專利名稱：多相材料零件的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維結(jié)構(gòu)的零件成型方法，具體說是一種釆用徼滴噴射方式逐 層制作含有多相材料的三維零件的成型方法。
背景技術(shù)：
含有多相材料的高性能功能零件以其獨特的物理、力學性質(zhì)在軍用、航空 航天、核工業(yè)等領(lǐng)域中應(yīng)用的功能器件、徵型飛行器結(jié)構(gòu)、空間動力系統(tǒng)的載 重部件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景和價值。
這種多相材料零件的制備若采用傳統(tǒng)的化學氣相沉積、電解沉積、等離子 噴涂等制備方法，由于不能精確控制各材料相的位置，則只能制備形狀比較簡 單的材料模型，不能直接制備具有復(fù)雜形狀的零件或多零件構(gòu)成的機構(gòu)。
美國麻省理工學院提出了采用均勻液滴噴射技術(shù)制作多材料金屬制件的方 法，其原理是使用機械擾動將層流毛細金屬射流離散為均句的金屬熔滴，對產(chǎn) 生的熔滴進行選擇性充電，然后使用高壓靜電場精確定位金屬熔滴，層層堆積 成出成型件。該方法能直接沉積金屬，為金屬零件以及金屬基多材料件制備的 快速制備提供了一條思路。但只能沉積鋁、鋅、銅等熔點較低的金屬，對于含 有非金屬材料的零件的成型則無法實現(xiàn)。
現(xiàn)有一種基于離散成形的多材料選擇性激光燒結(jié)(SLS)設(shè)備，可用來制作 不連續(xù)的多材料原型件；還有一種基于SLS工藝的多材料粉末噴灑設(shè)備，用來 制造三維功能梯度材料零件；大連理工大學郭東明、賈振元等研究了理想材料 零件CAD模型的幾何與材料信息的描述、CAD模型的切片算法等，開發(fā)了理想材 料零件的成型系統(tǒng)，該系統(tǒng)釆用螺旋擠壓式的連續(xù)噴射方式從噴頭中擠出熔融的ABS絲制作多功能材料零件；清華大學顏永年、張人佶等研究了多分支、多 層結(jié)構(gòu)血管支架和含有非均質(zhì)多孔貫通結(jié)構(gòu)的人工骨支架等具有梯度功能的生 物工程組織的制作；西安交通大學李滌塵等研究了基于光固化快速成形技術(shù)制 造復(fù)雜形狀的碳化硅陶瓷構(gòu)件的成型工藝。
以上這些成型方法或系統(tǒng)雖然還不成熟，尚需進一步完善和發(fā)展，但亦為 開發(fā)新型材料零件制造技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。這些成型方法或系統(tǒng)中，有的成型方 法所適用的成型材料非常有限，有的成型方法制作的成型件精度較低，而有的 成型速度較慢，對于多相材料零件中的多種材料在空間范圍內(nèi)的精確受控而成 型都有其局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)無法成型多種復(fù)雜材料成分的多相材料零件的不足，本 發(fā)明提供一種多相材料零件的成型方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題基本技術(shù)思路是根據(jù)零件功能要求，通過對STL、 VRML、 WRL、 PLY/ZCP等數(shù)據(jù)格式的CAD模型進行上色處理，達到零件的幾何拓 撲形狀和材料組織結(jié)構(gòu)的并行設(shè)計；對含有結(jié)構(gòu)及材料信息的上色模型進行切 片分層，獲得一系列彩色切片，并對每層的加工單元所對應(yīng)的色彩信息和結(jié)構(gòu) 信息進行解析，使之與成型信息相對應(yīng)；在成型過程中，采用三維打印成形工 藝，將原料粉末制備成稀懸浮液或配制成復(fù)合液體材料，將配制的懸浮液或復(fù) 合液體材料通過數(shù)個、數(shù)百個甚至上千個徽型噴嘴實現(xiàn)數(shù)字化的徼滴噴射，從 而制得含有多材料的結(jié)構(gòu)件。
