[发明专利]一种多材料3D物体的打印方法及打印控制装置

说明书

本发明提供一种多材料3D物体的打印方法，包括以下步骤：a.基于目标物体的每组区域信息随机生成至少一组区域打印数据，则根据所述目标物体每层的多组所述区域信息对应生成层打印数据，多组所述层打印数据形成3D物体打印数据；b.基于所述3D物体打印数据进行逐层打印；c.将所述步骤b中的逐层打印成果叠加形成3D物体。使用本发明打印生成的3D物体材质均匀，拓宽了使用喷墨打印技术制造3D物体的应用范围，实现了同一3D物体不同区域之间材料的平滑过渡。

技术领域

本发明涉及快速成型技术，尤其涉及采用喷墨打印头进行逐层加式制造3D物体的技术，特别是一种多材料的3D物体的打印方法及打印控制装置。

背景技术

快速成型技术又称快速原型制造技术，是在计算机控制下基于离散/堆积的原理，将物体的物理形状通过造型软件或三维扫描仪转化为三维数字立体模型，并用该模型生成STL文件，用分层软件将此模型在Z轴离散，形成一系列具有相同厚度或不同厚度的薄片，然后利用熔融沉积技术(FDM技术)、立体光刻技术(SLA技术)、选择性激光烧结技术(SLS技术)或叠层成型技术(LOM技术)等将这一系列的薄片逐层加工堆积起来，最后经过后处理得到3D图像。

相较于传统的SLA、SLS和LOM技术，多喷立体打印技术(MJP技术)是根据喷墨打印机的工作原理，在数字信号的激励下使喷嘴腔室中的液体(成型材料和/或制成材料)在瞬间形成液滴，并以一定的速度和频率从喷嘴中喷出，按指定路径逐层固化成型，最终得到3D图像，使用MJP不需要昂贵的激光系统，因此设备价格便宜，运行和维护成本也很低；相较于FDM技术，使用MJP技术可以在更低的温度下工作；而且MJP技术还具有操作简单、成型速度快、适用的材料种类多、成型件的精度高，可在办公环境下使用等优点，因此MJP技术是目前快速成型技术研究的热点之一。

现有的MJP技术多用于打印单一材料的3D物体，少数用于打印含有多种材料(至少两种材料)的3D物体。在现有的采用MJP技术打印多材料3D物体时有如下两种方案：

方案一：根据多材料3D物体的各部分的材质事先选好对应的材料，在进行喷墨打印过程中打印头喷嘴根据各部分的材质将选好的材料进行分配，逐层叠加形成3D物体。方案一的缺陷是：由于每个打印头对应一种打印材料，而打印头的数量是有限的，相应的采用方案一打印多材料3D物体所能选择的材料种类的数量有限，同时采用此方案打印需要根据3D物体的各部分的材质分别对应单独开发不同的材料，这样大大增加了人力成本以及制造成本。

方案二：与方案一不同的是，方案二并不需要根据3D物体的各部分的材质事先单独开发多种打印材料，而是根据多材料3D物体的各部分的材质选好多种基础喷墨打印材料，在实际的打印过程中，多种基础喷墨打印材料按照不同比例混合从而形成不同种类的打印材料，不同种类的打印材料对应多材料3D物体的各部分的材质。方案二在方案一的基础上做了改进，但仍然存在缺陷：采用方案二打印形成的3D物体在水平方向或垂直方向存在材料分布不均匀的情况，同时多种基础喷墨打印材料的混合比例也不是任意的，不能满足个性化设计的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，根据本发明的一个方面，提供一种多材料3D物体的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.基于目标物体的每组区域信息随机生成至少一组区域打印数据，则根据所述目标物体每层的多组所述区域信息对应生成层打印数据，多组所述层打印数据形成3D物体打印数据；

b.基于所述3D物体打印数据进行逐层打印；

c.将所述步骤b中的逐层打印成果叠加形成3D物体。

优选地，对所述至少一组区域打印数据分别进行随机性测试，将其中Y组随机性测试不合格的区域打印数据舍弃，并重新随机生成Y组区域打印数据，其中Y≥0。

优选地，所述随机性测试按照如下方式执行：每生成一组所述区域打印数据后接着执行一次随机性测试。