本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種彩色噴墨三維打印方法。

背景技術(shù)：

使用高分子材料為三維打印材料，目前采用的成型方法主要有以下幾種，激光選擇性燒結(jié)、紫外光選擇性聚合及擠出堆積法。其中激光選擇性燒結(jié)成型精度較高，但無法成型彩色制品，為了達(dá)到彩色效果，必須另外染色。而且由于為了提高制件強(qiáng)度、改善燒結(jié)效果，必須將燒結(jié)池預(yù)熱到較高溫度，另外，燒結(jié)過程持續(xù)時(shí)間幾個(gè)小時(shí)至幾十小時(shí)都十分正常，這樣造成了未燒結(jié)粉的老化比較嚴(yán)重，可回用次數(shù)有限，會(huì)增加成本。紫外光選擇性聚合也可以達(dá)到較高的成型精度，但同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)彩色成型，另外這種方法所使用的材料十分昂貴。擠出堆積法是目前普通三維打印常用的方法，成型設(shè)備和耗材都較便宜，經(jīng)過準(zhǔn)確的擠出控制(當(dāng)然這樣，設(shè)備和材料也要較高的成本)，可以實(shí)現(xiàn)彩色打印，這種方法在成型制件尺寸精度方面有待進(jìn)一步提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種彩色噴墨三維打印方法，具體如下：

本發(fā)明是關(guān)于一種彩色噴墨三維打印方法。使用熱塑性樹脂粉末為原料，使用該樹脂的增塑劑或溶劑為噴墨墨水。此三維打印的原理為，在計(jì)算機(jī)控制下，利用打印程序控制普通的噴墨打印機(jī)在鋪好的平整的樹脂粉末表面，所需的部位打印上一層增塑劑或溶劑，或增塑劑與溶劑的混合物。如果是增塑劑，則其會(huì)對(duì)樹脂產(chǎn)生溶解作用，使樹脂顆粒粘結(jié)在一起，然后再鋪上一層樹脂，再打印一層。多層累加，得到三維實(shí)體。層間可以靠表面多余的增塑劑粘結(jié)，隨著時(shí)間的推移，增塑劑會(huì)逐漸擴(kuò)散到樹脂粉顆粒內(nèi)部，強(qiáng)度隨之提高。

如果使用溶劑，會(huì)產(chǎn)生與增塑劑類似的作用，其也會(huì)在樹脂顆粒之間產(chǎn)生粘結(jié)，但由于溶劑具有揮發(fā)性，溶劑最終會(huì)完全揮發(fā)，形成由粘結(jié)的顆粒組成的、強(qiáng)度較高的三維實(shí)體。

而如果使用增塑劑和溶劑的混合物，則兩者會(huì)共同起作用。噴墨上去的混合物同時(shí)溶解樹脂粉顆粒表面，形成顆粒之間的粘結(jié)，隨著增塑劑滲入顆粒內(nèi)部和溶劑的揮發(fā)，最終形成強(qiáng)度較高的三維實(shí)體制件。

鋪粉可采用普通的激光選擇性燒結(jié)使用的升降鋪粉設(shè)備，但由于本方法是使用增塑劑或溶劑粘結(jié)顆粒，無需設(shè)定粉池預(yù)熱，所以不存在樹脂粉老化的問題，未溶結(jié)的樹脂粉料可長(zhǎng)期反復(fù)回用，降低成本。

熱塑性樹脂只要方便制成粉末狀，并可以找到其增塑劑或溶劑，都可以選擇來做為本3D打印方法的材料。即使常溫下沒有溶劑或難溶的樹脂，如PE、PP，依然可以在略升溫的條件下實(shí)現(xiàn)彩色三維打印，而且由于溫度不高，也不會(huì)對(duì)樹脂粉的回用性造成顯著影響。

本發(fā)明所選用的樹脂粉，粒度范圍為1微米(μm)至100微米(μm)之間，也可使用更大粒徑(100至500μm)的粉末，但會(huì)降低制件的尺寸精度。樹脂粉可以是粉碎法、研磨法、或沉淀法等方法得到，可選擇純樹脂粉或添加一定量填料的樹脂粉。如果添加填料，最好是樹脂與填料首先熔體混煉良好分散，然后制備粉末。如果用純樹脂粉與填料粉直接混合使用，則會(huì)很大程度上影響成型效果。