通過高分子材料、低熔點合金材料、陶瓷等不同有機和無機物質(zhì)的巧妙結(jié) 合而制作出的多相材料零件，將可以廣泛應(yīng)用于宇航工業(yè)、機械工程、生物醫(yī) 學工程等領(lǐng)域。
① 高分子異質(zhì)材料零件可廣泛于耐磨功能部件、人工器官、耐腐蝕材料 化工設(shè)備結(jié)構(gòu)部件等領(lǐng)域，目前已在生物醫(yī)藥材料(如人體植入物)、功能壓 敏材料(如高分子梯度材料薄膜一面具有壓敏粘接性，另一面無粘接性而制成 的無載體壓敏膠膜)、阻尼材料(如制備沿材料厚度方向呈梯度變化、具有良 好阻尼性能的阻尼涂層)等方面開始得到應(yīng)用。
② 陶瓷一低熔點合金功能梯度材料零件采用含不同比例可熱解材料(或 其它方法可去除的其它材料)的陶瓷粉末熔液(或溶液)制成預(yù)制件，加熱除 去可熱解材料(或其它方法可去除的其它輔助材料)即可得到具有不同氣孔密 度的陶瓷材料中間件，對中間件進行燒結(jié)，然后熔滲低熔點合金后得到最終零 件。
③ 具有不同氣孔密度梯度分布的零件采用含不同比例可熱解材料(或其 它方法可去除的其它材料)的工件材料的粉末熔液(或溶液)制成預(yù)制件，加 熱除去可熱解材料(或其它方法可去除的其它輔助材料)即可得到具有不同氣 孔密度的中間件，進一步燒結(jié)后得到最終零件。
④ 功能梯度零件用多個噴頭直接噴射液態(tài)材料、材料粉末的熔液或溶液成 形金屬一金屬、聚合物一金屬、聚合物一磁性粉末和聚合物一聚合物等梯度材 料預(yù)制件，經(jīng)相應(yīng)的后處理工序后得到功能梯度零件。
由于多相材料零件具有提高信息傳遞精度、縮小尺寸、適應(yīng)環(huán)境、減輕重 量等優(yōu)點，因而也可用于制備徽器件、 一體化傳感器、智能結(jié)構(gòu)等。
本發(fā)明的目的在于提供一種釆用微滴噴射方式快速、低成本的制作高精度、 含有多相材料的復(fù)雜三維零件的成型方法。
本發(fā)明多相材料零件的成型方法，是運用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)發(fā)明目的的a. 建立物體的計算機三維CAD模型，根據(jù)成型件的材料分布特征，對三維 CAD模型進行上色處理；
b. 將上過色的三維CAD模型進行離散化切片分層處理，得到含有材料信息與 結(jié)構(gòu)信息的一系列二維切片；
c. 將各切片的結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)控加工程序，將各切片的材料信息與 各微型噴嘴相對應(yīng)以控制噴嘴的開/關(guān)，通過數(shù)控運動和噴嘴開/關(guān)實現(xiàn)每 個分層成型材料的精確堆積；
d. 計算機控制微細噴嘴按照每層的成型信息做設(shè)定的成型運動并按照材料 信息在成型工作面上有選擇性地噴射所需的各相液態(tài)材料或顆粒，液態(tài)材 料固化后形成與該層成型信息形狀一樣的、有一定強度的層片；在未被噴 射的區(qū)域用其它微細噴嘴噴射支撐材料填充，作為下一層片的支撐；
e. 待一層堆積完成后，工作臺運動一個層厚距離，在相應(yīng)層的數(shù)控加工程序 控制下，各徽型噴嘴按上述方法完成該層材料的微滴堆積，如此層層粘結(jié) 疊加，最終制造出設(shè)計的含有多相材料的三維物體；
f. 去除每層填充的支撐材料，即獲得與計算機實體模型相對應(yīng)的含有多相材 料的三維成型件。
