CN113199743A - 一种濒危动物3d标本的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种濒危动物3D标本的制作工艺，涉及3D打印领域。一种濒危动物3D标本的制作工艺，包括以下步骤：将濒危动物尸体解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分；分别制作成形态标本、胴体标本和内脏固定标本，进行3D扫描，收集3D数据；将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；将3D产品采用涂料进行上色处理，得到濒危动物的3D打印标本。通过本制作工艺制备的标本可以直接用于教学、展示或者其他科普教育活动，也可以制作成工艺品，使珍稀资源得到合理和充分利用，具有较高的社会意义和经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体而言，涉及一种濒危动物3D标本的制作工艺。
背景技术
3D打印技术又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有粘合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体和粉末等打印材料，与电脑连接后，通过电脑控制把打印材料一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
根据美国材料与试验协会(ASTM)2009年成立的添加制造技术子委员会F42公布的定义，“添加制造”技术是一种与传统的材料去除加工方法相反的，基于三维数字模型的，通常采用逐层制造方式将材料结合起来的工艺，包括添加成型、添加工艺、添加技术、添加分层制造、分层制造以及无模成型。3D打印与传统成型方法相比，具有快速和精细的特点。利用3D打印技术可完成形形色色实物的打印，应用领域从医疗到制造，从文物保护到科学研究。
濒危动物是指列入国家重点保护野生动物名录的国家一、二级保护野生动物。为了更好的保护珍贵、濒危动物，我国禁止对其进行非法买卖交易，因此对于濒危动物的尸体通常采取销毁处理的手段，不利于环保，且宝贵的珍稀资源得不到充分利用，因此目前缺少一种合理利用濒危动物尸体的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种濒危动物3D标本的制作工艺，此制作工艺具有充分利用濒危动物尸体的优点。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一方面，本申请实施例提供一种濒危动物3D标本的制作工艺，包括以下步骤：
分类：将濒危动物尸体解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分，分别制作成形态标本、胴体标本和内脏固定标本；
固定：采用针型支架将制作成形态标本、胴体和内脏固定标本进行支点固定；
扫描：分别对支点固定好的形态标本、胴体和内脏固定标本采用3D扫描仪进行扫描，收集3D数据；
建模：将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；
打印：在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；
上色：将3D产品采用涂料进行上色处理，得到最终3D标本产品。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
1.本发明采用3D打印技术制作濒危动物的3D标本，并且分类成生态标本、胴体标本和内脏标本，步骤简单，每个标本通过针型支架固定并一次打印出来，避免出现多次打印后拼接错层的情况。通过本制作工艺制备的标本产品可以直接用于教学、展示或者其他科普教育活动，也可以制作成工艺品，使珍稀资源得到合理和充分利用，具有较高的社会意义和经济价值。另外，通过本发明制作成的标本，避免直接使用动物制品，可大量生产和长期保存，同时阻断了疫病传播可能性，可直接触摸，扩展了使用范围，也可以自由买卖创造经济价值。
2.本发明用于制备3D标本的原料包括基本原料和濒危动物尸体的骨质焚化物，一方面解决了动物尸体的处理，消除了污染土壤的隐患，防止疾病的传播，更环保；另一方面节约了打印的基本材料，更经济。
3.本发明中用于打印3D标本的基本原料还包括大豆蛋白和纤维素，其中大豆蛋白可以增加3D标本的表面细腻度和光滑度，提高3D标本的质感，纤维素具有较好的化学稳定性和韧性，使制备出来的标本使用时间长、耐腐蚀和不易褪色。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例1中的麋鹿的3D胴体标本图；
图2为本发明实施例1中麋鹿争霸的3D胴体标本图。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
一种濒危动物3D标本的制作工艺，包括以下步骤：
分类：将濒危动物尸体解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分，分别制作成形态标本、胴体标本和内脏固定标本；
