断。
[0047]本方法生产的模具:(1)与分浇铸上下模相比，贴合紧密，配合精度高，制备过程简便，经济效率；(2)与刀割法制备上下模相比，模具外观整齐，可以重复使用，可控性好，有自动化的潜质，便于商业推广。由于所使用的材料均无毒环保，因此安全可靠。
[0048]与同领域的技术相比，本发明具有如下优点:
[0049]基于成熟的FDM三维打印技术，稳定性、可控性好，结构简单、价格经济，加之可以脱机打印，使得生产更易于配置和优化。硅胶分模技术使得必须分模才可得到的复杂造型可以快速方便的生产(例如真人全身像的食品造型)。隔断材料可以一物三用，既可以隔断固液两态硅胶，还可以充当密封材料和模具制造的脱模剂，其本身也是易于获取、天然无毒害的材料，利于大范围的推广，没有化学添加剂的隐患。硅胶模具的制造以及合模浇注的定位，都是使用打印容器及其盖板，无额外的专用夹具等工具。
【附图说明】
[0050]图1为在已经固化的硅胶表面涂覆三种不同材料再二次浇注固化后，硅胶分层的效果对比图，图(a)为不使用任何材料，图(b)为使用液态食用油的表面，图(C)为使用隔断材料的表面；
[0051]图2为实施例1的具体流程示意图；
[0052]图3为实施例1的模型及底座示意图；
[0053]图4为实施例1的容器示意图；
[0054]图5为实施例1的容器盖板示意图；
[0055]图6为实施例1的容器底板不意图；
[0056]图7为实施例1的组装图；
[0057]图8为图7去除容器盖板的结构图。
【具体实施方式】
[0058]如图2所示，以一种典型的复杂结构模型——真人全身像的巧克力造型为例，其曲面造型复杂，并且还有四肢这样的细长结构，是极易发生脆断的部位，为了表现人的体貌特征，对模型的精细度也有较高要求，加上固态巧克力又是一种在室温下极易脆断的材料，对于体现本方法的优势具有说明性。
[0059]实施例1
[0060](I)利用商用三维扫描仪得到真人的全身点云数据，在Geomagic stud1中处理成可以进行三维打印的STL格式的人像模型文件，将人像模型文件导入Cura中得到人像模型的长宽尚尺寸；
[0061](2)在Solidworks中设计绘制底板、容器、容器盖板以及人像模型的底座，并分别另存为单独的STL格式的文件，分别是底板模型文件、容器模型文件、容器盖板模型文件和人像模型的底座模型文件，将STL格式的人像模型文件与底座模型文件通过MAGICS融合，得到带人像模型的底座模型文件:
[0062](a)设计带人像模型的底座如图3，根据人像模型的尺寸，选择对应人像模型的底座的长宽尺寸，人像模型边缘距离底座各边的距离不低于10mm，底座的厚度不低于3mm，以保证强度。底座根据人像脚部尺寸设计一个凸台，高度不小于2_，以便使巧克力人像可以站立。
[0063](b)设计底板如图6，底板厚度不小于2mm，在底板的一边设计两个直径不小于15mm的孔，方便娃胶模具的取出；
[0064](c)设计容器盖板如图5，容器盖板设计凸台，高度不小于1_，宽度小于容器口部内宽尺寸，以便使得硅胶溢出获得充分填充，还可以在食品浇铸阶段起到定位硅胶模具的作用。容器盖板上设计通孔结构，使硅胶可以溢出；
[0065](d)设计容器如图4，容器壁厚不小于3_，否则易在加热固化硅胶时变形。容器的内壁底面和顶缘与人像模型上下边缘的距离不超过5?8mm，否则硅胶膜刚度变大，使得取放困难，且食品造型脱模时也易折断。容器的边角设计5X5mm的倒角，周围的内壁设计为有一定斜角的结构，以方便硅胶模具的取放，还可以起到定位作用；容器底部设有用于固定底板的卡槽；容器开口部位设有用于与容器盖板的凸台相对应的卡台；
[0066](3)将步骤(2)中所述的STL格式的底板模型文件、容器模型文件、容器盖板模型文件和带人像模型的底座模型文件分别导入Cura生成G代码，使用PLA材料，在FDM三维打印机上打印实体，分别得到底板、容器、容器盖板和带人像的底座；如图7和图8所示。
[0067](4)将打印出的带人像的底座表面均匀铺涂液体硅胶(可使用匀速转台帮助硅胶的铺涂)后放入烘箱中在50?60°C下固化，在带人像的底座表面形成薄膜，得到表面光洁的带人像的底座，而后使用隔断材料(本例使用羊皮脂和蜂蜡的混合物)均匀涂覆在带人像的底座的薄膜表面；
[0068](5)在容器内表面和盖板的凸台面涂抹隔断材料，充当脱模剂。将底板插入容器卡槽中，浇注液体硅胶直到浸没至人像侧部一半的位置(不能完全没过脖颈)，静置于烘箱中固化；
[0069](6)在固化后的下模表面，均匀涂覆隔断材料，继续浇注硅胶至容器顶缘。加盖容器盖板，保证容器盖板上的凸台与容器上的卡台对应，使硅胶从容器盖板的通孔中溢出，确保充分的填充后，静置于烘箱中固化；
[0070](7)全部模具固化后，利用底板的两个孔将硅胶模具取出，分离上模，移除塑料模型，分离下模，如果容带人像的底座的表面的硅胶薄膜有磨损粘连，检查后去除，得到光洁的硅胶上下模；
