CN109774151A - 一种粉基3d打印件浸渍着色的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，包括如下步骤：包裹固定步骤、浸渍方案确定步骤、浸渍干燥步骤、记录差值步骤和检测步骤。本发明的优化方法采用带节点的橡皮筋组对粉基3D打印件进行包裹固定，并由此确定浸渍区域与顺序，结合所述浸渍层厚度检测方法，快速实现精确控制3D打印件表面着色的均匀性来提升浸渍着色效果。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法。
背景技术
3D打印技术作为一种具有产业革命性的数字化制造技术，在工业设计、文化创意、服饰与鞋等个性化定制领域应用越来越广泛。而3D打印技术最开始源自于麻省理工学院申请的单色粉基3D喷墨打印发明专利，随着不同打印工艺以及打印基材开发形成了各种特色的3D打印服务与应用，其中彩色3D打印应用就是一个非常热门的细分领域。
彩色3D打印技术从打印基材角度可划分为全彩粉基3D打印、全彩塑基3D打印、全彩纸基3D打印等主流3D打印工艺，其中全彩粉基3D打印应用最为广泛。全彩粉基3D打印主要是通过每分层打印过程中透明石膏粉颗粒在透明胶粘结成型，并在分层轮廓边缘喷印彩色胶黏剂直至彩色三维模型打印完毕的技术。然而由于现有分层中石膏粉颗粒尺寸限制、彩色胶黏剂厚度精细控制难度以及打印模型后处理方法缺乏等因素的影响，使得粉基3D打印工艺在复杂的定制应用中出现3D打印件表面颜色再现不理想。
目前，针对彩色3D打印件后处理技术主要有抛光、喷砂与上色，其中上色处理技术主要包含人工描色、浸渍、喷蜡等具体方法。浸渍是一种非常快速与便捷的3D打印件颜色后处理方法，适合全彩3D打印在不同领域内产业化推广。在粉基3D打印件表面浸渍处理方面，专利CN201510190934.0即“一种粉基3D打印成品色彩再现的优化方法”提出了笔刷式浸渍方法、装置以及新浸渍液配方，但对于尺寸超大型3D打印件所需浸渍时间就非常大而难于满足批量化生产要求。在全彩纸基3D打印件表面浸渍处理方面，根据公开的专利CN201711322078.5“一种纸基3D打印的酒包装模型表面色鲜艳度优化方法”提供了水性蜡浸渍以及水性白胶涂覆相结合的优化方法，然而这对粉基3D打印件表面处理并不普遍适用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，该方法采用带节点的橡皮筋组对粉基3D打印件进行包裹固定，并由此确定浸渍区域与顺序，结合所述浸渍层厚度检测方法，快速实现精确控制3D打印件表面着色的均匀性来提升浸渍着色效果。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，包括如下步骤：
包裹固定步骤：根据粉基3D打印件的造型与尺寸，选择带节点的橡皮筋组对3D打印件进行包裹固定；
浸渍方案确定步骤：根据带节点的橡皮筋组的包裹方案确定分批浸渍的外表区域与顺序；
浸渍干燥步骤：用两个铁丝钩分别勾住目标浸渍区域两端节点，缓慢将3D打印件置入装有浸渍液的橡胶材质的软盘中，控制两个铁丝钩做上下错位运动持续5～8次后将3D打印件提出液面再用带多孔槽的热吹风干燥；
记录差值步骤：将每次干燥后的浸渍区域边缘放在带有5～10个LED灯纵向组合的柔光检测装置4～6cm处，自上而下观察浸渍区域表面透明层厚度变化，并记录变化大的区域；
检测步骤：按照设定的浸渍区域与顺序依次进行浸渍、干燥与检测，确定每次浸渍区域表面透明层厚度相对上一次浸渍形成透明层厚度的差值，与设定的阈值对比来确定是否需要再次浸渍。
进一步地，包裹固定步骤中，带节点的橡皮筋组为由4～6根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔方式编织而成的菱形网状结构。
