CN107160671B - 一种彩色3d物体的制作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种彩色3D物体的制作方法，包括如下步骤：a.基于目标物体的层结构数据使用成型材料打印，形成层结构成果；b.步骤a之后或者同时，基于层色彩数据使用彩色墨水在层结构成果表面打印，形成层打印成果；c.重复步骤a和步骤b形成多个层打印成果，且多个层打印成果叠加形成彩色3D物体；其中，当步骤b在步骤a之后执行时，相邻两次重复步骤a的打印方向相同；或者当步骤b与步骤a同时执行时，相邻两次重复步骤a的打印方向相反。本发明还提供用于执行所述制作方法的制作系统，包括处理终端、驱动控制器以及打印头。本发明涉及的制作方法以及制作系统提高了彩色3D物体的尺寸精度以及打印效率。

Description

一种彩色3D物体的制作方法及系统

技术领域

本发明属于3D物体快速成型领域，尤其涉及采用喷墨打印头进行逐层叠加式制造3D物体的技术，特别是一种彩色3D物体的制作方法及系统。

背景技术

快速成型技术又称快速原型制造技术或加式制造技术，其基本原理都是基于3D模型切片后逐层加工堆积起来制作3D物体。

目前，采用快速成型技术制作3D物体具体有熔融沉积技术(简称：FDM技术)、立体光刻技术(简称：SLA技术)、选择性激光烧结技术(简称：SLS技术)、叠层成型技术(简称：LOM技术)或三维喷墨打印技术(简称：3DP技术)等。其中，采用3DP技术制作3D物体是近年来关注研究的热点之一，尤其在如何使用3DP技术制作出全彩色3D物体方面。

现有的使用3DP技术制作彩色3D物体的报道，如专利名称为“用于3D打印的多彩色墨水、3D打印机和控制3D打印的方法”的美国专利US20150094394A1，采用红(M)、黄(Y)、蓝(C)、黑(BK)四色光固化树脂墨水作为3D物体的成型材料，且该四色墨水分别装于不同的喷墨打印头中，根据3D模型的数据信息通过驱动控制器控制打印头进行逐层喷墨打印，由于采用的是光固化树脂材料，打印头喷出的每一滴墨经光固化后具有一定的体积，大量固化的墨滴逐层堆积形成3D物体。喷墨打印头在进行喷墨打印的原则是每个像素点对应一个墨滴，例如打印红色区域时每个像素点对应喷射一个红色墨滴，当打印绿色区域时每个像素点需要喷射一个黄色墨滴和一个蓝色墨滴，由于绿色区域中一个像素点对应了两个墨滴而红色区域中一个像素点对应了一个墨滴，此时造成3D物体的表面不平整，最终影响3D物体的尺寸精度。因此，采用该专利技术只能打印出有限几种颜色的彩色物体，而不能实现全彩色。

另有资料报道采用红(M)、黄(Y)、蓝(C)三色光固化树脂和白色(W)光固化树脂作为成型材料结合使用能打印出全彩色的3D物体。但是，使用该方法制作彩色3D物体时必须保证不同材料之间的物理性能基本一致，如：粘度、收缩率、表面张力等，尤其是对收缩率的要求严格，若各材料之间的收缩率不一致，在进行光固化之后墨滴的体积大小不一，此时造成3D物体的表面不平整，最终影响3D物体的尺寸精度。而且，采用该方法制作彩色3D物体，成型材料的制作成本相对较高。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，根据本发明的一个方面，提供一种彩色3D物体的制作方法，通过逐层打印的方式制成所述彩色3D物体，其特征在于，包括如下步骤：

