纺织品的3D打印方法及其设备与流程

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及纺织品的3D打印方法及其设备。

背景技术：

目前的纺织物3D打印机的打印机多为挤出性结构，只能使用少数几种材料，也只能打印模型级别的产品，且一个喷头为一个喷嘴孔，打印时各层之间粘合在一起，无法实现同时打印，无法实现布面料的制造，因此也无法3D打印制作服饰穿戴类产品。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供纺织品的3D打印方法及其设备；能实现多层纺织品的快速成型。

技术方案：为实现上述目的，一种纺织品的3D打印方法包括打印设备分别打印纺织品下半幅和纺织品上半幅，然后缝合连接纺织品下半幅和纺织品上半幅；或打印设备先打印纺织品下半幅，再打印隔离夹层，最后打印纺织品上半幅。

进一步的，所述打印设备分别打印纺织品下半幅和纺织品上半幅，然后缝合连接纺织品下半幅和纺织品上半幅的具体方法为：

(1)打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化形成纺织品下半幅的花纹层、面料层和衬里层；或依次喷射并固化纺织品下半幅的衬里层、面料层和花纹层；各层之间固化粘接；

(2)打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化纺织品上半幅的花纹层、面料层和衬里层；或依次喷射并固化纺织品上半幅的衬里层、面料层和花纹层；各层之间固化粘接；

(3)将打印好的纺织品下半幅和纺织品上半幅重叠，且边缘对齐；

(4)缝合纺织品下半幅和纺织品上半幅，形成完整纺织品。

进一步的，所述打印设备先打印纺织品下半幅，再打印隔离夹层，最后打印纺织品上半幅的具体方法为：

(1)打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化纺织品下半幅的花纹层、面料层和衬里层；各层之间固化粘接；

(2)打印设备采用光敏树脂在纺织品下半幅的衬里层表面喷射并固化隔离夹层，喷射隔离夹层过程中，避开纺织品下半幅衬里层的轮廓边沿；隔离夹层可溶于液体溶剂；

(3)打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化纺织品上半幅的衬里层、面料层和花纹层；各层之间固化粘接；其中纺织品上半幅的衬里层的轮廓边沿处与纺织品下半幅的衬里层的轮廓边沿处固化粘接；

(4)取下打印物品，用液体溶剂(或水)溶解掉隔离夹层，形成完整纺织品。

进一步的，一种纺织品，包括纺织品下半幅和纺织品上半幅，所述纺织品下半幅和纺织品上半幅缝合连接；或包括纺织品下半幅、隔离夹层和纺织品上半幅，所述隔离夹层为易溶性材质，隔离夹层设置在纺织品下半幅和纺织品上半幅之间，纺织品下半幅和纺织品上半幅在轮廓边沿处固化粘接。

进一步的，所述纺织品下半幅或纺织品上半幅至少包括衬里层、面料层和花纹层；所述衬里层、面料层和花纹层依次粘接连接。

进一步的，一种纺织品3D打印设备，包括打印工作台、多轴机器人和打印喷头；所述多轴机器人与打印工作台对应设置，y轴电机驱动打印工作台在y轴方向上的位移；打印喷头设置在多轴机器人的执行末端；所述多轴机器人驱动打印喷头在打印工作台上做x、z方向位移，所述打印喷头上设置若干组独立喷孔阵列，每组独立喷孔阵列中的独立喷孔喷出的每滴材料容积小于100pl，每组独立喷孔阵列开关的信号输入端与控制器的信号输出端连接。

进一步的，还包括固化光源；所述固化光源固定在打印喷头上，所述固化光源包括激光束发射器和多棱扫描转镜，多棱扫描转镜由扫描电机驱动旋转，激光束发射器的出射光线与多棱扫描转镜的镜面对应设置。

进一步的，还包括光切挡板；光切挡板在z轴方向高出打印工作台台面，光切挡板围合成纺织品的外轮廓。

有益效果：本发明的如下：

(1)本发明能实现多层纺织品的一次快速成型，省去其他需要裁剪的材料；

(2)本发明采用激光束多棱转镜扫描方式能实现极短时间内固化，提高工作效率，同时避免了喷孔易堵塞的问题；

(3)本发明采用阵列式多孔独立光敏树脂喷头，可以实现一种纺织品上打印不同颜色和材料；

(4)本发明采用光切挡板解决了纺织品边缘产上多余毛边的问题。

附图说明

附图1为打印纺织品下半幅示意图；

附图2为打印纺织品隔离夹层示意图

附图3为在隔离夹层上打印纺织品上半幅示意图；

附图4为3D打印设备整体示意图；

附图5为多棱镜激光固化扫描原理图；

附图6为多棱转镜扫描示意图；

附图7为光切挡板结构示意图；

附图8为光切挡板第二种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种纺织品的3D打印方法，打印设备分别打印纺织品下半幅和纺织品上半幅，然后缝合连接纺织品下半幅和纺织品上半幅；或打印设备先打印纺织品下半幅，接着打印隔离夹层，再打印纺织品上半幅，最后溶解隔离夹层。打印设备采用的打印材料为光敏树脂，并且可以根据打印的纺织品的需求，在光敏树脂中混合添加改善产品性能的定型剂或吸湿剂等。

打印设备分别打印纺织品下半幅和纺织品上半幅，然后缝合连接纺织品下半幅和纺织品上半幅的具体方法为：

(1)打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化形成纺织品下半幅的花纹层、面料层和衬里层；或依次喷射并固化纺织品下半幅的衬里层、面料层和花纹层；各层之间固化粘接；

