数据在弹性支撑部3上逐层喷射模型材料，打印目标物体4的层，并叠加形成待打印目标物体4。在目标物体4打印过程中，由于粘附支撑部2和弹性支撑部3的存在，抬高后的目标物体4与支撑平台1具有一定高度差，由此可以使用校平部件对目标物体4的每一层打印层进行校平，提高了校平的灵活性和精确度。在目标物体4打印结束后，将目标物体4从弹性支撑部3上剥离，得到最终的目标物体4。
其中，在上述弹性支撑部3具有支撑顶层的实施例中，逐层打印形成目标物体4的过程可以理解为是：在所述支撑顶层上逐层打印形成所述目标物体4。而支撑顶层通常是由支撑材料制成的，因此在目标物体4打印结束后可以将支撑顶层的材料通过剥离或溶解等后处理方式，与目标物体4分离。
在一种可选的实现方式中，步骤S103(在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体)，例如可以是在所述弹性支撑部上喷射模型材料，逐层打印形成目标物体；在所述弹性支撑部上逐层打印形成至少部分包裹所述目标物体的保护层。保护层的一种结构可以参见图2，可以是在打印目标物体4的同时打印保护层5，也可以是先打印保护层5，在待打印的目标物体4的周围逐层喷射支撑材料形成保护层5。继续参见图2，保护层5可以是包裹目标物体4的下部，还可以同时包裹弹性支撑部3的上表面。
在一种可选的实现方式中，在弹性支撑部3具有支撑顶层的实现方式中，支撑顶层在所述支撑主体上的覆盖区域为所述目标物体在所述支撑主体上的投影区域。参见图5，是本发明实施例提供的一种具有弹性延伸部的保护层结构示意图。参见图5，目标物体4在支撑顶层33上且支撑顶层33在支撑主体32上的覆盖区域为目标物体4在支撑顶层33上的投影区域；本发明中支撑顶层的打印不限制在支撑主体打印完成之后，也可是在打印支撑主体的过程中打印支撑顶层。保护层5包括内嵌弹性延伸部311的支撑层；而支撑层的材料包括支撑材料，弹性延伸部311的材料包括模型材料，且所述弹性延伸部311为所述第一弹性部31的延伸部分。弹性延伸部311的形状也与第一弹性部31的形状一致。本实施例通过设置弹性延伸部311加强了保护层与弹性支撑部之间的粘接性，降低保护层或弹性支撑部发生起翘的可能性，和/或降低保护层与弹性支撑部之间发生开裂的现象。在一种实现方式中，目标物体4的实体结构打印过程中需要先用支撑材料打印支撑架，被保护层5包裹的目标物体4可以是包含目标打印物体的实体结构和目标物体的支撑架。例如图2所示结构通过支撑材料形成的保护层5，对目标物体4的下部进行遮挡保护，降低已打印的目标物体4的下部被过渡固化的可能性。在保护层5覆盖支撑主体上表面的实施例中，保护层5还能对支撑主体的上表面进行保护，降低支撑主体上表面被过渡固化造成材料层起翘的可能性。
在另一种可选的实现方式中，参见图6，是本发明实施例提供的一种具有弹性延伸部和第二弹性部的保护层结构示意图。步骤S103(在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体)，例如可以是在所述弹性支撑部上喷射模型材料，逐层打印形成目标物体；在所述弹性支撑部和支撑平台上逐层打印形成至少部分包裹所述目标物体的保护层。本实施例中保护层的打印不限制在弹性支撑部形成之后，也可以在打印粘附支撑部、弹性支撑部和目标物体的过程中同时逐层打印保护层。参见图6，本实施例中的保护层5是覆盖在弹性支撑部和支撑平台之上的，对弹性支撑部的顶面和侧面、粘附支撑部的侧面、物体的侧面都起到防护作用，避免被过渡固化从而引发起翘，并且同时还起到了将粘附支撑部、弹性支撑部和目标物体扣在支撑平台上的效果，通过增大保护面积提高了防止弹性支撑部发生起翘的效果。继续参见图6本实施例中的保护层可以包括内嵌弹性延伸部311和第二弹性部51的支撑层。支撑层的材料可以包括支撑材料，弹性延伸部311和第二弹性部51的材料可以包括模型材料，且所述弹性延伸部311为所述第一弹性部31的延伸部分，所述第二弹性部51与所述支撑平台底接。第二弹性部51可以是与第一弹性部31具有相同结构的第一弹性部31。本实施例中通过设置第二弹性部51可以提高保护层与支撑平台之间的粘接性，进而提高保护层的防护效果。