a.基于目标物体的层结构数据使用成型材料打印，形成层结构成果；

b.所述步骤a之后或者同时，基于层色彩数据使用彩色墨水在所述层结构成果表面打印，形成层打印成果；

c.重复所述步骤a和步骤b形成多个层打印成果，且多个所述层打印成果叠加形成彩色3D物体；

其中，当所述步骤b在步骤a之后执行时，相邻两次重复所述步骤a的打印方向相同；或者

当所述步骤b与步骤a同时执行时，相邻两次重复所述步骤a的打印方向相反。

优选地，在所述步骤a之前包括如下步骤：

a1.将所述目标物体进行分层，并基于每层的结构信息和色彩信息获取每层对应的成型数据，所述成型数据包括所述层结构数据和层色彩数据。

优选地，在重复所述步骤a和步骤b过程中，还执行如下步骤：

c1.基于所述层结构数据使用支撑材料进行打印形成层支撑成果，所述支撑成果为相邻两个层打印成果提供支撑。

优选地，所述成型材料为光敏树脂材料，彩色墨水为弱溶剂墨水；

优选地，所述光敏树脂材料在25℃的粘度为14～180cps，在25～80℃的粘度为5～15cps；

所述弱溶剂墨水的粘度为4～14cps，所述弱溶剂墨水的表面张力为22～35mN/m。

优选地，所述成型材料为白色材料、透明材料或浅色材料。

根据本发明的另一方面，提供一种彩色3D物体的制作系统，用于执行前述任一项所述的制作方法，其特征在于，包括：

处理终端，其用于将所述目标物体进行分层，并基于每层的结构信息和色彩信息获取每层对应的成型数据；

驱动控制器，其基于所述成型数据控制所述打印头执行打印动作；

打印头，其用于喷射打印材料，所述打印头包括至少一条成型材料通道、彩色墨水通道和喷孔。

优选地，所述成型材料通道和彩色墨水通道的设置方式为如下的一种：

-所述打印头设置有一条所述成型材料通道，且位于所述彩色墨水通道的一侧；

-所述打印头设置有两条所述成型材料通道，两条所述成型材料通道沿打印方向分别位于所述彩色墨水通道的两侧。

优选地，所述打印头设置有一条所述成型材料通道，且所述成型材料通道沿所述打印头的打印方向位于彩色墨水通道的前面。

优选地，所述彩色墨水通道为如下的一种：

-由红色墨水通道、黄色墨水通道和蓝色墨水通道组成；

-由红色墨水通道、黄色墨水通道、蓝色墨水通道和黑色墨水通道组成。

优选地，所述打印头还设置有至少一条支撑材料通道。

优选地，沿打印方向在所述打印头两侧分别设置LED灯。

优选地，还包括升降台，其用于放置所述彩色3D物体。

本发明涉及的彩色3D物体的制作方法，采用逐层双向打印的方式进行，可以提高彩色3D物体的成型效率以及降低成型成本。所述逐层双向打印，即打印头在运动过程中，始终执行打印动作，区别于现有技术中，完成一个打印进程后，打印头需要反向复位，然后再进行下一个打印进程的打印方式。

本发明涉及的彩色3D物体的制作方法，采用成型材料打印形成层结构成果，一方面避免了不同材料收缩率不一致对平整度的影响，另一方面省去了使用白色光固化树脂进行填充的步骤，提高了尺寸精度以及打印效率。

之后在层结构成果上采用弱溶剂墨水进行彩色印刷，进而形成层打印成果，一方面避免了相邻颜色层之间相互渗色导致的色差现象，另一方面也更加环保。

最后将多个层打印成果叠加后形成的彩色3D物体具有色域宽广、颜色逼真的特点，同时不同颜色间的过渡自然。

同时，本发明涉及的彩色3D物体的制作系统，对打印头的成型材料通道和彩色墨水通道进行特殊排布，提高通道利用率，以配合实现彩色3D物体的制作方法。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本发明的第一具体实施方式的，一种彩色3D物体的制作方法的流程图；

