本發(fā)明屬于3d打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3d打印可變尺寸立體光柵的裝置及方法。

背景技術(shù)：

光柵是一種通過(guò)結(jié)合數(shù)碼制圖與傳統(tǒng)印刷技術(shù)，使人眼在不需要借助任何工具的情況下，將原本二維的圖片直接放在眼前，即可清晰明確地感受三維立體效果的特殊膠片。這是人類繼黑白圖片再到彩色圖片之后，真正向三維世界邁出的又一大進(jìn)步。立體光柵作為光柵的一種，廣泛應(yīng)用于廣告、婚紗攝影、室內(nèi)外裝潢、印刷等。具有立體效果，通過(guò)角度或擺產(chǎn)生幻變，動(dòng)畫，縮放使圖像列漂亮，已成為辦公文具，家居裝飾用戶首選產(chǎn)品。

舊有光柵材料的生產(chǎn)方式通常是需要塑料板片機(jī)把塑料顆粒材料加熱后再通過(guò)相應(yīng)的光柵滾筒模具延壓成型，這種方法需要配置大型設(shè)備，設(shè)備復(fù)雜且成本高昂，生產(chǎn)制作需要耗費(fèi)較大的人力物力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種3d打印可變尺寸立體光柵的裝置及方法，用其制造可變尺寸立體光柵方便靈活快速、多樣化、成本低。

本發(fā)明的裝置所采用的技術(shù)方案是：一種3d打印可變尺寸立體光柵的裝置，其特征在于：包括第一噴頭、第二噴頭、底板、y向滑板、基板、y向?qū)к墶向橫梁、z向立柱和控制模塊；

所述y向?qū)к墳閮筛?，平行?duì)稱安裝在所述底板上，所述y向滑板可沿y軸方向滑動(dòng)地安裝在所述導(dǎo)軌上；

所述z向立柱為兩根，平行對(duì)稱安裝在所述底板一端上，所述x向橫梁可沿z軸方向滑動(dòng)地安裝在所述z向立柱上；

所述第一噴頭、第二噴頭均可沿x軸方向滑動(dòng)地安裝在所述x向橫梁上；

所述基板可圍繞其中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)地安裝在所述y向滑板上；

所述控制模塊分別與所述第一噴頭、第二噴頭、x向橫梁、y向滑板、基板連接，用于控制所述第一噴頭、第二噴頭、x向橫梁、y向滑板、基板運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種3d打印可變尺寸立體光柵的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：立體光柵漿料置于3d打印機(jī)料筒中；

步驟2：采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件構(gòu)造立體光柵模型，并將信息傳送至所述3d打印機(jī)；

步驟3：?jiǎn)?dòng)3d打印機(jī)，制作立體光柵。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明的3d打印機(jī)采用四軸結(jié)構(gòu)，包括x、y、z三軸運(yùn)動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；其中加入轉(zhuǎn)動(dòng)自由度用于曲面立體光柵的打印，這樣的好處在于：在打印過(guò)程中，曲面基板可實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)以確保曲面基板上任一條光柵條紋的法面與噴頭的軸線始終共面，保證打印立體光柵條紋形狀的一致性；

（2）本發(fā)明的3d打印機(jī)亦可在一個(gè)平面或曲面上打印不同尺寸大小的光柵條紋，可滿足不同的需求，提高了應(yīng)用范圍，縮短制作周期，大大節(jié)約成本；

（3）本發(fā)明的3d打印機(jī)噴頭采用雙噴頭結(jié)構(gòu)，且噴嘴可更換，用于打印不同精度、尺寸大小的立體光柵；雙噴頭的設(shè)計(jì)不僅擴(kuò)大了打印立體光柵漿料的應(yīng)用范圍，而且雙噴頭能協(xié)同作業(yè)，提高了工作效率。同時(shí)也為多樣化體光柵的打印提供了可能；

