CN114919178A - 3d打印物件的处理方法和3d打印物件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及3D打印物件的处理方法和3D打印物件；3D打印物件的处理方法包括：对经3D打印得到的物件进行上色处理，以使得物件具有目标颜色，其中，上色处理前物件具有原始颜色；对物件进行表面处理，以使物件的外表面的至少部分区域保持原始颜色，物件的内壁面保持目标颜色。本发明的3D打印物件的处理方法能够在不改变3D打印物件外表面原有颜色或透明度的情况下，使得3D打印物件的内壁面上色。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及3D打印物件的处理方法和3D打印物件。
背景技术
3D打印是一种快速成型的增材制造技术，以三维数字化模型为基础，通过逐层打印的方式来构造物体，其生产工序较简单，能够有效地缩短生产周期，能够被广泛的应用于医疗、工业、娱乐等领域。相关技术提供的 3D打印技术包括熔融沉积(fused depositionmodeling，FDM)、立体光固化成型技术(stereo lithigraphy apparatus，SLA)、选择性激光烧结(selecting laser sintering，SLS)、叠层实体制造(laminated objectmanufacturing，LOM)、三维喷涂粘结(three dimensional printing and gluing，3DPG)、数字光处理技术(Digital Light Processing，DLP)、屏幕投影光固化成型(LCD)等。
随着3D打印技术的日益成熟，人们对于3D打印物件及3D打印物件的处理方法的要求越来越高，特别是3D打印物件的上色工艺，相关技术提供的3D打印物件的上色方式难以满足当前的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供3D打印物件的处理方法和3D打印物件，用3D 打印物件的处理方法上色的3D打印物件能够实现内壁面的上色，即可使 3D打印物件的外表面的至少部分区域保留原本的颜色或透明度。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种3D打印物件的处理方法，包括：对经3D 打印得到的物件进行上色处理，以使得物件具有目标颜色，其中，上色处理前物件具有原始颜色；对物件进行表面处理，以使物件的外表面的至少部分区域保持原始颜色，物件的内壁面保持目标颜色。
在可选的实施方式中，上色处理为浸染处理。
在可选的实施方式中，浸染处理的温度为25℃-85℃，浸染处理的时间为1min-60min，浸染处理采用的染色剂为直接染色剂、酒精染色剂、碱性染色剂、阳离子染色剂、酸性染色剂、中性染色剂和分散染色剂、活性染色剂中的至少一种，染色剂的浓度为0.1g/L-6g/L。
在可选的实施方式中，对物件进行表面处理的步骤包括：对经上色处理后的物件的外表面进行脱色处理。
在可选的实施方式中，脱色处理为研磨脱色处理、萃取脱色处理、打磨脱色处理中的至少一种。
在可选的实施方式中，对经上色处理后的物件的外表面进行脱色处理的步骤包括：采用预设研磨方式对经上色处理后的物件的外表面进行研磨处理；其中，预设研磨方式为离心涡流式、离心滚筒式、多元振动式中的至少一种，研磨时间为0.5-3h；对经研磨处理后的物件进行清洗处理，以去除研磨残留物，其中，清洗方式为超声清洗，清洗时间为1-6min；对清洗处理后的物件进行打磨处理，以去除物件的外表面的至少部分区域残留的目标颜色，其中，打磨砂纸为320-1200目，打磨时间为1-10min。
在可选的实施方式中，对经上色处理后的物件的外表面进行脱色处理的步骤包括：利用萃取溶剂对经上色处理后的物件的外表面进行擦拭，以去除物件的外表面的至少部分区域的目标颜色，其中，擦拭次数为3-20次，擦拭力度小于30N。
在可选的实施方式中，对物件进行包封处理，以至少包封物件的内壁面；将经包封处理后的物件浸泡于萃取溶剂中，以去除物件的未包封区域的目标颜色，其中，萃取溶剂的浓度为体积分数25％-99％，浸泡时间为 10s-10min，浸泡温度为25-45℃。
在可选的实施方式中，还包括：在脱色处理后，在物件上形成透明保护层。
在可选的实施方式中，对物件进行表面处理的步骤包括：在上色处理之前，在物件的外表面的至少部分区域设置隔离层，在上色处理之后，去除隔离层。
在可选的实施方式中，对物件进行表面处理的步骤包括：在上色处理之前，在物件的外表面的至少部分区域设置透明层。