图2示出了本发明的第一实施例的，包括分层和获取成型材料步骤的所述彩色3D物体的制作方法的流程图；

图3示出了本发明的第二具体实施方式的，一种设置有一个成型材料通道的彩色3D物体的制作系统的示意图；

图4示出了本发明的第二实施例的，设置有两个成型材料通道的所述彩色3D物体的制作系统的示意图；

图5示出了本发明的一个实施例的，设置有两个成型材料容器的所述彩色3D物体的制作系统的示意图；

图6示出了本发明的一个实施例的，彩色墨水通道和成型材料通道排布的示意图；以及

图7示出了本发明的一个实施例的，相邻两个层打印成果以及层支撑成果的示意图。

具体实施方式

图1示出了一种彩色3D物体的制作方法，通过逐层打印的方式制成所述彩色3D物体，具体包括如下步骤：

首先执行步骤S101，基于目标物体的层结构数据使用成型材料打印，形成层结构成果。具体地，所述层结构数据由N个结构像素点数据组成，打印头根据N个所述结构像素点数据在每个结构像素点对应的位置喷射成型材料，最终形成层结构成果。更为具体地，N个所述结构像素点数据实际上就是N个结构像素点对应的空间坐标值，驱动控制器根据每个结构像素点对应的空间坐标值控制所述打印头的移动轨迹，在每个空间坐标值对应的位置使用成型材料进行打印。本领域技术人员理解，所述层结构成果构成彩色3D物体的实体结构部分，起作用是形成所述彩色3D物体的外形轮廓，因此所述成型材料选择单一材料即可，例如是白色或者浅色材料或者透明材料等，选用单一材料的优点在于，可以避免不同材料间由于收缩率的差异导致的尺寸不稳定，同时采用单一固化条件即可，固化速度可以控制。

进一步地，在所述步骤S101的基础上，后续的步骤分为两个主线进程进行，两个主线进程区别主要在于后续的彩色印刷步骤是否与所述步骤S101同步进行。如图1所示，第一个主线进程为，步骤S1012与所述步骤S101是同时进行，即在执行步骤S101的同时，执行步骤S1012，基于层色彩数据使用彩色墨水在所述层结构成果表面打印，形成层打印成果。具体地，所述层色彩数据是由M个色彩像素点组成，打印头根据M个所述色彩像素点数据在每个色彩像素点对应的位置喷射彩色墨水，最终形成层打印成果。更为具体地，所述彩色墨水是喷射在所述层结构成果上的，因此M个所述色彩像素点数据与N个所述结构像素点数据是相关联的，所述色彩像素点数据不仅包括每个色彩像素点对应的空间坐标值，还包括每个色彩像素点对应的色彩值，所述色彩值是可以基于CMY色彩模式的色彩数据，也可以是基于CMYK色彩模式的色彩数据，还可以是基于其他色彩模式的色彩数据，其定义方式基于2D打印的技术。

进一步地，所述步骤S1012与所述步骤S101同时进行的方式为，打印头根据所述结构像素点数据在该结构像素点对应的位置喷射成型材料后，形成结构点，继而根据色彩像素点数据在形成的结构点上喷射彩色墨水，形成彩色结构点，本领域技术人员理解，该色彩像素点数据与该结构像素点数据是相关联的，即该色彩像素点的空间坐标值与该结构像素点的空间坐标值是关联的。

进一步地，执行步骤S1013，重复所述S1012与所述步骤S101形成多个层打印成果，其中，相邻两次重复所述步骤S101的打印方向相反。本领域技术人员理解，由于所述S1012与所述步骤S101是同步进行的，即所述层结构成果的形成过程和使用彩色墨水的打印过程是同步的，因此打印头在一个打印进程即可形成一个层打印成果，在此基础上，当打印头开始下一个打印进程时，在现有技术中，打印头首先需要反向复位，再继续同步执行所述步骤S101和S1012，这样，前后两个打印进程中，步骤S101的打印方向是相同的(实际上步骤S1012的打印方向也是相同的)。而在本发明中，前一个打印进程结束后，省略了反向复位步骤，同时后一个打印进程是相对于前一个打印进程反向进行的，这样，前后两个打印进程中，步骤S101的打印方向是相反的(实际上步骤S1012的打印方向也是相反的)，相比于现有技术，本发明省略了反向复位步骤，从而大大提高了成型效率。

如图1所示，第二个主线进程为，步骤S1022是在所述步骤S101之后进行，即先执行步骤S101形成层打印成果，继而再执行步骤S1022，基于层色彩数据使用彩色墨水在所述层结构成果表面打印，形成层打印成果。本领域技术人员理解，所述步骤S1022的打印原理与所述步骤S1012是类似的，不同之处在于，所述步骤S1022与所述步骤S101配合实现的方式不同。具体地，打印头在前一个打印进程中首先形成一个层结构成果(通过执行步骤S101实现)，在后一个打印进程使用彩色墨水在该层结构成果上进行打印形成层打印成果，因此第二主线进程中，需要两个打印进程才形成一个层打印成果，而第一主线进程则只需要一个打印进程即形成一个层打印成果。本领域技术人员理解，选择哪个主线进程进行打印，其取决于成型材料的固化速度以及彩色3D物体色彩的复杂程度，固化速度越快，色彩越简单，则优选采用第一主线进程，反之，则优选采用第二主线进程。

