CN115533124A - 一种基于3d打印技术的金属透光板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:在计算机中设计三维模型,所述三维模型包括多个不同区域的组件;在计算机中,对所述三维模型的不同区域的组件分别设定不同的3D打印工艺参数;将所述3D打印工艺参数转换为机械指令,发送至金属3D打印机,金属3D打印机依据机械指令制造金属透光板;对金属透光板的表面进行研磨抛光,直至表面光滑;用灯光对研磨抛光后的金属透光板进行照射,检查反射至其他平面的特定光影图案。本发明采用金属3D打印技术在制造过程中精确控制金属产品在不同区域的材质、力学和光学性能,从而利用3D打印技术达到即使多次研磨均可实现透光效应的目的。

Description

一种基于3D打印技术的金属透光板的制备方法
技术领域
本发明涉及透光效应产品制造技术领域,尤其涉及一种基于3D打印技术的金属透光板的制备方法。
背景技术
青铜镜本是古人日常的生活用品,是照面饰容的器物。除此功用之外,在长期使用的过程中,逐渐发现了铜镜有“透光”的功能。所谓“透光”,即是指当镜面对着阳光向物体上反光时,可将镜背的纹饰图案映射到平面的物体上。因此,古人将这种可以反射出背纹的铜镜称之为“透光镜”。
然而,现有具有透光效应的产品从材料上分析还只限于青铜材料,其制造方法也只限于铸造、压制、腐蚀方法。因此,从透光产品的材料上看范围窄,不能因产品的用途不同来调整产品的原材料,由于原材料单一,使得产品的价格档次的调整及用途都受到限制。从透光产品的制造方法上看,铸造方法成本较高,而且所铸出的凹形图案不会复杂,也不会生动形象,且只能映射与之背面相似图案;采用压制法或腐蚀法加工制造的透光产品,仅限于表面处理,经打磨抛光后就丧失了透光效果。
发明内容
本发明提供一种基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,用来解决现有制造方法具有局限性、打磨抛光易丧失透光效应的技术问题。
为解决上述问题,本发明的第一目的在于提供一种基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,包括如下步骤:
S1:三维模型设计;
在计算机中设计三维模型,所述三维模型包括多个不同区域的组件;
S2:3D打印;
在计算机中,对所述三维模型的不同区域的组件分别设定不同的3D打印工艺参数;
将所述3D打印工艺参数转换为机械指令,发送至金属3D打印机,所述金属3D打印机依据机械指令制造金属透光板;
S3:研磨抛光;
对所述金属透光板的表面进行研磨抛光,直至表面光滑;
S4:反射成像;
用灯光对研磨抛光后的金属透光板进行照射,检查反射至其他平面的特定光影图案。
进一步的,在所述步骤S2中,所述打印工艺参数包括功率、扫描速度、扫描路径策略和规划、截面形状以及层厚。
进一步的,在所述步骤S2中,所述金属3D打印机依据机械指令制造金属透光板具体包括:
对所述三维模型的不同区域的组件分别设定不同的3D打印工艺参数,以使不同组件在不同打印区域具有不同的材料性能;
控制不同区域的3D打印工艺参数,以使打印出来的金属透光板的不同区域组合形成特定光影图案。
进一步的,在所述步骤S2中,所述透光金属板的材料为纯金属或合金材料。
进一步的,所述金属的材料性能包括:孔隙率、致密度、硬度、形变、残余应力、光学效应以及微结构。
进一步的,在所述步骤S3中,所述透光金属板的表面均为抛光面。
进一步的,所述特定光影图案为文字、二维码、条形码和标识中的任意一种或者组合。
本发明的第二目的在于提供一种基于3D打印技术的金属透光板,采用上述所述的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果,具体体现在以下方面:
本发明通过在计算机中基于金属透光板的不同构成设计三维模型,并针对不同区域的组件分别设置不同的3D打印工艺参数,依据机械指令制造出模型,成型后的金属透光板经研磨抛光,直至达到所需的表面光度,用灯光对金属透光板成品进行照射,成品即可反射至墙面(或其他平面)特定光影图案,不仅改变了传统铸造透光板/镜只能映射背面相似图案的局限。而且通过 3D打印技术对产品表面和内部全面调控,即使表面研磨一定厚度的材料,依然可反射特定光影图案,不像有些防伪技术去除表面就失去了防伪和编码的功能。
附图说明
图1为本发明实施例中基于3D打印技术的金属透光板的制备方法的流程示意图;
图2为本发明实施例中基于3D打印技术的具有透光效应产品制作原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
请参阅图1-2所示,本实施例中提供了一种基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
S1:三维模型设计;
在计算机中设计三维模型,所述三维模型包括多个不同区域的组件;
在本步骤当中,在计算机中设计三维模型,其中三维模型由包含多个组件或区域构成,多个组件或区域可组合成特定光影图案。
S2:3D打印;
在计算机中,对所述三维模型的不同区域的组件分别设定不同的3D打印工艺参数;
将所述3D打印工艺参数转换为机械指令,发送至金属3D打印机,所述金属3D打印机依据机械指令制造金属透光板;
本步骤当中,金属3D打印机(如金属粉末床熔融、金属直接能量沉积、金属粘结剂喷射和金属材料喷射设备等)针对不同区域所需打印金属性能要求不同进行打印工艺参数局域调控,最终形成由不同区域组合形成的完整产品。
3D打印技术可以将计算机设计的三维模型数据分为层片模型数据,将特定原材料一层一层堆积成型直至完成整个实体的构建,具有工艺步骤简单、成型速度快、精密度高的特点,将这一工艺技术应用于金属透光板的制造中,还能够简化生产工艺,提高生产质量和效率。
