本发明属于三维立体打印技术领域。
背景技术:
三维打印(或称为3D打印)技术,是从上个世纪九十年代发展起来的新型工业成型技术。它是通过逐层的方式进行物质构建操作,进而形成完整的物体结构。三维打印技术,具有成型速度快、结构适应面广等优势,应用也日益普及。其中一个应用领域,就是通过三维打印的方式来构造人像或者动物的塑像等。这类三维打印获得的成品,能够满足人们特定的需求。比如三维人像能够用以实现某种纪念意义,或者表达自己在特定领域下的兴趣爱好,等等。
目前的技术方案,在实施时有两个显著的不足之处:
其中之一,人像或者动物的塑像中,为了提高真实感,均适合设置毛发,但通过前述方式所打印获得的三维塑像,无法进行毛发的打印操作。
其中之二,采用前述的技术方案所获得的三维塑像刚性很强,缺乏弹性,手感较差,而且容易破碎。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种3D打印造像的方法,以及对应的设备及制品,利用本发明,能够获得具有更佳使用优势的3D打印造像。
本发明所提供的一种3D打印造像的方法,包括如下步骤:
进行三维打印操作;
在打印的分层切面中布局条状的纤维体,该纤维体包括有分别通过毛发体喷头所喷出的毛发体,以及通过支撑体喷头所喷出的用以提供弹性支撑作用的弹性支撑体,其中的毛发体有部分从前述的分层切面中露出,弹性支撑体全部打印在分层切面之中。
进一步,所述的纤维体,通过如下的操作方式进行布局,
预设具有粘附作用的颜料;
通过粉体材料和配套的粘合剂,布局层状的打印结构,完成所在层材料的打印操作;
对应着前述的层材料,喷射本次层材料所对应的部分或全部颜料;
通过毛发体喷头,将毛发体的根部布局到前述的颜料上,毛发体的顶部布局到前述层材料之外,通过前述的颜料,使得毛发体的根部与前述层状结构之间相互粘合;
对应着加载有前述纤维体的区域,如果前述的颜料仅喷射了部分,则进行剩余颜料的喷射操作,直到喷射完成,如果已完成了全部颜料的喷射操作,则直接结束操作。
进一步,前述的毛发体置放到打印分层切面中的那部分,全部或部分涂覆有热熔胶。
进一步,在前述的毛发体上设置有热熔胶的情况下,其操作步骤如下,
通过三维打印装置,逐层进行打印操作;
在已经完成了打印操作的当前切面位置点,喷出毛发体;
将前述毛发体上涂覆有热熔胶的区域,加置到前述逐层打印的物质层的切面上;
对前述热熔胶所在区域进行加热操作,使得该热熔胶部分或全部熔化;
对前述热熔胶区域施压后冷凝,或者置放后冷凝,使其与前述的物质层之间相互固化。
进一步,对应着前述的纤维体,在纵向延伸的方向,通过热熔胶进行相邻的纤维体的连接操作,在相邻的两个纤维体之间,涂覆有连接该两个纤维体的热熔胶。
进一步,对应着前述的设置有热熔胶的纤维体,在进行打印操作时具有如下步骤,
对应着热熔胶所在区域的后端进行截取操作;
将纤维体上涂覆有热熔胶的那部分区域置放到打印的分层切面中;
对应着前述热熔胶所在的区域进行加热操作,使其与前述打印的分层切面之间相互固定。
本发明还提供一种3D打印造像的设备,该设备包括:
三维打印单元,用以进行三维打印操作;
毛发体布局单元,用以在打印的分层切面中布局毛发体,该毛发体中有部分从前述的分层切面中露出;
弹性支撑体布局单元,用以在打印的分层切面中布局以实现弹性支撑作用的弹性支撑体,该弹性支撑体全部打印在分层切面之中。
进一步,对应着前述的毛发体布局单元,设置有用以将毛发体喷出的毛发体喷头,该喷头中包括,