(2)打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化纺织品上半幅的花纹层、面料层和衬里层；或依次喷射并固化纺织品上半幅的衬里层、面料层和花纹层；各层之间固化粘接；

(3)将打印好的纺织品下半幅和纺织品上半幅重叠，且边缘对齐设置；

(4)缝合纺织品下半幅和纺织品上半幅，形成完整纺织品。

打印设备先打印纺织品下半幅，再打印隔离夹层，最后打印纺织品上半幅的具体方法为：

(1)打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化纺织品下半幅的花纹层、面料层和衬里层；各层之间固化粘接,形成后的下半幅，如附图1所示；

(2)如附图2所示：打印设备采用光敏树脂在纺织品下半幅的衬里层表面喷射并固化隔离夹层5，喷射隔离夹层5过程中，避开纺织品下半幅衬里层的轮廓边沿6；隔离层5溶于液体溶剂；

(3)如附图3所示：打印设备采用光敏树脂依次喷射并固化纺织品上半幅7的衬里层、面料层和花纹层；各层之间固化粘接；其中，纺织品上半幅的衬里层表面在隔离夹层所避开的边沿处，与纺织品下半幅的衬里层固化粘接，所形成的纺织品；

(4)取下打印物品，用液体溶剂溶解掉隔离夹层，形成的完整纺织品如图3所示。

采用上述打印方法形成的纺织品，包括两种。第一种，包括纺织品下半幅和纺织品上半幅，所述纺织品下半幅和纺织品上半幅缝合连接。第二种，包括纺织品下半幅、隔离夹层和纺织品上半幅；所述隔离夹层为水溶性材质，隔离夹层设置在纺织品下半幅和纺织品上半幅之间，纺织品下半幅和纺织品上半幅在隔离夹层所避开的边沿处粘接连接，溶解隔离夹层。

纺织品下半幅或纺织品上半幅可以是单层的，比如运动衫；本实施例中至少包括衬里层、面料层和花纹层；所述衬里层、面料层和花纹层依次粘接连接。

上述打印3D纺织品打印方法及其打印得到的纺织品，优点如下：

a)节省材料，减少纺织品或仿皮革制品的生产工序。可以直接打印所需的纺织品，如服装等，正反两幅之间有水溶性树脂，打印后把产品放入水中使水溶性树脂溶化，从而使正反两幅分开。1)多层织物可以一次分层打印完成，2)直接半成品，如服装的半幅，然后缝制。

b)多种材料混合打印。1)不同颜色和材料在纺织品表面形成图案和花色，2)把各种添加剂结合在光敏树脂中，提高添加剂寿命，改善产品性能，从而可以提高产品的耐用性、透气性、单向透水、提高强度、提高耐磨性。

c)降低设备投资。

如图4所示：打印上述纺织品所使用的3D打印设备，包括打印工作台1、多轴机器人4和打印喷头2；所述多轴机器人4与打印工作台1对应设置，打印工作台1在y轴方向上的位移由y轴电机驱动；工作平台可以设置成传送带结构，打印过程完成后的纺织品可以通过传送带转移；所述打印喷头2上设置若干组独立喷孔阵列，每组独立喷孔阵列中的独立喷孔喷出的每滴材料容积小于100pl，每组独立喷孔阵列的开关信号输入端与控制器的信号输出端连接。本实施例中，每组喷孔阵列可以喷射同一种材料，n组喷孔阵列则可以喷射n种材料，这些材料可以有不同颜色、不同化学成分、不同物理化学性能。

打印喷头2设置在多轴机器人4的执行末端；所述多轴机器人4驱动打印喷头2在打印工作台上做x、z方向位移，本实施例中，具体采用的打印喷头的型号参数如下表。

如附图5或6所示，该打印设备还包括固化光源3，固化光源分为多棱转镜扫描方式、LED阵列方式和大面积固化方式；本实施例提供一种多棱转镜扫描固化方式，多棱扫描转镜可以采用报二面镜、四面镜和六面镜三种。固化光源3固定在喷头上，所述固化光源3包括激光束发射器和多棱扫描转镜，多棱扫描转镜由扫描电机驱动旋转，激光束发射器的出射光线与多棱扫描转镜的镜面对应设置，使激光经多棱转镜反射至工作台，该固化光源3的工作原理如附图5所示。

多棱转镜扫描方式的扫描幅度大、分辨率高、能耗少、结构简单。并且由于激光束的光斑极小，所以由光敏材料或打印平台反射的激光很难照射到喷头的喷口上，降低了光敏材料固化在喷孔引起堵塞的风险。

由于打印喷头2在喷射纺织品边缘时，会有少部分光敏树脂飞溅到纺织品边缘外侧，在多棱镜扫描固化纺织品边缘处时，飞溅到纺织品边缘外侧的一部分光敏树脂也会一同固化，造成纺织品边缘产上多余毛边，为了解决上述问题，本实施例中设置了光切挡板8，如图7所示，光切挡板8在z轴方向高出打印工作台1台面；光切挡板8围合成纺织品的外轮廓，当固化光源3扫描到纺织品边缘处时，在其轮廓边缘之外的部分在光切挡板8的作用下屏蔽固化光源3扫描。或者如图8所示，光切挡板8垂直工作平面设置，并围合成纺织品的外轮廓，以阻断轮廓边缘内、外的固化粘连。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。