樹脂可以選擇無色或白色，同時(shí)在所選用的“墨水”(樹脂的增塑劑或溶劑)中加入分散良好的顏料或染料，彩色打印可以配制好三種或四種顏色的墨水，通過增塑劑或溶劑對(duì)樹脂顆粒的溶解作用，使顏料溶入樹脂本身之中，利用噴墨打印的配色原理實(shí)現(xiàn)真正意義的三維彩色打印。即使顏料或染料不能完全溶入樹脂顆粒內(nèi)部，由于顆粒尺寸較小，最終制件的色彩還原效果仍然相當(dāng)好。

樹脂材料可以是聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯、醋纖、尼龍、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、有機(jī)玻璃(PMMA)、滌綸樹脂(PET)其中的一種或多種。

打印墨水可以是鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP),鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、水、二甘醇、JZ-218(尼龍?jiān)鏊軇K州金忠化工有限公司生產(chǎn))、二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、二甲苯、丙酮、環(huán)己酮、四氫呋喃(THF)、氯仿、間甲酚中的一種或多種。

由于噴墨打印具有非常好的位置準(zhǔn)確性和色彩準(zhǔn)確性，由此方法所制成的三維打印制件也可以做到相當(dāng)準(zhǔn)確的尺寸，通過調(diào)整墨水顏色濃度也可以達(dá)到相當(dāng)準(zhǔn)確的色彩。

本發(fā)明選用相對(duì)廉價(jià)易得的樹脂粉為原料，利用噴墨打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)尺寸和色彩準(zhǔn)確度較高的三維打印。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

聚氯乙烯(PVC)樹脂，經(jīng)研磨粉碎，過200目篩，以此PVC粉為原料，在單色噴墨打印墨盒中加入鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DOP)為打印墨水，通過多層疊加可打印出PVC三維立體白色至半透明制件。

實(shí)施例2

例1中的PVC粉，采用鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)為打印墨水。將DBP和少量分散劑、穩(wěn)定劑及3％重量的顏料炭黑，研磨分散均勻。以此墨水使用例1中的單色噴墨打印機(jī)，使用多層疊加方法，打印出PVC三維立體黑色制件。

實(shí)施例3

例1中的PVC粉，采用鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)為打印墨水。將DBP分別與油溶紅G、油溶綠5G-FW和油溶藍(lán)60混合攪拌分散均勻后，制成紅、綠、藍(lán)三種顏色的噴墨打印油墨(染料含量均為3％重量)，分別加入彩色噴墨打印機(jī)對(duì)應(yīng)顏色的墨盒中，以這些墨水使用多層疊加方法，打印出PVC三維立體彩色制件。

實(shí)施例4

聚乙烯醇(PVA)樹脂，經(jīng)研磨粉碎，過180目篩，以此PVA粉為原料，將水與水溶性染料直接煮紅、直接煮綠和直接煮藍(lán)加熱混合攪拌均勻后，制成紅、綠、藍(lán)三種顏色的水性噴墨打印油墨(染料含量均為3％重量)，用表面活性劑調(diào)節(jié)粘度和表面張力后，分別加入彩色噴墨打印機(jī)對(duì)應(yīng)顏色的墨盒中，使用多層疊加方法，打印出PVA三維立體彩色制件。

實(shí)施例5

聚丙烯(PP)樹脂，經(jīng)研磨粉碎，過180目篩，以此PP粉為原料，把二甲苯加入例1的單色噴墨打印機(jī)中，在輔粉池中預(yù)設(shè)溫度95℃，使用多層疊加方法，打印出PP三維立體白色制件。

實(shí)施例6

聚乙烯(PE)樹脂，經(jīng)研磨粉碎，過180目篩，以此PE粉為原料，把甲苯加入例1的單色噴墨打印機(jī)中，在輔粉池中預(yù)設(shè)溫度75℃，使用多層疊加方法，打印出PE三維立體白色制件。