CN111907056A - 三维物体打印方法、打印设备及非暂时性机器可读存储介质 - Google Patents

三维物体打印方法、打印设备及非暂时性机器可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供的三维物体打印方法、打印设备及非暂时性机器可读存储介质中，通过根据层图案化数据在绝缘材料层上施加包括导电组分的第一液体功能材料，以在绝缘材料层中形成由第一液体功能材料和绝缘材料构成的层图案化区域，将电能提供至绝缘材料层，以使层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层，从而解决了不具有导电性能的构造材料无法应用于基于电能的增材制造技术中的问题，实现了绝缘材料与电能相结合制造三维物体的技术突破；同时，由于电能转化的热量被绝缘材料直接吸收，提高了能量利用率，减少了能量散失，有利于成型环境的温度控制，也有利于保护成型室内的电子元器件，延长元器件寿命。

Description

三维物体打印方法、打印设备及非暂时性机器可读存储介质
技术领域
本申请涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种三维物体打印方法、打印设备及非暂时性机器可读存储介质。
背景技术
增材制造技术，又称三维物体打印技术，其是一种融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。
增材制造技术中包括多种技术，其中的基于电能使构造材料熔融成型的技术中，要求构造材料具有导电性能和电阻性能，如构造材料为金属材料。但是，对构造材料的性能的限制，使得可利用在基于电能的增材制造技术中的构造材料的种类较少，严重限制了技术的发展。
发明内容
本申请实施例提供一种三维物体打印方法、打印设备及非暂时性机器可读存储介质，解决了不具有导电性能的构造材料无法应用于基于电能的增材制造技术中的问题，有效扩展了电能在三维成型技术中的应用范围。
第一方面，本申请提供了一种三维物体打印方法，包括：
形成由绝缘材料构成的绝缘材料层；
根据层图案化数据施加第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，其中，所述第一液体功能材料包括导电组分；
提供电能至所述绝缘材料层，以使所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层。
可选的，三维物体打印方法还包括：
根据层图案化数据施加第二液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第二液体功能材料和所述绝缘材料构成的层非图案化区域，其中，所述第二液体功能材料包括非导电组分。
可选的，所述层非图案化区域和所述层图案化区域相邻设置。
可选的，所述形成由绝缘材料构成的绝缘材料层之后，还包括：
加热所述绝缘材料层。
可选的，所述获得三维物体的层之后，还包括：
确定当前获得的三维物体的所述层是否为所述三维物体的最后一层；
若否，则返回执行所述形成由绝缘材料构成的绝缘材料层的步骤，直至确定当前获得的三维物体的所述层为所述三维物体的最后一层。
可选的，所述绝缘材料包括聚合物颗粒、聚合物复合物颗粒、陶瓷颗粒、蜡颗粒和玻璃颗粒中的至少一种。
可选的，所述绝缘材料的材料颗粒平均粒径为30μm～200μm。
可选的，所述导电组分包括金属或金属合金、金属氧化物、无机盐、导电高分子、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
可选的，该方法还包括：
所述层图案化区域中所述第一液体功能材料形成导电通路并产生热量，在所述热量的作用下，所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变；
其中，所述形成导电通路并产生热量的方式包括电阻热，和/或，电弧热。
可选的，所述层图案化区域中所述第一液体功能材料形成导电通路，还包括：
通过点点形式、点面形式或面面形式形成导电通路。
可选的，所述第一液体功能材料还包括分散液，所述分散液用于分散所述导电组分。
可选的，所述第一液体功能材料还包括助剂。
第二方面，本申请提供了一种三维物体打印设备，包括：供粉部件、支撑部件、材料分配器以及供电装置；
其中，所述供粉部件用于提供绝缘材料以形成绝缘材料层；
所述支撑部件用于支撑所述绝缘材料层；
所述材料分配器置于支撑部件上，用于根据层图案化数据向所述支撑部件所支撑的绝缘材料层施加第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，其中，所述第一液体功能材料含有导电组分；
