技术领域
本发明涉及三维增材制造工艺领域，具体说是一种可实现材料后固化的后固化3D打印成型方法。
背景技术：
随着三维加工技术的不断发展，3D打印机作为一种三维增材制造设备，被广泛应用于各种部件、零件的加工及制造，与传统的CNC加工相比，3D打印机采用的是增材制造技术，其具有可节省加工原料、无需对加工废料进行后处理等传统减材加工手段所不具备的优势。事实上，随着定制化理念的不断提升，很多以往依赖精湛手工艺或者是传统制造方法才能得到的产品，3D打印机的出现使其加工的难度大幅下降。
激光烧结成型是众多3D打印成型手段中的一种，其利用激光扫描加热的作用，使与原砂混合的环氧树脂熔化并粘合在一起，环氧树脂的热熔化粘合可对原砂起固定作用，并使其形成具有三维形状的零件。然而，传统的激光烧结成型3D打印工艺存在着几个重大的技术缺陷。其一，在进行激光烧结成型前，原砂需要进行与环氧树脂的混合处理，具体操作是把原砂和环氧树脂颗粒混合，并经持续的研磨、搅拌使环氧树脂与原砂充分混合。但上述混合过程中，受研磨细度、搅拌时间及设备精度等因素的影响，环氧树脂与原砂的混合始终不能达到完全均匀的状态。所以在进行激光烧结时，非均匀的混合状态会使原砂之间出现粘合力不一致的情况，该情况除了会在工件内部形成粘合内应力外，还使环氧树脂颗粒含量小的部分在烧结后产生较大的空隙，造成覆膜砂堆叠成的零件结构十分松散，大幅降低零件的机械强度。其二，原砂在激光烧结成型的过程中，环氧树脂在激光的扫描加热作用下会出现热熔现象。该现象虽然可实现环氧树脂的熔化、粘合，但由于激光加热的温度较高，使环氧树脂受到瞬间高温热熔作用的影响，上述热熔过程极容易使环氧树脂与外界的空气产生热氧化作用，导致环氧树脂的粘合性能、力学强度等大幅降低，进而严重影响工件的机械性能及结构稳定性。同时，在激光烧结成型过程中，上述瞬间高温热熔作用会使环氧树脂内的其他助剂产生分解现象，并出现气体快速释出的情况，从而大幅降低工件内部的致密性。其三，目前的覆膜砂以环氧树脂与原砂的物理混合为主，混合的均匀性在运输、储存的过程中随着环氧树脂与原砂的震动而不断变化。同时，在运输时环氧树脂颗粒与原砂之间会产生不断的摩擦，环氧树脂表面会产生静电力，并使树脂颗粒之间出现富集状态，静电力除了会大幅降低环氧树脂与原砂的混合均匀性外，还会导致树脂颗粒出现结块的现象。因而，如何能解决上述技术问题，一直以来都是3D打印的覆膜砂制备领域的技术难点。此外，激光烧结成型工艺中，激光烧结系统的扫描加热与覆膜砂之间的熔合粘合是密不可分的，而激光烧结系统需要在机架上设置振镜、聚焦部件、反射镜、扩束镜及激光发生器等部件。由于激光烧结系统自身具有使用成本较高、安装时间较长、后续维护十分麻烦等缺点，所以在一些批量大、速度快的使用场合中，传统的激光烧结成型工艺始终不能满足各种打印需要。事实上，在传统的激光烧结成型工艺中，由于激光在烧结过程中的热量会发散至烧结点周边的成型材料上，并使周边成型材料内的其他助剂受热挥发，导致成型材料在再次烧结加工时出现成型失效的情况，造成了成型材料的大量浪费。
