[发明专利]一种无支撑增材制造方法

说明书

本发明涉及一种无支撑彩色增材制造方法，该方法采用彩色光敏树脂作为增材制造原料，使用计算机控制并负载不同颜色光敏树脂的多个喷头协同挤出原料，借助计算机辅助软件对制备材料构建模型，并控制喷头在调配好有机凝胶中按照三维模型进行挤出制造，挤出制造的结构在有机凝胶中维持模型形态，再使用固化光源对有机凝胶中的光敏树脂进行照射，光敏树脂发生固化，将包覆的有机凝胶去除，最终得到产品。本发明通过彩色光敏树脂、多喷头挤出及计算机辅助，实现彩色增材制造技术并一次制造完成，通过在有机凝胶中进行挤出制造，在无需使用附加支撑的前提下完成立体空间增材制造的过程，提高了增材制造的效率，同时节约了增材制造过程的耗材与成本。

技术领域

本发明属于液态树脂光固化立体成型技术领域，尤其涉及一种无支撑彩色增材制造方法。

背景技术

增材制造技术融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。其中立体光固化成型技术具有增材制造精度高，增材制造效率高等特点受到广泛使用。随着对材料空间结构要求的复杂化，现有的增材制造技术对空间结构构造方面出现了很多弊端，由于增材制造过程是基于堆积原理进行的，因此在一些空间结构堆积过程中需要构件支撑，否则其空间结构在后期的定型过程中会出现变形的现象，而支撑本身也存在一定的局限性。一方面，支撑结构需要一定条件，在制造模型的过程中需要解决到支撑机构如何构建的问题，因此会增加构建过程的难度，并且一些空间结构的构建也会因此受到局限。另一方面，支撑过程中支撑结构数量不宜过多与过复杂，否则在后期去除支架时会影响到最终成品的质量，大量的支撑结构也会增加增材制造的成本与周期。此外，材料对多彩化(彩色打印)的需求也日益见长，而在增材制造过程中能够完成多彩化也是增材制造的一个趋势。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种无支撑彩色增材制造方法，该方法具有增材制造过程无需支撑，制造效率高，易于操作，成本低的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种无支撑彩色增材制造方法，包括如下步骤：

S1：3D打印机的准备

将光敏树脂加入3D打印机中，所述3D打印机的打印喷头的数量至少为两个，且每个打印喷头中装载的光敏树脂的色调不同；

S2：打印及光固化

通过3D打印机的打印喷头将光敏树脂注入到有机凝胶中，注入的光敏树脂按照产品的三维数字模型在有机凝胶内部层层堆积形成挤出模型；对挤出模型进行光固化，得到固化模型；

S3：后处理

将固化模型外部包裹的有机凝胶去除得到最终产品；

其中，有机凝胶的粘度为100-500000Pa·s。

进一步的，步骤S3中所述三维数字模型为成型物体三维模型切片模型，多个打印喷头按照切片模型中每一层的结构信息与色调的设计完成协同喷出与堆积。

进一步的，所述3D打印机还包括收容池，所述收容池中装有所述的有机凝胶。

本发明采用彩色光敏树脂作为增材制造原料，使用计算机控制并负载不同颜色光敏树脂的多组喷头协同挤出原料，借助计算机辅助软件对制备材料构建模型，并控制喷头在调配好有机凝胶中按照计算机软件制定的模型进行挤出制造，挤出打制造的结构在有机凝胶中维持模型形态，再使用固化光源对有机凝胶中的光敏树脂进行照射，光敏树脂发生固化，将包覆的有机凝胶使用物理或化学手段进行分离，最终得到增材制造成品。