[发明专利]三维打印机、三维打印机的打印方法及其打印装置

说明书

技术领域

本发明涉及打印领域，尤其涉及一种三维打印机、三维打印机的打印方法以及三维打印机的打印装置。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成型技术的机器，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过累积成型的方式来构造三维的实体。在打印前，需要利用计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片分层，从而控制3D打印机逐层打印。

目前常用分层方法可以分为三种。一种是等层高分层方法，这种方法在大多数的三维打印机上普遍使用着;一种是针对STL 模型的自适应分层方法，这种方法是根据STL 模型中面片的法向量等信息进行分层;最后一种是直接针对CAD 实体模型进行自适应分层，用精确地三维模型来进行自适应分层，这样也能够精确地对实体模型进行成像。例如王卫辰等发表在<<机械科学与技术>>2010年第29 卷第5 期的文章《基于3D CAD 模型表面Z 向特征曲线的自适应分层方法》提出一种基于模型表面多处兴趣特征的快速自适应分层算法，该算法利用Z 向特征曲线提取CAD 模型表面的兴趣特征，通过特征曲线几何特征到层厚的直接映射关系快速确定分层点处的适应性层厚，整个层厚计算过程不存在冗余计算。

现有的常用的分层误差计算标准有以下几种:一是尖顶高度准则，根据模型的拓扑信息以及所允许的最大尖顶高度计算得到层厚，这种准则普遍使用，但是当模型法向量接近竖直方向时就会失效;二是面积差比率准则，根据相邻两层轮廓的面积差来判断分层高度是否合适，当面积差很大时就减小分层高度，否则增大分层高度，这种方法在处理简单的模型具有较大的优势。用户可以针对不同模型的形状和尺寸来选择采用上述三种方法中的一种进行三维实体成像。

而对三维实体模型进行彩色成像时，一般是在打印头中对丝料进行颜色混合后，在从打印头中喷出，从而形成彩色的三维实体模型，然而，由于需要在打印头中进行不同颜色的混色，造成了该打印头相比于其他单色的打印头更为复杂，所以这种彩色三维打印机的造价高，打印成本也比较高。同时，由于该打印头无法对较多的色彩进行混合，造成了三维实体模型的颜色也较为复杂，也造成了色彩还原度低、图像分辨率低，这样给用户带来不便。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种成像成本较低且成像过程简易的制造彩色三维实体模型的三维打印机打印方法。

本发明的第二目的是提供一种成像成本较低且成像过程简易的制造彩色三维实体模型的三维打印机打印装置。

本发明的第三目的是提供一种低成像成本且结构简单的制造彩色三维实体模型的三维打印机。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种三维打印机的打印方法，其包括启动三维打印机；向存储器输入具有目标实体模型数据的模型文件，其中，三维打印机包括用于实体成像的打印头和用于色彩成像的喷墨头，该打印方法还包括：处理器根据目标实体模型数据进行切片分层，并处理得出多个分层模型数据；打印头根据每一个分层模型数据进行实体成像；喷墨头根据同一层的分层模型数据在分层模型上进行色彩成像。

由上述方案可见，通过在三维打印机上设置有用于实体成像的打印头和用于色彩成像的喷墨头，并通过打印头在完成一个分层模型的实体成像后，喷墨头就在该分层模型上进行色彩成像，由于喷墨头喷出的墨水可与三维成型材料相溶合，使得可在该层分层模型为整体具有彩色图样的彩色分层模型，随后打印头在该彩色分层模型上继续对下一个分层模型进行实体成像，而喷墨头则继续在该下一个的分层模型上进行色彩成像，以此类推，最终将整个目标实体模型打印成彩色的目标实体模型。可见，通过在分层模型上进行色彩成像，有利于简化打印头结构，继而简化三维打印机的结构，通过具有成像成本较低、成像过程简易等特点的打印方法即可实现对彩色三维模型的成像。

更进一步的方案是，在处理器处理得出多个分层模型数据后，打印方法还包括处理器根据每一个分层模型数据划分彩色区域和单色区域；打印头根据每一个分层模型数据进行实体成像的步骤包括打印头根据彩色区域进行实体成像的步骤和打印头根据单色区域进行实体成像的步骤；喷墨头根据同一层的分层模型数据在分层模型上进行色彩成像的步骤包括喷墨头根据彩色区域进行色彩成像的步骤。