[发明专利]一种3D水转印精准上色工艺

说明书

本发明公开了一种3D水转印精准上色工艺，通过转印活化使转印PVA薄膜进入活化状态，接着通过仿真计算模拟PVA拉伸及形变过程，再通过预形变图像获取转印预变形图像，最终通过图文转印实现3D水转印的精准上色。本发明主要以改进水转印工艺流程为基础，通过水转印最佳像素墨量、转印最佳水温、最佳烘干温度工艺参数，在保证PVA薄膜拉伸性能优良前提下，使转印图文颜色准确还原，通过对复杂立体曲面物体点对点映射计算，实现三维物体精。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种3D水转印精准上色工艺。

背景技术

随着3D打印技术及产品向多材料、多功能方向发展，黑白或单一颜色的3D打印产品已经不能满足日益增长的消费需求，因此赋予3D打印产品更丰富的色彩和图文信息将成为3D打印产品的发展趋势。通过材料成形着色，充分利用成形材料特性，形成具有局部特征展示和外观颜色表达的3D打印成形件，但是材料成形着色在产品表面可以明显看见颜色的过渡，导致颜色着色不均匀。

而且，3D打印产品基本都属于复杂形状曲面，而现有的电镀、上釉、转印、手绘等三维曲面着色技术，主要以手工操作为主，不能适应于大规模工业生产，为了使3D打印产品的色泽生动、形象逼真，达到天然、以假乱真的效果，研究和开发三维物体水转印精装上色技术是实现曲面着色工业化生产的重要途径。目前，相关研究人员展开对水转印及水披覆转印技术相关研究，唐裕标、马千里等研究人员先后对水转印和水披覆转印技术进行研究，从转印材料、承印材料、印前处理技术、转印工艺技术等方面对水转印技术进行分析研究，通过分析研究指出水转印技术存在问题和缺陷，由于水转印薄膜的特性限制，在水转印过程中装置与条件会影响到薄膜的伸展情况和图案的精准再现效果，因此，进一步的研究和完善水转印技术，实现3D打印物品外观所需图案及色彩的高精度还原，对于推动彩色3D打印及3D产品精准上色技术的发展具有重要意义。

现有精准上色技术中物体的凹凸面很难用彩色薄膜覆盖，多层次叠加覆膜易导致颜色偏离混合区域的原始纹理，薄膜拉伸会导致颜色变浅，薄膜厚度估计在精准上色非线性薄膜模型中是一个近似值，不太准确。

发明内容

本发明针对传统水转印技术中转印模型与图文无法精准对齐、颜色过度明显、着色不均匀等缺陷，提供一种3D水转印精准上色工艺。

本发明提供的3D水转印精准上色工艺具体包括以下制备步骤：

S1.转印活化：将PVA薄膜于恒湿条件下，将PVA薄膜放置在恒温转印水槽中浸泡备样，加入活化剂，使转印PVA薄膜进入活化状态；

S2.仿真计算：根据三维物体转印模型形状以及步骤S1中PVA薄膜入水角度，利用斯托克斯流模型对步骤S1中进入活化状态的PVA膜进行建模仿真，模拟PVA拉伸及形变过程；

S3.预形变图像获取：根据步骤S2仿真模拟结果，建立PVA薄膜与三维物体转印模型映射关系坐标，根据映射关系计算获得转印预变形图像；

S4.图文转印：在步骤S1活化后的PVA薄膜上印刷上步骤S3获得的转印预变形图像，利用水转印设备将预变形图像转印到三维物体表面，待图文转印到三维物体表面后水洗水下摇晃，取出烘干三维物体，即实现3D水转印精准上色工艺。

步骤S3中所述映射关系计算具体包括以下步骤：首先把通过深度相机扫描和ICP(Iterative Closest Point迭代最近点)算法计算得到三维物体转印模型并计算模型水位线，建立以连续性理论力学为基础的模拟运动过程，并用隐式方法求解从而更新承印物每个顶点的速度和薄膜厚度，通过ICP算法不断更新匀速下降承印物的位置与水位线，直至三维物体完全浸入水中，利用无数个不断更新的数据、通过映射函数关系建立三维物理和二维图像的逐点对应关系，将纹理图案由本应贴合三维物体的复杂表面转换成了二维平面图像，即得转印预变形图像。

进一步地，步骤S1所述恒湿湿度为70～80％，恒温转印水槽水温25～30℃。