（4）本發(fā)明的3d打印機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，可實(shí)時(shí)在線調(diào)整噴頭的加熱溫度、噴射流量和移動(dòng)速度，以及工作臺(tái)的移動(dòng)速度，以便優(yōu)化成形工藝。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所制備的曲面和平面立體光柵示意圖；

其中：1-曲面立體光柵；11-立體光柵材料；12-透明載體，2-3d打印機(jī)；21-第一噴頭；22-第二噴頭；23-底板；24-y向滑板；25-曲面基板；26-平面基板；27-y向?qū)к墸?8-x向橫梁；29-z向立柱；3-平面立體光柵。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明提供的一種3d打印可變尺寸立體光柵的裝置，其特征在于：包括第一噴頭21、第二噴頭22、底板23、y向滑板24、基板、y向?qū)к?7、x向橫梁28、z向立柱29和控制模塊；第一噴頭21、第二噴頭22分別采用電助動(dòng)微滴噴射和氣動(dòng)式微滴噴射；其中電助動(dòng)微滴噴射應(yīng)用于粘度高的材料；氣動(dòng)式微滴噴射應(yīng)用于中低粘度的材料。基板為曲面基板25或平面基板26，用于打印平面立體光柵、曲面立體光柵或可變尺寸立體光柵。

y向?qū)к?7為兩根，平行對(duì)稱安裝在底板23上，y向滑板24可沿y軸方向滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)軌27上；z向立柱29為兩根，平行對(duì)稱安裝在底板23一端上，x向橫梁28可沿z軸方向滑動(dòng)地安裝在z向立柱29上；第一噴頭21、第二噴頭22均可沿x軸方向滑動(dòng)地安裝在x向橫梁28上；基板可圍繞中心旋轉(zhuǎn)地安裝在y向滑板24上；控制模塊分別與第一噴頭21、第二噴頭22、x向橫梁28、y向滑板24、基板連接，用于控制第一噴頭21、第二噴頭22、x向橫梁28、y向滑板24、基板運(yùn)動(dòng)。

第一噴頭21、第二噴頭22的噴頭中設(shè)有加熱裝置，能根據(jù)需要通過(guò)加熱改變?cè)牧系酿ざ龋员惬@得所需噴射性能的流體。噴頭中還設(shè)有排氣裝置，能有效地清除原材料中混入的氣體，確保打印體光柵的品質(zhì)。噴頭為全不銹鋼結(jié)構(gòu)，噴射推力大，性能穩(wěn)定，能噴射目前市面上廣泛使用的體光柵漿料，包括：pet、pp、pvc、tpu等。

當(dāng)在3d打印機(jī)在打印立體光柵時(shí)，可實(shí)時(shí)在線調(diào)整噴頭的加熱溫度、噴射流量和移動(dòng)速度，以及工作臺(tái)的移動(dòng)速度，以便優(yōu)化成形工藝。

本發(fā)明提供的一種3d打印可變尺寸立體光柵的方法，將購(gòu)買的或自己制作的立體光柵漿料11放置于3d打印機(jī)2中的料筒中。3d打印機(jī)有兩個(gè)料筒，可以放入不同的立體光柵漿料11，以實(shí)現(xiàn)不同材料立體光柵的打印。

將采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件構(gòu)造的立體光柵模型信息導(dǎo)入3d打印機(jī)2中，對(duì)此3d打印機(jī)2可以依據(jù)立體光柵的模型進(jìn)行3d打?。?/p>