中国发明专利申请201510262226.3公开了一种3D打印覆膜砂及其制备方法。其利用腰果壳和覆膜砂的原砂进行预混，然后再加入粘结剂、三聚氰胺甲醛树脂及腰果壳液改性酚醛树脂对原砂及腰果壳进行粘合，从而制成覆膜砂。虽然上述覆膜砂利用了原砂、腰果壳颗粒的交错粘结原理，使覆膜砂自身具有较好的粘结性能及较强的耐温性能，且覆膜砂在加工时具有较好的附着力和韧性。然而，由于上述制备方法始终不能脱离传统的覆膜砂混合加工工艺，树脂颗粒与原砂之间的混合均匀性、使用稳定性均未能有效改善，并在激光烧结过程中同样会造成覆膜砂的大量浪费。因此，现有的激光烧结成型3D打印覆膜砂的固话工艺仍然有待于进一步改善。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可加强打印稳定性和工件强度的后固化3D打印成型方法。
本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种可降低加工成本、并可长时间对打印材料进行储存的后固化3D打印成型方法。
本发明的目的是这样实现的：一种后固化3D打印成型方法，其特征在于：所述后固化3D打印成型方法包括以下步骤：
一）覆膜砂预处理
a）在带搅拌机的密闭容器内依次加入无水乙醇和酚醛树脂，并在40-60℃下对混合物持续搅拌并使酚醛树脂的醇溶液达到饱和状态；
b）在另一带搅拌机的密闭容器内依次加入原砂和a步骤所得混合物，保持容器内温度为40-60℃，搅拌5-20分钟后静止放置；
c）使b步骤的容器自然冷却至常温，并打开容器，待乙醇完全挥发后即可得外表面包裹酚醛树脂膜的覆膜砂；
二）打印工艺
d）模型输入：把三维制图软件绘制的模型输入成型机中，成型机对模型轮廓自动识别成型层次及每层的成型路径；
e）覆膜砂进料及铺设：常温下打开覆膜砂进料口，使c步骤所得覆膜砂进入铺设装置的前端，并通过铺设装置的移动使覆膜砂在工作台上铺平；
f）溶解剂进料：常温下利用抽吸作用把储存器中的溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内；
g）溶解剂喷涂：使喷嘴移动，当喷嘴经过成型路径上时，喷嘴打开并把溶解剂喷涂至覆膜砂上，在一层的成型路径移动完成后，喷嘴关闭；
h）覆膜砂铺设装置复位，工作台在竖直方向上下降一层；
i）重复上述e至h步骤直至工件成型完毕；
j）把工件周围松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加热箱内以20-40℃/分的速度加热至130-150℃，再以5-10℃/分的速度加热至170-190℃，并保温1-3小时，最后使工件在加热箱内自然冷却至常温即可。
进一步说，所述f步骤的溶解剂为去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物，上述组分按质量份数算分别为：去离子水100份、聚乙二醇5-20份、聚乙烯吡咯烷酮5-15份、十六烷基三甲基溴化铵0.5-2份。
进一步说，f步骤的溶解剂还含有六次甲基四胺，六次甲基四胺按质量份数算为1-5份。
更进一步说，把f步骤中的溶解剂分成三份，再分别往三份溶解剂中加入红色、黄色和蓝色的水溶颜料，然后分别灌装至三个互不连通的带抽吸泵储存器内，并以供料管使储存器和喷嘴连通。
进一步说，g步骤溶解剂喷涂完成后，喷嘴再次沿成型路径逆向移动并进行喷涂，再进入h步骤，逆向移动时喷涂的喷涂量为g步骤喷涂量的30-50%。
更进一步说，g步骤溶解剂喷涂时，工作台上方的空间温度提升至50-70℃。
更进一步说，f步骤的喷嘴设于工作台的上方，并可在平面双轴驱动机构的带动下作平面定点移动。
本发明的有益效果在于：