在可选的实施方式中，在上色处理前，物件为透光材质，以在经表面处理后，内壁面的目标颜色自外表面透出。
在可选的实施方式中，物件由光固化3D打印成型方式制备得到。
第二方面，本发明提供一种3D打印物件，其是由前述实施方式任一项的3D打印物件的处理方法处理得到。
第三方面，本发明提供一种3D打印物件，其具有内壁面和外表面，内壁面具有目标颜色，外表面的至少部分区域为原始颜色；其中，原始颜色与目标颜色不同。
在可选的实施方式中，内壁面的目标颜色自外表面透出。
本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供的3D打印物件的处理方法包括：对经3D打印得到的物件进行上色处理，以使得物件具有目标颜色，其中，上色处理前物件具有原始颜色；对物件进行表面处理，以使物件的外表面的至少部分区域保持原始颜色，物件的内壁面保持目标颜色。通过本发明的方法处理的3D 打印物件能够使该物件至少部分的外表面保持其原本的颜色或透明度，满足用户需求；特别是在3D打印物件原本为透光材质时，外表面能够透出内壁面上染上的目标颜色，有利于提高美观度。
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为本发明提供的3D打印物件的处理方法的流程图；
图2为本发明实施例1中3D打印的透明物件染色前后的图示，其中，a为未染色的物件，b为染色后的物件，c为研磨脱色后的物件，d为喷涂光油后的物件(原始图片均为彩图)；
图3为本发明实施例1中透明光敏树脂材料制备的基材浸染前后的色差片，其中，a为浸染前的色差片，b为浸染后的色差片(原始图片均为彩图)；
图4为本发明实施例2中3D打印的白色物件染色前后的图示，其中， a为未染色的物件，b为染色后的物件，c为研磨脱色后的物件，d为喷涂光油后的物件(原始图片均为彩图)；
图5为本发明实施例2中白色光敏树脂材料制备的基材浸染前后的色差片，其中，a为浸染前的色差片，b为浸染后的色差片(原始图片均为彩图)；
图6为本发明实施例3中3D打印的透明物件染色前后的图示，其中， a为未染色的物件，b为染色后的物件，c为乙醇萃取脱色后的物件，d为喷涂光油后的物件(原始图片均为彩图)；
图7为本发明实施例3中透明光敏树脂材料制备的基材浸染前后的色差片，其中，a为浸染前的色差片，b为浸染后的色差片(原始图片均为彩图)；
图8为透明光敏树脂材料制备的基材浸染前后的色差片，其中，a为浸染前的色差片，b为实施例1中浸染后的色差片，c为对比例1中侵染后的色差片(原始图片均为彩图)；
图9为透明光敏树脂材料制备的基材浸染前后的色差片，其中，a为浸染前的色差片，b为实施例1中浸染后的色差片，c为对比例2中侵染后的色差片(原始图片均为彩图)；
图10为本发明中3D打印的物件的X方向和Y方向的尺寸测量图。
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。
本发明提供一种3D打印物件的处理方法，其可以在3D打印物件的内壁面上色，并保留3D打印物件至少部分的外表面的原有颜色或透明度。
本发明的3D打印物件的处理方法所针对的3D打印物件可具有一定的原始颜色，即在经3D打印得到后以及利用下述各实施例中的处理方法处理前便具有的颜色，如白色、蓝色、红色等，且该3D打印物件的材质可以是透光材质或者不透光(即实色)材质。另外，该物件可具有内腔，该内腔可与外界连通，从而在将该物件浸渍于液体当中时，该液体能够流入该内腔当中并可与该内腔的侧壁接触，其中该内腔的侧壁为物件的内壁面；而且该物件还具有暴露在外部的外表面，即如图2、图4和图6中示出的物件具有空腔，空腔的侧壁为内壁面，物件的暴露在外侧的侧壁则为外表面。
本发明的3D打印物件的处理方法包括：步骤1：对经3D打印得到的物件进行上色处理，以使物件具有目标颜色；步骤2：对物件进行表面处理，以使物件的外表面的至少部分区域保持原始颜色，物件的内壁面保持目标颜色。
需要说明的是，目标颜色可根据处理需求进行选择，可以与物件的原始颜色不同，例如物件原始可以为无色，目标颜色为蓝色；当然也可以与原始颜色相同，此处不做具体限定。
在对物件进行表面处理后，可以使物件的整个外表面区域均保持原始颜色，而仅使得其内壁面保持目标颜色；也可以使物件外表面的部分区域保持原始颜色，而外表面的其它区域及内壁面均保持目标色；当然，对于内壁面，也可以仅部分区域保持目标色，而部分区域保持原始颜色，具体可根据实际需求选择对应的方案。
通过这种方式，能够使经过处理的3D打印物件能够在保持外表面原始颜色的基础上实现内部上色，从而改善3D打印物件的呈现效果。尤其是在该物件的材质为透光材质时，能够自外表面透出内部的目标颜色，极大地提高物件的美观度。