进一步地，执行步骤S1023，重复所述S1022与所述步骤S101形成多个层打印成果，其中，相邻两次重复所述步骤S101的打印方向相同。本领域技术人员理解，与第一主线进程类似，在第二主线进程中开始后一个打印进程时，同样省略反向复位步骤，具体地，在第二主线进程中，所述步骤S101和步骤S1022是前后交替进行的，在执行步骤S1023的过程中，即重复执行步骤S101和步骤S1022的过程中，在省略反向复位步骤后，步骤S101和步骤S1022的打印方向实际上是相反的，相应的，相邻两次步骤S101的打印方向则是相同的。同样的，在成型材料固化速度慢，并且彩色3D物体色彩比较复杂的情形下，通过第二个主线进程的打印方式，同样可以提高成型效率。

进一步地，在前述多个步骤的基础上，执行步骤S104，将多个所述层打印成果叠加形成彩色3D物体。本领域技术人员理解，本步骤是成型步骤，所述目标物体被分为很多层，通过前述所有步骤进行逐层打印并叠加，最终形成所述彩色3D物体。更为具体地，步骤S104所述的叠加，并非是一个最后才执行的步骤，而是伴随着前述步骤而执行的，即通过所述步骤S101至步骤S1013或者通过步骤S101至步骤S1023完成一个层打印成果即叠加一层，这种叠加的过程是一个累积型的过程，其叠加的方向既包括沿每一层的延伸方向叠加，也包括沿所述目标物体的分层方向的叠加，全部叠加完成后最终形成彩色3D物体。

作为本发明的第一实施例，图2示出了包括分层和获取成型材料步骤的所述彩色3D物体的制作方法的流程图，具体包括如下步骤：

首先执行步骤S201，将所述目标物体进行分层，并基于每层的结构信息和色彩信息获取每层对应的成型数据，所述成型数据包括所述层结构数据和层色彩数据。本领域技术人员理解，本步骤的目的在于将所述目标物体转换为数据形式，其中目标物体可以通过扫描的方式获取结构信息和色彩信息，接着将所述结构信息和色彩信息转换成能被处理终端的分层切片软件识别的数据格式，如STL格式、PLY格式、WRL格式等。具体地，所述结构信息和色彩信息是以层为单位的，即所述目标物体被扫描后通过分层软件进行切片分层，然后对每个切片层进行解析得到每层的结构信息和色彩信息，再将每层的结构信息和色彩信息转化为层结构数据和层色彩数据。

作为一种变化，还可以通过绘图软件将目标物体直接绘制出来，常用的绘图软件如：CAD、Proe、Solidwork、UG、3D Max等，本领域技术人员理解，通过绘图软件绘制出的是所述目标物体的基本结构模型，在此基础上还对绘制出的基本结构进行配色，常用配色方式有多种，例如，直接对绘制好的基本结构模型进行配色后转换成PLY格式；又例如，将绘图软件绘制好的基本结构模型转换成STL格式后再进行配色；本领域技术人员可以在现有技术的基础上做不同的变化，在此不予赘述。

进一步地，在步骤S201的基础上，再执行步骤S202至步骤S2014或者步骤S202至步骤S2024，具体的实现方式可以参照图1示出的具体实施方式中关于步骤S101至步骤S1013或者步骤S101至步骤S1023的描述，在此不予赘述。

进一步地，在执行步骤S2014或者步骤S2024的过程中，还执行步骤S205，基于所述层结构数据使用支撑材料进行打印形成层支撑成果，所述支撑成果为相邻两个层打印成果提供支撑。本领域技术人员理解，在本发明中，相邻两个层打印成果的结构形状如果不同，可能会存在后一层的部分位置架空前一层的现象，此时在打印前一层时还需额外打印支撑层，以为后一层提供支撑防止塌陷现象。图7示出了相邻两个层打印成果P1、P2与支撑层P的位置关系，以更加形象的表示步骤S205的目的。具体地，步骤S205的打印原理与步骤S101的打印原理是类似的，使用所述支撑材料进行打印时，每个支撑像素点对应的空间位置坐标值也是基于所述层结构数据得出。更为具体地，在所述步骤S201获取层结构数据时，会根据相邻两层的基本结构构建众多支撑像素点，并为每个支撑像素点设置空间坐标值，将众多支撑像素点对应的众多空间坐标值作为层结构数据的一部分。