所述供电装置，用于提供电能至所述绝缘材料层，以使与所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层。
可选的，该三维物体打印设备，还包括：控制器；
所述控制器用于根据层图案化数据控制所述材料分配器施加第一液体功能材料至支撑部件所支撑的绝缘材料层上。
可选的，该三维物体打印设备，还包括：第二升降机构；
所述第二升降机构与支撑部件连接，驱动所述支撑部件在垂直方向上升或下降。
可选的，所述供电装置为电源，所述电源的正极、负极以及位于所述正极和负极之间的第一液体功能材料构成导电通路。
可选的，所述材料分配器包括第一喷孔阵列，用于喷射第一液体功能材料；所述材料分配器还包括第二喷孔阵列，用于喷射第二液体功能材料。
可选的，所述三维物体打印设备还包括加热部件，所述加热部件用于加热所述绝缘材料层。
第三方面，本申请提供了一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有指令，在三维物体打印过程中，所述指令使三维物体打印设备执行以如第一方面任一项所述的三维物体打印方法。
在本申请提供的三维物体打印方法、打印设备及非暂时性机器可读存储介质中，通过根据层图案化数据在绝缘材料层上施加包括导电组分的第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，将电能提供至所述绝缘材料层，以使所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层，从而解决了不具有导电性能的构造材料无法应用于基于电能的增材制造技术中的问题，实现了绝缘材料与电能相结合制造三维物体的技术突破，扩展了电能在三维成型技术中的应用范围；同时，由于电能转化的热量被绝缘材料直接吸收，提高了能量利用率，减少了能量散失，有利于成型环境的温度控制，从而也有利于保护成型室内的电子元器件，延长电子元器件的使用寿命。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请所基于的一种网络架构的示意图；
图2是本申请提供的一种三维物体打印方法的流程示意图；
图3a为本申请具体实施例提供的三维物体部分横截面层打印过程结构示意图；
图3b为本申请具体实施例提供的三维物体部分横截面层打印过程第一结构示意图；
图3c为本申请具体实施例提供的三维物体部分横截面层打印过程第二结构示意图；
图3d为本申请具体实施例提供的三维物体部分横截面层打印过程第三结构示意图；
图3e为本申请具体实施例提供的三维物体部分横截面层打印过程第四结构示意图；
图3f为本申请具体实施例提供的三维物体部分横截面层打印过程第五结构示意图；
图4为本申请具体实施例提供的电能使绝缘材料发生形变的原理示意图；
图5a为本申请具体实施例提供的供电装置与施加有第一液体功能材料的绝缘材料的第一工作状态示意图；
图5b为本申请具体实施例提供的供电装置与施加有第一液体功能材料的绝缘材料的第二工作状态示意图；
图5c为本申请具体实施例提供的供电装置与施加有第一液体功能材料的绝缘材料的第三工作状态示意图；
图6为是本申请提供的另一种三维物体打印方法的流程示意图；
图7为本申请具体实施例提供的三维物体打印设备的结构示意图；
图8为本申请具体实施例提供的含有非暂时性机器可读存储介质的控制器的框图示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的例子。
增材制造技术又称三维物体打印技术，其是一种融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。
现有技术中，三维物体打印一般包括连续材料层被沉积以从数字模型形成三维物体的增材制造过程，在这一过程中要求构造材料具有导电性能和电阻性能，如构造材料为金属材料。一般来说通过向具有导电性能和电阻性能的构造材料提供电能，能够使得构造材料发生形变，以形成三维物体的层结构。
但是，现有技术中由于对于构造材料的性能具有一定的限制，使得可利用的构造材料的种类较少，严重限制了技术的发展。
基于这样的技术壁垒，发明人发现，通过根据层图案化数据在绝缘材料层上施加包括导电组分的第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，将电能提供至所述绝缘材料。也就是说，利用第一液体功能材料能够使得在绝缘材料层也具备一定的导电性，从而使绝缘材料层中的绝缘材料在电能的作用下发生相应的形变，进而得到形变后的三维物体的层结构。一方面，解决了不具有导电性能的构造材料无法应用于基于电能的增材制造技术中的问题，实现了绝缘材料与电能相结合制造三维物体的技术突破，扩展了电能在三维成型技术中的应用范围；另一方面，由于电能转化的热量被绝缘材料直接吸收，提高了能量利用率，减少了能量散失，有利于成型环境的温度控制，从而也有利于保护成型室内的电子元器件，延长电子元器件的使用寿命。