进一步地，浸渍方案确定步骤中，带节点的橡皮筋组的包裹方案根据3D打印件尺寸以及被包裹面积率来选择端包裹式、半包裹式或全包裹式。
进一步地，3D打印件尺寸根据其模型体积分为小型、中型和大型，小型的模型体积小于125cm3，大型的模型体积大于1000cm3，中型的模型体积位于小型和大型之间。
进一步地，被包裹面积率为1/2、1/5或1/10，被包裹面积率即从视觉上判断3D打印件被包裹面积占整体面积的比例。
进一步地，浸渍干燥步骤中，橡胶材质的软盘为船型的浅盘，浅盘的长轴为12cm～20cm，短轴为6～12cm。
进一步地，浸渍干燥步骤中，热吹风干燥的温度为30～50℃，时间为20～40s。
进一步地，检测步骤中，设定的阈值为0.1mm，小于该阈值需要再次浸渍，大于该阈值不需要再次浸渍。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，该方法采用带节点的橡皮筋组对粉基3D打印件进行包裹固定，并由此确定浸渍区域与顺序，结合所述浸渍层厚度检测方法，快速实现精确控制3D打印件表面着色的均匀性来提升浸渍着色效果；能够以更简洁方式实现粉基3D打印件浸渍着色的均匀性控制与改善，还可以极大降低每个粉基3D打印件浸渍时所需盛放的浸渍液总量，既可以用于粉基3D打印件浸渍着色的批量化生产流程中，又可以满足更加复杂结构的粉基3D打印件浸渍着色的均匀性与效率同步优化。
附图说明
图1为本发明的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法的流程图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
参照图1，一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，包括如下步骤：
包裹固定步骤：根据粉基3D打印件的造型与尺寸，选择带节点的橡皮筋组对3D打印件进行包裹固定；
浸渍方案确定步骤：根据带节点的橡皮筋组的包裹方案确定分批浸渍的外表区域与顺序；
浸渍干燥步骤：用两个铁丝钩分别勾住目标浸渍区域两端节点，缓慢将3D打印件置入装有浸渍液的橡胶材质的软盘中，控制两个铁丝钩做上下错位运动持续5～8次后将3D打印件提出液面再用带多孔槽的热吹风干燥；
记录差值步骤：将每次干燥后的浸渍区域边缘放在带有5～10个LED灯纵向组合的柔光检测装置4～6cm处，自上而下观察浸渍区域表面透明层厚度变化，并记录变化大的区域；
检测步骤：按照设定的浸渍区域与顺序依次进行浸渍、干燥与检测，确定每次浸渍区域表面透明层厚度相对上一次浸渍形成透明层厚度的差值，与设定的阈值对比来确定是否需要再次浸渍。
作为进一步地实施方式，包裹固定步骤中，带节点的橡皮筋组为由4～6根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔方式编织而成的菱形网状结构。
作为进一步地实施方式，浸渍方案确定步骤中，带节点的橡皮筋组的包裹方案根据3D打印件尺寸以及被包裹面积率来选择端包裹式、半包裹式或全包裹式。
作为进一步地实施方式，3D打印件尺寸根据其模型体积分为小型、中型和大型，小型的模型体积小于125cm3，大型的模型体积大于1000cm3，中型的模型体积位于小型和大型之间。
作为进一步地实施方式，被包裹面积率为1/2、1/5或1/10，被包裹面积率即从视觉上判断3D打印件被包裹面积占整体面积的比例。
作为进一步地实施方式，浸渍干燥步骤中，橡胶材质的软盘为船型的浅盘，浅盘的长轴为12cm～20cm，短轴为6～12cm。
作为进一步地实施方式，浸渍干燥步骤中，热吹风干燥的温度为30～50℃，时间为20～40s。
作为进一步地实施方式，检测步骤中，设定的阈值为0.1mm，小于该阈值需要再次浸渍，大于该阈值不需要再次浸渍。
