[发明专利]一种彩色3D物体的变频打印方法及系统

说明书

本发明提供一种彩色3D物体的变频打印方法，通过逐层打印的方式制成彩色3D物体，包括如下步骤：a.基于目标物体的层结构数据使用成型材料打印，形成层结构成果，其中，成型材料通过变频喷射的方式喷出；b.步骤a之后或者同时，基于层色彩数据使用彩色墨水在层结构成果表面打印，形成层打印成果；c.重复步骤a和步骤b形成多个层打印成果，且多个层打印成果叠加形成彩色3D物体。本发明还提供用于执行所述变频打印方法的变频打印系统，包括处理终端、驱动控制器以及打印头。本发明提供的彩色3D物体的变频打印方法以及打印系统，节省了成型材料的用量，降低了彩色3D物体的制作成本。

技术领域

本发明属于3D物体快速成型领域，尤其涉及采用喷墨打印头进行逐层叠加式制造3D物体的技术，特别是一种彩色3D物体的变频打印方法及系统。

背景技术

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模型切片后逐层加工堆积起来制作3D物体。

目前，采用快速成型技术制作3D物体具体有熔融沉积技术(简称：FDM技术)、立体光刻技术(简称：SLA技术)、选择性激光烧结技术(简称：SLS技术)、叠层成型技术(简称：LOM技术)或三维喷墨打印技术(简称：3DP技术)等。其中，采用3DP技术制作3D物体是近年来关注研究的热点之一，尤其在如何使用3DP技术制作出全彩色3D物体方面。

现有的使用3DP技术制作彩色3D物体的报道，如专利名称为“用于3D打印的多彩色墨水、3D打印机和控制3D打印的方法”的美国专利US20150094394A1,采用红(M)、黄(Y)、蓝(C)、黑(BK)四色光固化树脂墨水作为3D物体的成型材料，且该四色墨水分别装于不同的喷墨打印头中，根据3D模型的数据信息通过驱动控制器控制打印头进行逐层喷墨打印，由于采用的是光固化树脂材料，打印头喷出的每一滴墨经光固化后具有一定的体积，大量固化的墨滴逐层堆积形成3D物体。喷墨打印头在进行喷墨打印的原则是每个像素点对应一个墨滴，例如打印红色区域时每个像素点对应喷射一个红色墨滴，当打印绿色区域时每个像素点需要喷射一个黄色墨滴和一个蓝色墨滴，由于绿色区域中一个像素点对应了两个墨滴而红色区域中一个像素点对应了一个墨滴，此时造成3D物体的表面不平整，最终影响3D物体的尺寸精度。因此，采用该专利技术只能打印出有限几种颜色的彩色物体，而不能实现全彩色。

另有资料报道采用红(M)、黄(Y)、蓝(C)三色光固化树脂和白色(W)光固化树脂作为成型材料结合使用能打印出全彩色的3D物体。但是，使用该方法制作彩色3D物体时必须保证不同材料之间的物理性能基本一致，如：粘度、收缩率、表面张力等，尤其是对收缩率的要求严格，若各材料之间的收缩率不一致，在进行光固化之后墨滴的体积大小不一，此时造成3D物体的表面不平整，最终影响3D物体的尺寸精度。而且，采用该方法制作彩色3D物体，成型材料的制作成本相对较高。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种彩色3D物体的变频打印方法，通过逐层打印的方式制成所述彩色3D物体，其特征在于，包括如下步骤：

a.基于目标物体的层结构数据使用成型材料打印，形成层结构成果，其中，所述成型材料通过变频喷射的方式喷出；

b.所述步骤a之后或者同时，基于层色彩数据使用彩色墨水在所述层结构成果表面打印，形成层打印成果；

c.重复所述步骤a和步骤b形成多个层打印成果，且多个所述层打印成果叠加形成彩色3D物体。

优选地，在所述步骤a中，所述变频喷射的方式为间隔喷射或者全喷射和间隔喷射交替进行，且在所述步骤b中，在未喷射所述成型材料的位置使用彩色墨水进行打印。

优选地，在所述变频喷射的过程中，当执行全喷射时，喷孔的数量为偶数。

优选地，所述层结构成果为网格状结构。

优选地，在所述步骤a之前包括如下步骤：