在一个优选地实施例中，所述成型材料为光敏树脂材料，彩色墨水为弱溶剂墨水。所述光敏树脂材料在室温下(通常定为25℃)的粘度为14～180cps，在25～80℃的粘度为5～15cps；所述弱溶剂墨水的粘度为4～14cps，所述弱溶剂墨水的表面张力为22～35mN/m。本领域技术人员理解，所述成型材料用于制作所述彩色3D物体的结构部分，然后通过彩色墨水在所述成型材料形成结构部分上色完成制作，因此选择成型材料颜色的基本原则是成型材料的颜色不会影响彩色墨水在其表面上的显色，相应地，所述成型材料可以为白色材料、透明材料或浅色材料中的任一种。

进一步地，本领域技术人员理解，现有技术中，常用的彩色墨水为溶剂型墨水或者水性墨水，由于溶剂型墨水的环保问题，已经较少使用，而水性墨水虽然环保，但其干燥速度慢，容易渗色。在本发明中，由于本发明采用的是逐层双向打印技术，即打印头在运动过程中，始终执行打印动作，或喷射成型材料，或喷射彩色墨水，这样虽然提高了打印效率，但此时如果仍然使用水性墨水，会导致水性墨水干燥不充分，渗色现象会加重，为此，本发明改用弱溶剂墨水进行上色，一方面可以避免渗色现象，另一方面也更加环保。

具体地，以下示出了应用于本发明的光敏树脂材料以及弱溶剂墨水的若干示例：

示例一：

配方表：

参数表：

示例二：

配方表：

参数表：

示例三：

配方表：

参数表：

示例四：

配方表：

参数表：

图3示出了本发明的第二具体实施方式的，一种设置有一个成型材料通道的彩色3D物体的制作系统，其用于执行前述第一具体实施方式以及实施例描述的制作方法，主要包括：处理终端2，其用于将所述目标物体1进行分层，并基于每层的结构信息和色彩信息获取每层对应的成型数据。驱动控制器3，其基于所述成型数据控制所述打印头5执行打印动作。

进一步地，所述处理终端2和所述驱动控制器3功能的实现可以是硬件、由处理器执行的软件或者二者的组合。具体地，如果通过软件模块实现，可将预先的程序烧录到所述处理器中，或者将软件安装到预置的系统中；如果通过硬件实现，则可利用现场可编程门阵列(FPGA)将对应的功能固定化实现。

进一步地，所述软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、硬盘、或本领域己知的任何其他形式的存储介质。通过将所述存储介质耦接至处理器，从而使所述处理器能够从所述存储介质中读取信息，并且可以向所述存储介质写入信息。作为一种变化，所述存储介质可以是处理器的组成部分，或者所述处理器和所述存储介质均位于专用集成电路(ASIC)上。

进一步地，所述硬件可以是能够实现具体功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件或以上这些硬件的组合。作为一种变化，还可以通过计算设备的组合实现，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、与DSP通信结合的一个或者多个微处理器的组合等。

进一步地，以下结合图3中示出的目标物体1、支撑材料容器4e、彩色墨水容器4b，4c，4d、成型材料容器4a、打印头5、LED灯6和6′、导轨7以及升降台8等，详细描述所述彩色3D物体制作过程。具体地，所述处理终端2通过步骤S201的方式获取所述目标物体1的成型数据，所述成型数据包括层结构数据和层色彩数据。所述处理终端2将所述成型数据发送到所述驱动控制器3，所述驱动控制器3根据图1以及图2中第二主线进程完成打印。

进一步地，所述驱动控制器3通过控制打印头5完成相应的打印动作，如图3所示，所述打印头5包括支撑材料通道5e、成型材料通道5a，彩色墨水通道5b，5c，5d，所述支撑材料通道5e通过连接管连接所述支撑材料容器4e，所述成型材料通道5a通过连接管连接所述成型材料容器4a，所述彩色墨水通道5b，5c，5d通过连接管连接所述彩色墨水容器4b，4c，4d，所述支撑材料、成型材料、彩色墨水从所述支撑材料容器4e、彩色墨水容器4b，4c，4d、成型材料容器4a导入到打印头5，并通过喷孔喷出。具体地，所述彩色墨水容器4b，4c，4d分为红色墨水容器、黄色墨水容器以及蓝色墨水容器，相应地，所述彩色墨水通道5b，5c，5d分为红色墨水通道、黄色墨水通道以及蓝色墨水通道。根据色彩管理理论，使用三原色红(M)、黄(Y)、蓝(C)按照不同的混合比例混合能够实现全彩色，作为一种变化，也可以使用红(M)、黄(Y)、蓝(C)以及黑(BK)来实现全彩色，本发明中打印头5彩色墨水通道具体设置为三通道M、Y和C还是四通道M、Y、C和BK不受限制。

