[发明专利]一种3D增材及其制造方法和应用

说明书

本发明属于3D增材技术领域，更具体地设计一种采用拓印表面制备技术制得的3D增材及其制造方法和应用。本发明在增材制造工艺中结合了表面拓印技术，将拓模转变为增材制造设备的打印平台，并预先设计所需产品表面纹理和图案相匹配的基板、基布或其它可实现3D增材产品所需效果的表面材料。本发明提供的制造方法可高效实现各种表面效果的3D增材产品，无需后续处理工序，不仅节省了人工，并且避免了后处理工序中的环境污染和增材损耗风险。同时，本发明的制造方法可提供多种多样的增材表面效果，可为更多领域的更广应用提供3D增材产品。

技术领域

本发明属于3D增材技术领域，更具体地设计一种采用拓印表面制备技术制得的3D增材及其制造方法和应用。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术，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，制造出实体物品。相对于传统的对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，实现从无到有的物品制造过程。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

目前，无论是熔融沉积3D(FDM，Fused Deposition Modeling)打印、光固化成型3D(SLA，Stereo Lithography)打印还是选择性激光烧结3D打印方式(SLS，Selective LaserSintering)产品的外表面都不完美，产品销售前需要打印后处理，通常通过砂纸打磨、或喷砂、喷漆、抛光、电镀或高压气体清洁等常规表面去缺陷和涂饰后加工方式来满足3D产品的表面效果。上述后处理步骤不仅工序复杂，而且对人工操作技巧和熟练程度有很高的要求，否则，后处理的效率极低，并容易出现误操作导致3D增材产品的损毁。喷涂、喷漆等也易对环境造成污染，更多的后处理工序还需其他装置配合进行，设备成本和人工维护成本都相应增加了。因此，急需提供一种简单、高效、节约成本的具有特殊表面效果3D增材产品的制造方法。

发明内容

鉴于背景技术存在的上述技术问题，需要提供一种3D增材及其制造方法和应用，所述3D增材的制造方法能够避免增材制造产品的表面后处理复杂低效和非环保的后加工处理技术方式，并且能够高效地生产出所需表面效果的3D增材产品，极大地拓展具有特殊表面效果3D增材产品的应用领域，并降低因后处理工序带来的环境污染和产品损耗风险。

为实现上述目的，在本发明的第一方面，发明人提供了一种3D增材制造方法，采用拓印表面制备技术，包括以下步骤：

拓印基材的准备和固定，在所述拓印基材上涂抹剥离助剂，并将其固定于3D打印机的打印台板上；

打印模型设计，按预设模型形态进行打印模型的计算机设计；

打印模型切片、发送；

打印，在3D打印机控制面板上设置拓印基材类型和工艺参数，启动打印；以及

脱模，得到所述3D增材。

本发明在3D增材制造工艺中结合了表面拓印技术。传统的拓印技术只适用于石材或木质基体上雕刻文字或图案等，通过软的纸张等材料将拓模(本)上的文字或图案拓印出。本发明中3D增材制造采用拓印表面制备技术，将拓模转变为3D增材制造设备打印平台，并匹配上带有针对性设计的所需产品表面纹理和图案以及立体结构的基板、基布或其它可实现需要通过增材制造实现的表面材料。其余的3D打印工艺和步骤参照现有常规的3D打印操作方法，如建立STL模型、CAD模型，输出、打印。脱模步骤可采用人工操作，也可采用机械脱模，视具体生产情况和技术成熟度而定。