CN110539491A - 一种基于sls三维打印技术的可穿戴产品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品及其制备方法，该基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，包括边框和网络晶格，所述边框的内部设置有所述网络晶格，且所述网络晶格为镂空结构，所述网络晶格由若干依次相连的晶格构成，所述晶格由球心和环绕所述球心设置的若干晶格柱构成，且相邻两个所述晶格之间的所述球心与所述晶格柱连接，所述晶格柱远离所述球心的一端与所述边框内壁连接，所述晶格柱由内柱体和包覆在所述内柱体外部的外柱体构成，且所述内柱体与所述外柱体之间形成光滑结合面，所述外柱体外侧形成光滑弧面。有益效果：本发明提供的可穿戴产品具有表面光滑美观，且没有微孔，解决了吸水或者漏水问题。

Description

一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品及其制备方法
技术领域
本发明涉及SLS三维打印技术领域，具体来说，涉及一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品及其制备方法。
背景技术
3D打印(增材制造)是快速成型技术的一种，以数学模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，采用激光等热源制造产品。3D打印的工艺方法可分为FDM(熔融沉积式)、SLS(选择性激光烧结)、SLM(选择性激光熔化成型)等类型。
其中SLS是针对粉末材料利用激光熔融特定区域的粉末从而直接制造产品。其过程类似：利用CAD软件对特定物体建模，然后通过切片软件对模型切片，切片所得的模型截面数据传给控制系统，控制系统控制一定功率激光束将特定层金属粉末或者非金属粉末加工熔合。这样加工融合完初始层后，工作平台下降一个层厚的距离，铺粉装置铺一定层厚的未加工粉末，继续加工融合下一层粉末，重复此步骤，直至特定的区域全部熔合完成，就得到一件立体的产品。
目前，如图5所示，采用SLS工艺制备的产品存在以下问题：
1)由于是一层层叠加，有比较明显的台阶纹路，特别是在曲率变化大的表面；
2)由于是一层层叠加成型，在分层方向结构强度以及变形能力较差；
3)由于每一层烧结熔融的交界面不可避免粘有部分粉末，导致表面光洁度比较差；
4)由于统一铺粉，颜色单一，而不同的产品有不同的颜色需求；
5)烧结的致密性不高，有许多微孔，容易吸水或者漏水；
6)由于统一铺粉，材料单一，性能固定，而不同的产品可能有不同的性能需求。
以上问题通常的解决方法是通过以下步骤一步步分开处理：
a)表面粘结粉末问题大部分采用高压气体去除；
b)少部分粉末问题采用喷砂抛光解决-缺点：工艺复杂，劳动量大，喷砂程度难以把控，导致表面质量不理想，严重甚至有“发毛”现象，或者结构变形，强度减弱等新问题；
c)表面颜色传统采用喷油解决-缺点：附着力差，涂层薄，不耐磨，特别是对于可穿戴产品如3D打印鞋，3D打印头盔等，传统喷涂颜料很容易磨损调色露底；
d)多材料性能传统无法解决-传统SLS工艺3D打印基本上无法多材料打印。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品及其制备方法，本发明步骤简单，劳动强度低，效率高，调配好溶液后，可以将以上a-d各后处理模块一次完成，大大节约成本，提高产品质量，本发明尤其适用于可穿戴产品，比如头盔，鞋等晶格状3D打印产品，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品。
该基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，包括边框和网络晶格，所述边框的内部设置有所述网络晶格，且所述网络晶格为镂空结构，所述网络晶格类型多样，具有重量轻，回弹好，减震性能优越特点；
其中，所述网络晶格由若干依次相连的晶格构成，所述晶格由球心和环绕所述球心设置的若干晶格柱构成，且相邻两个所述晶格之间的所述球心与所述晶格柱连接，所述晶格柱远离所述球心的一端与所述边框内壁连接；
其中，所述晶格柱由内柱体和包覆在所述内柱体外部的外柱体构成，且所述内柱体与所述外柱体之间形成光滑结合面，所述外柱体外侧形成光滑弧面。