1、本发明利用溶解包覆和溶解粘合的组合过程，真正实现了在常温状态下的3D打印。通过在原砂上利用溶解的酚醛树脂对其进行包覆，使酚醛树脂在原砂的表面形成一层粘合膜。由于原砂自身体积及表面积均很小，溶解包覆可利用液体的表面张力作用，大幅提高原砂表面树脂膜厚度的均匀性，并在原砂表面形成球状或近似球状的液膜。而本发明在3D成型时利用喷嘴对覆膜砂进行溶解剂式喷涂，使覆膜砂表面的酚醛树脂在溶解剂环境下溶解并粘合在一起。溶解剂在喷涂至覆膜砂表面时，由于覆膜砂粒之间的间隙很小，随着溶解剂在小间隙中的渗透、浸润作用不断出现，溶解剂可与每一颗覆膜砂的表面进行接触并产生溶解、粘合作用，从而提高了覆膜砂粘合的均匀性及可靠性，并改善覆膜砂之间粘合力的稳定性，可彻底杜绝覆膜砂成型后产生内粘合应力的现象。
2、本发明采用酚醛树脂物理溶解包覆代替了传统的颗粒物理共混，大大提高了酚醛树脂在原砂中分布的均匀性，并使覆膜砂的外表面在与溶解剂接触后均具有粘合作用。同时，在后续的打印成型时利用了物理溶解粘合的作用，覆膜砂之间的粘合无需采用热熔的方式进行粘合，避免酚醛树脂在激光瞬间高温热熔时与周围空气产生热氧化现象，有效保障酚醛树脂的热稳定性和保障覆膜砂粘合后的力学强度。此外，在溶解剂与覆膜砂之间的溶解粘合过程中无需对覆膜砂进行瞬间高温加热，其他助剂不会因受到瞬间高温的影响而出现大量气体释出的情况，有效改善了工件内部的致密性。并且，溶解剂在3D打印过程中可缓慢挥发，酚醛树脂在溶解剂挥发后即处于光滑的粘合状态，从而大幅提高了工件在打印后的平滑性。
3、本发明利用酚醛树脂的原砂表层包覆代替传统的颗粒均匀混合，通过酚醛树脂在浸泡过程中对原砂表面的完全覆盖，使酚醛树脂在原砂的表面形成固化式外层壳体，并确保在3D打印时外层壳体的固相与溶解剂液相的有效接触。上述固化式外层壳体能有效避免覆膜砂在储存、运输时因振动而出现颗粒混合均匀性不断变化的情况，从而彻底改变了粘合材料与原砂混合稳定性极差的现状，提高覆膜砂输送的可靠性。同时，由于原砂表面均具有外层壳体，在运输时砂粒之间因摩擦而产生的静电力可在整个体系中均匀分散，避免覆膜砂因静电而产生富集结块的现象。
4、本发明的后固化3D打印成型方法中，在工件完成成型后进行了加热后固化，并采用了前期快速升温、中期慢速升温、保温后自然冷却的固化手段。首先，前期快速升温可加快酚醛树脂分子链活性的增加速度，缩短整个后固化的时间，并确保酚醛树脂或其他助剂不会产生热分解或热氧化作用。其次，慢速升温可使酚醛树脂中的其他助剂缓慢释出，并使酚醛树脂进入缓慢热固化阶段，从而改善酚醛树脂的粘合强度和工件的机械强度。最后，保温后自然冷却使酚醛树脂在固化完成后产生回火作用，有效消除粘合体系的内应力，以改善工件结构的稳定性。
5、本发明的后固化3D打印成型方法中，利用常规的工业喷涂喷头即可完成整个打印成型，无需采用激光烧结系统。该工艺可有效降低3D打印系统的使用成本，并简化了3D打印系统的安装、调试及后续维护等工作，从而提高了3D打印系统的打印效率。此外，本发明溶解剂采用去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物。利用去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵构成互融分散体系，通过聚乙二醇的保湿性、分散性、聚乙烯吡咯烷酮的互溶粘接性能以及十六烷基三甲基溴化铵的相界面活化性，有效提高了互融分散体系的溶解性能，并大幅改善其对酚醛树脂的溶解能力及对覆膜砂的粘合能力。
