一种具有悬空结构的3D物体的打印方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种3D物体的打印方法，包括如下步骤：a.基于界面层数据使用一种界面层材料打印界面层，基于非界面层数据使用一种非界面层材料打印非界面层，至少部分层支撑成果由界面层和非界面层组成，界面层将非界面层与层打印成果隔离；其中，层打印成果使用成型材料打印，且相互接触的所述界面层材料和所述成型材料的物理性质不同，所述界面层材料的物理性质与所述非界面层材料的物理性质不同；b.重复步骤a形成多个层支撑成果和多个层打印成果，且多个层打印成果和多个层支撑成果相互叠加形成3D物体。本发明专利技术的打印方法能够打印出高精度的具有复杂结构的3D物体。

A printing method and device for a 3D object with a suspended structure

The present invention provides a printing method for 3D objects, which comprises the following steps: A. interface layer data interface layer using a print interface layer based on non interface layer data using a non interface layer interface layer based on non printing, at least in part by the interface layer and the support layer of non interface layer, interface layer the non interface layer and layer isolation layer wherein the printing; printing using printing molding material, physical properties and contact the interface layer and the forming of different materials, the physical properties of the interface layer and the non layer material physical properties of different interface; B. repeat steps a form a supporting layer and a plurality of layers of printing results, and a plurality of layers and a plurality of support layer of printing results are superposed to form 3D objects. The printing method of the present invention can print out high precision 3D objects with complex structures.

【技术实现步骤摘要】
一种具有悬空结构的3D物体的打印方法及装置
本专利技术涉及3D物体快速成型
，尤其涉及一种具有悬空结构的3D物体打印方法及装置。
技术介绍
快速成型技术又称快速原型制造技术或加式制造技术，其基本原理都是基于3D模型切片后经过数据处理最终采用逐层加工堆积的方式制作3D物体。根据目标3D物体的形状差异其具体制作过程存在差别，第一种方式为：目标3D物体制作过程中仅使用成型材料进行每一层的打印，后一层成型材料叠加在前一层成型材料上，最终制作出目标3D物体；第二种方式为：在目标3D物体制作过程中存在后一层架空前一层的现象，即目标3D物体具有悬空结构，为了将目标3D物体准确的打印出来此时在打印过程中不仅需要成型材料打印目标物体还需要使用支撑材料打印支撑结构为对应的层提供支撑。然而，支撑结构的作用在于填充到悬空结构中提供支撑，在目标3D物体打印完成后支撑结构必须从目标3D物体上移除，且在移除过程中必须确保不损坏目标3D物体本身的结构。现有技术中，当目标3D物体存在悬空结构时，则需要采用第二种方式打印，在具体的打印过程中，主要在成型材料和支撑材料的性能差异上考虑，例如存在如下几种解决方式：解决方式一为：成型材料选择非水溶性的材料、支撑材料选择水溶性的材料，待目标3D物体打印完成后将目标3D物体置于水中，支撑结构在水中慢慢溶解最终从目标3D物体上移除，如美国专利US6569373B2、US9138981B1和US8460451B2等，然而使用该方法移除支撑结构的不足之处在于：一方面支撑结构在水中溶解速度相对较慢，另一方面浪费水资源且具有污染水体的风险。