固定：将制作成形态标本、胴体和内脏固定标本进行支点固定；本步骤的固定具体为采用针型支架进行支点固定，针型支架将整个标本支撑起来，可以一次性获得该标本360度的3D建模数据，无需多次打印后拼接，另外，由于珍惜野生动物的各类标本颜色、比例和图形都较复杂，且易损坏，采用一次性打印可以避免多次打印后拼接产生的错层失真的问题。
扫描：分别对支点固定好的形态标本、胴体和内脏固定标本采用3D扫描仪进行扫描，收集3D数据；其中内脏固定标本采用单个器官分别进行3D扫描，收集3D数据，等3D打印结束后进行组装和固定；其中3D扫描仪为手持式3D彩色扫描仪。
建模：将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；
打印：在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；
上色：将3D产品采用涂料进行上色处理，得到最终3D标本产品。
在本发明的一些实施例中，上述分类步骤中的濒危动物尸体为自然死亡个体，在解剖前先进行疾病诊断，选择无传染病的尸体进行分类处理。
在本发明的一些实施例中，上述固定步骤中的针型支架采用黑色透明反光材料制成，所述黑色透明反光材料为黑色透明亚克力板，采用黑色透明亚克力材料做成的支架可减少支架本身对扫描设备的干扰。
在本发明的一些实施例中，上述打印步骤中的打印材料由濒危动物尸体的骨质焚化物与树脂复合材料组成，骨质焚化物与树脂复合材料的比例为1～(1.5～4)，本发明中的打印材料为10～100μm的粉末固体状，使得打印出来的3D标本更细腻。
在本发明的一些实施例中，上述树脂复合材料包括以下质量百分比的原料：尼龙树脂45～60％、填料10～20％、纤维素10～20％、植物蛋白8～15％、热稳定剂3～5％、阻燃剂2～5％和相容剂3～5％。热稳定剂选自二盐基硬脂酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅和三盐基硫酸铅中的一种或多种；阻燃剂为聚磷酸铵，相容剂为低密度聚乙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝马来酸酐和乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐中的一种。
在本发明的一些实施例中，上述尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1212和尼龙46中的一种，填料为二氧化硅、二氧化钛或氧化铝。
在本发明的一些实施例中，上述植物蛋白包括大豆蛋白、豌豆蛋白和玉米蛋白中的一种或多种，植物蛋白可以提高3D标本的表面光滑度，提高3D标本的质感。
在本发明的一些实施例中，上述上色步骤中的涂料包括以下质量百分比的原料：乳液40～50％、复合铁钛粉20～40％、颜料10～15％、分散剂3～5％、消泡剂2～4％和成膜助剂3～6％，可以使得最终的颜色更加贴近原品的质感，并且具有更长的保质性。
在本发明的一些实施例中，上述分散剂为FT分散剂。
在本发明的一些实施例中，上述乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种濒危动物3D标本的制作工艺，包括以下步骤：
分类：将自然死亡的濒危动物尸体先进行疾病诊断，确认无传染病后解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分，分别制作成形态标本、胴体和内脏固定标本；解剖过程中全程做好防护，防止疾病传播。
固定：将形态标本、胴体标本和内脏固定标本采用针型支架进行支点固定，针型支架采用黑色透明亚克力的反光材料制成。
扫描：采用手持式3D彩色扫描仪分别对形态标本、胴体标本和内脏固定标本进行3D扫描，收集3D数据；其中内脏部分先单个分离成内脏器官，单个器官分别进行3D扫描，收集3D数据，待3D标本制作完成后进行重新固定。
建模：将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；
打印：在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；本实施例中的打印材料由濒危动物尸体的骨质焚化物与树脂复合材料组成，其中骨质焚化物与树脂复合材料的比例为1：2。基本材料由尼龙树脂50％、填料12％、纤维素15％、植物蛋白8％、热稳定剂5％、阻燃剂5％和相容剂5％组成，打印材料为粒径50μm的粉末。本实施例中尼龙树脂具体为尼龙66，填料为二氧化硅，植物蛋白为大豆蛋白，热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅，阻燃剂为聚磷酸铵，相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐。
上色：将3D产品采用涂料进行上色处理，分别得到濒危动物的3D打印产品。本实施例中的涂料由乳液50％、复合铁钛粉30％、颜料10％、分散剂5％、消泡剂2％和成膜助剂3％组成。其中乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，分散剂为FT分散剂。