下面将结合附图具体对于本申请的技术方案进行说明。
参考图1，图1为本申请所基于的一种网络架构的示意图，该图1所示网络架构具体可包括三维物体打印设备1以及终端2；
其中，三维物体打印设备1具体可用于利用本申请提供的三维物体打印方法对包括绝缘材料在内的打印材料进行打印处理；
终端2则可为智能设备或智能终端，其可向三维物体打印设备提供相应的打印文件或打印数据，以供三维物体打印设备基于接收到打印文件或打印数据执行对打印材料的打印，获得三维物体。
实施例一
图2是本申请提供的一种三维物体打印方法的流程示意图，图3a-3f是本申请具体实施例提供的三维物体部分横截面层打印过程结构示意图，如图2所示的，该方法包括：
步骤101、形成由绝缘材料构成的绝缘材料层。
本实施例提供的方法的执行主体为三维物体打印设备。
具体来说，本实施例中绝缘材料是指不能导电的材料，或具有微弱导电性的材料。其中，如图3a所示，本实施例中使用供粉部件2提供绝缘材料0至支撑部件3上形成绝缘材料层L0。一般的，绝缘材料以颗粒状形式存在，颗粒的形状和大小没有特殊限制，只要在铺设绝缘材料层时绝缘材料的流动性能满足使用需求，以及由该绝缘材料制成的三维物体不会由于颗粒的粒径大引起颗粒间间隙大从而导致制造的物体发生变形即可。
在可选的实现方式中，绝缘材料的材料颗粒的平均粒径为10μm～300μm,优选30μm-200μm；颗粒间的间隙大概为5nm～100μm。
在可选的实现方式中，本实施例中绝缘材料选自聚合物颗粒、聚合物复合物颗粒、陶瓷颗粒、蜡颗粒和玻璃颗粒中的至少一种；具体的，所述聚合物颗粒可以是聚烯烃、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚氯乙烯、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚(甲基)丙烯酸酯类等非导电性聚合物中的至少一种；所述聚合物复合物颗粒可以是两种或两种以上非导电性聚合物复合材料颗粒；所述陶瓷颗粒可以是包含硅、铝、铁、钛、钙、镁、钠、或钾等的氧化物、碳化物、氮化物等中的至少一种；所述蜡颗粒可以是植物蜡、动物蜡、石油蜡、合成蜡中的一种或几种；所述玻璃颗粒可以是石英玻璃、高硅氧玻璃、钠钙玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等中的至少一种。
在可选地实施例中，步骤101所形成绝缘材料层的厚度在大约10μm～300μm，尽管在其他示例中，较薄或较厚的绝缘材料层可被提供，使用较薄的层能够产生较高分辨率的物体，但是制造物体所花费的时间延长；使用较厚的层制造物体的分辨率下降，达不到预期。
步骤102、根据层图案化数据施加第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，其中，所述第一液体功能材料包括导电组分。
具体来说，由于本实施例中确定颗粒间的间隙在指定范围内，当对绝缘材料层选择性施加第一液体功能材料时，第一液体功能材料能通过间隙快速渗透到绝缘材料层的内部和保留部分在表层，从而润湿选定区域内的颗粒的表面，从而在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域。
此外，在三维物体打印设备进行打印之前，还需要从终端处获取打印文件，其中记录有三维物体的模型数据，该模型数据是经过终端的切片软件进行切片处理后的数据。
具体的，首先，终端可对三维物体的原设计文件中的设计数据进行数据格式转换，如转换成STL格式、PLY格式、WRL格式等能被终端的切片软件识别的格式；然后，终端使用其内安装的切片软件对设计数据进行切片分层处理，得到表示物体横截面层的数据也称层图案化数据；该层图案化数据包括表示物体形状的信息，和/或表示物体颜色的信息；最后，经过数据切片软件处理后的模型数据将被发送至三维物体打印设备，以供其进行三维物体的打印。
其中，对于三维物体打印设备和终端来说，其二者可集成在同一设备中以作为整体，对三维物体模型的设计数据进行处理和打印，其二者也可集成在不同设备中，并通过局域网通信进行打印文件的传输以及数据的交互。
进一步的，结合图3c，根据层图案化数据材料分配器61施加第一液体功能材料71在绝缘材料层L0上形成层图案化区域31，其中，第一液体功能材料71含有导电组分，非图案化区域32上没有施加液体材料。
所述导电组分具体是指具有导电性能和电阻性能的材料组成，其能够将施加在导电组分上的电能转换成热量。可选的，所述导电组分包括金属或金属合金、金属氧化物、无机盐、导电高分子、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