6、本发明的后固化3D打印成型方法中，酚醛树脂及六次甲基四胺均可在溶解剂中互溶，使溶液形成酚醛树脂及六次甲基四胺的均匀分散相。在后固化加工时，上述分散相可有效提高六次甲基四胺挥发的均匀性，并保障六次甲基四胺不会因富集而出现发气量增大的现象。此外，六次甲基四胺溶于溶解剂内，其与聚乙烯吡咯烷酮具有粘合协同作用，有效改善覆膜砂之间的粘合性能。同时，经过激光烧结后失效的覆膜砂可通过该工艺再次利用，从而大幅减少了覆膜砂的浪费。
具体实施方式
本发明的后固化3D打印成型方法包括以下步骤：
一）覆膜砂预处理
a）在带搅拌机的密闭容器内依次加入无水乙醇和酚醛树脂，并在40-60℃下对混合物持续搅拌并使酚醛树脂的醇溶液达到饱和状态；
b）在另一带搅拌机的密闭容器内依次加入原砂和a步骤所得混合物，保持容器内温度为40-60℃，搅拌5-20分钟后静止放置；
c）使b步骤的容器自然冷却至常温，并打开容器，待乙醇完全挥发后即可得外表面包裹酚醛树脂膜的覆膜砂；
二）打印工艺
d）模型输入：把三维制图软件绘制的模型输入成型机中，成型机对模型轮廓自动识别成型层次及每层的成型路径；
e）覆膜砂进料及铺设：常温下打开覆膜砂进料口，使c步骤所得覆膜砂进入铺设装置的前端，并通过铺设装置的移动使覆膜砂在工作台上铺平；
f）溶解剂进料：常温下利用抽吸作用把储存器中的溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内；
g）溶解剂喷涂：使喷嘴移动，当喷嘴经过成型路径上时，喷嘴打开并把溶解剂喷涂至覆膜砂上，在一层的成型路径移动完成后，喷嘴关闭；
h）覆膜砂铺设装置复位，工作台在竖直方向上下降一层；
i）重复上述e至h步骤直至工件成型完毕；
j）把工件周围松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加热箱内以20-40℃/分的速度加热至130-150℃，再以5-10℃/分的速度加热至170-190℃，并保温1-3小时，最后使工件在加热箱内自然冷却至常温即可。
本发明的f步骤中，溶解剂采用去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物。上述组分按质量份数算分别为：去离子水100份、聚乙二醇5-20份、聚乙烯吡咯烷酮5-15份、十六烷基三甲基溴化铵0.5-2份。
首先，去离子水和聚乙二醇构成分散溶解体系，为酚醛树脂的溶解、粘合提供了稳定化的环境。利用去离子水对聚乙二醇的分散能力确保聚乙二醇在溶解体系中的均匀性，而聚乙二醇除了对酚醛树脂具有极强的溶解能力外，其自身还具备较强的粘合能力，从而有效提高酚醛树脂溶解后在覆膜砂之间的粘合能力。
其次，溶解体系中以聚乙烯吡咯烷酮作为粘合主体，聚乙烯吡咯烷酮极易溶于水、且其与酚醛树脂之间具有优秀的相容性和互溶性，所以其可对酚醛树脂进行充分溶解，并可对酚醛树脂的固、液两相界面进行活化和润滑，从而提高了酚醛树脂溶解后覆膜砂的粘合强度。
最后，溶解体系中以十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，利用十六烷基三甲基溴化铵对覆膜砂表面进行两相界面的活化，使酚醛树脂易于在去离子水和聚乙二醇构成的分散体系内溶解，并且不影响酚醛树脂自身性能，从而有效改善酚醛树脂在进行3D打印时的溶解性。另外，十六烷基三甲基溴化铵在相界面活化时，与聚乙烯吡咯烷酮具有协同活化作用，可对覆膜砂表面的酚醛树脂进行固、液两相的充分润滑、分散，进一步提高了酚醛树脂的溶解性能。