通过本制作工艺制备的3D形态标本或者组合可以作为工艺品，也可以直接用于教学、展示或者科普活动。采用本实施例所述的制作工艺制作的麋鹿3D形态标本如图1所示；通过本实施例制作工艺制作的3D麋鹿争霸摆件标本如图1所示。
实施例2
一种濒危动物3D标本的制作工艺，包括以下步骤：
分类：将自然死亡的濒危动物尸体先进行疾病诊断，确认无传染病后解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分，分别制作成形态标本、胴体和内脏固定标本；解剖过程中全程做好防护，防止疾病传播。
固定：将形态标本、胴体标本和内脏固定标本采用针型支架进行支点固定，针型支架采用黑色透明亚克力的反光材料制成。
扫描：采用手持式3D彩色扫描仪分别对形态标本、胴体标本和内脏固定标本进行3D扫描，收集3D数据；其中内脏部分先单个分离成内脏器官，单个器官分别进行3D扫描，收集3D数据，待3D标本制作完成后进行重新固定。
建模：将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；
打印：在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；本实施例中的打印材料由濒危动物尸体的骨质焚化物与树脂复合材料组成，其中骨质焚化物与树脂复合材料的比例为1：3。基本材料由尼龙树脂60％、填料10％、纤维素10％、植物蛋白10％、热稳定剂5％、阻燃剂2％和相容剂3％组成，打印材料为粒径100μm的粉末。本实施例中尼龙树脂具体为尼龙6，填料为二氧化钛，植物蛋白为豌豆蛋白，热稳定剂为二盐基硬脂酸铅和二盐基邻苯二甲酸铅，阻燃剂为聚磷酸铵，相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐。
上色：将3D产品采用涂料进行上色处理，分别得到濒危动物的3D打印产品。本实施例中的涂料由乳液40％、复合铁钛粉35％、颜料15％、分散剂3％、消泡剂1％和成膜助剂6％组成。其中乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，分散剂为FT分散剂。
通过本制作工艺制备的3D形态标本或者组合可以作为工艺品，也可以直接用于教学、展示或者科普活动。
实施例3
一种濒危动物3D标本的制作工艺，包括以下步骤：
分类：将自然死亡的濒危动物尸体先进行疾病诊断，确认无传染病后解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分，分别制作成形态标本、胴体和内脏固定标本；解剖过程中全程做好防护，防止疾病传播。
固定：将形态标本、胴体标本和内脏固定标本采用针型支架进行支点固定，针型支架采用黑色透明亚克力的反光材料制成。
扫描：采用手持式3D彩色扫描仪分别对形态标本、胴体标本和内脏固定标本进行3D扫描，收集3D数据；其中内脏部分先单个分离成内脏器官，单个器官分别进行3D扫描，收集3D数据，待3D标本制作完成后进行重新固定。
建模：将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；
打印：在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；本实施例中的打印材料由濒危动物尸体的骨质焚化物与树脂复合材料组成，其中骨质焚化物与树脂复合材料的比例为1：4。基本材料由尼龙树脂50％、填料20％、纤维素10％、植物蛋白12％、热稳定剂3％、阻燃剂2％和相容剂3％组成，打印材料为粒径10μm的粉末。本实施例中尼龙树脂具体为尼龙1212，填料为氧化铝，植物蛋白为玉米蛋白，热稳定剂为二盐基硬脂酸铅和三盐基硫酸铅，阻燃剂为聚磷酸铵，相容剂为低密度聚乙烯接枝马来酸酐。
上色：将3D产品采用涂料进行上色处理，分别得到濒危动物的3D打印产品。本实施例中的涂料由乳液40％、复合铁钛粉40％、颜料10％、分散剂3％、消泡剂4％和成膜助剂3％组成。其中乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，分散剂为FT分散剂。
通过本制作工艺制备的3D形态标本或者组合可以作为工艺品，也可以直接用于教学、展示或者科普活动。
实施例4
一种濒危动物3D标本的制作工艺，包括以下步骤：
分类：将自然死亡的濒危动物尸体先进行疾病诊断，确认无传染病后解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分，分别制作成形态标本、胴体和内脏固定标本；解剖过程中全程做好防护，防止疾病传播。
固定：将形态标本、胴体标本和内脏固定标本采用针型支架进行支点固定，针型支架采用黑色透明亚克力的反光材料制成。
扫描：采用手持式3D彩色扫描仪分别对形态标本、胴体标本和内脏固定标本进行3D扫描，收集3D数据；其中内脏部分先单个分离成内脏器官，单个器官分别进行3D扫描，收集3D数据，待3D标本制作完成后进行重新固定。
建模：将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；