本发明实施例提供了一种三维物体喷墨打印方法，通过先在支撑平台1上形成粘附支撑部2，使得粘附支撑部2及其之上的结构能与支撑平台1紧密粘接在一起，然后在所述粘附支撑部2上形成弹性支撑部3，所述弹性支撑部内嵌有第一弹性部，在受到例如校平部件的冲击力时能通过弹性支撑部3进行缓冲；最后在所述弹性支撑部3上逐层打印形成目标物体4，从而降低由于材料层和支撑平台1分离影响打印精度的可能性，同时降低在喷墨打印过程中受冲击时出现支撑底部开裂的可能性，提高了打印可靠性。
在上述实施例的基础上，为了更加清楚地描述弹性支撑部3的结构，在弹性支撑部3具有支撑主体和支撑顶层的实施例中，下面对弹性支撑部的各种可能的实现方式进行举例说明。
具体地，继续参见图3，所述弹性支撑部3可以包括：支撑主体32和第一弹性部31。上述实施例中，在所述粘附支撑部2上逐层打印形成支撑主体32和嵌设于所述支撑主体32中的一个或多个第一弹性部31，其中，所述第一弹性部31在所述支撑主体32的打印层的层叠方向上延伸并底接所述粘附支撑部2，所述多个第一弹性部31在所述支撑主体32的各打印层中均匀分布。图3中的支撑顶层33可以有也可以没有，支撑顶层33的覆盖范围可以是整个支撑主体32的顶面，也可以是局限于目标物体的投影区域。所述支撑主体32的材料包括支撑材料；所述第一弹性部31的材料包括模型材料。
可以理解为，支撑主体32是设置在第一弹性部31周围的部分，填充第一弹性部31的间隙，支撑主体32与第一弹性部31形成实心的弹性支撑部3。第一弹性部31底接所述粘附支撑部2，可以理解为第一弹性部31的一端与支撑主体32之下的粘附支撑部2接触，另一端露出支撑主体32而与支撑主体之上的目标物体接触，或者是露出支撑主体32而与支撑主体之上的支撑顶层33接触，和/或者露出支撑主体32而与支撑主体之上的弹性延伸部311接触。
参见图7a至7c，是本发明实施例提供的一种第一弹性部在与支撑平台相垂直的一个平面内的剖面示意图。图7a-7c中Z方向表示层叠方向，X方向表示喷头的扫描方向，Y方向表示喷头的步进方向，XY平面表示打印平面(可以理解为支撑平台1所在的平面)，XZ平面表示垂直于打印平面的层叠平面。
在一种实现方式中，参见图7a至图7c，所述第一弹性部31在与所述支撑平台1相垂直的至少一个平面内呈折线或曲线形状。可以理解为与所述支撑平台1相垂直的至少一个平面内得到第一弹性部31的剖面结构为折线形状或者曲线形状。在剖面结构为折线形状的实现方式中，例如图7a的示例，第一弹性部31在Z方向延伸，在XZ平面上间隔具有峰F1和谷G1，且构成峰和谷的结构为斜线结构。又例如在图7b的示例，第一弹性部31在Z方向延伸，在XZ平面上间隔包括峰F2和谷G2，而构成峰和谷的结构为斜线结构和平行于XY平面的直线结构。在剖面结构为曲线形状的实现方式中，例如图7c的示例中，第一弹性部31在Z方向延伸，在XZ平面上间隔包括峰F3和谷G3，且构成峰和谷的结构为曲线结构。上述三种示例中峰和谷的形状可以是相同的，也可以是不同的，图7a至图7c仅作为可选示例。在上述示例中，所述第一弹性部31可以是具有一定宽度的条状结构，在与所述支撑平台1相垂直的多个平面内呈折线或曲线形状。
在另一种实现方式中，参见图7d，是本发明实施例提供的可选的一种螺旋形状的第一弹性部31结构示意图，第一弹性部31呈螺旋形状，类似弹簧的结构。
在一种实现方式中，所述支撑主体的材料包括支撑材料；所述第一弹性部31的材料包括模型材料。模型材料打印得到的第一弹性部31为弹性支撑部提高了弹性效果。本实施例中，第一弹性部31通过喷射模型材料形成，粘附支撑部2通过喷射模型材料或模型材料和支撑材料的混合材料形成，第一弹性部31的材料性能与粘附支撑部2相同或相近。因此将所述第一弹性部31贯穿支撑主体而与粘附支撑部2的顶层接触，可以提高粘附支撑部2和弹性支撑部3之间的粘接力，从而进一步降低材料层翘起的可能性。
上述各种实施例中的弹性结构的形状都与弹簧类似，第一弹性部31可以通过图7a-7d所示结构而提高弹性作用效果，或者单独地以材料提高弹性效果，或者在图7a-7d所示结构的基础上结合材料提高弹性效果。