S3:研磨抛光;
对所述金属透光板的表面进行研磨抛光,直至表面光滑;
在本步骤当中,由于3D打印的金属产品表面的粗糙度还达不到所需表面光洁度,因此,通过用抛光机加研磨膏,对上述3D打印的金属板的表面进行抛光加工,使其光亮如镜,制成透光金属板。研磨厚度小于3D打印总厚度,均可实现透光效应。
S4:反射成像;
用灯光对研磨抛光后的金属透光板进行照射,检查反射至其他平面的特定光影图案。
当直射光照射金属透光板的表面时,会反射到其它平面上,其反射投影的光斑中能清晰地映射出的特定光影图案,此方法可用于文创产品、产品防伪和编码。
具体地,在步骤S2中,所述打印工艺参数包括功率、扫描速度、扫描路径策略和规划、截面形状以及层厚。
3D打印的关键在于打印工艺参数的设置,根据不同产品的结构特点、同一产品的不同区域的材质或者性能要求不同等,需调试到最合适打印工艺参数,才能打印出所需要的产品。
具体地,在步骤S2中,所述金属3D打印机依据机械指令制造金属透光板具体包括:
三维模型的不同区域的组件分别设定不同的3D打印工艺参数,以使不同组件在不同打印区域具有不同的材料性能;
本实施例中通过打印金属透光板,由于金属透光板的不同区域具有不同的材料性能,因此,打印时根据不同区域材料的不同分区打印。
控制不同区域的3D打印工艺参数,以使打印出来的金属透光板的不同区域组合形成特定光影图案。
需要在此特别说明的是,本实施例中的金属透光板在整体上可构成特定的图案、文字或者标识,因此,金属透光板根据自身形状可生产出不同的饰品、纪念品、玩具、教具、工艺品、商品防伪标识,金属透光板也可作为上述产品的组件之一或一体成型的产品局部等。
具体地,在步骤S2中,所述透光金属板的材料为纯金属或合金材料,其中合金材料例如合金铜、或合金银、或合金铝、或合金钢、或合金镍。
本发明实施例中的基于3D打印技术法所采用的材料范围广泛,可以是合金铜、不透钢、合金铝等材料,因此在产品的用途上可以得到广泛的开发,可广泛应用于工艺美术业、工业、商业中,如:可以做成各种旅游纪念品、防伪标记和商标等。
具体地,所述金属的材料性能包括:孔隙率、致密度、硬度、形变、残余应力、光学效应以及微结构。
本实施例当中,由于在不同打印参数调控下,金属的材料性能不同,具体表现在孔隙率、致密度、硬度、形变、残余应力以及微结构的不同,这种差异导致不同区域光学性能的差异,通过3D打印技术对产品表面和内部全面调控,因此,即使表面研磨一定厚度的材料,依然可反射特定光影图案,不像有些防伪技术去除表面就失去了防伪和编码的功能。
具体地,在步骤S3中,所述透光金属板的表面均为抛光面。
不同于常规的压制法和腐蚀法,本实施例中透光金属板的特殊构成,其所有表面均可以抛光,但不影响最终的透光效应。
具体地,在步骤S4中,所述特定光影图案为文字、二维码、条形码和标识中的任意一种或者组合。
本发明的另一实施例中还提供了一种基于3D打印技术的金属透光板,采用了上述所述的制备方法。
本发明的另一实施例中还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法。
虽然本发明公开披露如上,但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:三维模型设计;
在计算机中设计三维模型,所述三维模型包括多个不同区域的组件;
S2:3D打印;
在计算机中,对所述三维模型的不同区域的组件分别设定不同的3D打印工艺参数;
将所述3D打印工艺参数转换为机械指令,发送至金属3D打印机,所述金属3D打印机依据机械指令制造金属透光板;
S3:研磨抛光;
对所述金属透光板的表面进行研磨抛光,直至表面光滑;
S4:反射成像;
用灯光对研磨抛光后的金属透光板进行照射,检查反射至其他平面的特定光影图案。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,其特征在于,在所述步骤S2中,所述打印工艺参数包括功率、扫描速度、扫描路径策略和规划、截面形状以及层厚。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,其特征在于,在所述步骤S2中,所述金属3D打印机依据机械指令制造金属透光板具体包括:
对所述三维模型的不同区域的组件分别设定不同的3D打印工艺参数,以使不同组件在不同打印区域具有不同的材料性能;
控制不同区域的3D打印工艺参数,以使打印出来的金属透光板的不同区域组合形成特定光影图案。
4.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,其特征在于,在所述步骤S2中,所述透光金属板的材料为纯金属或合金材料。
5.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,其特征在于,所述金属粉末的材料性能包括:孔隙率、致密度、硬度、形变、残余应力、光学效应以及微结构。
6.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,其特征在于,在所述步骤S3中,所述透光金属板的表面均为抛光面。
7.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法,其特征在于,所述特定光影图案为文字、二维码、条形码和标识中的任意一种或者组合。
8.一种基于3D打印技术的金属透光板,其特征在于,采用权利要求1-7任一项所述的制备方法。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于3D打印技术的金属透光板的制备方法。
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