进一步的，具体的导电组分可以是金属，如金、银、铁、铝、铜、汞等单一金属或合金(在一些情况下，可以选择液体金属合金作为导电介质，如镓铟合金、各类汞合金等)；金属氧化物，如氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)，ZnSnO等，无机盐，如硝酸锶、硝酸铋、磷酸锂等；导电高分子，如聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺、聚对苯乙烯撑、聚吡咯等；也可以是石墨烯、碳纳米管；
当然，在其他可选实施方式中，导电组分还可以是上述组分的至少两种的混合物。
步骤103、提供电能至所述绝缘材料层，以使所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层。
参见图3e-3f，在本步骤中，供电装置8给施加有第一液体功能材料71的绝缘材料层L0提供电能，电能选自电阻热、电弧热的至少一种，本实施例中以电能选自电阻热为例进行说明。
所述供电装置8为电源，电源具有正极+和负极-，电源的正极和负极以及含有导电组分的第一液体功能材料之间形成导通电路。
参见图4为本申请具体实施例提供的电能使绝缘材料发生形变的原理示意图，由于电源的正极和负极以及含有导电组分的第一液体功能材料之间形成导电通路，导电组分的电阻33为R，电路中的电流为I，导电组分将电能转化为热能的大小为Q＝I2R，与所述第一液体功能材料接触的绝缘材料在热能的作用下发生形变以形成三维物体的层LW。
本实施例中形变是指绝缘材料的形态发生变化，如由颗粒状变为熔融状，或由颗粒状变为聚结状态。为了使电能转化为热能的热量足以使绝缘材料的形态发生变化，优选电路中的电流为2-40KA。
本实施例中供电装置8提供电能至施加有第一液体功能材料71的绝缘材料层L0上的方式有多种，如点点形式、点面形式或面面形式。
具体的，参见图5a-5c为本申请具体实施例提供的供电装置与施加有第一液体功能材料的绝缘材料的工作状态示意图。
图5a中，供电装置8以面面形式向施加有第一液体功能材料71的绝缘材料层L0的图案化区域31提供电能，其中供电装置8的正极+与施加有第一液体功能材料71的绝缘材料层L0的图案化区域31的第一边界处保持面或线接触，供电装置8的负极-与施加有第一液体功能材料71的绝缘材料层L0的图案化区域31的第二边界处保持面或线接触，在供电装置的正极和负极覆盖的范围之内是施加有第一液体功能材料71的绝缘材料，由于第一液体功能材料中含有导电组分，且导电组分同时具有导电性和电阻性，因此，在施加有第一液体功能材料的区域形成导通电路。根据打印物体的实际需求，如同时打印多个物体且物体之间存在间隙时，供电装置8可以在绝缘材料层L0上移动，以使整个图案化区域31形成导通电路。
图5b中，供电装置8以点面形式向施加有第一液体功能材料71的绝缘材料层L0的图案化区域31提供电能，区别于图5a，图5b中，供电装置8的负极与施加有第一液体功能材料71的绝缘材料L0的图案化区域31的第二边界处保持点接触。
图5c中，供电装置8以点点形式向施加有第一液体功能材料71的绝缘材料层L0的图案化区域31提供电能，区别于图5a，图5c中，供电装置8的正极和负极与施加有第一液体功能材料71的绝缘材料L0的图案化区域31的第一边界和第二边界处均保持点接触。
此外，在其他可选实施方式中，本实施例中第一液体功能材料71中还可以含有分散液，所述分散液用于分散前述导电组分，具体的分散液可以是导电银分散液、铝分散液、纳米铝掺杂氧化锌AZO导电分散液、聚噻吩及掺杂物分散液、聚苯胺及掺杂物分散液、碳纳米管分散液、石墨烯分散液、氧化锡锑ATO分散液等。
此外，在其他可选实施方式中，第一液体功能材料71中还可以含有助剂，所述助剂可以是增塑剂、着色剂中的至少一种。增塑剂的主要作用是降低绝缘材料的熔融温度或玻璃化温度，使绝缘材料在较低热量下能发生形变。常用的增塑剂可以是邻苯二甲酸酯类(如邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯等)、己二酸酯类(如己二酸二甲酯、己二酸二异丙酯、己二酸二丙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、己二酸二壬酯)、柠檬酸酯类(如柠檬酸三正己酯等)、壬二酸酯、癸二酸酯、磷酸酯类等。
当然，在其他可选实施方式中，在打印彩色物体时，可以在第一液体功能材料71中添加着色剂，所述着色剂可以是染料或颜料。
所述第一液体功能材料还包括助剂，而助剂还可以选择其它种类的物质，本实施例中不做限制，主要作用是提高第一液体功能材料的喷射性、储存稳定性、渗透性等。
图6为是本申请提供的另一种三维物体打印方法的流程示意图，如图6所示的，在上述各实施例的基础上，该三维物体打印方法包括：
步骤201、形成由绝缘材料构成的绝缘材料层；
步骤202、加热所述绝缘材料层。