具体的，现有技术中的内柱体表面有台阶或粘有粉末，不光滑；基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的内柱体中原打印外观面的台阶和粉末在新旧材料界面处被微腐蚀，形成光滑结合面；内柱体与外柱体的材料可以和打印材料一样，也可以不一样，按照需求选择。
进一步的，所述网络晶格中最外侧的若干所述球心位于同一平面内。
进一步的，所述球心与环绕所述球心设置的所述晶格柱之间的数量比例范围为1:6-1:15。
进一步的，所述内柱体外侧形成的台阶与残留的粉末被所述外柱体微腐蚀形成所述光滑结合面。
进一步的，所述外柱体的材料内溶解有染料，具体的，染料直接溶于外柱体的材料中，染色厚度和外柱体厚度一样，可以到达1.5mm，耐磨永不掉色。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法。
该基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，包括以下步骤：
将预先准备好的TPU溶剂与纯净水混合均匀，形成溶液一；
将预先准备好的消泡剂加入所述溶液一中，并采用磁力或加热搅拌均匀，形成溶液二；
将预先准备好的触变剂加入所述溶液二，并采用磁力或加热搅拌均匀，形成溶液三；
将预先准备好的色浆或色精均匀加入溶液三中，搅拌均匀，形成溶液四；
将预先准备好的打印粉末或其他性质可溶解粉末按比例溶解在所述溶液四中，搅拌均匀，形成溶液五；
采用浸涂或喷涂的方法，将所述溶液五均匀附着在3D打印的TPU产品表面；
具体的，溶液五中的溶剂会对原3D打印TPU产品表面做浅层微溶解，起到表面光亮且增加附着力的作用。
采用自然干燥或加热烘干使溶剂挥发，制得基于SLS三维打印技术的可穿戴产品。
具体的，采用自然干燥或加热烘干使溶剂挥发，从而与打印粉末不同或者相同的材料就均匀附着在3D打印TPU产品表面。
进一步的，所述TPU溶剂的质量份数为50-90，所述纯净水的质量份数为10-50。
进一步的，所述TPU溶剂包括DMF、DMAC、丁酮、环己酮、丙酮、乙酸乙酯或甲苯中的至少一种。
进一步的，所述消泡剂为BYK1790，所述消泡剂的添加量为1000-4000PPM；所述触变剂为BYK420，所述触变剂添加量为2000-20000PPM。
进一步的，所述色浆或色精与所述溶液三的添加量质量比为0.1-5％；所述打印粉末的质量份数10-60份，所述溶液五的质量份数为40-90。
本发明的有益效果为：
(1)、本发明提供的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，步骤简单，劳动强度低，效率高，调配好溶液后，可以将背景技术中a-d各后处理模块一次完成，大大节约成本，提高产品质量，此方法尤其适用于可穿戴产品比如头盔，鞋等晶格状3D打印产品。
(2)、本发明提供的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品具有以下优点：表面光滑美观，且没有微孔，解决了吸水或者漏水问题；新材料层直接带颜色，且其颜色层厚度可调整，厚度可达1.5mm，和传统的喷涂几微米到几十微米完全不同，基本上可以永不掉色；由于材料厚度增加，明显的可以改善物理强度和耐磨性；由于表面材料可以选择不同性能材料，有不同性能可供选择组合，例如3D打印TPU硬度和表层TPU硬度以及耐磨性能，折弯性能等都可以选择不同性能，特别的表层用更软的材料能明显改善可穿戴产品的舒适性。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是根据本发明实施例的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的晶格的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的晶格柱的结构示意图；
图5是现有技术中晶格柱的结构示意图；
图6是根据本发明实施例的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法的流程图。
图中：
1、边框；2、网络晶格；3、晶格；4、球心；5、晶格柱；6、内柱体；7、外柱体；8、光滑结合面；9、光滑弧面。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品及其制备方法。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-4所示，根据本发明实施例的基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，包括边框1和网络晶格2，所述边框1的内部设置有所述网络晶格2，且所述网络晶格2为镂空结构，所述网络晶格2类型多样，具有重量轻，回弹好，减震性能优越特点；