在一个应用场景中，3D打印物件还可以为双层结构，或者至少部分区域为双层结构，此时，物件的外表面可以为外层结构的外表面，内壁面则可以为内层结构的内壁面。这种情况下经上述方式处理得到的3D打印物件也具有优异的呈现效果。
本发明的3D打印物件的上色处理可为浸染处理，具体可以为物理浸染和/或化学浸染。物理浸染处理主要是指向染色剂中加水、染色助剂等形成染色液，将待处理物件浸泡于该染色液当中，在高温条件下物件的分子间隙扩张，从而染色液当中的色粉微粒能够进入分子间隙内，冷却后分子间隙缩小，完成着色。其中，采用物理浸渍方式的着色深度可在0.03mm-0.2mm 左右；化学浸染则是使染色剂分子与待处理物件发生化学反应或者在浸染过程中染色剂分子本身发生化学变化。
本发明的3D打印物件的处理方法可用于由光固化3D打印成型方式制备得到物件，具体可以是消费级3D打印物件，如耳机壳体和手机壳体等，还可是涉及康复医疗和文创、娱乐以及教育等应用领域的物件。
其中，光固化3D打印物件的打印成型技术包括光敏树脂光固化成型技术(SLA)，其用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体。光固化3D打印物件的打印成型技术还包括数字光处理技术(DLP) 主要使用一种较高分辨率的数字光处理器(DLP)来固化液态光聚合物，一层层对液态聚合物进行固化，以此循环往复，直到最终模型的完成。光固化3D打印物件的打印成型技术还包括屏幕投影光固化成型(LCD)用特定波长与强度的投影光源透过聚光镜，使光源分布均匀，垂直照射到液晶屏，通过液晶屏中的图案呈现，照射在光固化树脂上，从而使树脂材料固化，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体。
在3D打印物件打印完成后及浸染处理之前，可以对光固化3D打印物件进行后处理；后处理的步骤主要可包括清洗和后固化等。
清洗3D打印物件可采用水或有机溶剂进行超声清洗，其中，有机溶剂可以选用异丙醇、乙醇等，例如：单独使用异丙醇、单独使用乙醇或使用异丙醇和乙醇的混合溶液；清洗的时间可以是1min-10min，例如：1min、 2min、4min、6min、8min、9min、10min等。
后固化3D打印物件可以采用光固化或热固化；其中，光固化使用的光源可以是LED光源，功率为10W-1000W，例如：10W、60W、100W、220W、 350W、580W、700W、850W、950W、1000W等；热固化的温度为40℃-100℃，例如：40℃、50℃、60℃、75℃、90℃、100℃等。
后固化可以在水中进行、在甘油中进行、在空气中进行或在氮气中进行；后固化的时间为1min-60min，例如：1min、10min、20min、30min、 35min、50min、60min等。
本发明的浸染处理可包括染色和清洗，其中，染色步骤包括染色剂吸附、扩散及固着三个阶段。
染色剂吸附的步骤，包括：利用有机染色剂或无机染色剂，在常温常压或高温高压下对3D打印物件进行染色。
其中，上述有机染色剂或无机染色剂可包括直接染色剂、酒精染色剂、碱性染色剂、阳离子染色剂、酸性染色剂、中性染色剂和分散染色剂以及活性染色剂等中的至少一种。
浸染处理的温度为25℃-85℃，例如：25℃、35℃、45℃、58℃、60℃、 65℃、67℃、70℃、85℃等；浸染处理的时间为1min-60min，例如：1min、 7min、10min、18min、25min、30min、40min、50min、60min等；浸染处理采用的染色剂的浓度为0.1g/L-6g/L，例如：0.1g/L、0.5g/L、1.0g/L、2g/L、 4.5g/L、6g/L等。
固着的步骤，包括：加热固着或使用固色剂固着。
清洗的步骤，包括：用温度大于或等于40℃的热水或皂化水进行超声清洗或浸泡清洗。
本发明的浸染处理后，物件上形成的染色层的厚度为0.05mm-0.2mm，例如：0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm。
对物件进行表面处理的步骤包括：对经上色处理后的物件的外表面进行脱色处理。脱色处理为研磨脱色处理、萃取脱色处理、打磨脱色处理中的至少一种，即脱色处理可以独立的采用研磨脱色处理、萃取脱色处理、打磨脱色处理中的一种方式，或者混合使用两种方式，或者同时采用三种方式进行。