可选地，第一弹性部31在打印层的平面方向上均匀的分布在所述支撑主体中。参见图8，是本发明实施例提供的一种弹性支撑部的结构示意图。图8中示出了一种剖面为折线形状的第一弹性部31，图中P1-P5分别表示弹性支撑部中五个横向切片层的位图图像。其中，每个横向切片层中，斜线方块表示模型材料打印的体素位置，空白方块表示支撑材料打印的体素位置，a1-a9分别表示通过喷射模型材料形成的九个第一弹性部31。九个第一弹性部31均匀分布在弹性支撑部中，且每个横向切片层平面上的模型材料也是均匀分布的。
在图8所示的一种实现方式中，通过设定每个横向切片层的位图图像上模型材料占据的体素数，可以确定出各第一弹性部31的宽度。在图8所示单个横向切片层的位图图像中，单个第一弹性部31占据一个体素的位置，可见，图8所示单个第一弹性部31的宽度为一个体素的大小。
在另一种实现方式中，参见图9a至9b，是本发明实施例提供的横向切片层的位图图像示例，单个第一弹性部31的宽度还可以是多个相邻的体素的大小之和，如图9a中四个连续排列的体素大小之和表示单个第一弹性部31(a1或a2或a3)的宽度，图9b中四个体素共顶点该四个体素的大小之和表示单个第一弹性部31(c1或c2或c3或c4)的宽度。本实施例中第一弹性部31的宽度还可以是其它形式，在此不一一列举。
可选地，单个所述第一弹性部31在所述支撑主体的各打印层中所占的体素数相同，提高了弹性性能的均匀性。还可以理解为，在图8、图9a至9b中单个第一弹性部31在支撑主体的不同横向切片层上所占据的体素数相同。本实施例中支撑主体中所包括的多个第一弹性部31形状、大小相同，且在各打印层的平面上均匀分布在弹性支撑部中，从而使得弹性支撑部中各部位材料的机械强度和缓冲性能基本一致。
参见图10a至图10b，是本发明实施例提供的目标物体示意图。支撑平台1上逐层喷射模型材料并逐层叠加形成具有第一高度值h的粘附支撑部2。本实施例中也可以逐层同时喷射模型材料和支撑材料，在打印层上形成模型材料和支撑材料的混合材料层。然后，在粘附支撑部2上逐层喷射模型材料形成第一弹性部31和同时逐层喷射支撑材料形成支撑主体。在没有支撑顶层的实施例中，第一弹性部31和支撑主体构成具有第二高度值H的弹性支撑部3。在具有支撑顶层的实施例中，第一弹性部31、支撑主体以及支撑顶层33构成具有第二高度值H的弹性支撑部3。最后，在弹性支撑部3上根据待打印目标物体4的打印数据逐层打印目标物体4的层，形成待打印目标物体4。其中，第一高度值h小于第二高度值H，第一弹性部31与粘附支撑部2的最顶层接触，在具有支撑顶层33的实施例中，第一弹性部31不与形成的待打印目标物体4接触，而是支撑顶层33与形成的待打印目标物体4接触。本实施例中待打印目标物体4，可以是如图10a所示的目标物体4的实体结构，也可以是如图10b所示的实体结构和支撑结构41的组合。本实施例中提供的喷墨打印方法，在喷墨打印过程中能有效避免校平部件被撞击损坏或者已打印目标物体4被撞坏的风险，能有效阻止材料层翘起的风险，在打印完成后能有利于待打印目标物体4从支撑平台1上分离。
参见图11，是本发明实施例提供的一种打印设备结构示意图。如图11所示的打印设备，主要包括：打印头82、支撑平台1和控制器81。其中，所述控制器81被配置为控制所述打印头82实现上述任一实施例所述的三维物体喷墨打印方法。
本发明实施例提供的一种打印设备，通过先在支撑平台1上形成粘附支撑部2，使得粘附支撑部2及其之上的结构能与支撑平台1紧密粘接在一起，然后在所述粘附支撑部2上形成弹性支撑部3，在受到例如校平部件83的冲击力时能通过弹性支撑部3进行缓冲；最后在所述弹性支撑部3上逐层打印形成目标物体4，从而降低由于材料层和支撑平台1分离影响打印精度的可能性，同时降低在喷墨打印过程中受冲击时出现支撑底部开裂的可能性，提高了打印可靠性。
可选地，打印设备还包括校平部件83。所述控制器81还被配置为控制所述校平部件83对所述目标物体4的各打印层进行校平处理。校平部件83用于对材料层进行校平。使用本实施例中的喷墨打印设备在喷墨打印过程中，当校平部件83突然撞击已打印目标物体4时，由于弹性支撑部3的缓冲作用，校平部件83不容易被撞坏，且已打印目标物体4也不容易被撞坏，进一步提高了目标物体4的打印成功率。具体地，本实施例中所述校平部件83可以是校平棍，通过校平棍的旋转作用带走材料层表面多余的材料，提高材料层的表面精度。