进一步地，打印头5在驱动控制器3的控制下，在导轨7上沿X方向前进，在前进的过程中，成型材料通道5a喷射成型材料，同时，驱动控制器3基于层结构数据在需要支撑材料的位置控制打印头5通过支撑材料通道5e喷射支撑材料，并通过设置在打印头5一侧的LED灯6′照射固化，这样一个打印进程完毕后即实现了步骤S101。之后，在下一个打印进程中，打印头5在驱动控制器3的控制下，在导轨7上沿-X方向前进，在前进的过程中，彩色墨水通道5b，5c，5d喷射彩色墨水，并通过设置在打印头5另一侧的LED灯6照射固化，这样一个打印进程完毕后即实现了步骤S1022。之后，打印头5沿Y方向移动一个步进，再重复上述前后两个打印进程，如此往复最终完成一层的打印。

进一步地，按照上述方式完成一层的打印后，驱动控制器3控制升降台8沿-Z方向下降一定高度后，再按照同样的方式完成下一层的打印，优选地，所述升降台8按照分层厚度逐步下降，通过伺服电机和丝杆完成下降动作，作为一种变化，所述升降台8的下降幅度也可以大于分层厚度，这同样可以实现本发明的目的。

作为本发明的第二实施例，图4示出了设置有两个成型材料通道的又一种彩色3D物体的制作系统，从图4中可以看出，图4区别图3之处在于，图4中的打印头5具有两个成型材料通道5a，5f，且分别位于彩色墨水通道两侧，以下结合图4中示出的目标物体1、支撑材料容器4e、彩色墨水容器4b，4c，4d、成型材料容器4a、打印头5、LED灯6和6′、导轨7以及升降台8等，详细描述所述彩色3D物体制作过程。具体地，所述处理终端2通过步骤S201的方式获取所述目标物体1的成型数据，所述成型数据包括层结构数据和层色彩数据。所述处理终端2将所述成型数据发送到所述驱动控制器3，所述驱动控制器3根据图1以及图2中第一主线进程完成打印。

进一步地，打印头5在驱动控制器3的控制下，在导轨7上沿X方向前进，在前进的过程中，成型材料通道5a喷射成型材料，并且彩色墨水通道5b，5c，5d喷射彩色墨水，再通过设置在打印头5一侧的LED灯6′照射固化，这样即实现的步骤S101和步骤S1012的同步进行，同时，驱动控制器3基于层结构数据在需要支撑材料的位置控制打印头5通过支撑材料通道5e喷射支撑材料，并通过设置在打印头5一侧的LED灯6′照射固化。接下来，沿X方向完成一个打印进程后，打印头5沿Y方向移动一个步进，然后再沿-X方向开始下一个打印进程，此时成型材料通道5f喷射成型材料，并且彩色墨水通道5b，5c，5d喷射彩色墨水，同时，驱动控制器3基于层结构数据在需要支撑材料的位置控制打印头5通过支撑材料通道5e喷射支撑材料，并通过设置在打印头5另一侧的LED灯6照射固化，进而完成下一个打印进程。

进一步地，按照上述两个进程的方式往复运行完成一层的打印，在此基础上，驱动控制器3控制升降台8沿-Z方向下降一定高度后，再按照同样的方式完成下一层的打印，优选地，所述升降台8按照分层厚度逐步下降，通过伺服电机和丝杆完成下降动作，作为一种变化，所述升降台8的下降幅度也可以大于分层厚度，这同样可以实现本发明的目的。

基于以上描述可以看出，本实施例通过设置两个成型材料通道5a、5f并且分置于彩色墨水通道的两侧，在打印过程中，当打印头沿X轴方向运动时，通过成型材料通道5a喷射成型材料，当打印头沿-X轴方向运动时，通过成型材料通道5f喷射成型材料，实现了喷射成型材料步骤与喷射彩色墨水同步进行，并且在打印头沿+X轴方向和-X轴方向往复运动的整个过程中，一直在执行打印动作，相比于设置一个成型材料通道的所述彩色3D物体制作系统，本实施例涉及的制作系统可以更好的提高3D物体的成型效率，能够更好的实现本发明的目的。