通过脱色处理，3D打印物件脱色的厚度可以是0.03mm-0.2mm，例如： 0.03mm、0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.2mm等，具体可根据3D打印物件的材质、染色液的成分等确定。
研磨脱色是通过物理减材方式去除表面的染色层，例如可通过机械研磨、砂纸打磨等中的至少一种方式实现。在一实施方式中，可先通过研磨等后处理工艺去除整体上色物件的外表面染色层，然后通过清洗方式去除物件的内外表面残留物，再经过砂纸打磨或抛光等方式去除外表面残留的少量染色层。萃取脱色是通过有机溶剂萃取的方式直接去除整体上色物件的外表面染色层，最后获得的最终成品能够保持外表原有颜色或透明度，并实现物件内部上色。
在一些实施方式中，对经上色处理后的物件的外表面进行脱色处理的步骤包括：采用预设研磨方式对经上色处理后的物件的外表面进行研磨脱色处理；对经研磨处理后的物件进行清洗处理，以去除研磨残留物；对清洗处理后的物件进行打磨脱色处理，以去除物件的外表面的至少部分区域残留的目标颜色。
其中，预设研磨方式可以为离心涡流式、离心滚筒式和多元振动式中的至少一种；研磨的时间可以为0.5h-3h，例如：0.5h、1h、1.2h、1.5h、2h、 2.4h、3h等；清洗方式可以为超声清洗，清洗时间为1min-6min，例如：1min、 2min、2.4min、3min、3.5min、4min、5min、6min等；打磨砂纸为320-1200 目，例如：320目、400目、600目、700目、800目、1000目、1200目等；打磨的时间为1min-10min，例如：1min、3min、5min、7min、8min、10min 等。
应当理解，研磨脱色工艺中的清洗步骤，还可以在研磨、用砂纸打磨或抛光之后，最后再进行清洗。
萃取脱色处理可以直接去除上色后的物件的外表面的颜色染色层；萃取脱色包括有机溶剂擦拭萃取或浸泡萃取；其中，有机溶剂包括乙醇和/或异丙醇。
在另一些实施方式中，对经上色处理后的物件的外表面进行脱色处理的步骤包括：利用萃取溶剂对经上色处理后的物件的外表面进行擦拭，即进行萃取脱色处理，以去除物件的外表面的至少部分区域的目标颜色。
其中，在进行擦拭萃取时，直接对需要脱色的区域进行擦拭即可，可不用将物件不需要脱色的区域进行预先包封，当然在一些实施方式中也可以对不需脱色区域进行包封后再进行擦拭萃取，此处不做限定。
具体地，擦拭次数为包括3-20次，例如：3次、5次、8次、10次、12 次、15次、20次等；用有机溶剂擦拭萃取的擦拭力度小于或等于30N，例如：30N、25N、20N、10N、5N等。
在一些实施方式中，用有机溶剂擦拭萃取的擦拭力度满足小于或等于 30N且大于或等于5N。需要说明的是，擦拭力度过大可能会导致物件局部变形，力度过小则不易擦除。
用有机溶剂浸泡萃取以进行脱色时，需要在浸泡物件之前，先将浸染后的物件的不需要褪色的区域密封，然后再用有机溶剂浸泡，即对物件进行包封处理，以至少包封物件的内壁面，将经包封处理后的物件浸泡于萃取溶剂中，以去除物件的未包封区域的目标颜色。其中，萃取溶剂的浓度按照体积分数计为25％-99％，例如：25％、35％、40％、50％、60％、70％、 80％、85％、99％等；浸泡时间为10s-10min，例如：10s、2min、3min、5min、6min、7min、8min、10min等；浸泡温度为25℃-45℃，例如：25℃、30℃、 35℃、40℃、45℃等。
进一步地，在一些实施方式中，3D打印物件的处理方法还可包括：在脱色处理后，在物件上形成透明保护层，例如：可在脱色处理后的物件上喷涂或涂抹光油等，以使得物件呈现透亮的效果。当然，在其它实施方式中也可以不进一步形成该透明保护层，具体可根据实际需求选择。
在一些实施方式中，本发明的3D打印物件的处理方法可以用于透光材质制备的物件，在经表面处理之后，内壁面为目标颜色，至少部分的外表面为原始颜色，从而至少部分的外表面仍然呈透明的，其能够透出内壁面的目标颜色，例如：经上述处理方法处理后，原本为透明的物件的内壁面被染色成红色或蓝色等，外表面的至少部分区域仍然是透明的，该区域能够透出内壁面的红色或蓝色等，进而能够改善物件的美观性和满足各种外观需求。
而且，相关技术提供的3D打印处理方法，通过各种颜色或透明度的材料进行打印，由于打印成型的过程通常为一层一层逐渐成型的，故在物件成型时至少部分区域的内壁面和外表面会同时成型，无法先后形成内壁面和外表面，进行相关技术在打印成型异形且具有内腔的物件时，无法实现仅使内腔的侧壁(即内壁面)上色，而外表面不上色。本发明的3D打印物件的处理方法，是在物件成型后在进行上色等相关处理，则不论物件是如何成型的，都可以实现内壁面上色成目标颜色，而外表面的至少部分区域为原始颜色。