啟動(dòng)3d打印機(jī)2，依據(jù)物理模型逐漸將儲(chǔ)存在3d打印機(jī)2料筒中的立體光柵漿料11涂覆于透明載體12上，同時(shí)用適當(dāng)?shù)臒艄鈱?duì)照射立體光柵漿料11，使其與光產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)而固化，形成粘附在透明載體12上的立體光柵；將形成有立體光柵的透明載體12與曲面基板25。在本步驟中，第一噴頭21或第二噴頭22始終與平面基板26垂直。參見(jiàn)圖2，在實(shí)施例2中，當(dāng)打印曲面立體光柵時(shí)，第一噴頭21或第二噴頭22的軸線始終與曲面基板25任一光柵條紋的法面共面，這樣涂覆至透明載體12上的立體光柵漿料11不會(huì)產(chǎn)生變形，從而保證打印出的立體光柵的良好質(zhì)量。為保證第一噴頭21或第二噴頭22的軸線始終與曲面基板25任一光柵條紋的法面共面，曲面基板25通過(guò)一個(gè)搖擺機(jī)構(gòu)連接于y向滑板24上，同時(shí)加上第一噴頭21或第二噴頭22的隨動(dòng)。

繼續(xù)采用3d打印機(jī)2將其料筒中的立體光柵漿料11噴涂至透明載體12上，并繼續(xù)用相應(yīng)的燈光對(duì)所噴出的立體光柵漿料進(jìn)行固化，依次打印出排列有序的光柵條紋。

上述制備步驟中，第一噴頭21采用氣動(dòng)式微滴噴射；第二噴頭22采用電助動(dòng)微滴噴射。電助動(dòng)微滴噴射應(yīng)用于粘度高的立體光柵漿料；氣動(dòng)式微滴噴射應(yīng)用于中低粘度的立體光柵漿料。第一噴頭21和第二噴頭22中設(shè)有加熱裝置，能根據(jù)需要通過(guò)加熱改變?cè)牧系酿ざ?，以便獲得所需噴射性能的流體。第一噴頭21和第二噴頭22中還設(shè)有排氣裝置，能有效地清除原材料中混入的氣體，確保打印出的立體光柵（曲面立體光柵1和平面立體光柵3）的品質(zhì)。第一噴頭21和第二噴頭22為全不銹鋼結(jié)構(gòu)，噴射推力大，性能穩(wěn)定。

對(duì)比傳統(tǒng)的制備立體光柵（曲面體光柵1和平面體光柵3）的方法，本發(fā)明所提供的制備方法不僅可以大大縮短制備時(shí)間，而且可以制備多樣化的立體光柵。同時(shí)可以在同一張透明載體12上打印出不同尺寸、不同類型的立體光柵，如圖3中(a)~(f)所示，滿足不同功能的需求，且加工周期短。

細(xì)化上述制備步驟，3d打印機(jī)2上設(shè)置有微泵以及精密控制閥，兩者與3d打印機(jī)2的第一噴頭21上的加熱裝置共同配合調(diào)節(jié)3d打印機(jī)2的第一噴頭21處噴出的立體光柵漿料11的液滴直徑大??；同時(shí)3d打印機(jī)2上也設(shè)置有精密控制器，其與3d打印機(jī)2的第二噴頭22上的加熱裝置共同配合調(diào)節(jié)3d打印機(jī)2的第二噴頭22處噴出的立體光柵漿料11的液滴直徑大小。

本發(fā)明的打印過(guò)程中，3d打印機(jī)2對(duì)第一噴頭21和第二噴頭22噴出的立體光柵漿料11的液滴具有較高的精度要求，第一噴頭21和第二噴頭22噴出的立體光柵漿料11均為微量，而且能結(jié)合噴出立體光柵漿料11自身的黏度及表面張力，立體光柵漿料11在透明載體12表面聚集為半球帽狀的小液滴，隨著小液滴的增多，逐漸成型，成為方形或更大的半球帽形，并最終形成一條尺寸均勻的光柵條紋。如此重復(fù)，得到一系列均勻相間的光柵條紋。