此外，f步骤的溶解剂中还可以加入六次甲基四胺，六次甲基四胺按质量份数算为1-5份。酚醛树脂及六次甲基四胺可在溶解剂中产生互溶现象，使溶液形成酚醛树脂及六次甲基四胺的均匀分散相。在后固化加工时，上述分散相可有效提高六次甲基四胺挥发的均匀性，并保障六次甲基四胺不会因富集而出现发气量增大的现象。同时，六次甲基四胺与十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮同样具有协同活化作用，可提高酚醛树脂溶解后在整个分散体系中的粘合性能。
本发明的后固化3D打印成型方法中，在f步骤中的溶解剂可分成三份，再分别往三份溶解剂中加入红色、黄色和蓝色的水溶颜料，然后分别灌装至三个互不连通的带抽吸泵储存器内，并以供料管使储存器和喷嘴连通。利用上述溶解剂的分装，实现溶解剂在喷涂时具有三原色的溶解剂可在喷头内进行任意比例的混合，从而使覆膜砂表面上的酚醛树脂在溶解粘结时能带上溶解剂的颜色，真正实现彩色的3D打印。
此外，在f步骤中可采用如抽吸泵、真空泵、蠕动泵等具有抽吸作用的装置实现溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内，以确保溶解剂在非工作状态下不会积聚在喷嘴处，避免喷嘴出现堵塞的现象。
本发明的后固化3D打印成型方法中，在g步骤溶解剂喷涂完成后，喷嘴再次沿成型路径逆向移动并进行喷涂，再进入h步骤，逆向移动时喷涂的喷涂量为g步骤喷涂量的30-50%。逆向喷涂可有效确保成型面上覆膜砂被溶解剂充分润湿，确保溶解过程的顺利进行，并可为酚醛树脂的溶解、粘合预留足够的时间余量。同时，逆向喷涂能确保溶剂在往返时间上进行充分挥发，改善酚醛树脂溶解后的固化粘结性能。
本发明的后固化3D打印成型方法中，在g步骤溶解剂喷涂时，工作台上方的空间温度提升至50-70℃。首先，提升工作台上方空间的温度可加快去离子水的挥发速度，缩短覆膜砂外表面树脂的固化时间。其次，在本发明的后固化3D打印成型方法中，去离子水和聚乙二醇构成了均匀的分散体系，去离子水粒子对聚乙二醇粒子起包裹作用，在进行3D打印时加热工作台上方的空间，可促进水粒子带动聚乙二醇粒子尽快释出，以确保覆膜砂树脂固化的稳定性，并且，加热自身也可以促进水以蒸汽的形式释出，以加快树脂的固化速度。
本发明的后固化3D打印成型方法中，f步骤的喷嘴设于工作台的上方，并可在平面双轴驱动机构的带动下作平面定点移动。通过上述双轴定位作用，喷嘴可根据预先设定的喷涂路径进行精确的定位喷涂，改善了3D打印的成型精度。
下面对各个实施例进行详细说明，但并不因此把本发明限制在所述实施例范围内：
实施例1
本发明的后固化3D打印成型方法包括以下步骤：
一）覆膜砂预处理
a）在带搅拌机的密闭容器内依次加入无水乙醇和酚醛树脂，并在40℃下对混合物持续搅拌并使酚醛树脂的醇溶液达到饱和状态；
b）在另一带搅拌机的密闭容器内依次加入原砂和a步骤所得混合物，保持容器内温度为40℃，搅拌5分钟后静止放置；
c）使b步骤的容器自然冷却至常温，并打开容器，待乙醇完全挥发后即可得外表面包裹酚醛树脂膜的覆膜砂；
二）打印工艺
d）模型输入：把三维制图软件绘制的模型输入成型机中，成型机对模型轮廓自动识别成型层次及每层的成型路径；
e）覆膜砂进料及铺设：常温下打开覆膜砂进料口，使c步骤所得覆膜砂进入铺设装置的前端，并通过铺设装置的移动使覆膜砂在工作台上铺平；