打印：在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；本实施例中的打印材料由濒危动物尸体的骨质焚化物与树脂复合材料组成，其中骨质焚化物与树脂复合材料的比例为1：1.5。基本材料由尼龙树脂45％、填料10％、纤维素20％、植物蛋白15％、热稳定剂3％、阻燃剂4％和相容剂3％组成，打印材料为粒径10μm的粉末。本实施例中尼龙树脂具体为尼龙46，填料为氧化铝，植物蛋白为玉米蛋白，热稳定剂为二盐基硬脂酸铅和三盐基硫酸铅，阻燃剂为聚磷酸铵，相容剂为低密度聚乙烯接枝马来酸酐。
上色：将3D产品采用涂料进行上色处理，分别得到濒危动物的3D打印产品。本实施例中的涂料由乳液50％、复合铁钛粉20％、颜料15％、分散剂5％、消泡剂4％和成膜助剂6％组成。其中乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，分散剂为FT分散剂。
通过本制作工艺制备的3D形态标本或者组合可以作为工艺品，也可以直接用于教学、展示或者科普活动。
经过将本发明制备的濒危动物3D打印标本与普通的3D打印产品相比，具有外表更细腻光滑的优点，并且经过长时间放置后颜色并未有太大改变，不易褪色，具有较长的颜色保留性。
综上，本发明提出一种濒危动物3D标本的制作工艺，其采用3D打印技术制作濒危动物的3D标本，并且分类成生态标本、胴体标本和内脏标本，步骤简单。通过本制作工艺制备的标本产品可以直接用于教学、展示或者其他科普教育活动，也可以制作成工艺品，使珍稀资源得到合理和充分利用，具有较高的社会意义和经济价值。另外，通过本发明制作成的标本，避免直接使用动物制品，可大量生产和长期保存，同时阻断了疫病传播可能性，可直接触摸，扩展了使用范围，也可以自由买卖创造经济价值。
本发明用于制备3D标本的原料包括基本原料和濒危动物尸体的骨质焚化物，一方面解决了动物尸体的处理，消除了污染土壤的隐患，防止疾病的传播，更环保；另一方面节约了打印基本材料，更经济。
本发明中用于打印3D标本的基本原料还包括大豆蛋白和纤维素，其中大豆蛋白可以增加3D标本的表面细腻度和光滑度，提高3D标本的质感，纤维素具有较好的化学稳定性和韧性，使制备出来的标本使用时间长、耐腐蚀和不易褪色。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
Claims (10)
1.一种濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
分类：将濒危动物尸体解剖成皮毛部分、胴体部分和内脏部分，分别制作成形态标本、胴体标本和内脏固定标本；
固定：使用针型支架将形态标本、胴体标本和内脏固定标本进行支点固定；
扫描：分别对支点固定好的形态标本、胴体和内脏固定标本采用3D扫描仪进行扫描，收集3D数据；
建模：将收集的3D数据进行建模处理，导入3D打印设备进行分析处理，得到打印程序；
打印：在3D打印设备中加入打印材料，按照打印程序进行3D打印，得到3D产品；
上色：将3D产品采用涂料进行上色处理，得到最终3D标本产品。
2.根据权利要求1所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述分类步骤中的濒危动物尸体为自然死亡个体，在解剖前先进行疾病诊断，选择无传染病的尸体进行分类处理。
3.根据权利要求1所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述固定步骤中的针型支架采用黑色透明反光材料制成，所述黑色透明反光材料为黑色透明亚克力板。
4.根据权利要求1所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述打印步骤中的打印材料由濒危动物尸体的骨质焚化物与树脂复合材料组成。
5.根据权利要求4所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述树脂复合材料包括以下质量百分比的原料：尼龙树脂45～60％、填料10～20％、纤维素10～20％、植物蛋白8～15％、热稳定剂3～5％、阻燃剂2～5％和相容剂3～5％。
6.根据权利要求5所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙1212和尼龙46中的一种，填料为二氧化硅、二氧化钛或氧化铝中。
7.根据权利要求5所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述植物蛋白包括大豆蛋白、豌豆蛋白和玉米蛋白中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述上色步骤中的涂料包括以下质量百分比的原料：乳液40～50％、复合铁钛粉20～40％、颜料10～15％、分散剂3～5％、消泡剂2～4％和成膜助剂3～6％。
9.根据权利要求8所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述分散剂为FT分散剂。
10.根据权利要求8所述的濒危动物3D标本的制作工艺，其特征在于，所述乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物。
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