[发明专利]一种无支撑彩色三维实体模型制造方法及肝脏模型

说明书

本发明公开了一种无支撑彩色三维实体模型制造方法，将离型剂和水性颜料加入3D打印机中，其中一喷头中装载离型剂，其余喷头中装载色调不同的水性颜料；通过3D打印机的打印喷头将离型剂注入到可固化树脂或石蜡中，注入的离型剂按照产品三维数字模型的外形轮廓层层打印分隔出模型的外部形态；注入的水性颜料对三维数字模型内部需要着色的部位进行相应着色；将可固化树脂或石蜡进行固化，将离型剂外部的可固化树脂或石蜡剥离，离型剂包裹的部分即为得到的三维模型成品，可固化树脂或石蜡的粘度为100‑500000Pa·s。本发明能够完成无支撑彩色三维实体模型制造的同时，不需要添加任何支撑体，而是通过可固化树脂或石蜡材料来维持原始结构。

技术领域

本发明涉及三维成型制造领域，具体涉及一种无支撑多彩三维实体模型制造方法及肝脏模型。

背景技术

三维实物模型制造技术融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术。以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实物物品的制造技术。光固化3D打印技术或者熔融沉积制造(FDM)工艺只能制造出单一色彩的三维模型，要实现彩色需后续进行人工上色，这样制造多彩三维模型的过程繁琐且模型精度较低。喷墨3D打印技术目前制造个性化多彩三维模型的常用方法，其具有制造精度高，色彩丰富等特点，但是目前喷墨3D打印设备及材料价格昂贵，不适宜于大规模应用。同时随着个性化三维实物模型对材料空间结构要求的复杂化，现有的3D打印制造技术在空间结构构造方面出现了很多弊端。由于增材制造过程是基于堆积原理进行的，因此在一些空间结构堆积过程中需要构件支撑，否则其空间结构在后期的定型过程中会出现变形的现象，而支撑本身也存在一定的局限性。一方面，支撑结构需要一定条件，在制造模型的过程中需要解决到支撑机构如何构建的问题，因此会增加构建过程的难度，并且一些空间结构的构建也会因此受到局限。另一方面，支撑过程中支撑结构数量不宜过多与过复杂，否则在后期去除支架时会影响到最终成品的质量，大量的支撑结构也会增加三维模型制造的成本与周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无支撑彩色三维实体模型制造方法，该方法具有可实现模型的彩色，制造过程无需支撑，制造效率高，易于操作，成本低等优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无支撑彩色三维实体模型制造方法，使用可固化树脂或石蜡作为三维实体模型制造的主体原料,其特征在于，包括如下步骤：

S1:3D打印机的准备

将离型剂和水性颜料加入3D打印机中，所述3D打印机的打印喷头的数量至少为两个，其中一喷头中装载离型剂，其余喷头中装载色调不同的水性颜料；

S2:打印及光固化

通过3D打印机的打印喷头将离型剂和水性颜料注入到可固化树脂或石蜡中，注入的离型剂按照产品三维数字模型的外形轮廓层层打印分隔出模型的外部形态；与此同时，注入的水性颜料对三维数字模型内部需要着色的部位进行相应着色；

S3：后处理

将可固化树脂或石蜡进行固化，由于离型剂的作用，固化的树脂或石蜡材料被分隔为两部分，同时多彩水性颜料由于与树脂或石蜡互不相溶而被固定在相应部位，形成三维模型中的彩色部分，将外部材料剥离后，离型剂包裹部分即为得到的三维模型成品；

其中，可固化树脂或石蜡材料的粘度为100-500000Pa·s。

进一步的，所述三维数字模型为成型物体的三维模型切片模型，各喷头按照切片模型中每一层的结构信息与色调的设计完成协同喷出与堆积。

进一步的，所述3D打印机还包括收容池，所述收容池中装有所述的可固化树脂或石蜡材料。

进一步的，可固化树脂或石蜡材料采用光固化、降温固化或反应固化。