f）溶解剂进料：常温下利用抽吸作用把储存器中的溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内；
g）溶解剂喷涂：使喷嘴移动，当喷嘴经过成型路径上时，喷嘴打开并把溶解剂喷涂至覆膜砂上，在一层的成型路径移动完成后，喷嘴关闭；
h）覆膜砂铺设装置复位，工作台在竖直方向上下降一层；
i）重复上述e至h步骤直至工件成型完毕；
j）把工件周围松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加热箱内以20℃/分的速度加热至130℃，再以5℃/分的速度加热至170℃，并保温1小时，最后使工件在加热箱内自然冷却至常温即可。
溶解剂为去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物，上述组分按质量份数算分别为：去离子水100份、聚乙二醇5份、聚乙烯吡咯烷酮5份、十六烷基三甲基溴化铵0.5份。
溶解剂分成三份，再分别往三份溶解剂中加入红色、黄色和蓝色的水溶颜料，然后分别灌装至三个互不连通的带抽吸泵储存器内，并以供料管使储存器和喷嘴连通。而g步骤溶解剂喷涂完成后，喷嘴再次沿成型路径逆向移动并进行喷涂，再进入h步骤，逆向移动时喷涂的喷涂量为g步骤喷涂量的30%。此外，g步骤溶解剂喷涂时，工作台上方的空间温度提升至50℃。同时，喷嘴设于工作台的上方，并可在平面双轴驱动机构的带动下作平面定点移动。
实施例2
本发明的后固化3D打印成型方法包括以下步骤：
一）覆膜砂预处理
a）在带搅拌机的密闭容器内依次加入无水乙醇和酚醛树脂，并在60℃下对混合物持续搅拌并使酚醛树脂的醇溶液达到饱和状态；
b）在另一带搅拌机的密闭容器内依次加入原砂和a步骤所得混合物，保持容器内温度为60℃，搅拌20分钟后静止放置；
c）使b步骤的容器自然冷却至常温，并打开容器，待乙醇完全挥发后即可得外表面包裹酚醛树脂膜的覆膜砂；
二）打印工艺
d）模型输入：把三维制图软件绘制的模型输入成型机中，成型机对模型轮廓自动识别成型层次及每层的成型路径；
e）覆膜砂进料及铺设：常温下打开覆膜砂进料口，使c步骤所得覆膜砂进入铺设装置的前端，并通过铺设装置的移动使覆膜砂在工作台上铺平；
f）溶解剂进料：常温下利用抽吸作用把储存器中的溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内；
g）溶解剂喷涂：使喷嘴移动，当喷嘴经过成型路径上时，喷嘴打开并把溶解剂喷涂至覆膜砂上，在一层的成型路径移动完成后，喷嘴关闭；
h）覆膜砂铺设装置复位，工作台在竖直方向上下降一层；
i）重复上述e至h步骤直至工件成型完毕；
j）把工件周围松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加热箱内以40℃/分的速度加热至150℃，再以10℃/分的速度加热至190℃，并保温3小时，最后使工件在加热箱内自然冷却至常温即可。
溶解剂为去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物，上述组分按质量份数算分别为：去离子水100份、聚乙二醇20份、聚乙烯吡咯烷酮15份、十六烷基三甲基溴化铵2份。
