一种3d打印方法
【专利摘要】本发明公开了一种3D打印方法，包括以下步骤：每沉积形成一个原材料层，对该原材料层进行预处理，之后，对该原材料层进行热处理，第1个原材料层的预处理过程具体为：对该原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10～20℃，持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2～3℃，时长为20～30min；第2～n个原材料层中第m个的预处理过程具体为：先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至8～10℃，之后对第m个原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10～20℃，持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2～3℃，时长为20～30min。本发明得到的三维模型具有良好的质量和外观，没有变形。
【专利说明】一种3D打印方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种3D打印技术，尤其涉及一种3D打印方法。
【背景技术】
[0002]3D打印(3D printing)，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过对粉末状的原材料进行热处理，使部分原材料依照所设计的三维CAD模型热熔，从而构造物体的技术。但是现有技术中，在每个原材料层的热处理之前没有预处理过程，这导致最终得到的整个三维模型有可能出现收缩变形，从而影响三维模型的质量和外观。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明提供了一种可防止三维模型变形的3D打印方法。
[0004]本发明提供的技术方案为:
[0005]一种3D打印方法，包括以下步骤:
[0006]步骤一、生成三维CAD模型；
[0007]步骤二、根据所述三维CAD模型生成n个横截面层；
[0008]步骤三、根据所生成的多个横截面层逐层沉积原材料，每个横截面层对应形成一个原材料层，每沉积形成一个原材料层，对该原材料层进行预处理，之后，依照该原材料层的横截面层对该原材料层进行热处理，其中，(I)第I个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10?20°c，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2?3°C，第二次预加热温度的时长为20?30min，(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层，其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至8?10°C，之后对第m个原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10?20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2?3°C，第二次预加热温度的时长为20?30min ；
[0009]步骤四、去除未被热处理的原材料，得到三维模型。
[0010]优选的是，所述的3D打印方法中，所有的原材料层的第一次预加热温度、第一次预加热时长、第二次预加热温度以及第二次预加热时长均相等。
[0011]优选的是，所述的3D打印方法中，所述步骤三中，(I)第I个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为20°C，第二次预加热温度的时长为30min，(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层，其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至10°C，之后对第m个原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，第二次预加热温度比原材料的熔点低2?3°C，第二次预加热温度的时长为30min。
[0012]优选的是，所述的3D打印方法中，所述步骤三中，当完成对第n个原材料层的热处理，对所有的已经热处理的n个原材料层进行后处理，后处理的具体过程为:先将已经热处理的n个原材料层冷却至第一冷却温度，并在所述第一冷却温度下保温20~30min，所述第一冷却温度比原材料的熔点低10~12°C，之后将已经热处理的n个原材料层冷却至室温，冷却速度为4~5°C /min。
[0013]本发明所述的3D打印方法具有以下有益效果:本发明在对每个原材料层进行热处理之前，都进行预处理:对于第1个原材料层而言，先进行第一预加热，再进行第二次预加热，这是为了尽可能减小材料成型的热张力；对于第2~n个原材料层中第m个，则先之前的m-1个原材料层冷却，这是因为之前的m-1个原材料层经过热处理后，具有较高的热量，这部分热量会传递给新沉积的第m个原材料层，从而影响第m个原材料层的成型过程，先对之前的m-1个原材料层冷却，可以消除这种不良的影响，之后再对第m个原材料分别进行第一次预加热和第二次预加热。本发明得到的三维模型具有良好的质量和外观，没有变形。
【具体实施方式】
[0014]下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0015]本发明提供一种3D打印方法，包括以下步骤:
[0016]步骤一、生成三维CAD模型；
[0017]步骤二、根据所述三维CAD模型生成n个横截面层；
[0018]步骤三、根据所生成的多个横截面层逐层沉积原材料，每个横截面层对应形成一个原材料层，每沉积形成一个原材料层，对该原材料层进行预处理，之后，依照该原材料层的横截面层对该原材料层进行热处理，其中，(I)第1个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10~20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3°C，第二次预加热温度的时长为20~30min，(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层，其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至8~10°C，之后对第m个原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10~20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2~3°C，第二次预加热温度的时长为20~30min ；