在一些实施方式中，物件为异形结构件，而对于异形结构件，采用传统的成型方式往往难做到，本实施方式中则通过3D打印的方式得到。由于 3D打印具有速度快等优势，对基于3D打印得到的物件采用上述处理方法进行处理相对于利用传统的成型方式及制备工艺来说，能够缩短整体工时、降低整体成本。
本发明的3D打印物件的处理方法可以用于不透明的、原本就具有一定颜色的物件，例如：原本是白色的物件，通过本发明的处理方法处理后，内壁面可以呈其他颜色，如：蓝色、红色等，外表面的至少部分的区域仍然为白色。
本发明还提供一种对物件进行表面处理的步骤，包括：在上色处理之前，在物件的外表面的至少部分区域设置隔离层，在上色处理之后，去除隔离层。例如：在将3D打印物件的外表面的至少部分区域包封之后再浸染上色，并在浸染上色之后除去包封，即可使得未被包封的部分外表面和未被包封的内壁面染上目标颜色，而被包封的外表面部分保持原始颜色。
换言之，在3D打印物件浸染上色之前，在3D打印物件的外表面的至少部分区域进行包封，以便于在浸染上色时，利用包封阻隔染色剂，使得染色剂仅能在3D打印物件未被包封的区域上色，在除去包封后，未被上色的部分则保留了原始的颜色或透明度。
包封可以是指，在物件的表面包扎类胶带材料(例如：透明胶带、线缆胶带等)、涂抹凡士林、表面镀膜、喷涂保护膜等，以通过附着在物件外表面的至少部分区域的包封层阻隔染色剂，以使染色剂只对未被包封的部分染色。
需要说明的是，在一些实施方式中，可以在浸染上色并去除包封之后，对3D打印物件进行后处理，例如：打磨残留支撑等，需要说明的是，该支撑为使3D打印顺利进行而在软件设计端添加并在3D打印过程中形成在物件上的结构；当然，也可以在包封待染色的3D打印物件之前打磨残留的支撑，此处不做具体限定。
本发明又提供了一种对物件进行表面处理的步骤，包括：在上色处理之前，在物件的外表面的至少部分区域设置透明层；例如：在3D打印物件的外表面的至少部分区域喷涂光油之后再浸染上色，以使喷涂了光油的区域不被染色，并保留原始颜色，而仅在3D打印物件的内壁面和未喷涂光油的外表面的区域上色。
换言之，在3D打印物件浸染上色之前，在其至少部分的外表面上喷涂光油，在浸染时，染色剂仅在3D打印物件未喷涂光油的部分实现上色，而 3D打印物件涂抹了光油的表面利用光油对染色剂的浸染形成阻挡而无法上色，进而能够保留3D打印物件外表面原有的颜色或透明度。
需要说明的是，光油可以与3D打印物件的外表面的颜色一致或为透明光油，在此不作具体限定。
上述包封和涂抹光油的方式均不需要进行脱色处理，操作更加的简单、高效。
需要说明的是，本发明的3D打印物件直接浸染上色并研磨脱色的方法、以及在3D打印物件的表面喷涂光油之后再浸染上色的方法，所涉及到的工艺为3D打印物件即便不通过上述方式进行上色处理，而仅单纯制备该物件也会涉及到的工序，因此该方法并没有因为需要给3D打印物件上色，且需要保留3D打印物件上色前的表面颜色或透明度而增加工序，即没有增加额外的工时和成本，效率高、成本可控。
还需要说明的是，本发明所涉及的保留3D打印物件表面原有的颜色或透明度，可以是指物件全部的外表面，也可以是局部表面，例如可在3D打印物件的外表面的局部区域通过去除部分目标颜色而形成logo、特征图案等。
在染色完成后，可以通过目测法结合色差仪等仪器测量外表层颜色值 (Lab、RGB等)浸染前与去色后的色差，确定是否达到所需要效果。具体可先进行目测，在颜色偏差较小的情况下(若目测就偏差较大，则不满足效果要求，需要再做处理)，进一步借助仪器(如色差仪)测量，计算其色差值△E，确定其是否满足预定范围，若是则满足，若不在该预定范围内，则不满足效果要求。其中，对于透明物件，直接浸染上色结合研磨去色的处理方式，该预定范围为小于10；对于实色物件，不限定染色、脱色处理方式，对应的预定范围均小于2；对于直接浸染且萃取去色、包封后再染色或涂抹光油后再染色的处理方式得到的物件，该预定范围均小于2。
由于本发明的方法是对3D打印物件进行整体浸染上色，故对于各种形状的3D打印物件都具有良好的染色效果，特别是采用其他方式不容易染色的异形结构的产品也都能够实现良好的染色效果。
此外，本发明还提供一种3D打印物件，该3D打印物件可具有内壁面和外表面。该内壁面具有目标颜色，外表面的至少部分区域为原始颜色。其中，原始颜色与目标颜色可以相同也可以不同。
具体地，该3D打印物件可经3D打印成型后，再进一步经由前述任一实施方式中的处理方法处理得到。当然，在其它实施方式中，该3D打印物件也可不由上述处理方法处理得到，只要能满足其具有上述特征即可。