溶解剂分成三份，再分别往三份溶解剂中加入红色、黄色和蓝色的水溶颜料，然后分别灌装至三个互不连通的带抽吸泵储存器内，并以供料管使储存器和喷嘴连通。而g步骤溶解剂喷涂完成后，喷嘴再次沿成型路径逆向移动并进行喷涂，再进入h步骤，逆向移动时喷涂的喷涂量为g步骤喷涂量的50%。此外，g步骤溶解剂喷涂时，工作台上方的空间温度提升至70℃。同时，喷嘴设于工作台的上方，并可在平面双轴驱动机构的带动下作平面定点移动。
实施例3
本发明的后固化3D打印成型方法包括以下步骤：
一）覆膜砂预处理
a）在带搅拌机的密闭容器内依次加入无水乙醇和酚醛树脂，并在45℃下对混合物持续搅拌并使酚醛树脂的醇溶液达到饱和状态；
b）在另一带搅拌机的密闭容器内依次加入原砂和a步骤所得混合物，保持容器内温度为45℃，搅拌10分钟后静止放置；
c）使b步骤的容器自然冷却至常温，并打开容器，待乙醇完全挥发后即可得外表面包裹酚醛树脂膜的覆膜砂；
二）打印工艺
d）模型输入：把三维制图软件绘制的模型输入成型机中，成型机对模型轮廓自动识别成型层次及每层的成型路径；
e）覆膜砂进料及铺设：常温下打开覆膜砂进料口，使c步骤所得覆膜砂进入铺设装置的前端，并通过铺设装置的移动使覆膜砂在工作台上铺平；
f）溶解剂进料：常温下利用抽吸作用把储存器中的溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内；
g）溶解剂喷涂：使喷嘴移动，当喷嘴经过成型路径上时，喷嘴打开并把溶解剂喷涂至覆膜砂上，在一层的成型路径移动完成后，喷嘴关闭；
h）覆膜砂铺设装置复位，工作台在竖直方向上下降一层；
i）重复上述e至h步骤直至工件成型完毕；
j）把工件周围松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加热箱内以25℃/分的速度加热至135℃，再以7℃/分的速度加热至175℃，并保温1.5小时，最后使工件在加热箱内自然冷却至常温即可。
溶解剂为去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物，上述组分按质量份数算分别为：去离子水100份、聚乙二醇10份、聚乙烯吡咯烷酮8份、十六烷基三甲基溴化铵1份。
溶解剂分成三份，再分别往三份溶解剂中加入红色、黄色和蓝色的水溶颜料，然后分别灌装至三个互不连通的带抽吸泵储存器内，并以供料管使储存器和喷嘴连通。而g步骤溶解剂喷涂完成后，喷嘴再次沿成型路径逆向移动并进行喷涂，再进入h步骤，逆向移动时喷涂的喷涂量为g步骤喷涂量的35%。此外，g步骤溶解剂喷涂时，工作台上方的空间温度提升至55℃。同时，喷嘴设于工作台的上方，并可在平面双轴驱动机构的带动下作平面定点移动。
实施例4
本发明的后固化3D打印成型方法包括以下步骤：
一）覆膜砂预处理
a）在带搅拌机的密闭容器内依次加入无水乙醇和酚醛树脂，并在50℃下对混合物持续搅拌并使酚醛树脂的醇溶液达到饱和状态；
b）在另一带搅拌机的密闭容器内依次加入原砂和a步骤所得混合物，保持容器内温度为50℃，搅拌15分钟后静止放置；
c）使b步骤的容器自然冷却至常温，并打开容器，待乙醇完全挥发后即可得外表面包裹酚醛树脂膜的覆膜砂；
二）打印工艺
d）模型输入：把三维制图软件绘制的模型输入成型机中，成型机对模型轮廓自动识别成型层次及每层的成型路径；
e）覆膜砂进料及铺设：常温下打开覆膜砂进料口，使c步骤所得覆膜砂进入铺设装置的前端，并通过铺设装置的移动使覆膜砂在工作台上铺平；
f）溶解剂进料：常温下利用抽吸作用把储存器中的溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内；