可选地，打印设备还包括固化部件84。所述控制器81还被配置为控制所述固化部件84对所述打印头82喷射的材料进行固化处理。本实施例中喷墨打印设备还包括固化部件84，所述固化部件84用于对打印头82喷射的材料进行固化。
在一些实现方式中，模型材料和/或支撑材料可以为光敏树脂材料，所述固化部件84则为辐射源，例如LED灯、激光器等。通过控制辐射源对打印头82喷射的材料进行辐射，使材料发生光固化反应形成固化的材料层。
在另一些实现方式中，模型材料和/或支撑材料可以为温度固化材料，所述固化部件84则为冷却源，例如风扇等。通过控制冷却源对打印头82喷射的材料进行降温，使材料发生凝固固化形成固化的材料层。
参见图12，是本发明实施例提供的一种打印设备的硬件结构示意图，该打印设备90包括：处理器91、存储器92和计算机程序；其中
存储器92，用于存储所述计算机程序，该存储器还可以是闪存(flash)。所述计算机程序例如是实现上述方法的应用程序、功能模块等。
处理器91，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述三维物体喷墨打印方法中打印设备执行的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
可选地，存储器92既可以是独立的，也可以跟处理器91集成在一起。
当所述存储器92是独立于处理器91之外的器件时，所述打印设备还可以包括：
总线93，用于连接所述存储器92和处理器91。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的三维物体喷墨打印方法。
其中计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，计算机可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。
在上述打印设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：CentralProcessing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：DigitalSignal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (22)

1.一种三维物体喷墨打印方法，其特征在于，包括：
在支撑平台上形成粘附支撑部；
在所述粘附支撑部上形成弹性支撑部，所述弹性支撑部内嵌有第一弹性部；
在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性支撑部包括：支撑主体和所述第一弹性部；
所述在所述粘附支撑部上逐层打印形成弹性支撑部，包括：
在所述粘附支撑部上逐层打印形成支撑主体和嵌设于所述支撑主体中的一个或多个所述第一弹性部，其中，所述第一弹性部在所述支撑主体的打印层的层叠方向上延伸并底接所述粘附支撑部，所述多个第一弹性部在所述支撑主体的各打印层中均匀分布。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支撑主体的材料包括支撑材料；所述第一弹性部的材料包括模型材料。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，单个所述第一弹性部在所述支撑主体的各打印层中所占的体素数相同。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述第一弹性部在与所述支撑平台相垂直的至少一个平面内呈折线或曲线形状。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述第一弹性部呈螺旋形状。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述弹性支撑部还包括：支撑顶层；
所述在所述粘附支撑部上逐层打印形成弹性支撑部，还包括：
在所述支撑主体上逐层打印形成支撑顶层；