进一步地，如图4所示，成型材料从成型材料容器4a经由所述成型材料通道5a、5f喷出。作为一种变化，如图5所示，所述彩色3D物体制作系统还设置有成型材料容器4f，所述成型材料通道5a连接成型材料容器4a，所述成型材料通道5f连接成型材料容器4f，这样所述成型材料通道5a、5f可以喷射不同成型材料，在另一些变化例中，所述彩色3D物体制作系统还可以设置两条以上的成型材料，以及对应设置两个以上的成型材料容器，这样可以提高成型材料的喷射效率，也可以进一步提高3D物体的成型效率，在此不予赘述。

进一步地，图6示出了彩色墨水通道和成型材料通道排布的示意图，本领域技术人员理解，图6示出的彩色墨水通道和成型材料通道排布示意图分为两种，一种是成型材料通道位于彩色墨水通道的一侧，其用于实现图1或者图2示出的第二主线进程，另一种是两个成型材料通道分别位于彩色墨水通道的两侧，其用于实现图1或者图2示出的第一主线进程。具体地，图6-1至6-3设置有一个成型材料通道B和一个支撑材料通道S，所述彩色墨水通道包括M通道(红色墨水通道)、Y通道(黄色墨水通道)以及C通道(蓝色墨水通道)，所述支撑材料通道S可以位于彩色墨水通道的M通道、Y通道、C通道之间，也可以位于所述彩色墨水通道的一侧，而所述成型材料通道B则位于所述彩色墨水的一侧，并不能位于在彩色墨水通道的M通道、Y通道、C通道之间。

进一步地，图6-4至6-6设置有两个成型材料通道B，B′和一个支撑材料通道S，所述彩色墨水通道包括M通道(红色墨水通道)、Y通道(黄色墨水通道)以及C通道(蓝色墨水通道)，所述支撑材料通道S可以位于彩色墨水通道的M通道、Y通道、C通道之间，也可以位于所述彩色墨水通道的一侧，而所述成型材料通道B，B′则分别位于所述彩色墨水通道的两侧，并不能位于在彩色墨水通道的M通道、Y通道、C通道之间。

更进一步地，本领域技术人员理解，所述成型材料通道不能位于所述彩色墨水通道的M通道、Y通道、C通道之间，其原因在于无论使用彩色墨水印刷的步骤与喷射成型材料的步骤始终是有先后顺序的，即使使用彩色墨水印刷的步骤与喷射成型材料的步骤是同步进行，也需要先形成一个结构点，然后再对结构点进行上色处理，即此时的先后顺序是以每个结构点的形成为单位的。相应地，所述支撑材料形成的支撑成果则不需要上色，因此支撑材料通道S可以位于彩色墨水通道的M通道、Y通道、C通道之间。本领域技术人员理解，图6中共示出了8种分布图，但并非包括排布示意图的所有变化例，本领域技术人员可以在此基础上做出更多的变化。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种彩色3D物体的制作方法，通过逐层打印的方式制成所述彩色3D物体，其特征在于，包括如下步骤：

a.基于目标物体的层结构数据使用成型材料打印，形成层结构成果；

b.所述步骤a同时，基于层色彩数据使用彩色墨水在所述层结构成果表面打印，形成层打印成果；

c.重复所述步骤a和步骤b形成多个层打印成果，且多个所述层打印成果叠加形成彩色3D物体；

其中，当所述步骤b与步骤a同时执行时，相邻两次重复所述步骤a的打印方向相反；

所述成型材料为光敏树脂材料，彩色墨水为弱溶剂墨水；

所述光敏树脂材料在25℃的粘度为14～180cps，在25～80℃的粘度为5～15cps；所述弱溶剂墨水的粘度为4～14cps，所述弱溶剂墨水的表面张力为22～35mN/m；

其中，在重复所述步骤a和步骤b过程中，还执行如下步骤：c1.基于所述层结构数据使用支撑材料进行打印形成层支撑成果，所述支撑成果为相邻两个层打印成果提供支撑。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤a之前包括如下步骤：

a1.将所述目标物体进行分层，并基于每层的结构信息和色彩信息获取每层对应的成型数据，所述成型数据包括所述层结构数据和层色彩数据。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述成型材料为白色材料、透明材料或浅色材料中的任一种。