毛发体存储结构,用以存储毛发体物料;
毛发体伺服结构,用以将毛发体物料从前述的毛发体存储结构中取出;
毛发体导出结构,包括有喷嘴以及对毛发体物料施加动力将其导出的结构。
进一步,对应着前述的弹性支撑体布局单元,设置有用以将弹性支撑体喷出的弹性支撑体喷头,该喷头中包括,
弹性支撑体存储结构,用以存储弹性支撑体物料;
弹性支撑体伺服结构,用以将弹性支撑体物料从前述的弹性支撑体存储结构中取出;
弹性支撑体导出结构,包括有喷嘴以及对弹性支撑体物料施加动力将其导出的结构。
进一步,所述毛发体伺服结构或弹性支撑体伺服结构中,设置有能够张开、闭合与移动位置的机械手臂,利用该机械手臂夹取纤维体,送到前述的物料导出结构中。
进一步,所述的毛发体导出结构或弹性支撑体导出结构中设置有转轮和喷嘴,在转轮中设置有卡扣结构,能够通过卡扣结构限定纤维体的位置,在转动该转轮的情况下,将纤维体向一个方向挤出,在该方向所对应的位置设置喷嘴,纤维体从该喷嘴中导出。
进一步,所述的每一个毛发体或弹性支撑体上设置夹持模块,该夹持模块是一个块状的结构,或者是柱状结构,通过该夹持模块对前述的纤维体进行位置移动操作。
本发明还提供一种3D打印造像的制品,该制品是通过三维打印操作所获得的制品,其中在该制品中包括有通过打印操作所布局的条状的纤维体,该纤维体同时包括有通过毛发体喷头所喷出的毛发体,以及通过支撑体喷头所喷出的用以提供弹性支撑作用的弹性支撑体,其中的毛发体有部分从前述的分层切面中露出,弹性支撑体全部打印在分层切面之中。
进一步,对应着前述的纤维体,需要置放到打印分层切面中的区域,全部或部分涂覆有热熔胶。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图,为一种实施例。
图2是本发明所述设备的结构框图,为一种实施例。
具体实施方式
参图1所示,在本发明中提供一种3D打印造像的方法,该方法包括有如下步骤:
步骤110,进行三维打印操作;
步骤120,在打印的分层切面中布局条状的纤维体,该纤维体包括有分别通过毛发体喷头所喷出的毛发体和通过支撑体喷头所喷出的用以提供弹性支撑作用的弹性支撑体,其中的毛发体有部分从前述的分层切面中露出,弹性支撑体全部打印在分层切面之中。
这儿所述的三维打印操作,其具体类型并不限定。作为举例,为了实现3D造像打印操作,可以采用粉末粘合三维打印的方式来实施。具体来说,通过三维打印机粉体喷头将粉体材料喷出,然后利用配套的粘合喷头来喷射粘合剂,将粉体材料进行粘合与固化。依据预设的三维模型,比如人像的三维模型,对该类模型进行分解,将其分解为逐层的形式,然后一层层进行打印操作,直到获得整体的三维人像结构。
在进行逐层打印的过程中,还可以预设颜色涂覆结构。该颜色涂覆结构的实现原理是不限定的,作为当前已经采用了的实施方式,是通过喷墨的方式,在每一层的粉体材料被固化后,以喷墨的方式喷涂颜料,形成对当前粉体材料层的颜色涂覆操作。在一层层的粉体材料被固化之后,也就同步完成了颜色的涂覆操作。
本发明的应用场合并不限定,但尤其适用于前述三维人像,以及其它如动物像等塑像的打印操作。
本发明中所布局的纤维体,其中的毛发体用以实现毛发的加载操作;其中的弹性支撑体,用以实现三维塑像的弹性增强操作。下面对纤维体的技术方案做进一步描述。
所述的毛发体,就是毛发状的物体结构,或者是真实的毛发。典型地,对于人类来说,毛发的类型包括两种:
(1)头发;
