噴墨3d打印方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及塑料類3D打印技術領域，特別是涉及一種噴墨3D打印方法。
【背景技術】
[0002]目前，塑料類3D打印技術大致可分為熔融擠壓成型和光固化3D打印技術兩類。
[0003]其中，熔融擠壓成型3D打印技術將熱塑性材料加熱使其熔融成絲，再將其從噴頭擠出，堆積在成型面上成型。光固化3D打印技術利用特定波長與強度的激光使光固化材料層層凝固，從而打印成型。
[0004]然而，熔融擠壓成型3D打印技術精度有限，一般大于100微米，且成型溫度為190-2600C，高溫熱解會降低塑料材料的力學性能，其力學性能一般為傳統注塑成型制備塑料性能的70-80% ;光固化3D打印技術需要激光器，且使用成本較高的液態光敏樹脂，因此造價較貴，使用和維護成本過高，另外打印出的模型容易在光照下發生黃變。
【發明內容】
[0005]基于此，有必要針對以上問題，提供一種噴墨3D打印方法，該方法打印精度較高，成本低，且打印出的三維模型具有較好的力學性能。
[0006]—種噴墨3D打印方法，根據三維模型切片分層的打印指令利用層層疊加的方式打印三維模型，且在打印過程中利用支撐模型輔助三維模型固化，所述噴墨3D打印方法包括:
[0007]加入墨水材料，所述墨水材料包括用于形成三維模型的主體墨水材料和用于形成支撐模型的支撐墨水材料，所述主體墨水材料由揮發性溶劑和不可溶解高分子聚合物混合而成，所述支撐墨水材料由揮發性溶劑和可溶解高分子聚合物混合而成；
[0008]讀取打印指令；
[0009]根據打印指令在當前層的三維模型部分、支撐模型部分分別噴射主體墨水材料液滴、支撐墨水材料液滴；
[0010]等待所述主體墨水材料、支撐墨水材料中的揮發性溶劑自動揮發，且不可溶解尚分子聚合物、可溶解高分子聚合物在揮發性溶劑揮發后發生聚合，從而共同固化為當前層的二維截面圖形；
[0011]判斷是否對所有層噴墨完畢，若是，停止噴墨，否則，繼續對下一層噴射所述墨水材料，并等待所述揮發性溶劑揮發；
[0012]將固化后的模型浸泡于溶解劑內，等待所述支撐墨水材料中的可溶解高分子聚合物溶解，最后得到由主體墨水材料中的不可溶解高分子聚合物形成的三維模型。
[0013]在其中一個實施例中，還需用超聲波分別振動由所述揮發性溶劑和不可溶解高分子聚合物混合而成的溶液、由所述揮發性溶劑和可溶解高分子聚合物混合而成的溶液，從而分別獲得所述主體墨水材料、支撐墨水材料。
[0014]在其中一個實施例中，在當前層同時噴射一排或多排的所述墨水材料，且每排噴射一滴或多滴所述墨水材料。
[0015]在其中一個實施例中，在當前層移動若干次，并在每次移動前噴射所述墨水材料。
[0016]在其中一個實施例中，在當前層每次噴射墨水材料的各位置均位于上一次噴射墨水材料各位置之間的間隙中。
[0017]在其中一個實施例中，所述三維模型的各層相互平行，且不同層分別位于垂直于各層平面的方向上的不同位置。
[0018]在其中一個實施例中，沿垂直于所述三維模型各層平面的方向移動至不同層，并噴射所述墨水材料。
[0019]在其中一個實施例中，所述揮發性溶劑為二氯甲烷或丙酮，所述溶解劑為苯酚、苯甲醚或水。
[0020]在其中一個實施例中，所述不可溶解高分子聚合物為生物降解塑料聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯-1、4-環己烷二甲醇酯。[0021 ] 在其中一個實施例中，所述可溶解高分子聚合物為聚乙烯醇或蠟。
[0022]上述噴墨3D打印方法具有的有益效果為:
[0023]1、該噴墨3D打印方法在各層的三維模型部分、支撐模型部分分別噴射主體墨水材料液滴、支撐墨水材料液滴，可提高三維模型打印成型的精度；同時利用揮發性溶劑的揮發性、可溶解高分子聚合物的溶解性及不可溶解高分子聚合物的不可溶解性，在低溫下即可打印形成三維模型，不僅打印成本低，而且可避免高溫熔融對高分子材料的性能造成損傷，從而提高三維模型的力學性能。