解决方式二为：支撑材料选择能在特定溶剂中溶解的材料，待目标3D物体打印完成后将目标物体置于该特定溶剂中，支撑结构在溶剂中慢慢溶解最终从3D物体上移除，如美国专利US7479510B等，然而使用该方法移除支撑结构的不足之处为支撑结构在溶剂中溶解速度相对较慢，另一方面使用有机溶剂容易造成环境污染。解决方式三为：成型材料和支撑材料选择具有不同熔点的温度固化材料其中支撑材料的熔点低于成型材料，如选择不同熔点的蜡材料，待目标3D物体打印完成后将目标3D物体置于升温环境中，待温度升高至支撑材料熔点范围内时支撑结构慢慢溶解最终从目标3D物体上移除，如美国专利US7399796B2、US857525882等，然而使用温度固化材料进行喷墨打印时对整个墨路系统的温控要求较高，否则温度过低材料粘度增大流动性变差甚至堵塞打印头。解决方式四为：支撑材料选择机械性能不同于成型材料的材料，如支撑材料的强度和/或硬度比成型材料更低，或支撑材料比成型材料更脆等，待目标3D物体被打印完成后使用机械力将支撑结构移除，然而由于支撑结构在目标物体的打印过程中为目标物体提供支撑，其更低的强度和/或硬度难以支撑起整个目标物体，容易导致目标物体变形影响成型精度，或支撑材料的脆性更高，在支撑过程中支撑结构容易开裂，从而影响目标物体的成型精度。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，根据本专利技术的一个方面，一种具有悬空结构的3D物体打印方法，通过多个层支撑成果和多个层打印成果相互叠加的方式打印3D物体，包括如下步骤：a.基于界面层数据使用一种界面层材料打印界面层，基于非界面层数据使用一种非界面层材料打印非界面层，至少部分所述层支撑成果由所述界面层和所述非界面层组成，所述界面层将所述非界面层与所述层打印成果隔离；其中，所述层打印成果使用成型材料打印，且相互接触的所述界面层材料和所述成型材料的物理性质不同，所述界面层材料的物理性质与所述非界面层材料的物理性质不同；b.重复所述步骤a形成多个所述层支撑成果和多个所述层打印成果，且多个所述层打印成果和多个所述层支撑成果相互叠加形成3D物体。优选地，在所述3D物体中，所述界面层材料的总量小于所述非界面层材料的总量。优选地，在由所述界面层和所述非界面层组成的所述层支撑成果中，所述界面层材料的总量小于所述非界面层材料的总量。优选地，多个所述界面层将所述层打印成果与多个所述非界面层隔离，多个所述界面层连续分布，多个所述非界面层也连续分布。优选地，多个所述界面层使用一种所述界面层材料打印，多个所述非界面层使用一种所述非界面层材料打印。优选地，多个所述界面层使用多种所述界面层材料打印，多个所述非界面层使用多种所述非界面层材料打印。优选地，相互接触的所述界面层材料和所述成型材料的物理性质以及所述非界面层材料的物理性质为机械性能。优选地，所述机械性能为强度或者硬度。优选地，相互接触的所述界面层材料的机械性能小于所述成型材料的机械性能。优选地，所述界面层材料的机械性能小于所述非界面层材料的机械性能。优选地，所述层支撑成果通过机械力撞击的方式去除。优选地，所述机械力撞击的方式为水流冲击或者超声波振动或者手工剥离。优选地，在所述步骤a之前包括如下步骤：a1.将所述目标物体进行分层并获取每层的层打印数据，所述层打印数据至少包括层成型数据，所述层成型数据用于打印所述层打印成果。优选地，所述层打印数据还包括所述界面层数据或所述层打印数据还包括所述界面层数据和所述非界面层数据。优选地，所述层成型数据包括层成型结构数据和层成型非结构数据，所述界面层数据包括界面层结构数据和界面层非结构数据，所述非界面层数据包括非界面层结构数据和非界面层非结构数据。优选地，所述层成型非结构数据包括层成型色彩数据和/或层成型材料性质数据，所述界面层非结构数据包括界面层色彩数据和/或界面层材料性质数据，所述非界面层非结构数据包括非界面层色彩数据和/或非界面层材料性质数据。优选地，所述成型材料、所述界面层材料以及所述非界面层材料均为光固化材料。根据本专利技术的另一方面，还提供一种具有悬空结构的3D物体打印装置，包括：处理终端，其用于将所述目标物体进行分层并获取每层的层打印数据；喷涂装置，所述喷涂装置设置有至少一个成型材料出口、至少一个界面层材料出口和至少一个非界面层材料出口；驱动控制器，其基于所述层打印数据控制所述喷涂装置执行打印动作。