[0071](8)在上下模分型面涂覆隔断材料以确保密封，分别将下模和上模放回容器中合实，加盖盖板，确保定位准确，而后将容器盖板用夹具夹紧，放入烘箱中加热，由于本例中所使用的食品材料为巧克力，为保证流动性的同时留存巧克力的风味，应选择温度为33°C ;
[0072](9)用水浴锅将加热融化的液态巧克力(可可脂，33?40°C )缓缓注射进下模和上模之间的型腔，填充完全后将模具固定于振动台振实，最后将模具静置于冷却装置中缓缓冷却至室温，开模即可得到巧克力的人像造型。
[0073]实施的有益效果
[0074](I)硅胶模具密封性好，配合精确，经过浇注和振实后没有泄露；
[0075](2)食品造型脱模容易，没有折断；
[0076](3)食品造型对塑料模型的复制程度极高，且表面光洁；
[0077](4)操作简单，成品率高，材料易获取，成本低。
[0078]为进一步说明本发明，见图1，图1为三种方法对硅胶分层的效果对比图，图(a)为不使用任何材料，图(b)为使用液态食用油的表面，图(C)为使用隔断材料的表面；由图(a)可知，在不使用任何材料时，硅胶结成一块，无法分离。由图(b)可知，在硅胶表面涂覆液态食用油后，硅胶可分离，但是由于食物油本身容易聚集在一起，分离后的硅胶表面有“麻点”(A处)。由图(C)可知，采用本发明的羊皮脂和蜂蜡的混合物时，硅胶分层简单，且表面平滑。
【主权项】
1.一种基于3D打印的复杂结构模具制作方法，其特征在于，包括: 步骤(I)、构建具有型面特征的目标模型和模具制作装置，得到目标模型文件和模具制作装置文件； 步骤(2)、将三维模型文件和模具制作装置文件导入3D打印机，通过3D打印制作目标模型和模具制作装置； 步骤(3)、在目标模型表面铺设硅胶膜或明胶膜，固化； 步骤(4)、在模具制作装置内表面和目标模型的硅胶膜或明胶膜表面涂覆隔断材料层，在模具制作装置中定位模型； 步骤(5)、浇注下模硅胶液体或明胶液体，固化，得到下模； 步骤(6)、在下模上的分型面上涂覆隔断材料层，浇铸上模硅胶液体或明胶液体，固化，去除目标模型得到复杂结构型面特征的硅胶或明胶上下模模具。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印的复杂结构模具制作方法，其特征在于，所述模具制作装置包括: 用于形成上、下模的容器，该容器顶部和一侧设有开口 ； 盖设在所述容器顶部开口的容器盖板； 与所述容器一侧开口可拆卸连接的底板； 所述目标模型固定在一底座上，所述底座通过所述底板与容器相对固定。
3.根据权利要求2所述的基于3D打印的复杂结构模具制作方法，其特征在于，所述容器棱角位置为倒角结构，该倒角结构倒角面的宽度为模型宽度的20-40%。
4.根据权利要求2所述的基于3D打印的复杂结构模具制作方法，其特征在于，在垂直容器底部的方向上，所述容器内侧壁为底部向内倾斜的斜面结构，斜面与垂直面夹角15-30度。
5.根据权利要求2所述的基于3D打印的复杂结构模具制作方法，其特征在于，所述容器盖板上设有溢流通孔；所述底板上设有提拉通孔。
6.根据权利要求2所述的基于3D打印的复杂结构模具制作方法，其特征在于，所述容器盖板内侧壁上设有凸台；所述容器顶部开口处设有与所述凸台配合的卡台。
7.根据权利要求2所述的基于3D打印的复杂结构模具制作方法，其特征在于，所述容器、容器盖板、底板、目标模型及底座均使用PLA材料，在FDM打印机打印得到。
8.一种基于3D打印的复杂结构模型成型方法，其特征在于，包括: (1)在权利要求1所述方法制备得到的上下模的上下型面涂覆隔断材料层，将上下模置于模具制作装置，合模定位； (2)将制作模型的液态材料浇铸到上下模的型腔内，冷却成型，脱模便得到目标造型。
9.根据权利要求8所述基于3D打印的复杂结构模型成型方法，其特征在于，所述隔断材料层采用的材料为膏状动物油脂。
【专利摘要】本发明公开了一种基于3D打印的复杂结构模具制作方法和成型方法，包括：构建目标模型和模具制作装置，得到目标模型文件和模具制作装置文件；将三维模型文件和模具制作装置文件导入3D打印机，制作目标模型和模具制作装置；在目标模型表面铺设硅胶膜或明胶膜固化；在模具制作装置内表面和目标模型的薄膜表面涂覆隔断材料层，在模具制作装置中定位模型；浇注下模液，固化，得到下模；在下模上的分型面上涂覆隔断材料层，浇铸上模液，固化，去除目标模型得到复杂结构型面特征的上下模模具。本发明基于成熟的三维打印技术，稳定性、可控性好，结构简单、价格经济，加之可以脱机打印，使得生产更易于配置和优化。
【IPC分类】B29C67-00, B29C39-18, A23G1-22, B33Y10-00, A23G1-20
【公开号】CN104760288
【申请号】CN201510177967
【发明人】丁易人, 薛光怀, 贺永, 傅建中
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月15日