CN105058799A - 一种采用3d打印技术进行胎体制作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用3D打印技术进行胎体制作的方法，包括：按需求选定样本及样本图像；将选定的样本图像通过人为绘制进行设计再造，获得样本再设计图像；将样本再设计图像进行三维立体成型处理，获得所述样本的三维数字模型；将样本的三维数字模型导入3D打印机，编辑机器打印成型，形成打印胎体。本发明提供的采用3D打印技术进行胎体制作的方法，提供了一种新型的快速的大漆胎体制作方式，避免传统胎体制作时出现的弊端问题，由于光敏树脂3D打印胎体及纸质胎体完成度极高、表面平滑，大大节省了前期胎体制作所造成的财、物、力消耗，节省了工艺工序。只需稍作打磨，涂底漆，髹漆即可。节约工时与人力，能够尝试更多工艺技法。

Description

一种采用3D打印技术进行胎体制作的方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，尤其涉及一种采用3D打印技术进行胎体制作的方法。

背景技术

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。其中SLA即光敏树脂固化3D打印技术是运用得较为成熟的工艺技术之一。SLA激光成型即光固化立体造型，该技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的紫光外线激光以预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态数值逐点、逐层进行扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应而固化成型。SLA工艺技术的特点是有较高的精度和较好的表面质量，原材料的利用率接近100％环保可回收，成型完成度接近100％，使数字模型直观化，降低错误修复的成本。它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。它能制造形状复杂(如空心零件)、精细的零件(如工艺品、首饰等)，使设计、交流和评估更加形象化，使新产品设计、样品制造、市场定货、生产准备等工作能并行进行，提高效率。SLA选择的材料和其它工艺都有所不同，大部分工艺的材料均只有物理变化，而SLA则需要化学反应，因此SLA需要选择对激光有较快的吸收和响应速度的材料，以此来保证固化速度。

大漆工艺为我国传统手工艺，为一种表面处理工艺，其精髓源远流长，具有光亮洁净、易洗，体轻、隔热、耐腐等特点，具有较好的安全性，日本等地仍用漆器为食器。漆器生产工序复杂，耗工耗时，漆器品种又特别繁多，不仅用于装饰家具，器皿，文具和艺术品，而且还应用于乐器，丧葬用具等。漆器较为昂贵，分为胎体制作及表面漆处理两部分。其中胎体制作工艺复杂，有木胎、金属胎、脱胎等，成本较高。在制作胎体时，木胎运用较为广泛，直至今日仍被沿用，其制作无需模具，手工砗制(造型局限于圆形)，有漆器所追寻的轻巧特点，拥有定制基础，但批量产品一致性较差，且木胎存在材料开裂等问题，不稳定。金属胎制作工艺较为复杂，体重，需模具铸造，模具成本与错误修复成本较高，产品一致性较好，定制化困难，后期表面漆处理打磨较难。脱胎、夹纻胎，纻即麻布，是以木或泥做成内胎，再以涂漆灰的麻布等裱糊若干层，干实后，去掉内胎，最后在麻布壳上髹漆。这种轻巧的胎体初见于战国，秦代尚不多见，两汉中期以后逐渐流行，成为最普及的制胎方法，其需内胎、外胎模具，同样具有高成本、高人工的弊端。

表面漆处理分为底漆、表纻、挂灰、髹漆等步骤，其工序及内容根据具体漆器制作要求调整。其中底漆常用天然生漆即从漆树上采割的乳白色胶装液体，一旦接触空气后转为褐色，生漆的经济价值很高，具有耐腐、耐磨、耐酸、耐溶剂、耐热、隔水和绝缘性好、富有光泽等特性，是军工、工业设备、农业机械、基本建设、手工艺品和民用家俱等的优质涂料，底漆是胎体与髹漆的中间介质、过度涂层，使面漆与胎体更好的黏合，提高稳定性。表纻即在胎体表面裱糊麻布，以保障胎体的稳定性，增强强度，此步骤可根据胎体材质的选择而考虑是否使用。挂灰是将细腻的灰料刮附于胎体或麻布表面，打磨、打抹、刮裂，使表面厚薄均匀，镶嵌工艺除底灰外，还要上一次细灰；清灰，用砂纸或砂轮打磨，达到平整，无波浪纹；刮浆，用薄灰料将灰坯孔隙刮平，发现脱落处及时修补；砂磨，用细号水砂纸细磨，直至表面平滑完整。髹漆，用推光漆或腰果漆，均匀地刷涂(或喷涂、淋涂)于制好的灰坯上(刷涂时要先上后下，再由左向右依次涂刷)，下窨房阴干。待实干后，在由砂纸砂磨。然后根据需要再进行髹涂第二次、第三次......方法相同，漆器表面处理工艺颇多，素漆、剔漆、堆漆、镶螺钿、款彩等，呈现着工艺的多样性，根据产品要求制作即可。