(2)头发之外的其它各类型的毛发。比如,头部区域中除了头发之外,还具有如下类型的毛发:A,眉毛;B,胡须;C,鼻毛;D,汗毛。
添加毛发体之后,能够显著提升三维塑像的真实感。而且这些毛发结构都是非常细微的,如果没有合适的技术形式,在三维塑像上添加是一件困难的事。
而所述的弹性支撑体,在设置的时候,和毛发体之间的技术差别主要表现在,毛发不但要设置在三维塑像之中,而且还要有一部分必须裸露出来,而弹性支撑体不用裸露出来,这些结构如果裸露到外面的话,反而会引起歧义。弹性支撑体的设置位置是三维塑像的层与层之间,这样才能够实现弹性支撑效果。
前述的弹性支撑体的类型并不限定,但良好的弹性是必须要有的特征。比如,通过纤维素等弹性成分所构造的纤维体,能够满足应用需求;通过弹性的塑料条所构成的弹性结构,大多具有韧性好、抗拉伸等优点,能够满足应用需求;具有类似功能的橡胶条,同样能够满足应用需求。弹性支撑体的具体类型并不限定。
本发明在实施的过程中,作为举例而非限定,可以通过如下步骤进行:
预设具有粘附作用的颜料;
通过粉体材料和配套的粘合剂,布局层状的打印结构,完成所在层材料的打印操作;
对应着前述的层材料,喷射本次层材料所对应的部分或全部颜料;
通过毛发体喷头,将毛发体的根部布局到前述的颜料上,毛发体的顶部布局到前述层材料之外,通过前述的颜料,使得毛发体的根部与前述层状结构之间相互粘合;
对应着加载有前述纤维体的区域,如果前述的颜料仅喷射了部分,则进行剩余颜料的喷射操作,直到喷射完成,如果已完成了全部颜料的喷射操作,则直接结束操作。
在这种实施方案中,如果原有的颜料本身就具有粘性,就可以直接使用;如果原来的颜料不具有粘性,则在颜料中应当添加粘合剂。该粘合剂的具体类型并不限定,只要不影响颜料的喷涂操作就可以了。作为举例,前述的颜料是有机液态颜料,所述的粘合剂是能够溶解于该有机液态颜料的压敏胶。
前述的纤维体,还可以通过其它的方式实现固定操作,作为典型的实施方式,可以将毛发体需要置放到打印分层切面中的那部分,全部或部分涂覆有热熔胶。所述的热熔胶,是一种可塑性的粘合剂,粘性强度较大,在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变,比如软化或熔化,而化学特性不变。在使用热熔胶进行固定时,具有特殊的优点。比如,不需要对热熔胶的区域进行精准的瞄准操作,而是进行一个区域范围内的加热操作,就可以将热熔胶进行软化或熔化。在软化的情况下,进行压合后就可以进行固定;在熔化的情况下,压合或者自然冷凝后,都可以实现固定目的。
在前述的纤维体上设置有热熔胶的情况下,需要将具有热熔胶的纤维体区域置放到打印的分层切面,然后对其进行加热固化操作。作为举例而非限定,其操作步骤如下:
首先通过三维打印装置,逐层进行打印操作;
在已经完成了打印操作的当前切面位置点,喷出毛发体;
将前述毛发体上涂覆有热熔胶的区域,加置到前述逐层打印的物质层的切面上;
对前述热熔胶所在区域进行加热操作,使得该热熔胶部分或全部熔化;
对前述热熔胶区域施压后冷凝,或者置放后冷凝,使其与前述的物质层之间相互固化。
当然,前述的操作,对于弹性支撑体也是一样的。
其中进行加热的方式并不限定,比如,可以通过热风加热,或者光线加热等,或者直接设置加热载体,如金属板或金属槽等。当前述的热熔胶固化后,就完成了该纤维体的设置操作。
进一步,还可以通过热熔胶等方式,对两个或以上的纤维体进行连接操作。作为举例,可以采用如下的方式:
对应着前述的纤维体,在纵向延伸的方向,通过热熔胶进行相邻的纤维体的连接操作,在相邻的两个纤维体之间,涂覆有连接该两个纤维体的热熔胶。
所述的纵向延伸的方向,在本发明中指的是将纤维体拉直后的方向。当然,这儿主要指的是不同的纤维体之间连接后,纤维体的长度能完整叠加,不同纤维体之间不进行交错或叠加。
在前述的方案下,相邻的纤维体之间原本是断开的,但通过涂覆热熔胶的方式使其相互连接。需要指出的是,热熔胶涂覆的区域不宜太长或太多,因为热熔胶区域太长或太多的情况下,会影响整个纤维体的柔韧度。如果该纤维体需要进行卷折操作的话,涂覆了热熔胶之后,如果热熔胶的区域太大、太长,就会影响整体的卷折操作,需要根据实际情况控制热熔胶区域的长度及大小。
对应着涂覆有热熔胶的结构,需要采用适当的方式来利用热熔胶实现固定目的。作为举例而非限定,对应着前述的相邻区域设置有热熔胶的纤维体,在进行打印操作中可以采用如下的操作步骤:
首先,对应着热熔胶所在区域的后端进行截取操作;
将纤维体上涂覆有热熔胶的那部分区域置放到打印的分层切面中;
对应着前述热熔胶所在的区域进行加热操作,使其与前述打印的分层切面之间相互固定。
进一步,在进行操作时,还可以利用热熔胶的加热软化或熔化特性,来对相邻的纤维体进行分离操作。其步骤如下:
将热熔胶进行加热,使其软化或熔化;
施加外力扯开相邻的纤维体。
在具体操作时,适合对应着前述的相邻纤维体,分别设置夹持结构,在加热软化或熔化前述热熔胶的情况下,启动该夹持结构进行前后的扯动操作,使得相邻的纤维体分离。
在进行纤维体的布局操作时,对长度较大的纤维体还有合适的实施方案。下面提供一种操作方式:
取整条的纤维体基础材料,然后对其进行分段计算,获得每一个单独的纤维体所对应的长度,以及该单独的纤维体所需要涂覆热熔胶的长度;
从前述纤维体基础材料的一端开始,根据所计算的需要涂覆热熔胶的长度和不需要涂覆热熔胶的长度,按顺序依次进行热熔胶的涂覆操作;
将涂覆过热熔胶的纤维体进行卷折处理,或者直接进行折叠,构成具有热熔胶涂层的纤维体。
前述的纤维体基础材料为长条形式,其上能够设置两个或者以上热熔胶涂层区域,其长度的适应面很宽。在将其分割成相互独立的纤维体时,进行如下的操作:
将纤维体导出,对应着所在区域的热熔胶涂层的结束位置,对其进行切割操作;
将具有热熔胶的区域,置放到三维打印的所述打印层切面的区域;
对前述的热熔胶区域进行加热与冷凝处理,使其热熔之后凝固,实现固化操作;
重复前述的步骤,直到纤维体的设置操作完成。
进一步,对应着一段连续的毛发区域,或者一段连续的弹性支撑体区域,既可以设置单独一条毛发或者弹性支撑体,也可以将同一种纤维体类型连续设置两条或者两条以上,构成一个长条形的结构,在使用中对该长条形的结构进行截取操作,所截取的长度根据具体需要设定。
参图2所示,对应着前面所描述的技术特征,本发明还提供了一种3D打印造像的设备200,该设备200能够进行三维打印操作,以及能够在打印的三维结构中布局纤维体。该设备200包括:
三维打印单元210,用以进行三维打印操作;
毛发体布局单元220,用以在打印的分层切面中布局毛发体,该毛发体中有部分从前述的分层切面中露出;
弹性支撑体布局单元230,用以在打印的分层切面中布局以实现弹性支撑作用的弹性支撑体,该弹性支撑体全部打印在分层切面之中。