[0024]2、該噴墨3D打印方法在每一層每次噴射一排或多排的墨水材料，且每排噴射一滴或多滴所述墨水材料，因此可根據需求調節三維模型的打印成型速度，若需要較快的速度，則每次噴射多排墨水材料，且每排噴射多滴墨水材料即可實現。
[0025]3、該噴墨3D打印方法在每一層中每次噴射墨水材料的各位置均位于上一次噴射墨水材料各位置之間的間隙，可保證墨水材料的液滴之間能夠搭接，進而提高三維模型的打印質量。
【附圖說明】
[0026]圖1為一實施例的噴墨3D打印方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出了噴墨3D打印方法的流程圖。該噴墨3D打印方法根據三維模型切片分層的打印指令利用層層疊加的方式打印三維模型，且在打印過程中利用支撐模型來輔助三維模型固化。該噴墨3D打印方法包括:
[0028]步驟SlOl、向3D打印機中加入墨水材料，該墨水材料包括主體墨水材料和支撐墨水材料。其中，主體墨水材料用于形成三維模型，支撐墨水材料用于形成支撐模型，一般來說，支撐模型位于三維模型中懸空的部位。
[0029]其中，主體墨水材料的制成方式為:先將揮發性溶劑和不可溶解高分子聚合物混合為溶液，24小時后，再用一定頻率的超聲波振動該溶液，即可獲得主體墨水材料。
[0030]同理，支撐墨水材料的制成方式為:先將揮發性溶劑和可溶解高分子聚合物混合為溶液，24小時后，再用一定頻率的超聲波振動該溶液，即可獲得支撐墨水材料。
[0031]揮發性溶劑為沸點較低的溶劑，容易揮發，當揮發性溶劑揮發后，不可溶解高分子聚合物、可溶解高分子聚合物即可發生聚合。
[0032]不可溶解高分子聚合物不具有溶解性，即不能溶于溶解劑。因此將該不可溶解高分子聚合物作為主體墨水材料的成分之一，作為最終形成三維模型的材料。
[0033]可溶解高分子聚合物具有溶解性，即可溶于溶解劑中。因此將該可溶解高分子聚合物作為支撐墨水材料的成分之一，作為形成支撐模型的材料。
[0034]具體的，揮發性溶劑為二氯甲烷或丙酮。不可溶解高分子聚合物為生物降解塑料聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環己烷二甲醇酯。可溶解高分子聚合物為聚乙烯醇或蠟。
[0035]步驟S102、3D打印機讀取打印指令，并根據打印指令執行接下來的打印步驟。
[0036]打印指令來自智能操作終端，可以是手機或電腦。在智能操作終端，首先導入要打印的三維模型，三維模型的高度方向與Z軸平行，橫截面與XY平面平行。然后智能操作終端會根據三維模型的特征，自動添加需要支撐的部分，即生成支撐模型。最后將支撐模型和三維模型組合而成的模型沿Z軸方向進行切片分層，各層為二維平面圖形，且各層相互平行，不同層位于Z軸方向上的不同位置，最后根據分層信息生成相應的打印指令。
[0037]在本實施例中，3D打印機包括噴頭、打印平臺、電機驅動、噴墨驅動，且噴頭上集成有一排或多排噴嘴，每排集成有一個或多個噴嘴。打印指令用于控制噴頭、打印平臺的移動方式及噴嘴的噴墨方式。具體為:噴頭在電機驅動下可在XY平面內移動，打印平臺在電機驅動下可在Z軸方向上下移動，各噴嘴在噴墨驅動的控制下噴射墨水材料。
[0038]步驟S103、3D打印機根據打印指令在當前層的三維模型部分、支撐模型部分分別噴射主體墨水材料液滴、支撐墨水材料液滴，其中，以液滴形式噴射墨水材料，可提高三維模型打印成型的精度。
[0039]3D打印機根據打印指令在當前層噴射墨水材料時，由于有一排或多排噴嘴，且每排集成有一個或多個噴嘴，所以每次可噴射一排或多排的墨水材料，且每排可噴射一滴或多滴墨水材料。如此，即可