需要说明的是，该3D打印物件的内壁面、外表面，以及相关的原始颜色、目标颜色等可与前述的处理方法中的相似，相关详细内容请参阅上述各实施方式，此处不再赘述。
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
请参照图1，首先通过DLP数字光处理技术制备具有一定透明度的基材，如图2中的a所示，所选用基材的材料为无色透明光敏树脂材料，然后通过异丙醇超声清洗，清洗时间为3min，用气枪吹干之后，在空气中用 LED固化光源(功率100W)固化5min，获得待整体上色的物件。
再经过浸染工艺整体上色，以获得如图2中的b所示，浸染选用有机染色剂，浸染工艺参数如表1所示；由于浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量如表2所示；按照图10的测量方式进行测量，浸染工艺浸染前后物件X方向和Y方向的尺寸变化量较小(＜0.1mm)，在力学性能上变化不明显(一般力学性能变化在30％内即为不影响)，浸染后的色差片的颜色值如表3所示，由图3中的b可以看出，色差片浸染均匀，无明显“色斑”或变色情况，进一步说明浸染工艺的浸染效果良好，接着再用45℃的热水清水浸泡10min整体上色的物件，并采用加热的方式固着。
再通过多元振动式研磨后处理工艺去除整体上色物件的外表面染色层，研磨时间为30min，最后再通过1200目砂纸去除外表面残留的较少的染色层，脱色厚度0.2mm，经过水超声清洗1min，用气枪吹干，以获得内壁面为目标颜色，外表面为原始颜色的物件，如图2中的c所示。
最后还可以进行喷涂光油处理，得到如图2中的d所示的物件。
表1实施例1的浸染工艺参数
| 浸染温度(℃) | 60 |
| 染色剂浓度(g/L) | 2 |
| 浸染时间(min) | 10 |
表2实施例1浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量
根据表2的结果可知，3D打印物件在经过浸染的恶劣环境后，产品变形度很小(＜0.1mm)，几乎不影响，且力学性能也变化不大(一般力学性能变化在30％内即为不影响)。由此也证明，采用上述方式对3D打印物件进行处理，对于3D打印物件的形态及力学性能基本没有不良影响。
表3实施例1的色差片颜色值
| 测量项 | 测量结果 |
| L | 28.57 |
| a | 1.83 |
| b | -11.99 |
表4实施例1的色差值
| 测量项 | 测量结果 |
| △E1 | 8.91 |
| △E2 | 7.85 |
其中，△E1为图2中的c产品与a产品之间的色差；△E2为图2中的 d产品与a产品之间的色差。
实施例2
首先通过DLP数字光处理技术制备具有一定颜色的基材，如图4中的a所示，所选用基材的材料为白色实色光敏树脂材料，然后通过异丙醇超声清洗，清洗时间为3min，用气枪吹干之后，在空气中用LED固化光源(功率100W)固化5min，获得整体上色用的物件。
再经过浸染工艺实现物件的整体上色，如图4中的b所示，所选用的染色剂类型为有机染色剂，浸染工艺参数如表5所示，由于浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量如表6所示，按照图10的测量方式进行测量，浸染工艺浸染前后，物件X方向和Y方向的尺寸变化量较小(＜0.1mm)，在力学性能上变化不明显(一般力学性能变化在30％内即为不影响)，浸染后的色差片的颜色值如表7所示，由图5中的b可以看出，色差片浸染均匀，无明显“色斑”或变色情况，进一步说明浸染工艺浸染效果良好，接着再用45℃的热水清洗浸泡10min整体上色的物件，并采用加热的方式固着。
在通过离心涡流式研磨后处理工艺去除整体上色之间的外表面染色层，研磨时间为30min，再使用1200目砂纸去除外表面残留较少的染色层，脱色厚度0.1mm，用水超声清洗1min，用气枪吹干，获得内壁面为目标颜色，外表面为原始颜色的物件，如图4中的c所示。
最后还可以进行喷涂光油处理，如图4中的d所示。
表5实施例2的浸染工艺参数
| 浸染温度(℃) | 60 |
| 染色剂浓度(g/L) | 2 |
| 浸染时间(min) | 10 |
表6实施例2浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量
表7实施例2的色差片颜色值
| 测量项 | 测量结果 |
| L | 28.30 |
| a | 1.31 |
| b | -9.34 |