包裹固定步骤中，带节点的橡皮筋组固定装置所构成的弹性菱形网状结构与粉基3D打印件表面充分接触，且其横纵方向的节点能够防止滑动提升固定稳定性；同时菱形弹性网状结构具有很多镂空，能够保留浸渍过程中3D打印件绝大部分表面与浸渍液直接接触而不松动。
浸渍方案确定步骤中，带节点的橡皮筋组固定包裹方案所形成的弹性菱形网状结构既具有弹性又有镂空，能够对不同造型与尺寸大小的粉基3D打印件进行局部关键位置包裹，进而保护粉基3D打印件的细微结构以及尺寸变化适应性。
浸渍干燥步骤中，两个铁丝钩错位运动控制浸渍方法能够提供粉基3D打印件表面在浸渍液中做上下相对运动，带动了浸渍液对流进而浸渍过程中提供了更加均匀的上下层浸渍液浓度解决了粉基3D打印件表面因浸渍深度差异所造成不均匀性问题。
记录差值步骤中，粉基3D打印件浸渍的透明层厚度检测时可以随时提出浸渍液面进行浸渍效果判断，比采用专门的透明度测量仪器检测便利与快速，提升了3D打印件表面浸渍均匀性检测速度以及便利性。
实施例1：
一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，包括如下步骤：
包裹固定步骤：根据粉基3D打印件的造型与尺寸，选择带节点的橡皮筋组对3D打印件进行包裹固定，带节点的橡皮筋组为由4～6根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔方式编织而成的菱形网状结构；
浸渍方案确定步骤：根据带节点的橡皮筋组的包裹方案确定分批浸渍的外表区域与顺序；带节点的橡皮筋组的包裹方案根据3D打印件尺寸以及被包裹面积率来选择端包裹式、半包裹式或全包裹式；
浸渍干燥步骤：用两个铁丝钩分别勾住目标浸渍区域两端节点，缓慢将3D打印件置入装有浸渍液的橡胶材质的软盘中，橡胶材质的软盘为船型的浅盘，浅盘的长轴为12cm～20cm，短轴为6～12cm，控制两个铁丝钩做上下错位运动持续5～8次后将3D打印件提出液面再用带多孔槽的热吹风干燥，热吹风干燥的温度为30～50℃，时间为20～40s；
记录差值步骤：将每次干燥后的浸渍区域边缘放在带有5～10个LED灯纵向组合的柔光检测装置4～6cm处，自上而下观察浸渍区域表面透明层厚度变化，并记录变化大的区域；
检测步骤：按照设定的浸渍区域与顺序依次进行浸渍、干燥与检测，确定每次浸渍区域表面透明层厚度相对上一次浸渍形成透明层厚度的差值，与设定的阈值对比来确定是否需要再次浸渍，设定的阈值为0.1mm，小于该阈值需要再次浸渍，大于该阈值不需要再次浸渍。
其中，3D打印件尺寸根据其模型体积分为小型、中型和大型，小型的模型体积小于125cm3，大型的模型体积大于1000cm3，中型的模型体积位于小型和大型之间；被包裹面积率为1/2、1/5或1/10，被包裹面积率即从视觉上判断3D打印件被包裹面积占整体面积的比例。
本实施例粉基3D打印件为大型尺寸的不规则结构模型，通过上述优化方法确定参数如下：带节点的橡皮筋组优选6根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔编织而成的菱形网状结构；带节点的橡皮筋组的包裹方案优选端包裹式；橡胶材质的软盘优选长轴为20cm且短轴为12cm的呈现船型的浅盘；双手控制的两铁丝钩做上下错位运动优选8次；带多孔槽的热吹风干燥温度优选50℃且干燥时间优选40s；柔光检测装置优选10个LED灯纵向组合，且其检测距离优选4cm。
实施例2：
一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，包括如下步骤：
包裹固定步骤：根据粉基3D打印件的造型与尺寸，选择带节点的橡皮筋组对3D打印件进行包裹固定，带节点的橡皮筋组为由4～6根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔方式编织而成的菱形网状结构；