在大漆工艺制作工序中，胎体的完整度与平滑度对整个漆器质量极为重要，决定着工时与成本。时至今日，大漆工艺虽传承发展延续至今，但仍无法革新胎体制作的高成本、高人工的工艺弊端。

因此，如何能设置出新的胎体制作方法，克服现有技术中胎体制作工艺复杂、成本高的弊端，成为技术人员需要考虑的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用3D打印技术进行胎体制作的方法，克服现有技术中胎体制作工艺复杂、成本高的弊端。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用3D打印技术进行胎体制作的方法，包括：

按需求选定样本及样本图像；

将选定的样本图像通过人为绘制进行设计再造，获得样本再设计图像；

将样本再设计图像进行三维立体成型处理，获得所述样本的三维数字模型；

将样本的三维数字模型导入3D打印机，编辑机器打印成型，形成打印胎体。

本发明提供的采用3D打印技术进行胎体制作的方法，提供了一种新型的快速的大漆胎体制作方式，避免传统胎体制作时出现的弊端问题，由于光敏树脂3D打印胎体及纸质胎体完成度极高、表面平滑，大大节省了前期胎体制作所造成的财、物、力消耗，节省了工艺工序。只需稍作打磨，涂底漆，髹漆即可。节约工时与人力，能够尝试更多工艺技法。具体来说，具有如下有益效果：

(一)通过人工采集自然样本、样本素材再设计、数字模型建造三方面内容的定制可能性极高的设计方法。在人工采集自然样本的步骤中，可根据客户和设计需求采摘自然样本，如海棠花、玫瑰花、百合花、瓜果等，输出结果不受素材母题、数量及工艺限制。在样本素材再设计步骤中，由于截取的素材无法直接使用，需要根据产品转换需求如杯、盘、碗，进行线形再设计，调整线形以至符合需求为止。在数字模型建造的步骤中，将再设计的线形素材用三维模型软件模拟出来，通过软件模拟、渲染实物效果，如有不合理处可反复修改，直至符合要求，其间所出现的造型问题不涉及实物修复，节省工时与成本。完成后直接导入光敏树脂固化3D打印机，完成设计输出，不造成人力及资源浪费。从设计阶段就能预见最终效果，避免打样，缩减环节。

(二)光敏树脂固化3D打印技术造型能力强，运用于产品初级手板模型打样，此种设计方法将光敏树脂固化3D打印技术引入至产品线中，其工艺特性使产品具有高度的一致性，即同一款产品批量化生产完成度高度一致；同时，也可以极致定制化，即批量生产的产品款式完全不一，且两种生产方式转换间不造成工艺附加损耗，改变了当今工业生产线中非此即彼的现状。

(三)现有大漆工艺在胎体制作上具有局限性，木胎手工砗制存在定制可能性，但人工消耗大，成本较高，产品一致性不高；金属胎模具成本高定制性差，成本高；脱胎工艺复杂，人工消耗大，需内模，成本高定制可能性小。而运用光敏树脂固化3D打印的胎体弥补了传统大漆胎体制作的工艺弊端，不仅能够高质量成型、保证产品一致性，且具有极致定制化的优势，不造成工艺附加损耗，降低胎体消耗的财、物、力，弥补了大漆受胎体局限的弊端，为大漆在未来的发展中提供制作新方案。同时，作为表面处理工艺，大漆能够完全覆盖光敏树脂胎体，解决光敏树脂材料无法直接作为产品的特性问题。在大漆工艺流程中，3D打印也为其节省了工序，传统胎体需批灰打磨多重，由粗目数砂纸打磨至细目数砂纸才可达到表面要求，而打印胎体的表面完成度可减少批灰打磨工序直接进入细目数砂纸打磨，节省工艺流程。