步骤203、根据层图案化数据施加第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，其中，所述第一液体功能材料包括导电组分；
步骤204、根据层图案化数据施加第二液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第二液体功能材料和所述绝缘材料构成的层非图案化区域，其中，所述第二液体功能材料包括非导电组分。
步骤205、提供电能至所述绝缘材料层，以使所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层。
步骤206、判断当前获得的三维物体的所述层是否为所述三维物体的最后一层；
若是，则结束打印；若否，则返回执行步骤201。
具体来说，与前述实施例不同的是，在本实施例中，当形成由绝缘材料构成的绝缘材料层之后，打印设备还会加热所述绝缘材料层，即执行步骤202。
结合图3b进行说明，使用加热部件5对形成的绝缘材料层L0进行加热，加热温度低于使绝缘材料0发生形变的温度，例如当绝缘材料是结晶或半结晶粉末材料时，加热温度低于所述结晶或半结晶粉末材料的熔点温度；当绝缘材料是非结晶或非半结晶粉末材料时，加热温度低于所述非结晶或非半结晶粉末材料的软化温度；本实施例中对绝缘材料层进行加热，主要作用是促进第一液体功能材料中导电组分将电能转化为热能时能快速将与第一液体功能材料接触的绝缘材料发生形变以形成三维物体的层，提高成型效率。
此外，在本实施例中，在绝缘材料层上施加第一液体功能材料的基础上，三维打印设备还在绝缘材料层上施加第二液体功能材料，且所述第二液体功能材料与第一液体功能材料所在的区域相邻。即根据层图案化数据施加第二液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第二液体功能材料和所述绝缘材料构成的层非图案化区域，其中，所述第二液体功能材料包括非导电组分。
结合图3d进行说明，第一液体功能材料分配器61在图案化区域31中施加第一液体功能材料，其中，第一液体功能材料中含有导电组分；第二液体功能材料分配器62在非图案化区域32中施加第二液体功能材料72，非图案化区域32与图案化区域31相邻，第二液体功能材料72中不含有或基本不含有导电组分，且所述第二液体功能材料中含有能降低与所述图案化区域31相邻的非图案化区域32中的温度的组分。
通过在非图案化区域32中施加第二液体功能材料72，可以有效阻止图案化区域31中产生的热量扩散到非图案化区域32，引起非图案化区域中的绝缘材料发生形变，从而导致三维物体的边界清晰度差的缺陷。
在可选实施方式中，第二液体功能材料72中含有邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、己二酸二甲酯、己二酸二异丙酯、己二酸二丙酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、己二酸二壬酯、柠檬酸三正己酯、葵二酸二辛酯等中的至少一种。
同时，在本实施方式中，对于三维物体的整体结构的打印是通过依次打印不同层实现的，即上述的步骤201-205应被多次执行。
换句话说，本实施例中三维物体打印过程中，每形成一个三维物体的层LW之后，供粉部件2提供一个新的绝缘材料层L0在先前形成的层之上，根据层图案化数据第一液体功能材料分配器61施加第一液体功能材料71在绝缘材料层L0上形成层图案化区域31，供电装置8提供电能至层图案化区域以形成三维物体的新的层；重复执行此过程，直至形成三维物体。
在本申请提供的三维物体打印方法中，通过根据层图案化数据在绝缘材料层上施加包括导电组分的第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，将电能提供至所述绝缘材料层，以使与所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层，从而解决了不具有导电性能的构造材料无法应用于基于电能的增材制造技术中的问题，实现了绝缘材料与电能相结合制造三维物体的技术突破，扩展了电能在三维成型技术中的应用范围；同时，由于电能转化的热量被绝缘材料直接吸收，提高了能量利用率，减少了能量散失，有利于成型环境的温度控制，从而也有利于保护成型室内的电子元器件，延长电子元器件的使用寿命。
实施例二
图7为本申请具体实施例提供的三维物体打印设备的结构示意图，如图7所示的，该三维物体打印设备包括:供粉部件2、支撑部件3、材料分配器6以及供电装置8；
其中，所述供粉部件2用于提供绝缘材料0以形成绝缘材料层L0；
所述支撑部件3用于支撑所述绝缘材料层L0；
