[发明专利]一种彩色喷墨三维打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种彩色喷墨三维打印方法。

背景技术

使用高分子材料为三维打印材料，目前采用的成型方法主要有以下几种，激光选择性烧结、紫外光选择性聚合及挤出堆积法。其中激光选择性烧结成型精度较高，但无法成型彩色制品，为了达到彩色效果，必须另外染色。而且由于为了提高制件强度、改善烧结效果，必须将烧结池预热到较高温度，另外，烧结过程持续时间几个小时至几十小时都十分正常，这样造成了未烧结粉的老化比较严重，可回用次数有限，会增加成本。紫外光选择性聚合也可以达到较高的成型精度，但同时也无法实现彩色成型，另外这种方法所使用的材料十分昂贵。挤出堆积法是目前普通三维打印常用的方法，成型设备和耗材都较便宜，经过准确的挤出控制(当然这样，设备和材料也要较高的成本)，可以实现彩色打印，这种方法在成型制件尺寸精度方面有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种彩色喷墨三维打印方法，具体如下：

本发明是关于一种彩色喷墨三维打印方法。使用热塑性树脂粉末为原料，使用该树脂的增塑剂或溶剂为喷墨墨水。此三维打印的原理为，在计算机控制下，利用打印程序控制普通的喷墨打印机在铺好的平整的树脂粉末表面，所需的部位打印上一层增塑剂或溶剂，或增塑剂与溶剂的混合物。如果是增塑剂，则其会对树脂产生溶解作用，使树脂颗粒粘结在一起，然后再铺上一层树脂，再打印一层。多层累加，得到三维实体。层间可以靠表面多余的增塑剂粘结，随着时间的推移，增塑剂会逐渐扩散到树脂粉颗粒内部，强度随之提高。

如果使用溶剂，会产生与增塑剂类似的作用，其也会在树脂颗粒之间产生粘结，但由于溶剂具有挥发性，溶剂最终会完全挥发，形成由粘结的颗粒组成的、强度较高的三维实体。

而如果使用增塑剂和溶剂的混合物，则两者会共同起作用。喷墨上去的混合物同时溶解树脂粉颗粒表面，形成颗粒之间的粘结，随着增塑剂渗入颗粒内部和溶剂的挥发，最终形成强度较高的三维实体制件。

铺粉可采用普通的激光选择性烧结使用的升降铺粉设备，但由于本方法是使用增塑剂或溶剂粘结颗粒，无需设定粉池预热，所以不存在树脂粉老化的问题，未溶结的树脂粉料可长期反复回用，降低成本。

热塑性树脂只要方便制成粉末状，并可以找到其增塑剂或溶剂，都可以选择来做为本3D打印方法的材料。即使常温下没有溶剂或难溶的树脂，如PE、PP，依然可以在略升温的条件下实现彩色三维打印，而且由于温度不高，也不会对树脂粉的回用性造成显著影响。

本发明所选用的树脂粉，粒度范围为1微米(μm)至100微米(μm)之间，也可使用更大粒径(100至500μm)的粉末，但会降低制件的尺寸精度。树脂粉可以是粉碎法、研磨法、或沉淀法等方法得到，可选择纯树脂粉或添加一定量填料的树脂粉。如果添加填料，最好是树脂与填料首先熔体混炼良好分散，然后制备粉末。如果用纯树脂粉与填料粉直接混合使用，则会很大程度上影响成型效果。

树脂可以选择无色或白色，同时在所选用的“墨水”(树脂的增塑剂或溶剂)中加入分散良好的颜料或染料，彩色打印可以配制好三种或四种颜色的墨水，通过增塑剂或溶剂对树脂颗粒的溶解作用，使颜料溶入树脂本身之中，利用喷墨打印的配色原理实现真正意义的三维彩色打印。即使颜料或染料不能完全溶入树脂颗粒内部，由于颗粒尺寸较小，最终制件的色彩还原效果仍然相当好。

树脂材料可以是聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯、醋纤、尼龙、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、有机玻璃(PMMA)、涤纶树脂(PET)其中的一种或多种。

打印墨水可以是邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP),邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、水、二甘醇、JZ-218(尼龙增塑剂，苏州金忠化工有限公司生产)、二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、二甲苯、丙酮、环己酮、四氢呋喃(THF)、氯仿、间甲酚中的一种或多种。

由于喷墨打印具有非常好的位置准确性和色彩准确性，由此方法所制成的三维打印制件也可以做到相当准确的尺寸，通过调整墨水颜色浓度也可以达到相当准确的色彩。

本发明选用相对廉价易得的树脂粉为原料，利用喷墨打印技术，实现尺寸和色彩准确度较高的三维打印。

具体实施方式

实施例1

聚氯乙烯(PVC)树脂，经研磨粉碎，过200目筛，以此PVC粉为原料，在单色喷墨打印墨盒中加入邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP)为打印墨水，通过多层叠加可打印出PVC三维立体白色至半透明制件。