(四)实现在设计阶段预见最终效果，解决生产问题，在生产阶段减少生产人员，轻松化、简单化、为前期设计预留更大空间。

(五)3D打印纸质材质的胎体大批量节省成本，降低修整胎体阶段的工艺难度，改进传统大漆工艺的生产工序，发挥纸质材质轻盈的特性。

附图说明

图1为本发明实施例的采用3D打印技术进行胎体制作的方法流程图。

图2为本发明一应用实例中采用3D打印技术进行胎体制作的方法流程示意图。

图3为本发明应用实例的三维数字模型示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的主要思想是采用3D打印技术进行胎体制作，之后再对胎体进行大漆工艺处理，从而将大漆工艺与光敏树脂固化3D打印技术结合，可按需求对产品进行定制处理，并使产品可以进入生产线量化生产。

现今三维模型的需求量越来越多，在设计与生产领域，它可以按照一定的计算机算法生成、模拟实物，使设计人员可以预计、检查、修改错误，提高生产质量。而三维模型软件附带渲染功能可以实时计算机渲染，贴附材质，不仅在形态上模拟实物而且在材质、环境上均可构造出实际效果，提升产品成功率，降低因更改、修复代来的财、物、力消耗。多数三维模型无法直接应用到实物制造中，由于工艺叠加所造成的误差，往往实物与模型效果有出入。而SLA技术完全接受三维模型数据，且成形能力极强，可以完全呈现三维模型。为生产提供高效快捷的成型方式。

参照图1所示，为本发明实施例的采用3D打印技术进行胎体制作的方法流程图。所述方法包括以下步骤：

101，按需求选定样本及样本图像；

在本步骤中，可以通过人机交互界面选定样本及样本图像；这样就实现了按照客户需求进行定制化处理，具体的样本的选定，都可以按照客户的要求来进行；

102，将选定的样本图像通过人为绘制进行设计再造，获得样本再设计图像；

103，将样本再设计图像进行三维立体成型处理，获得所述样本的三维数字模型；

104，将样本的三维数字模型导入工业级光敏树脂固化3D打印机，编辑机器打印成型，形成打印胎体；

在此过程中，可高效利用打印机内部空间，调整产品摆放布局，提高空间利用率及产品量。

105，对所述打印胎体的光敏树脂材料表面进行打磨处理；

完成的打印胎体的光敏树脂形态表面光滑，需稍作打磨将表面打毛使其能够与底漆更好黏合；

106，对进行打磨处理后的打印胎体进行大漆制作。

由于光敏树脂3D打印胎体完成度极高、表面平滑，大大节省了前期胎体制作所造成的财、物、力消耗，节省了工艺工序。只需稍作打磨，涂底漆，髹漆即可。节约工时与人力，能够尝试更多工艺技法。

参照图2所示，为本发明一应用实例中采用3D打印技术进行胎体制作的方法流程示意图。本应用实例的方法包括：

步骤201，人工采摘自然形态的花卉样本(本发明的设计方法无原始形态局限，根据客户和设计要求可定制自然原形)，此处举例如海棠花(以造型复杂的海棠花举例来考验技术工艺，而不受期限至)。采摘自然海棠花卉n朵(n大于等于1)，截取样本海棠花俯视平面与正视立面图像。其中，每一朵海棠花样本的平面与立面图像为一组可记为P1，L1；P2，L2……；

步骤202，将截取的样本通过人为绘制途径进行设计再造，P1再设计后记为P1-1，L1记为L1-1……此步骤中配组可根据客户定制或设计意图匹配，如P1-1，L2-2为一组，或P3-3，L6-6等；

步骤203，利用数字模型3D三维制图设计软件建模如SolidWorks，进行造型，将步骤202中的样本再设计文件导入至三维软件中，平面(如P1-1)为三维软件“上视草图”中的线形组织，立面(如L1-1)为三维软件“前视草图”中的线形组织，其中平面线形组织与立面线形组织相交，运用软件造型功能成型，三维数字模型如图3所示(图中示出了平面线形组织301，立面线形组织302，以及其他的辅助线形303)。产品容量、尺寸可根据设计意图和客户需求进行调整；