所述的對三維CAD模型進行上色處理的上色處理方法是，根據(jù)制作的零件 的材料分布要求，用某個特定的色彩來表示或?qū)?yīng)零件的某相材料；對于含有多 種或多相材料的零件而言，用色彩分布函數(shù)來表示或?qū)?yīng)零件'的材料分布特征； 或用其他方式形成的色彩分布圖像或圖形來表示或?qū)?yīng)零件的材料分布特征。
三維CAD模型的上色可以采取以下幾種方式的一種或幾種進行
A. 直接對三維造型軟件設(shè)計的CAD模型進行上色；
B. 把三維造型軟件設(shè)計的CAD模型轉(zhuǎn)換為VRML、 PLY/ZCP、 WRL等數(shù)據(jù)格式 后進行上色；C. 把三維造型軟件設(shè)計的CAD模型進行格式轉(zhuǎn)換、尤其是轉(zhuǎn)化為STL格式 后上色；
通過把三維造型軟件設(shè)計的CAD模型轉(zhuǎn)換為STL格式后，在軟件環(huán)境下的 上色方法可以采用以下的一種或幾種組合
1. 單個面片上色；或
2. CAD模型殼體表面上色；或
3. CAD模型每個實體部分上色；或
4. 通過鼠標拖曳窗口上色；或
5. 自動上色。
D. 直接對三維造型軟件設(shè)計的CAD模型上色后，再把上過色的模型轉(zhuǎn)換為 VRML、 PLY/ZCP、 WRL、 STL等數(shù)據(jù)格式。
對三維造型軟件設(shè)計的CAD模型的上色方法可以采用以下的一種或幾種組
合
1. 通過各類文本編輯軟件打開該數(shù)據(jù)文件，在該文件內(nèi)增加或修改相應(yīng)的 色彩信息進行上色；或
2. 把三維造型軟件設(shè)計的CAD模型進行格式轉(zhuǎn)換，再進行切片分層，對所 獲得的切片進行上色；或
3. 在設(shè)計軟件環(huán)境下，對CAD模型進行上色。
對于零件某一個或幾個局部特征或整體零件中同時含有多種或多相材料的 情形，可以采用色彩分布函數(shù)來進行上色處理，該分布函數(shù)能反映出零件內(nèi)部 的多種或多相材料在高度方向和水平方向連續(xù)地變化過程。
對于零件某一個或幾個局部特征或整體中同時含有多種或多相材料的情形，可以采用貼圖方式進行色彩滲透的方法完成上色處理。所謂貼圖方式就是 把通過其他軟件或方法所獲得的零件的材料分布圖形或圖像，在軟件環(huán)境下， 映像至三維CAD實體模型的表面，并指定色彩滲透或材料滲透深度。
所述的可噴射的成型材料為
a. 低熔點合金、脂類材料、各類蠟、各種熱塑性塑料等，在噴射之 前加熱成溶融態(tài)；或
b. 液體可含有膠體或納米顆粒填料，如硅石、有機物、金屬或合金；
或
c. 熔融的液體在室溫下的粘度是l-10000cps。 所述的支撐材料為
a. 較低熔點的動物蠟、植物蠟、礦物蠟或合成蠟，熔點在40—16(TC;
或
b. 被有機溶劑溶解較易溶解的脂類材料；或 C.支撐材料可以是易于溶于水的氯化銨；或
d. 易升華的有機萘。
所述的可噴射的成型材料，成型材料可為對光比較敏感的光敏樹脂，該類 樹脂的特征在于
a. 對波長200-800nm的光線較為敏感，尤其是300-400。m的紫外線敏感， 該類液體組分包含齊聚物、活性單體、光引發(fā)劑、著色劑及其它助劑；
b. 液體可含有膠體或納米顆粒填料，如硅石、有機物、金屬或合金；
c. 液體在室溫下的粘度是1-10000cps;
d. 液體在0-130。C的溫度范圍內(nèi)能噴射，在此溫度范圍內(nèi)，液體的粘度低于2000cps。
制作多相材料的成型件所需的材料可為低熔點合金、脂類材料、各類蠟、 各種熱塑性塑料等，其中脂類材料中也包括光敏樹脂，該類樹脂主要是對波長
200-1000nm的光線較為敏感。其成分包括齊聚物、活性單體、光引發(fā)劑、著色 劑及其它助劑。(1)齊聚物是含有不飽和官能團的低分子聚合物，其非限定性 例子為聚氨脂丙烯酸脂、聚脂丙烯酸脂、聚醚丙烯酸脂、環(huán)氧丙烯酸脂以及各 種改性丙烯酸脂。優(yōu)選該齊聚物為液體，以保持液體具有所需的低粘度，且優(yōu) 選其官能度大于一。如果齊聚物為非液體狀態(tài)的物質(zhì)，它應(yīng)該可溶于所述活性