表8实施例2的色差值
| 测量项 | 测量结果 |
| △E1 | 0.82 |
其中，△E1为图4中的c产品与a产品之间的色差。
实施例3
首先通过DLP数字光处理技术制备具有一定透明度的基材，如图6中的a所示，所选用基材的材料为无色透明光敏树脂材料，然后通过异丙醇超声清洗，清洗时间为3min，用气枪吹干之后，在空气中用LED固化光源 (功率100W)固化5min，获得整体上色用的物件。
再经过浸染工艺实现物件的整体上色，如图6中的b所示，选用的染色剂为有机染色剂，浸染工艺参数如表9所示，由于浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量如表10所示，按照图10的测量方式进行测量，浸染工艺浸染前后，物件X方向和Y方向的尺寸变化量较小(＜0.1mm)，在力学性能上变化不明显(一般力学性能变化在30％内即为不影响)，浸染后的色差片的颜色值如表11所示，由图7中的b可以看出，色差片浸染均匀，无明显“色斑”或变色情况，进一步说明浸染工艺浸染效果良好，接着再用45℃的热水浸泡清洗10min整体上色的物件，并采用加热方式固着。
再通过乙醇擦拭萃取的方式去除整体上色物件的外表面染色层，擦拭用的乙醇的体积浓度为99％，擦拭的力度为30N，擦拭的次数为7次，脱色厚度0.03mm；获得内壁面为目标颜色，外表面为原始颜色的物件，如图 6中的c所示。
最后还可以进行喷涂光油处理，如图6中的d所示。
表9实施例3的浸染工艺参数
| 浸染温度(℃) | 60 |
| 染色剂浓度(g/L) | 2 |
| 浸染时间(min) | 10 |
表10实施例3浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量
表11实施例3的色差片颜色值
| 测量项 | 测量结果 |
| L | 29.20 |
| a | 2.76 |
| b | 1.67 |
表12实施例3的色差值
| 测量项 | 测量结果 |
| △E1 | 1.51 |
其中，△E1为图6中的c产品与a产品之间的色差。
对比例1
首先通过DLP数字光处理技术制备具有一定透明度的基材，所选用基材的材料为无色透明光敏树脂材料，然后通过异丙醇超声清洗3min，用气枪吹干之后，在空气中用LED固化光源(功率100W)固化5min，获得整体上色用的物件。
浸染整体上色采用有机染色剂，浸染工艺如表13所示，对比例1的浸染温度明显大于实施例1的浸染温度；浸染引起的物件尺寸变形量和力学性能变化量如表14所示，按照图10的测量方式进行测量，对比例1的物件浸染前后，物件的X方向和Y方向的尺寸变化量较大(＞0.2mm)，浸染后的色差片的颜色值如表15所示，色差值△E为15.35，变化量较大，由图8中的c可以看出，色差片浸染不均匀，出现明显“色斑”，并且染色剂变色较为严重，进一步说明该浸染工艺浸染效果较差。
表13对比例1的浸染工艺参数
| 浸染温度(℃) | 100 |
| 染色剂浓度(g/L) | 2 |
| 浸染时间(min) | 10 |
表14对比例1浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量
表15对比例1的色差片颜色值
| 测量项 | 测量结果 |
| △L | -1.69 |
| △a | 7.55 |
| △b | 13.25 |
| △E | 15.35 |
对比例2
首先通过DLP数字光处理技术制备具有一定透明度的基材，所选用基材的材料为无色透明光敏树脂材料，然后通过异丙醇超声清洗3min，用气枪吹干之后，在空气中用LED固化光源(功率100W)固化5min，获得整体上色用的物件。
浸染整体上色采用有机染色剂，浸染工艺如表16所示，对比例2的浸染液浓度低于实施例1-3任一组的浸染液浓度；按照图10的测量方式进行测量，浸染对物件引起的尺寸变形量和力学性能变化量如表17所示，浸染物件前后，浸染后的色差片的颜色值如表18所示，色差值△E为42.34，变化量较大，由图9可以看出，清洗之后染色剂无法染上，进一步说明该浸染工艺浸染效果较差。
表16对比例2的浸染工艺参数
| 浸染温度(℃) | 60 |
| 染色剂浓度(g/L) | 0.05 |
| 浸染时间(min) | 10 |
表17对比例2浸染工艺引起的尺寸变形量和力学性能变化量
表18对比例2的色差片颜色值
| 测量项 | 测量结果 |
| △L | 41.98 |
| △a | -3.14 |
| △b | 4.57 |
| △E | 42.34 |