其中的三维打印单元210用以实现三维打印操作,其具体类型并不限定。作为举例,为了实现3D造像打印操作,可以采用粉末粘合三维打印的方式来实施。通过三维打印机粉体喷头将粉体材料喷出,然后利用配套的粘合喷头来喷射粘合剂,将粉体材料进行粘合及固化。依据预设的三维模型,比如人像的三维模型,对该类模型进行分解,将其分解为逐层的形式,一层层进行打印操作。在进行逐层打印的过程中,还可以预设颜色涂覆结构。该颜色涂覆结构的实现原理是不限定的,作为当前的一种实施方式,是通过喷墨的方式,在每一层的粉体材料被固化后,以喷墨的方式喷涂颜料,形成对当前粉体材料层的颜色涂覆操作。
进一步,对应着前述的毛发体布局单元220,用以在打印的分层切面中,根据毛发的属性来布局毛发体。毛发体的具体类型并不限定,可根据人体的实际部位来配套设置。在本发明中,用以将毛发体喷出的结构称为毛发体喷头,该喷头中包括:
毛发体存储结构,用以存储毛发体物料;
毛发体伺服结构,用以将毛发体物料从前述的毛发体存储结构中取出;
毛发体导出结构,包括有喷嘴以及对毛发体物料施加动力将其导出的结构。
根据毛发体类型的不同,前述的毛发体存储结构中,可以分类以汇总的方式来存储不同类型的毛发体。前述的毛发体导出结构,其具体类型并不限定,只要能够将毛发体导出就可以了。
进一步,对应着前述的弹性支撑体布局单元230,设置有用以将弹性支撑体喷出的弹性支撑体喷头,该喷头中包括:
弹性支撑体存储结构,用以存储弹性支撑体物料;
弹性支撑体伺服结构,用以将弹性支撑体物料从前述的弹性支撑体存储结构中取出;
弹性支撑体导出结构,包括有喷嘴以及对弹性支撑体物料施加动力将其导出的结构。
前述的毛发体布局单元220和弹性支撑体布局单元230,两者所对应的导出结构适合并列着进行设置。在进行操作的过程中,可以同时布局毛发体和弹性支撑体,从而提高布局的效率。
对应着前述的毛发体伺服结构或弹性支撑体伺服结构中,作为举例而非限定,可以设置有能够张开、闭合与移动位置的机械手臂,利用该机械手臂夹取纤维体,送到前述的物料导出结构中。
前述的毛发体导出结构或弹性支撑体导出结构中,作为举例而非限定,可以设置转轮和喷嘴,在转轮中设置有卡扣结构,能够通过卡扣结构限定纤维体的位置,在转动该转轮的情况下,将纤维体向一个方向挤出,在该方向所对应的位置设置喷嘴,纤维体从该喷嘴中导出。
在具体操作的过程中,因为纤维体的尺寸纤细,为了更好地操作,还可以在每一个纤维体上设置夹持模块,该夹持模块是一个块状的结构,或者是一个柱状结构,具有良好的硬度,主要方便于通过该结构进行夹持操作。即通过对该夹持模块进行固定、移动位置等操作,来完成对前述纤维体的位置移动操作。
所对应的纤维体,还可以根据技术上的需要,全部或部分涂覆有热熔胶。作为典型的实施方式,需要置放到打印分层切面中的那部分纤维体区域,上面适合涂覆有热熔胶。
在本发明中,还提供了一种3D打印造像的制品,该制品通过前述的方法或设备进行制作,具体来说,该制品为:是一种通过三维打印操作所获得的制品,其中在该制品中包括有,通过打印操作所同步布局的毛发体和弹性支撑体。
其中,所述的毛发体,是人或者动物的真实毛发,或者是真实毛发的仿制结构。所述的弹性支撑体,主要是用于提供弹性支撑作用的纤维结构。为了方便于纤维体在三维打印切面中的固定操作,还适合对应着前述的纤维体上需要置放到打印分层切面中的区域,全部或部分涂覆有热熔胶。进一步的技术细节,参看前面的内容描述。
以上是对本发明的描述而非限定,基于本发明思想的其它实施例,亦均在本发明的保护范围之中。