物質(zhì)的液體組分中。(2)活性單體主要是為了改善齊聚物的粘度。雙官能度活 性單體包含至少一種選自1，4-丁二醇、新戊二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、 聚乙二醇和二丙烯酸脂的單體。三或更高官能活性單體包含至少一種選自乙氧 基化三羥甲基丙烷丙烯酸脂和丙氧基化甘油丙烯酸脂的單體。'優(yōu)選的雙官能單 體是二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，優(yōu) 選的三官能單體是三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯
(PETA)。 (3)光引發(fā)劑吸收能量而激發(fā)產(chǎn)生自由基或陽離子。自由基光引發(fā)劑 為苯偶姻和苯偶?？s酮的衍生物(如苯偶姻醚、苯偶?？s酮等)、苯乙酮衍生物
(如對苯氧基2ct 、 12羥基環(huán)乙基苯乙酮等)、芳香酮類光引發(fā)劑(如二苯甲酮、 氯化二苯甲酮等)；陽離子光引發(fā)劑為?；谆瘹浠衔?。(4)著色劑決定了三 維結(jié)構(gòu)的色彩和光學特性，優(yōu)選為熱穩(wěn)定且水不溶性的。(5)助劑包括分散劑、 潤滑劑、增厚劑、填充劑、促固劑等，它影響到噴射材料的固化速度、使用的 有效期和膜層厚度等。
可噴射的成型材料中可含有膠體或納米顆粒等填料，如硅石、有機物、金屬或合金。混有以上某類或幾類顆粒的液體在室溫下的粘度為l-10000cps。
填充每層空白區(qū)域或非實體區(qū)域的支撐材料可以是較低熔點的材料，如熔
點在20—180。C的動物蠟、植物蠟、礦物蠟、合成蠟等；可以是被有機溶劑易于 溶解的材料，如脂類材料；可以是易于溶于水的材料，如氯化銨等無機鹽類材 料；也可以是易升華的材料，如有機萘材料。
需指出的是，雖然成型材料在本專利中被稱作"成型材料"或"支撐材 料"，但這些材料也可以互相替換，即以"支撐材料"制作三維結(jié)構(gòu)，以"成 型材料"形成該三維結(jié)構(gòu)的支撐部分。但一般情況下，希望用于形成三維結(jié)構(gòu) 的材料具有優(yōu)越于用于形成支撐部分的材料的性能，如具有更高強度、更高硬 度、更快固化速度等性能。
制作多相材料零件的過程中使用的微細噴嘴為多個，可分別噴射構(gòu)成三維結(jié) 構(gòu)本體的各類液體材料和構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)每層支撐的支撐材料。噴嘴的孔徑尺寸 是1—200拜，和(或)所噴射的單個徼小液滴體積是l-2000pl。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于①將液態(tài)材料或熔融狀態(tài)下的材料 通過壓電方式或熱發(fā)泡方式形成微米級的徼滴從徼細噴嘴中噴出，成形精度高。 ②噴射的微滴在與已成形表面接觸后迅速凝固，形成致密的材料或零件，因此 成型件的強度高。③支撐材料較易去除，制得的梯度材料和零件后處理過程較 為簡單，制造成本低。


圖1所示的是制作多相材料零件的成型流程圖2所示的是制作多相材料零件的成型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖3所示的是制作鉛錫等低熔點合金的多相金屬零件示意圖。以上的圖中包括噴嘴托架l,成型材料噴嘴2，支撐材料噴嘴3，噴嘴托架X
向?qū)к?，噴嘴托架Y向?qū)к?，噴嘴清洗槽6，成型基板7，成型實體區(qū)域8， 成型支撐區(qū)域9， Z向工作臺IO，計算機ll，成型材料噴嘴控制電路12,打印 噴頭X-Y位置控制電路13，升降臺控制電路14,支撐材料噴嘴控制電路15，錫 噴頭21，鉛噴頭22和支撐材料23噴頭。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖l、圖2所示，采用徼滴噴射方式逐層制作多相材料零件的具體過程如