[0019]步骤四、去除未被热处理的原材料，得到三维模型。
[0020]对于第1个原材料层，预处理过程包括第一次预加热和第二次预加热，第一次预加热温度较低，仅为了促进原材料的熔融过程的实现；第二次预加热温度为在原材料的熔点附近，比熔点低2~3°C，且时长为20~30min，目的在于，一方面可以提高完成对该原材料层的热处理的速度，另一方面经过两次递进式的预热，整个原材料层的热熔成型过程可以稳定且均匀的进行，减小成型后的变形。
[0021]对于第m个原材料层(2≤m≤n),预处理包括对前m_l个原材料层的冷却、第一次预加热以及第二次预加热。其中，对前m-1个原材料层的冷却是出于以下考虑:前m-1个原材料层经过热处理后，温度较高，这部分热量会传递给新沉积的第m个原材料层，从而干扰第m个原材料层的成型过程，为了消除这种影响，先对前m-1个原材料层冷却；对于第m-1个原材料层而言,经过第一次冷却,对于第m-2个原材料层而言,就是第二次冷却，也就是说，前面的m-1个原材料层都经过不同次数的反复冷却，这是也可以起到帮助释放张力的作用。在对前m-1个原材料层的冷却后，紧接着，第m个原材料层依次进行第一次预加热和第二次预加热。
[0022]本发明中，所有的原材料层的第一次预加热温度、第一次预加热时长、第二次预加热温度以及第二次预加热时长均相等。这是为了尽量保证所有的原材料层的成型过程一致，保证各原材料层的性质均匀。
[0023]在一个实施例中，所述步骤三中，(I)第I个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为20°C，第二次预加热温度的时长为30min, (2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层，其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至10°C，之后对第m个原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，第二次预加热温度比原材料的熔点低2?3°C，第二次预加热温度的时长为30min。
[0024]在一个较优的实施例中，在完成对最后一个原材料层的热处理后，还对所有的原材料层进行后处理。即所述步骤三中，当完成对第n个原材料层的热处理，对所有的已经热处理的n个原材料层进行后处理，后处理的具体过程为:先将已经热处理的n个原材料层冷却至第一冷却温度，并在所述第一冷却温度下保温20?30min，所述第一冷却温度比原材料的熔点低10?12°C，之后将已经热处理的n个原材料层冷却至室温，冷却速度为4?5°C /min。上述过程中，先在第一冷却温度的状态下保温20?30min,第一冷却温度仅比原材料的熔点低10?12°C，使已经热处理的n个原材料层进一步释放张力；然后以稳定且缓慢的速度降温至室温，在缓慢降温过程，仍然有部分原材料层的部分位置持续调整，最终使获得三维模型的结构稳定。
[0025]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里描述的实施例。
【权利要求】
1.一种3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、生成三维CAD模型； 步骤二、根据所述三维CAD模型生成n个横截面层； 步骤三、根据所生成的多个横截面层逐层沉积原材料，每个横截面层对应形成一个原材料层，每沉积形成一个原材料层，对该原材料层进行预处理，之后，依照该原材料层的横截面层对该原材料层进行热处理，其中，(I)第I个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10?20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2?3°C，第二次预加热温度的时长为20?30min，(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层，其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至8?10°C，之后对第m个原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为10?20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，之后进行第二次预加热，第二次预加热温度比原材料的熔点低2?3°C，第二次预加热温度的时长为20?30min ； 步骤四、去除未被热处理的原材料，得到三维模型。
2.如权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所有的原材料层的第一次预加热温度、第一次预加热时长、第二次预加热温度以及第二次预加热时长均相等。
3.如权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述步骤三中，(I)第I个原材料层的预处理过程具体为:对该原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为20°C，第二次预加热温度的时长为30min，(2)从第2个原材料层开始到第n个原材料层，其中第m个原材料层的预处理过程具体为:先将已经热处理的m-1个原材料层冷却至10°C，之后对第m个原材料层进行第一次预加热，第一次预加热温度为20°C，第一次预加热持续至该原材料层的温度稳定，第二次预加热温度比原材料的熔点低2?3°C，第二次预加热温度的时长为30mino
4.如权利要求2或3所述的3D打印方法，其特征在于，所述步骤三中，当完成对第n个原材料层的热处理，对所有的已经热处理的n个原材料层进行后处理，后处理的具体过程为:先将已经热处理的n个原材料层冷却至第一冷却温度，并在所述第一冷却温度下保温20?30min，所述第一冷却温度比原材料的熔点低10?12°C，之后将已经热处理的n个原材料层冷却至室温，冷却速度为4?5°C /min。
【文档编号】B29C67/00GK103568324SQ201310474041
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】左欣 申请人:北京凡元兴科技有限公司