浸渍方案确定步骤：根据带节点的橡皮筋组的包裹方案确定分批浸渍的外表区域与顺序；带节点的橡皮筋组的包裹方案根据3D打印件尺寸以及被包裹面积率来选择端包裹式、半包裹式或全包裹式；
浸渍干燥步骤：用两个铁丝钩分别勾住目标浸渍区域两端节点，缓慢将3D打印件置入装有浸渍液的橡胶材质的软盘中，橡胶材质的软盘为船型的浅盘，浅盘的长轴为12cm～20cm，短轴为6～12cm，控制两个铁丝钩做上下错位运动持续5～8次后将3D打印件提出液面再用带多孔槽的热吹风干燥，热吹风干燥的温度为30～50℃，时间为20～40s；
记录差值步骤：将每次干燥后的浸渍区域边缘放在带有5～10个LED灯纵向组合的柔光检测装置4～6cm处，自上而下观察浸渍区域表面透明层厚度变化，并记录变化大的区域；
检测步骤：按照设定的浸渍区域与顺序依次进行浸渍、干燥与检测，确定每次浸渍区域表面透明层厚度相对上一次浸渍形成透明层厚度的差值，与设定的阈值对比来确定是否需要再次浸渍，设定的阈值为0.1mm，小于该阈值需要再次浸渍，大于该阈值不需要再次浸渍。
其中，3D打印件尺寸根据其模型体积分为小型、中型和大型，小型的模型体积小于125cm3，大型的模型体积大于1000cm3，中型的模型体积位于小型和大型之间；被包裹面积率为1/2、1/5或1/10，被包裹面积率即从视觉上判断3D打印件被包裹面积占整体面积的比例。
本实施例粉基3D打印件为中型尺寸的结构模型，通过上述优化方法确定参数如下：带节点的橡皮筋组优选5根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔编织而成的菱形网状结构；带节点的橡皮筋组的包裹方案优选半包裹式；橡胶材质的软盘优选长轴为16cm且短轴为9cm的呈现船型的浅盘；双手控制的两铁丝钩做上下错位运动优选7次；带多孔槽的热吹风干燥温度优选40℃且干燥时间优选30s；柔光检测装置优选7个LED灯纵向组合，且其检测距离优选5cm。
实施例3：
一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，包括如下步骤：
包裹固定步骤：根据粉基3D打印件的造型与尺寸，选择带节点的橡皮筋组对3D打印件进行包裹固定，带节点的橡皮筋组为由4～6根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔方式编织而成的菱形网状结构；
浸渍方案确定步骤：根据带节点的橡皮筋组的包裹方案确定分批浸渍的外表区域与顺序；带节点的橡皮筋组的包裹方案根据3D打印件尺寸以及被包裹面积率来选择端包裹式、半包裹式或全包裹式；
浸渍干燥步骤：用两个铁丝钩分别勾住目标浸渍区域两端节点，缓慢将3D打印件置入装有浸渍液的橡胶材质的软盘中，橡胶材质的软盘为船型的浅盘，浅盘的长轴为12cm～20cm，短轴为6～12cm，控制两个铁丝钩做上下错位运动持续5～8次后将3D打印件提出液面再用带多孔槽的热吹风干燥，热吹风干燥的温度为30～50℃，时间为20～40s；
记录差值步骤：将每次干燥后的浸渍区域边缘放在带有5～10个LED灯纵向组合的柔光检测装置4～6cm处，自上而下观察浸渍区域表面透明层厚度变化，并记录变化大的区域；
检测步骤：按照设定的浸渍区域与顺序依次进行浸渍、干燥与检测，确定每次浸渍区域表面透明层厚度相对上一次浸渍形成透明层厚度的差值，与设定的阈值对比来确定是否需要再次浸渍，设定的阈值为0.1mm，小于该阈值需要再次浸渍，大于该阈值不需要再次浸渍。
其中，3D打印件尺寸根据其模型体积分为小型、中型和大型，小型的模型体积小于125cm3，大型的模型体积大于1000cm3，中型的模型体积位于小型和大型之间；被包裹面积率为1/2、1/5或1/10，被包裹面积率即从视觉上判断3D打印件被包裹面积占整体面积的比例。