优选地，所述喷涂装置为打印头，所述成型材料出口为所述打印头的成型材料通道，每个所述成型材料通道设置有多个成型材料喷孔，所述界面层材料出口为所述打印头的界面层材料通道，每个所述界面层材料通道设置有多个界面层材料喷孔，所述非界面层材料出口为所述打印头的非界面层材料通道，每个所述非界面层材料通道设置有多个非界面层材料喷孔。优选地，还包括光固化源，所述光固化源用于固化所述成型材料、所述界面层材料以及所述非界面层材料。优选地，所述光固化源为UV光源、红外光源或电子束。优选地，还包括校平机构，其用于对所述层打印成果、所述界面层以及所述非界面层校平。本专利技术提供的打印具有悬空结构3D物体的方法，将支撑结构成果分为界面层和非界面层，并且使用一种界面层材料打印界面层，使用一种非界面层材料打印非界面层，只要界面层能够与成型材料剥离，则非界面层自然与成型材料分离，这样，通过调整界面层材料的种类可以达到提高剥离速度、环保、降低剥离条件等有益效果，通过调整非界面层材料的种类可以达到提高支撑效果、改善3D物体尺寸精度等有益效果。因此，使用本专利技术的打印方法能够打印出高精度的具有复杂结构的3D物体。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有悬空结构的3D物体的打印方法，通过多个层支撑成果和多个层打印成果相互叠加的方式打印3D物体，其特征在于，包括如下步骤：a.基于界面层数据使用一种界面层材料打印界面层，基于非界面层数据使用一种非界面层材料打印非界面层，至少部分所述层支撑成果由所述界面层和所述非界面层组成，所述界面层将所述非界面层与所述层打印成果隔离；其中，所述层打印成果使用成型材料打印，且相互接触的所述界面层材料和所述成型材料的物理性质不同，所述界面层材料的物理性质与所述非界面层材料的物理性质不同；b.重复所述步骤a形成多个所述层支撑成果和多个所述层打印成果，且多个所述层打印成果和多个所述层支撑成果相互叠加形成3D物体。

【技术特征摘要】
1.一种具有悬空结构的3D物体的打印方法，通过多个层支撑成果和多个层打印成果相互叠加的方式打印3D物体，其特征在于，包括如下步骤：a.基于界面层数据使用一种界面层材料打印界面层，基于非界面层数据使用一种非界面层材料打印非界面层，至少部分所述层支撑成果由所述界面层和所述非界面层组成，所述界面层将所述非界面层与所述层打印成果隔离；其中，所述层打印成果使用成型材料打印，且相互接触的所述界面层材料和所述成型材料的物理性质不同，所述界面层材料的物理性质与所述非界面层材料的物理性质不同；b.重复所述步骤a形成多个所述层支撑成果和多个所述层打印成果，且多个所述层打印成果和多个所述层支撑成果相互叠加形成3D物体。2.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在所述3D物体中，所述界面层材料的总量小于所述非界面层材料的总量。3.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在由所述界面层和所述非界面层组成的所述层支撑成果中，所述界面层材料的总量小于所述非界面层材料的总量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的打印方法，其特征在于，多个所述界面层将所述层打印成果与多个所述非界面层隔离，多个所述界面层连续分布，多个所述非界面层也连续分布。5.根据权利要求4所述的打印方法，其特征在于，多个所述界面层使用一种所述界面层材料打印，多个所述非界面层使用一种所述非界面层材料打印。6.根据权利要求4所述的打印方法，其特征在于，多个所述界面层使用多种所述界面层材料打印，多个所述非界面层使用多种所述非界面层材料打印。7.根据权利要求1至3和5和6中任一项所述的打印方法，其特征在于，相互接触的所述界面层材料和所述成型材料的物理性质以及所述非界面层材料的物理性质为机械性能。8.根据权利要求7所述的打印方法，其特征在于，所述机械性能为强度或者硬度。9.根据权利要求8所述的打印方法，其特征在于，相互接触的所述界面层材料的机械性能小于所述成型材料的机械性能。10.根据权利要求8所述的打印方法，其特征在于，所述界面层材料的机械性能小于所述非界面层材料的机械性能。11.根据权利要求9或10所述的打印方法，其特征在于，所述层支撑成果通过机械力撞击的方式去除。12.根据权利要求11所述的打印方法，其特征在于，所述机械力撞击的方式为水流冲击或者超声波振动或者手工剥离。13.根据权利要求1至3和5和6...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋韦，陈伟，陈晓坤，马达荣，周毅，陈保全，
申请(专利权)人：珠海赛纳打印科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44