[发明专利]一种基于人脸照片合成模型个性化定制的3D打印口罩的制作方法

说明书

一种基于人脸照片合成模型个性化定制的3D打印口罩的制作方法，属于3D打印技术及医用护具领域。本发明使用FaceGen Modeller通过人脸照片合成人脸模型，通过SolidWoks软件制作口罩坯型，将口罩坯型文件导入Magics软件并通过布尔运算将口罩与人脸模型相结合，得到完全贴合人脸模型的边缘。最终得到的模型进行切片并导入3D打印设备，按照一定的打印参数进行口罩的制作；打印完成后的实物经过一系列后处理，与附加装置的组合装配完成。

技术领域

本发明涉及一种照片合成人脸模型技术以及一种3D打印口罩的制作方法，属于增材制造领域和医用护具领域，特别是利用人脸模型与口罩相结合，制作贴合人脸的个性化3D打印防护口罩。

背景技术

由于一次性口罩在连续佩戴四到八个小时之后就会降低或失去防护效果，无法隔离病菌；并且经常使用一次性口罩会造成很严重的浪费现象。传统硬质口罩可以多次使用并且长时间佩戴，但是还是有很多缺陷。例如：普通硬质口罩的重量很大，一般为50g或者更高，普通人戴久了以后会感觉到十分沉重，因此不能长时间佩戴；硬质口罩为了贴合面部，还需要在口罩与脸接触的边缘添加例如海绵、硅胶等缓冲物，这无疑会增加口罩的重量，若缓冲物有破损或毁坏，口罩将失去舒适与密封的效果。此外，每个人的面部轮廓差异很大，量产的口罩无法满足每个人的个体需求，无法做到个性化人性化的设计。

随着科技的进步与发展，用多张不同角度人脸照片快速生成人头模型是较为成熟的技术，将其与3D打印独特的成型技术相结合，可以使口罩既能减少口罩本身的重量，又能实现个性化的定制需求，使口罩面部与人脸紧密贴合，加强面罩的密封性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于用照片生成人脸模型，利用3D打印技术制作个性化定制防护口罩的方法。

本发明是通过以下软件、材料及装置实现的：FaceGen Modeller 人脸模型生成软件、尼龙PA2200粉末以及SLS3D打印机。

本发明通过一下技术方案实现的：

一、使用FaceGen Modeller 3.6软件进行人脸模型的制作

将一至三张正面以及侧面人脸照片导入到软件中，调整照片确保图像垂直，分配人脸的特征点，例如眼间距、鼻宽(高)、嘴宽(高)、下巴以及面颊轮廓等，确定好特征点后等待几分钟软件就会生成人脸照片的模型，最后将人脸模型用stl格式导出。

二、口罩原坯设计

口罩正面设计成网格状结构，用于通风换气，通过流体模拟得到网格的直径为2mm即可保证呼吸的顺畅；口罩的侧面是圆台形状，原台底部是由正面轮廓等距拉伸而成。滤芯夹层制成内凹形状，为放置滤芯留空间，滤芯的装卡采用压板设计，方便装卡和拆卸。

三、获取三维人脸口罩

将人脸模型与口罩导入magics软件中，将口罩放置于人脸模型的相应佩戴位置，通过布尔运算将口罩边缘裁剪成相应的人脸模型边缘。将制作好的口罩模型用stl格式导出。

四、3D打印口罩制作过程

将口罩模型进行切片处理，导入EOSp396 3D打印机；清理粉缸和振镜镜片，进行120分钟预热，预热温度为168～175℃，设置打印参数，激光功率为60～120W，扫描速度为1500～2000mm/s，光斑直径为0.07～0.14mm，供粉率为80％～120％，风循环率为2.4～2.7，层厚为0.1～0.12mm。

打印过程结束后，经过8～10个小时的冷却，然后通过直径为 1.5mm的玻璃球对EOSp396制作的防护口罩表面进行喷砂处理，使其表面更加光滑，减少表面残留的尼龙粉末，然后将其放入0.4W/cm²的超声波震荡机内震荡3～5分钟，最后通过酒精将表面的粉末清除。本发明具有以下创新性：