所述材料分配器6置于支撑部件3上，用于根据层图案化数据向所述支撑部件3所支撑的绝缘材料层L0施加第一液体功能材料71，以在所述绝缘材料层L0中形成由所述第一液体功能材料71和所述绝缘材料0构成的层图案化区域，其中，所述第一液体功能材料71含有导电组分；
所述供电装置8，用于提供电能至所述绝缘材料层L0，以使与所述层图案化区域中的绝缘材料0发生形变，获得三维物体的层。
具体来说，本实施例中三维物体打印设备包括用于提供绝缘材料0以形成绝缘材料层L0的供粉部件2，用于支撑所述绝缘材料层L0的支撑部件3，用于根据层图案化数据施加前述第一液体功能材料71至支撑部件3上的材料分配器6，用于提供电能至所述绝缘材料层的供电装置8，从而使与第一液体功能材料接触的绝缘材料发生形变以形成三维物体的层。
可选的，该三维物体打印设备，还包括：控制器9；
所述控制器9用于根据层图案化数据控制所述材料分配器6施加第一液体功能材料71至支撑部件3所支撑的绝缘材料层L0上。
具体的，控制器9用于控制三维物体打印设备中各部件的工作，包括根据层图案化数据控制材料分配器6施加第一液体功能材料或者，施加第一液体功能材料和第二液体功能材料至支撑部件上，具体是施加至支撑部件上的绝缘材料层上。
可选的，所述三维物体打印设备还包括加热部件5，所述加热部件用于加热所述绝缘材料层L0。
具体的，加热部件5用于对绝缘材料层L0进行预加热，以加快与第一液体功能材料接触的绝缘材料在通电情况下快速发生形变，提高成型效率。所述加热部件5可以是加热灯、加热板、红外辐射等。
可选的，所述供电装置8为电源，所述电源的正极、负极以及位于所述正极和负极之间的第一液体功能材料71构成导电通路。
可选的，所述材料分配器6包括第一喷孔阵列，用于喷射第一液体功能材料71；所述材料分配器6还包括第二喷孔阵列，用于喷射第二液体功能材料。
本实施例中，供粉部件2包括储粉腔23、第一升降机构22、铺粉器21，储粉腔23用于存储绝缘材料0，储粉腔23内部具有可移动的支撑板231，第一升降机构22与支撑板231连接，并可带动支撑板231在垂直(Z)方向上升或下降。
铺粉器21用于将储粉腔23中的绝缘材料0铺展到支撑部件3上以形成绝缘材料层L0。
材料分配器6包括分配第一液体功能材料的分配器61，还可以包括分配第二液体功能材料的分配器62，分配器61和分配器62可以是彼此独立的，或是集成在一起的，如材料分配器6为喷墨打印头，喷墨打印头可以包括喷射第一液体功能材料的第一喷孔阵列和喷射第二液体功能材料的第二喷孔阵列；或者，喷墨打印头可以包括多个，其中一部分的打印头包括喷射第一液体功能材料的第一喷孔阵列，另一部分打印头包括喷射第二液体功能材料的第二喷孔阵列。
使用材料分配器6在绝缘材料层L0上施加第一液体功能材料，或者在绝缘材料层L0上施加第一液体功能材料和第二液体功能材料后，通过供电装置8提供电能在施加有第一液体功能材料的层图案化区域，第一液体功能材料中的导电组分将电能转化为热能使与所述第一液体功能材料接触的绝缘材料发生形变，从而形成三维物体的层。
可选的，该三维物体打印设备，还包括：第二升降机构4；
所述第二升降机构与支撑部件3连接，驱动所述支撑部件3在垂直方向上升或下降。
实施例三
参见图8为本申请具体实施例提供的含有非暂时性机器可读存储介质的控制器的框图示意图，控制器9包括非暂时性机器可读存储介质91和处理器92，非暂时性机器可读存储介质91包括指令911，处理器92执行指令911，从而使三维物体打印设备执行前述任一项所述的方法。
本实施例中讨论的控制器可以是单个控制器，或多个控制器，多个控制器之间保持通讯，或者，多个控制器之间也可以独立设计。
本实施例中非暂时性机器可读存储介质91包括但不限于磁盘储存器、CD-ROM、光储存器等。
本实施例中处理器可以是CPU、处理单元、逻辑单元、可编程门阵列等。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程预警装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、系统或设备使用或与指令执行系统、系统或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、系统或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (19)

1.一种三维物体打印方法，其特征在于，包括：
形成由绝缘材料构成的绝缘材料层；
根据层图案化数据施加第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，其中，所述第一液体功能材料包括导电组分；
提供电能至所述绝缘材料层，以使所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层。
2.根据权利要求1所述的三维物体打印方法，其特征在于，还包括：