對(duì)立體光柵材料進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明?，F(xiàn)有技術(shù)中，光柵材料主要有片材、板材、柱鏡膜材、狹縫膜材等幾種類型，且因片材光柵材料具有材料薄、線數(shù)多、成本低等特點(diǎn)，目前市場(chǎng)上，制作立體光柵的主要材料選用片材光柵材料。片材光柵材料中，根據(jù)原材料的不同，還可以分為pet（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）立體光柵材料和pp（聚丙烯）立體光柵材料，其中，pet立體光柵材料具有透光度好，聚焦準(zhǔn)確，折射率固定，不發(fā)散等特點(diǎn)，適合高端市場(chǎng)；pp三維立體光柵材料由聚丙烯制成，具有清晰度不高，立體感不強(qiáng)，光澤度低，不透亮，價(jià)格低等特點(diǎn)，適合低端市場(chǎng)。本發(fā)明中所購(gòu)買的立體光柵材料主要是這兩種，當(dāng)然還有其他目前新興的立體光柵材料。另外根據(jù)不同應(yīng)用需求所制備的立體光柵材料也可應(yīng)用于本發(fā)明中。

在實(shí)施例1中，參見(jiàn)圖1，3d打印機(jī)2的第一噴頭21和第二噴頭22安裝于x向橫梁28上，可沿著x向橫梁28作x向運(yùn)動(dòng)，x向橫梁28可沿著z向立柱29做z向運(yùn)動(dòng)；y向滑板24安裝于y向?qū)к?7上，使得y向滑板24可沿y向?qū)к?7做y向運(yùn)動(dòng)；在y向滑板24上安裝有一繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的搖擺機(jī)構(gòu)，曲面基板25安裝于搖擺機(jī)構(gòu)上，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其繞中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而最終實(shí)現(xiàn)曲面立體光柵1的打印。上述所有結(jié)構(gòu)，包括：曲面體光柵1、第一噴頭21、第二噴頭22、底板23、y向滑板24、曲面基板25、y向?qū)к?7、x向橫梁28、z向立柱29。調(diào)整搖擺機(jī)構(gòu)的角度以及第一噴頭21或第二噴頭22的位置，使第一噴頭21或第二噴頭22的軸線位于曲面基板25上所需打印第一條體光柵條紋的法面上，以此來(lái)保證所打印曲面立體光柵的形狀與質(zhì)量。完成第一條立體光柵條紋的打印后，繼續(xù)調(diào)整搖擺機(jī)構(gòu)的角度以及第一噴頭21或第二噴頭22的位置，使第一噴頭21或第二噴頭22的軸線位于曲面基板25上所需打印第二條立體光柵條紋的法面上，以此類推，直至完成所有所需的曲面立體光柵1條紋的打印。值得一提的是，在打印過(guò)程中，一直伴隨有適當(dāng)?shù)臒艄鈱?duì)所打印的立體光柵條紋進(jìn)行固化。

在實(shí)施例2中，參見(jiàn)圖2，原理基本與實(shí)施例1中類似，不同的是將曲面基板25換成平面基板26，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)平面立體光柵3的打印。本實(shí)施例中，搖擺機(jī)構(gòu)處于某一位置固定不動(dòng)，使平面基板26處于水平位置，以此來(lái)保證第一噴頭21或第二噴頭22的軸線始終位于平面基板26上所需打印立體光柵條紋的法面上。

再次參見(jiàn)圖1和圖2，當(dāng)透明載體12換做不透明載體時(shí)，利用3d打印機(jī)2在不透明載體上也可打印金屬材料，可制備立體反射光柵，過(guò)程基本與上述相同，唯一不同的是不需要對(duì)所打印的金屬立體光柵條紋進(jìn)行額外的固化。

請(qǐng)見(jiàn)圖3，為本發(fā)明實(shí)施例所制備的曲面和平面立體光柵示意圖；其中：(a)為平面矩形截面均勻立體光柵；(b)為平面矩形截面變尺寸立體光柵；(c)為平面半圓形均勻立體光柵；(d)為平面半圓形變尺寸立體光柵；(e)為曲面矩形截面均勻立體光柵；(f)為曲面半圓形均勻立體光柵。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。