本实施例粉基3D打印件为小型尺寸的规则结构模型，通过上述优化方法确定参数如下：带节点的橡皮筋组优选4根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔编织而成的菱形网状结构；带节点的橡皮筋组的包裹方案优选全包裹式；橡胶材质的软盘优选长轴为12cm且短轴为6cm的呈现船型的浅盘；双手控制的两铁丝钩做上下错位运动优选5次；带多孔槽的热吹风干燥温度优选30℃且干燥时间优选20s；柔光检测装置优选5个LED灯纵向组合，且其检测距离优选6cm。
综上所述，本发明的优化方法提供了粉基3D打印件在浸渍过程中控制与检测其表面均匀着色的橡皮筋组固定装置、包裹方案与浸渍透明层厚度检测法，同时提出的双铁丝钩错位运动控制浸渍法改善了粉基3D打印件表面接触浸渍液浓度均匀性，可以满足不同浸渍区域的均匀性浸渍要求，进而不需要大量的浸渍液将粉基3D打印件完全淹没浸渍，减少了浸渍过程中的浸渍液的挥发以及总量消耗。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
包裹固定步骤：根据粉基3D打印件的造型与尺寸，选择带节点的橡皮筋组对3D打印件进行包裹固定；
浸渍方案确定步骤：根据带节点的橡皮筋组的包裹方案确定分批浸渍的外表区域与顺序；
浸渍干燥步骤：用两个铁丝钩分别勾住目标浸渍区域两端节点，缓慢将3D打印件置入装有浸渍液的橡胶材质的软盘中，控制两个铁丝钩做上下错位运动持续5～8次后将3D打印件提出液面再用带多孔槽的热吹风干燥；
记录差值步骤：将每次干燥后的浸渍区域边缘放在带有5～10个LED灯纵向组合的柔光检测装置4～6cm处，自上而下观察浸渍区域表面透明层厚度变化，并记录变化大的区域；
检测步骤：按照设定的浸渍区域与顺序依次进行浸渍、干燥与检测，确定每次浸渍区域表面透明层厚度相对上一次浸渍形成透明层厚度的差值，与设定的阈值对比来确定是否需要再次浸渍。
2.如权利要求1所述的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，包裹固定步骤中，带节点的橡皮筋组为由4～6根带节点的橡皮筋按照纵横等间隔方式编织而成的菱形网状结构。
3.如权利要求1所述的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，浸渍方案确定步骤中，带节点的橡皮筋组的包裹方案根据3D打印件尺寸以及被包裹面积率来选择端包裹式、半包裹式或全包裹式。
4.如权利要求3所述的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，3D打印件尺寸根据其模型体积分为小型、中型和大型，小型的模型体积小于125cm3，大型的模型体积大于1000cm3，中型的模型体积位于小型和大型之间。
5.如权利要求3所述的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，被包裹面积率为1/2、1/5或1/10，被包裹面积率即从视觉上判断3D打印件被包裹面积占整体面积的比例。
6.如权利要求1所述的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，浸渍干燥步骤中，橡胶材质的软盘为船型的浅盘，浅盘的长轴为12cm～20cm，短轴为6～12cm。
7.如权利要求1所述的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，浸渍干燥步骤中，热吹风干燥的温度为30～50℃，时间为20～40s。
8.如权利要求1所述的粉基3D打印件浸渍着色的优化方法，其特征在于，检测步骤中，设定的阈值为0.1mm，小于该阈值需要再次浸渍，大于该阈值不需要再次浸渍。
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