下
由具有高速運算能力的計算機設(shè)計出所需加工的三維結(jié)構(gòu)的三維CAD模型'， 根據(jù)該零件的功能要求，對該三維CAD模型進行材料的設(shè)計，即用色彩表示材 料，之后對該CAD實體切片分層，形成一系列含有結(jié)構(gòu)信息和材料信息的二維 切片。每個切片的厚度可以相同，也可以不相同，每個切片的厚度在lpm—30(Hmi。 計算機ll根據(jù)每一層的成型信息分別控制各機構(gòu)做協(xié)調(diào)運動。具體而言，制作 開始時，計算機11把第一層加工信息發(fā)給成型材料噴嘴控制電路12，成型材料 噴嘴控制電路12驅(qū)動成型材料噴嘴2中的某個或某幾個噴頭按該層的形狀噴射 出液態(tài)成型材料，隨后迅速固化，形成實體區(qū)域8，在成型材料噴嘴2噴射液態(tài) 材料的同時，支撐材料噴嘴3噴射支撐材料填充該層未被噴射液態(tài)成型材料的 區(qū)域，形成支撐區(qū)域9。接著，計算機把下一層的成型信息發(fā)給成型材料噴嘴控 制電路12噴射出液態(tài)成型材料和支撐材料，并形成新的固化層。如此反復(fù)，一 層層的打印并粘結(jié)，從而快速制作出三維結(jié)構(gòu)。去除每層的支撐材料，并經(jīng)過 一定的后處理，即可獲得質(zhì)量較好的零件。圖2所示的是制作三維結(jié)構(gòu)的裝置結(jié)構(gòu)框架示意圖。應(yīng)用本發(fā)明制作多相材 料零件的成型裝置(除計算機外)的結(jié)構(gòu)包括噴嘴托架l，成型材料噴嘴2，
支撐材料噴嘴3，噴嘴托架X向?qū)к?，噴嘴托架Y向?qū)к?，噴嘴清洗槽6， 成型基板7， Z向工作臺10，成型材料噴嘴控制電路12，打印噴頭X-Y位置控 制電路13，升降臺控制電路14，支撐材料噴嘴控制電路15等。噴嘴托架l沿 著X方向做雙向直線運動；噴嘴在X-Y平面內(nèi)沿著噴嘴托架X向?qū)к?、噴嘴托 架Y向?qū)к?做平面運動；Z向工作臺IO做垂直方向的上下運動。每噴射一段 時間，成型材料噴嘴2在噴嘴托架1的帶動下，在噴嘴清洗槽6中進行清洗， 以確保噴頭不被堵塞。
圖3所示的是制作鉛錫等低熔點合金的多相金屬零件示意圖，機械結(jié)構(gòu)可以 采用與圖2所示相同的結(jié)構(gòu)，也可以采用不相同的結(jié)構(gòu)形式。圖3中，三個噴 頭分別為實體材料錫噴頭21、實體材料鉛噴頭22和支撐材料噴頭23，其中錫 噴頭的噴出溫度為180-250°C (此處的錫可以是純錫，也可以是合金錫，根據(jù)選 用的材料的熔點確定噴出溫度)，鉛噴頭的噴出溫度為310-350°C (此處的鉛可 以是純鉛，也可以是合金鉛，根據(jù)選用的材料的熔點確定噴出.溫度)，支撐材料 可以選用陶瓷、金屬、石膏等粉末顆粒，也可以選用熔點較實體材料低的合金 材料(噴射前加熱熔化)，其具體實施步驟如下
① 在計算機ll中生成錫/錯多相材料零件的三維CAD實體模型；
② 根據(jù)零件的使用要求，進行零件的材料分布設(shè)計，把色彩與材料對應(yīng)起
來；
③ 根據(jù)加工精度和零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，將零件CAD模型按一定的厚度分 層，將每層的結(jié)構(gòu)信息與材料信息轉(zhuǎn)換成數(shù)控運動指令與各噴嘴的開/關(guān)信息；
將送至各自噴頭中的錫、鉛加熱到熔化狀態(tài)，根據(jù)上述相應(yīng)數(shù)控加工程序所確定的噴出位置和起止時間，各噴頭在相應(yīng)噴頭驅(qū)動單元的作用下，將各 成形材料分別在高壓下擠出黴細噴嘴，噴射至工作臺上的指定位置，進行材料