所述在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，包括：在所述支撑顶层上逐层打印形成所述目标物体。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述支撑主体上逐层打印形成支撑顶层，包括：
在所述支撑主体上喷射支撑材料，逐层打印形成支撑顶层，其中，所述支撑顶层至少覆盖所述目标物体在所述支撑主体上的投影区域。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述支撑顶层在所述支撑主体上的覆盖区域为所述目标物体在所述支撑主体上的投影区域。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在支撑平台上形成粘附支撑部包括：在支撑平台上喷射模型材料、或者支撑材料和所述模型材料混合材料，逐层打印形成所述粘附支撑部。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在支撑平台上形成粘附支撑部，包括：
在支撑平台上形成具有吸光颜色表面的粘附支撑部。
12.根据权利要求1至4或7至11任一所述的方法，其特征在于，所述在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，包括：
在所述弹性支撑部上喷射模型材料，逐层打印形成目标物体；
在所述弹性支撑部上逐层打印形成至少部分包裹所述目标物体的保护层。
13.根据权利要求1至4或7至11任一所述的方法，其特征在于，所述在所述弹性支撑部上逐层打印形成目标物体，包括：
在所述弹性支撑部上喷射模型材料，逐层打印形成目标物体；
在所述弹性支撑部和支撑平台上逐层打印形成至少部分包裹所述目标物体的保护层。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述保护层包括内嵌弹性延伸部的支撑层；所述支撑层的材料包括支撑材料，所述弹性延伸部的材料包括模型材料，且所述弹性延伸部为所述第一弹性部的延伸部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述保护层包括内嵌弹性延伸部和第二弹性部的支撑层；所述支撑层的材料包括支撑材料，所述弹性延伸部和第二弹性部的材料包括模型材料，且所述弹性延伸部为所述第一弹性部的延伸部分，所述第二弹性部与所述支撑平台底接。
16.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述粘附支撑部和所述弹性支撑部在所述支撑平台上形成的投影重合；所述目标物体在所述支撑平台上形成的投影，在所述粘附支撑部或所述弹性支撑部在所述支撑平台上形成的投影之内，且所述粘附支撑部、所述弹性支撑部和所述目标物体三者的所述投影形状一致。
17.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，在垂直所述支撑平台方向上，所述粘附支撑部的高度小于所述弹性支撑部的高度。
18.一种打印设备，其特征在于，包括：打印头、支撑平台和控制器；
所述控制器被配置为控制所述打印头实现权利要求1至17任一所述的三维物体喷墨打印方法。
19.根据权利要求18所述的打印设备，其特征在于，还包括校平部件；
所述控制器还被配置为控制所述校平部件对所述目标物体的各打印层进行校平处理。
20.根据权利要求18所述的打印设备，其特征在于，还包括固化部件；
所述控制器还被配置为控制所述固化部件对所述打印头喷射的材料进行固化处理。
21.一种打印设备，其特征在于，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行权利要求1至17任一所述的三维物体喷墨打印方法。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现权利要求1至17任一所述的三维物体喷墨打印方法。
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