其中，所述网络晶格2由若干依次相连的晶格3构成，所述晶格3由球心4和环绕所述球心4设置的若干晶格柱5构成，且相邻两个所述晶格3之间的所述球心4与所述晶格柱5连接，所述晶格柱5远离所述球心4的一端与所述边框1内壁连接；
其中，所述晶格柱5由内柱体6和包覆在所述内柱体6外部的外柱体7构成，且所述内柱体6与所述外柱体7之间形成光滑结合面8，所述外柱体7外侧形成光滑弧面9。
具体的，现有技术中的内柱体6表面有台阶或粘有粉末，不光滑；基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的内柱体6中原打印外观面的台阶和粉末在新旧材料界面处被微腐蚀，形成光滑结合面8；内柱体6与外柱体7的材料可以和打印材料一样，也可以不一样，按照需求选择。
在一个实施例中，所述网络晶格2中最外侧的若干所述球心4位于同一平面内。
在一个实施例中，所述球心4与环绕所述球心4设置的所述晶格柱5之间的数量比例范围为1:6-1:15。
在一个实施例中，所述内柱体6外侧形成的台阶与残留的粉末被所述外柱体7微腐蚀形成所述光滑结合面8。
在一个实施例中，所述外柱体7的材料内溶解有染料，具体的，染料直接溶于外柱体7的材料中，染色厚度和外柱体7厚度一样，可以到达1.5mm，耐磨永不掉色。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下结合工艺流程对本发明的上述方案进行详细说明，具体如下：
如图6所示，根据本发明的实施例，还提供了一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法。
该基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，包括以下步骤：
步骤S101，将预先准备好的TPU溶剂与纯净水混合均匀，形成溶液一；
步骤S102，将预先准备好的消泡剂加入所述溶液一中，并采用磁力或加热搅拌均匀，形成溶液二；
步骤S103，将预先准备好的触变剂加入所述溶液二，并采用磁力或加热搅拌均匀，形成溶液三；
步骤S104，将预先准备好的色浆或色精均匀加入溶液三中，搅拌均匀，形成溶液四；
步骤S105，将预先准备好的打印粉末或其他性质可溶解粉末按比例溶解在所述溶液四中，搅拌均匀，形成溶液五；
步骤S106，采用浸涂或喷涂的方法，将所述溶液五均匀附着在3D打印的TPU产品表面；
具体的，溶液五中的溶剂会对原3D打印TPU产品表面做浅层微溶解，起到表面光亮且增加附着力的作用。
步骤S107，采用自然干燥或加热烘干使溶剂挥发，制得基于SLS三维打印技术的可穿戴产品。
具体的，采用自然干燥或加热烘干使溶剂挥发，从而与打印粉末不同或者相同的材料就均匀附着在3D打印TPU产品表面。
在一个实施例中，所述TPU溶剂的质量份数为50-90，所述纯净水的质量份数为10-50。
在一个实施例中，所述TPU溶剂包括DMF、DMAC、丁酮、环己酮、丙酮、乙酸乙酯或甲苯中的至少一种。
在一个实施例中，所述消泡剂为BYK1790，所述消泡剂的添加量为1000-4000PPM；所述触变剂为BYK420，所述触变剂添加量为2000-20000PPM。
在一个实施例中，所述色浆或色精与所述溶液三的添加量质量比为0.1-5％；所述打印粉末的质量份数10-60份，所述溶液五的质量份数为40-90。
此外，在具体应用时，本发明所提供的仅为可穿戴产品中鞋子的演示，实际中可根据人体各部位按照本方法制造可穿戴产品，如头盔，鞋子等晶格状3D打印可穿戴产品。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明提供的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，步骤简单，劳动强度低，效率高，调配好溶液后，可以将背景技术中a-d各后处理模块一次完成，大大节约成本，提高产品质量，此方法尤其适用于可穿戴产品比如头盔，鞋等晶格状3D打印产品。