步骤204，如若模型不符合需求，可返回至步骤202、203，直至模型符合客户要求为止；

步骤205，将三维数字模型文件导入工业级光敏树脂固化3D打印机，编辑机器打印成型；

在此过程中，可高效利用打印机内部空间，调整产品摆放布局，提高空间利用率及产品量；

步骤206，3D打印的光敏树脂材料表面打磨(完成的光敏树脂形态表面光滑，需稍作打磨将表面打毛使其能够与底漆更好黏合)；

步骤207，进行大漆制作，完成最终产品，得出设计输出。

本发明提供了一种适用于现代工业化生产线的以光敏树脂固化3D打印技术和传统大漆工艺相结合的可定制化的、互动的设计方法和方案。运用这种设计方法，将光敏树脂固化3D打印技术引入到生产一线中实现量化工业产品生产；提供一种新型的快速的大漆胎体制作方式，避免传统胎体制作时出现的弊端问题，展现其更大的丰富性。工艺与设计间的扬长避短，互补缺陷为当今产品生产中高度产品一致性与极致定制化并存提供广阔行业前景。

本发明涉及设计方法与工艺制作两方面内容。

其中设计方法涉及人工采集自然样本、样本素材再设计、数字模型建造三方面内容，三个步骤均为客户可参与的定制化设计方法。工艺制作方面涉及传统大漆工艺以及当代光敏树脂固化3D打印技术领域，提供客户可参与的、互动的定制化生产。包括两方面内容：一方面，在传统大漆工艺领域中提供一种更灵活的新的制胎方法，突破现有大漆生产过程，解决此工艺难进入产品生产、开发领域的问题；另一方面，提供一种将光敏树脂固化3D打印技术推广至生产线中的新方案，突破此技术只运用于打样阶段的现状，为新技术开拓量化空间，根据设计意图或客户需求可直接调整数据输入，完成理想化设计输出。本发明实现了产品的极致定制化和高度一致性的并存，同时强化了大漆工艺与光敏树脂固化3D打印工艺在市场中的特性发挥，也为大漆工艺、光敏树脂固化3D打印工艺开拓预留更大的发展空间。

在3D打印材料方面，可通过层叠普通纸张来制造全彩立体模型。方法是采用普通喷墨打印机在普通纸张上打印图像，然后将这些纸一张张剪裁出截面形状并粘在一起。首先采用喷墨打印机，给截面形状(一张张的纸)上相当于立体模型表面的部分(轮廓线)着色。除了轮廓线部分以外，定位用的标记也事先打印在了纸张的四角上。经过喷墨打印机着色的纸张，按照立体模型的最下层在最上面的顺序层叠。以这种状态，在3D打印机上设定纸张数量。3D打印机将纸一张张地运往造型区。此时可参照前面提到的标记进行定位，从而确保轮廓线相对位置的精度。运到造型区的纸张，先通过刀具剪断轮廓线，然后涂布粘合剂。剪断轮廓线时，立体模型(截面形状的轮廓线)以外的部分也会留下痕迹。目的是造型完成后容易将立体模型取出，也就是容易剔除立体模型以外的部分。基于同样的理由，整张纸都会涂布粘合剂。让周围带有突起的小型圆板状部件接触纸张表面，从而涂布粘合剂。在突起上涂布粘合剂，使圆板慢慢转动，同时按住纸张。这样，在纸张的表面，粘合剂就会涂布在点上。控制圆板的动作，以使截面形状部分的密度变高、除此以外部分的密度变低。以这种状态，将下一层的纸张运送至造型区，并层叠在上方。于是，整个造型区上升，在与上方圆板之间的空隙内进行压缩。也就是说，按住刚刚层叠的纸张，利用已经涂布的粘合剂，固定在其下方的纸张上。纸材料3d打印可运用再生纸，可降解可回收可再生，循环材料，经济环保，成品具有轻盈，防水等特性。在此技术支撑下打印素色胎体以降低打印工时与喷色耗材，以最优再生材料，低成本完成胎体制作。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用3D打印技术进行胎体制作的方法，其特征在于，包括：

按需求选定样本及样本图像；

将选定的样本图像通过人为绘制进行设计再造，获得样本再设计图像；

将样本再设计图像进行三维立体成型处理，获得所述样本的三维数字模型；

将样本的三维数字模型导入3D打印机，编辑机器打印成型，形成打印胎体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述打印材料为光敏树脂或者纸质材料。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述打印胎体的光敏树脂材料表面进行打磨处理的步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

对进行打磨处理后的打印胎体进行大漆制作的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过人机交互界面选定样本图像及进行设计再造。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选定样本及样本图像，包括：

人工采摘自然形态的花卉样本，采摘n朵，其中n大于等于1，截取样本俯视平面与俯视立面图像。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，每一朵花卉样本的俯视平面与俯视立面图像分为一组；通过人为绘制途径进行设计再造时，按设计意图重新将俯视平面与俯视立面图像进行分组。