的徼滴堆積；
計算機控制裝有支撐材料的噴頭在該層的空白區(qū)域噴射出支撐材料；
◎待一層堆積完成后，在控制系統(tǒng)的控制下，工作臺下移一個層厚距離， 在相應(yīng)層的數(shù)控加工程序的控制下，各噴頭再將熔融的錫、鉛材料微滴噴出到 上述己成形表面上，完成該層材料零件的微滴堆積，如此層層疊加直至完成整 個錫/鉛梯度材料零件的成形；
⑦去除支撐時，如果是選用粉末顆粒作為支撐材料，手工用刷子或吹風機 類工具去除支撐材料即可；如果是選用低熔點合金作為支撐材料，把制作的含 有支撐材料的錫/鉛梯度材料零件放入加熱器中緩慢加熱至支撐材料熔點溫度 即可去除支撐材料。
在上述制備多相材料及零件的過程中，控制系統(tǒng)可以控制工作臺的移動或控 制各噴嘴的動作，使噴嘴有選擇性地在指定位置進行徵滴堆積，且在操作過程 中，徼滴可以相互連接而呈連續(xù)狀，也可以是相互分離而呈斷續(xù)狀，噴嘴的個 數(shù)不局限于三個，可多至數(shù)百個，可以按材料的種類相應(yīng)增加，即可以在零件 的任意部位實現(xiàn)任意的材料和性能，不同材料之間可以形成任意復(fù)雜的形狀和 梯度，最終以滿足多相材料及零件的特殊使用要求。
權(quán)利要求
1、一種多相材料零件的成型方法，其步驟如下a.建立物體的計算機三維CAD模型，根據(jù)成型件的材料分布特征，對三維CAD模型進行上色處理；b.將上過色的三維CAD模型進行離散化切片分層處理，得到含有材料信息與結(jié)構(gòu)信息的一系列二維切片；c.將各切片的結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)控加工程序，將各切片的材料信息與各微型噴嘴相對應(yīng)以控制噴嘴的開/關(guān)，通過數(shù)控運動和噴嘴開/關(guān)實現(xiàn)每個分層成型材料的精確堆積；d.待一層堆積完成后，工作臺運動一個層厚距離，在相應(yīng)層的數(shù)控加工程序控制下，各微型噴嘴按上述方法完成該層材料的微滴堆積；e.在每層的未被噴射的區(qū)域噴射支撐材料填充，作為支撐；f.層層粘結(jié)疊加，最終制造出設(shè)計的含有多相材料的三維物體；g.去除每層填充的支撐材料，即獲得與計算機實體模型相對應(yīng)的含有多相材料的三維成型件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述多相材料零件的成型方法，其特征在于所述對三維CAD 模型進行上色處理是a. 根據(jù)制作的零件的材料分布要求，用某個特定的色彩來表示或?qū)?yīng)零件的 某相材料；b. 對于含有多種或多相材料的零件而言，用色彩分布函數(shù)來表示或?qū)?yīng)零件 的材料分布特征；
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多相材料零件的成型方法，其特征在于所述三維CAD模型進行上色處理可以采取以下一種或幾種方式a. 直接對三維造型軟件設(shè)計的三維CAD模型進行上色；b. 把三維CAD模型轉(zhuǎn)換為VRML、 PLY/ZCP或WRL數(shù)據(jù)格式后進行上色；c. 把三維CAD模型轉(zhuǎn)化為STL格式后上色；d. 直接對三維CAD模型上色后，再把上過色的模型轉(zhuǎn)換為VRML、 PLY/ZCP、 WRL或STL數(shù)據(jù)格式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多相材料零件的成型方法，其特征在于對三維CAD 模型的上色方法采用以下的一種或幾種組合a. 