根据层图案化数据施加第二液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第二液体功能材料和所述绝缘材料构成的层非图案化区域，其中，所述第二液体功能材料包括非导电组分。
3.根据权利要求2所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述层非图案化区域和所述层图案化区域相邻设置。
4.根据权利要求1所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述形成由绝缘材料构成的绝缘材料层之后，还包括：
加热所述绝缘材料层。
5.根据权利要求1所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述获得三维物体的层之后，还包括：
确定当前获得的三维物体的所述层是否为所述三维物体的最后一层；
若否，则返回执行所述形成由绝缘材料构成的绝缘材料层的步骤，直至确定当前获得的三维物体的所述层为所述三维物体的最后一层。
6.根据权利要求1-5任一项所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述绝缘材料包括聚合物颗粒、聚合物复合物颗粒、陶瓷颗粒、蜡颗粒和玻璃颗粒中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述绝缘材料的材料颗粒平均粒径为30μm～200μm。
8.根据权利要求1-5任一项所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述导电组分包括金属或金属合金、金属氧化物、无机盐、导电高分子、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
9.根据权利要求1-5任一项所述的三维物体打印方法，其特征在于，还包括：
所述层图案化区域中所述第一液体功能材料形成导电通路并产生热量，在所述热量的作用下，所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变；
其中，所述形成导电通路并产生热量的方式包括电阻热，和/或，电弧热。
10.根据权利要求1-5任一项所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述层图案化区域中所述第一液体功能材料形成导电通路，还包括：
通过点点形式、点面形式或面面形式形成导电通路。
11.根据权利要求1-5任一项所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述第一液体功能材料还包括分散液，所述分散液用于分散所述导电组分。
12.根据权利要求1-5任一项所述的三维物体打印方法，其特征在于，所述第一液体功能材料还包括助剂。
13.一种三维物体打印设备，其特征在于，包括：供粉部件、支撑部件、材料分配器以及供电装置；
其中，所述供粉部件用于提供绝缘材料以形成绝缘材料层；
所述支撑部件用于支撑所述绝缘材料层；
所述材料分配器置于支撑部件上，用于根据层图案化数据向所述支撑部件所支撑的绝缘材料层施加第一液体功能材料，以在所述绝缘材料层中形成由所述第一液体功能材料和所述绝缘材料构成的层图案化区域，其中，所述第一液体功能材料含有导电组分；
所述供电装置，用于提供电能至所述绝缘材料层，以使所述层图案化区域中的绝缘材料发生形变，获得三维物体的层。
14.根据权利要求13所述的三维物体打印设备，其特征在于，还包括：控制器；
所述控制器用于根据层图案化数据控制所述材料分配器施加第一液体功能材料至支撑部件所支撑的绝缘材料层上。
15.根据权利要求13所述的三维物体打印设备，其特征在于，还包括：第二升降机构；
所述第二升降机构与支撑部件连接，驱动所述支撑部件在垂直方向上升或下降。
16.根据权利要求13所述的三维物体打印设备，其特征在于，所述供电装置为电源，所述电源的正极、负极以及位于所述正极和负极之间的第一液体功能材料构成导电通路。
17.根据权利要求13所述的三维物体打印设备，其特征在于，所述材料分配器包括第一喷孔阵列，用于喷射第一液体功能材料；所述材料分配器还包括第二喷孔阵列，用于喷射第二液体功能材料。
18.根据权利要求13所述的三维物体打印设备，其特征在于，所述三维物体打印设备还包括加热部件，所述加热部件用于加热所述绝缘材料层。
19.一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有指令，在三维物体打印过程中，所述指令使三维物体打印设备执行以如权利要求1-12任一项所述的三维物体打印方法。
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