g）溶解剂喷涂：使喷嘴移动，当喷嘴经过成型路径上时，喷嘴打开并把溶解剂喷涂至覆膜砂上，在一层的成型路径移动完成后，喷嘴关闭；
h）覆膜砂铺设装置复位，工作台在竖直方向上下降一层；
i）重复上述e至h步骤直至工件成型完毕；
j）把工件周围松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加热箱内以30℃/分的速度加热至140℃，再以8℃/分的速度加热至180℃，并保温2小时，最后使工件在加热箱内自然冷却至常温即可。
溶解剂为去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物，上述组分按质量份数算分别为：去离子水100份、聚乙二醇15份、聚乙烯吡咯烷酮12份、十六烷基三甲基溴化铵1.5份。
溶解剂分成三份，再分别往三份溶解剂中加入红色、黄色和蓝色的水溶颜料，然后分别灌装至三个互不连通的带抽吸泵储存器内，并以供料管使储存器和喷嘴连通。而g步骤溶解剂喷涂完成后，喷嘴再次沿成型路径逆向移动并进行喷涂，再进入h步骤，逆向移动时喷涂的喷涂量为g步骤喷涂量的40%。此外，g步骤溶解剂喷涂时，工作台上方的空间温度提升至60℃。同时，喷嘴设于工作台的上方，并可在平面双轴驱动机构的带动下作平面定点移动。
实施例5
本发明的后固化3D打印成型方法包括以下步骤：
一）覆膜砂预处理
a）在带搅拌机的密闭容器内依次加入无水乙醇和酚醛树脂，并在58℃下对混合物持续搅拌并使酚醛树脂的醇溶液达到饱和状态；
b）在另一带搅拌机的密闭容器内依次加入原砂和a步骤所得混合物，保持容器内温度为59℃，搅拌18分钟后静止放置；
c）使b步骤的容器自然冷却至常温，并打开容器，待乙醇完全挥发后即可得外表面包裹酚醛树脂膜的覆膜砂；
二）打印工艺
d）模型输入：把三维制图软件绘制的模型输入成型机中，成型机对模型轮廓自动识别成型层次及每层的成型路径；
e）覆膜砂进料及铺设：常温下打开覆膜砂进料口，使c步骤所得覆膜砂进入铺设装置的前端，并通过铺设装置的移动使覆膜砂在工作台上铺平；
f）溶解剂进料：常温下利用抽吸作用把储存器中的溶解剂输送至与工作台位置相对应的喷嘴处，并暂存于喷嘴腔内；
g）溶解剂喷涂：使喷嘴移动，当喷嘴经过成型路径上时，喷嘴打开并把溶解剂喷涂至覆膜砂上，在一层的成型路径移动完成后，喷嘴关闭；
h）覆膜砂铺设装置复位，工作台在竖直方向上下降一层；
i）重复上述e至h步骤直至工件成型完毕；
j）把工件周围松散的覆膜砂去除，并把工件放置于加热箱内以35℃/分的速度加热至145℃，再以9℃/分的速度加热至185℃，并保温2.5小时，最后使工件在加热箱内自然冷却至常温即可。
溶解剂为去离子水、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵的混合物，上述组分按质量份数算分别为：去离子水100份、聚乙二醇18份、聚乙烯吡咯烷酮13份、十六烷基三甲基溴化铵1.8份。
溶解剂分成三份，再分别往三份溶解剂中加入红色、黄色和蓝色的水溶颜料，然后分别灌装至三个互不连通的带抽吸泵储存器内，并以供料管使储存器和喷嘴连通。而g步骤溶解剂喷涂完成后，喷嘴再次沿成型路径逆向移动并进行喷涂，再进入h步骤，逆向移动时喷涂的喷涂量为g步骤喷涂量的45%。此外，g步骤溶解剂喷涂时，工作台上方的空间温度提升至65℃。同时，喷嘴设于工作台的上方，并可在平面双轴驱动机构的带动下作平面定点移动。