综上所述，本发明的3D打印物件的处理方法，不仅能够在使内壁面染色成目标颜色时，不改变物件的外表面的至少部分区域的原始颜色，且染色效果好，均匀、牢靠，还能不改变物件原有的尺寸，而且不会对物件的力学性能、拉伸强度、弯曲强度产生不良影响。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (12)
1.一种3D打印物件的处理方法，其特征在于，包括：
对经3D打印得到的物件进行上色处理，以使得所述物件具有目标颜色，其中，所述上色处理前所述物件具有原始颜色；
对所述物件进行表面处理，以使所述物件的外表面的至少部分区域保持所述原始颜色，所述物件的内壁面保持所述目标颜色。
2.根据权利要求1所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，所述上色处理为浸染处理。
3.根据权利要求2所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，所述浸染处理的温度为25℃-85℃，所述浸染处理的时间为1min-60min，所述浸染处理采用的染色剂为直接染色剂、酒精染色剂、碱性染色剂、阳离子染色剂、酸性染色剂、中性染色剂和分散染色剂、活性染色剂中的至少一种，所述染色剂的浓度为0.1g/L-6g/L。
4.根据权利要求1所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，
对所述物件进行表面处理的步骤包括：对经所述上色处理后的物件的外表面进行脱色处理；
其中，所述脱色处理为研磨脱色处理、萃取脱色处理、打磨脱色处理中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，在所述脱色处理为所述研磨脱色处理时，对经所述上色处理后的物件的外表面进行脱色处理的步骤包括：
采用预设研磨方式对经所述上色处理后的物件的外表面进行研磨处理；其中，所述预设研磨方式为离心涡流式、离心滚筒式、多元振动式中的至少一种，研磨时间为0.5-3h；
对经研磨处理后的物件进行清洗处理，以去除研磨残留物，其中，清洗方式为超声清洗，清洗时间为1-6min；
对清洗处理后的物件进行打磨处理，以去除所述物件的外表面的至少部分区域残留的所述目标颜色，其中，打磨砂纸为320-1200目，打磨时间为1-10min。
6.根据权利要求4所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，在所述脱色处理为所述萃取脱色处理时，对经所述上色处理后的物件的外表面进行脱色处理的步骤包括：
利用萃取溶剂对经所述上色处理后的物件的外表面进行擦拭，以去除所述外表面的至少部分区域的所述目标颜色，其中，擦拭次数为3-20次，擦拭力度小于30N；或，
对所述物件进行包封处理，以至少包封所述物件的内壁面；
将经所述包封处理后的物件浸泡于萃取溶剂中，以去除所述物件的未包封区域的所述目标颜色，其中，萃取溶剂的浓度为体积分数25％-99％，浸泡时间为10s-10min，浸泡温度为25-45℃。
7.根据权利要求4所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，还包括：
在所述脱色处理后，在所述物件上形成透明保护层。
8.根据权利要求1所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，
对所述物件进行表面处理的步骤包括：在所述上色处理之前，在所述物件的外表面的至少部分区域设置隔离层，在所述上色处理之后，去除所述隔离层；或，
对所述物件进行表面处理的步骤包括：在所述上色处理之前，在所述物件的外表面的至少部分区域设置透明层。
9.根据权利要求1-8任一项所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，在所述上色处理前，所述物件为透光材质，以在经所述表面处理后，所述内壁面的所述目标颜色自所述外表面透出。
10.根据权利要求1-8任一项所述的3D打印物件的处理方法，其特征在于，所述物件由光固化3D打印成型方式制备得到。
11.一种3D打印物件，其特征在于，其是由权利要求1-10任一项所述的3D打印物件的处理方法处理得到。
12.一种3D打印物件，其特征在于，所述3D打印物件具有内壁面和外表面，所述内壁面具有目标颜色，所述外表面的至少部分区域为原始颜色；其中，所述原始颜色与所述目标颜色不同。
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