通過各類文本編輯軟件打開該數(shù)據(jù)文件，在該文件內(nèi)增加或修改相應(yīng)的色 彩信息進行上色；b. 把三維CAD模型進行格式轉(zhuǎn)換，再進行切片分層，對所獲得的切片進行上 色；c. 在設(shè)計軟件環(huán)境下，對三維CAD模型進行上色。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多相材料零件的成型方法，其特征在于所述的對 三維CAD模型的上色處理方法是，通過把三維CAD模型轉(zhuǎn)換為STL格式后，在 軟件環(huán)境下采用以下的一種或幾種方法組合上色a. 單個面片上色；b. CAD模型殼體表面上色；c. CAD模型每個實體部分上色；d. 通過鼠標拖曳窗口上色；e. 自動上色。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多相材料零件的成型方法，其特征在于所述 的對三維CAD模型的上色處理，對于零件某一個或幾個局部特征或整體中同時 含有多種或多相材料的情形，可以采用貼圖方式進行色彩滲透的方法完成上色 處理；所述貼圖方式就是把通過其他軟件或方法所獲得的零件的材料分布圖形 或圖像，在軟件環(huán)境下，映像至三維CAD實體模型的表面，并指定色彩滲透或 材料滲透深度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述多相材料零件的成型方法，其特征在于所述的成 型材料為a. 低熔點合金、脂類材料、各類蠟、各種熱塑性塑料等，在噴射之前加熱成 熔融態(tài)；或b. 含有膠體或納米顆粒填料的液體，所述納米顆粒填料為硅石、有機物、 金屬或金屬合金；或c. 熔融的液體在室溫下的粘度是1-10000cps。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述多相材料零件的成型方法，其特征在于所述的支 撐材料為a. 動物蠟、植物蠟、礦物蠟或合成蠟，熔點在40—160。C;或b. 易被有機溶劑溶解的脂類材料；或c. 易于溶于水的氯化銨；或d. 易升華的有機萘。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述多相材料零件的成型方法，其特征在于所述成型材料可為液體光敏樹脂，特征在于a.對波長200-800nm的光線較為敏感；b. 含有膠體或納米顆粒填料，所述納米顆粒填料為硅石、有機物、金屬或 金屬合金；c. 在室溫下的粘度是l-10000cps;d. 在0-130。C的溫度范圍內(nèi)粘度低于2000cps。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多相材料零件的成型方法建立三維物體的CAD模型，對CAD模型進行上色處理，再進行離散化切片分層處理，得到含有材料信息與結(jié)構(gòu)信息的一系列二維切片，將各切片的結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)控加工程序，通過數(shù)控運動和噴嘴開/關(guān)實現(xiàn)每個分層成型材料的精確堆積，在相應(yīng)層的數(shù)控加工程序控制下，按上述方法完成該層材料的微滴堆積；在每層的未被噴射的區(qū)域噴射支撐材料填充，作為支撐；層層粘結(jié)疊加，最終制造出設(shè)計的三維物體；去除每層填充的支撐材料，即獲得與計算機實體模型相對應(yīng)的含有多相材料的三維成型件。本發(fā)明可快速制造出成型精度高、強度高的多相材料及功能零件，工序簡單、制造成本低、材料選擇廣泛。
文檔編號B28B1/00GK101561674SQ20091002712
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者東 岳, 晨 彭, 朱玉芳, 楊繼全 申請人:南京師范大學