本发明提供的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品具有以下优点：表面光滑美观，且没有微孔，解决了吸水或者漏水问题；新材料层直接带颜色，且其颜色层厚度可调整，厚度可达1.5mm，和传统的喷涂几微米到几十微米完全不同，基本上可以永不掉色；由于材料厚度增加，明显的可以改善物理强度和耐磨性；由于表面材料可以选择不同性能材料，有不同性能可供选择组合，例如3D打印TPU硬度和表层TPU硬度以及耐磨性能，折弯性能等都可以选择不同性能，特别的表层用更软的材料能明显改善可穿戴产品的舒适性。
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 (10)

1.一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，其特征在于，包括边框(1)和网络晶格(2)，所述边框(1)的内部设置有所述网络晶格(2)，且所述网络晶格(2)为镂空结构；
其中，所述网络晶格(2)由若干依次相连的晶格(3)构成，所述晶格(3)由球心(4)和环绕所述球心(4)设置的若干晶格柱(5)构成，且相邻两个所述晶格(3)之间的所述球心(4)与所述晶格柱(5)连接，所述晶格柱(5)远离所述球心(4)的一端与所述边框(1)内壁连接；
其中，所述晶格柱(5)由内柱体(6)和包覆在所述内柱体(6)外部的外柱体(7)构成，且所述内柱体(6)与所述外柱体(7)之间形成光滑结合面(8)，所述外柱体(7)外侧形成光滑弧面(9)。
2.根据权利要求1所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，其特征在于，所述网络晶格(2)中最外侧的若干所述球心(4)位于同一平面内。
3.根据权利要求2所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，其特征在于，所述球心(4)与环绕所述球心(4)设置的所述晶格柱(5)之间的数量比例范围为1:6-1:15。
4.根据权利要求3所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，其特征在于，所述内柱体(6)外侧形成的台阶与残留的粉末被所述外柱体(7)微腐蚀形成所述光滑结合面(8)。
5.根据权利要求4所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品，其特征在于，所述外柱体(7)的材料内溶解有染料。
6.一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，用于权利要求5所述基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备，包括以下步骤：
将预先准备好的TPU溶剂与纯净水混合均匀，形成溶液一；
将预先准备好的消泡剂加入所述溶液一中，并采用磁力或加热搅拌均匀，形成溶液二；
将预先准备好的触变剂加入所述溶液二，并采用磁力或加热搅拌均匀，形成溶液三；
将预先准备好的色浆或色精均匀加入溶液三中，搅拌均匀，形成溶液四；
将预先准备好的打印粉末或其他性质可溶解粉末按比例溶解在所述溶液四中，搅拌均匀，形成溶液五；
采用浸涂或喷涂的方法，将所述溶液五均匀附着在3D打印的TPU产品表面；
采用自然干燥或加热烘干使溶剂挥发，制得基于SLS三维打印技术的可穿戴产品。
7.根据权利要求6所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，其特征在于，所述TPU溶剂的质量份数为50-90，所述纯净水的质量份数为10-50。
8.根据权利要求7所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，其特征在于，所述TPU溶剂包括DMF、DMAC、丁酮、环己酮、丙酮、乙酸乙酯或甲苯中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为BYK1790，所述消泡剂的添加量为1000-4000PPM；所述触变剂为BYK420，所述触变剂添加量为2000-20000PPM。
10.根据权利要求6所述的一种基于SLS三维打印技术的可穿戴产品的制备方法，其特征在于，所述色浆或色精与所述溶液三的添加量质量比为0.1-5％；所述打印粉末的质量份数10-60份，所述溶液五的质量份数为40-90。
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