具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1至图7所示，本实施例提供了一种3D打印方法，3D打印方法包括：在成型腔室61内提供粉末材料形成粉末材料层1；在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型层2，并在至少部分的粉末材料层1上喷射液体组合物形成阻挡层3，其中，阻挡层3设置于目标模型层2与成型腔室61的侧壁611之间；重复形成粉末材料层1、目标模型层2和/或阻挡层3，多层目标模型层2叠加形成目标模型。

本实施例中，在目标模型成型过程中，在至少部分的粉末材料层1上喷射液体组合物形成阻挡层3，阻挡层3在层叠方向将成型腔室61中的粉末材料分成了多段，由此削减了成型腔室61中粉末材料与侧壁611之间的剪切力，降低了剪切力往粉末材料层1的内部区域延伸的风险，从而减小了目标模型因受到剪切力而移位的影响，提高了目标物体的打印精度。

其中，提供粉末材料形成粉末材料层1时，可以通过加热部件67对粉末材料进行预热，提高粉末材料的温度，以加强目标模型的强度。

粉末材料可以是聚合物粉末材料、陶瓷材料、金属粉末材料、玻璃粉末材料等其中的一种或多种。具体地，聚合物粉末材料可以是聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)、聚酰胺(PA)、聚酯、聚氨酯(PU)、聚(甲基)丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚氟乙烯、氯化聚烯烃、含有羟基的聚乙烯醇(PVA)、纤维素、改性纤维素中的至少一种。

以聚合物粉末材料为例，本实施例中的粉末材料的熔点或熔融温度可以为60℃～300℃。粉末材料的颗粒形状和颗粒大小没有特殊限制。本实施例提供的粉末材料在形成粉末材料层1时，粉末材料的流动性能能够满足使用需求、粉末材料之间形成的间隙能够被喷射的液体组合物填满。

根据制造粉末材料工艺的差异，本实施例中粉末材料可以使球状、树枝状、片状、盘状、针状和棒状等形状。粉末材料的平均粒径为1μm～400μm，优选为30μm～200μm。粉末材料中的颗粒间隙大概为5nm～100μm，在此不做限定。本实施例中的粉末材料的颗粒间隙在5nm～100μm范围内，当对粉末材料层1选择性施加液体组合物时，液体组合物能够通过间隙快速渗透到粉末材料层1内部和保留部分在表层，从而润湿选定区域内的粉末材料的表面。

粉末材料层1的厚度为10μm～500μm，优选为50μm～150μm。可以理解地，当粉末材料层1的厚度较薄时，能够形成分辨率较高的目标模型，但是制造目标模型所花费的时间大大加长，制造成本增高；当粉末材料层1的厚度较厚时，液体组合物浸润粉末材料的时间加长，并且制造形成的目标模型分辨率下降，难以达到预期。

粉末材料还可以包括添加剂，添加剂包括流动助剂、填料中的至少一种。其中，流动助剂用来改善粉末材料的流动性，流动助剂例如可以是二氧化硅、滑石粉等；填料用来提高目标模型的机械强度，填料例如可以是石墨烯、碳纳米管、玻璃纤维、高岭土等，在本申请中不做限制。

在一种可能的设计中，在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型层2，在至少部分粉末材料层1上喷射液体组合物形成阻挡层3时，3D打印方法具体包括：在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型区域，在至少部分粉末材料层1上喷射液体组合物形成阻挡区域；提供能量至粉末材料层1，使目标模型区域形成目标模型层2，使阻挡区域形成阻挡层3。

本实施例中，根据目标模型的横截面数据在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型区域，目标模型的横截面数据的具体获取方式可以是：通过扫描方式获取目标模型的原始数据并进行3D建模得到目标模型的数字模型，或者，通过设计构建目标模型从而得到目标模型的数字模型，对数字模型进行数据式转换，例如转换成STL格式、PLY格式、WRL格式等能被切片软件识别的格式，再使用切片软件对模型进行切片分层得到切片层图像数据，并对层图像数据进行处理，得到目标模型的横截面数据。目标模型的横截面数据包括表示物体形状的信息，和/或表示物体颜色的信息。

其中，根据目标模型的横截面数据在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型区域，在至少部分粉末材料层1上喷射液体组合物形成阻挡区域。且本实施例中粉末材料层1上形成的阻挡区域为非目标模型的横截面部分，其数据来源可以是在目标模型进行切片分层时数据处理软件自动生成的，或者是打印设备存储程序中存储的数据。

本实施例对液体组合物不做限制，只要其最终能够将喷射有液体组合物的材料固化成型即可。液体组合物可以是含有能量吸收剂的液体组合物，能量吸收剂在吸收提供的能量后将能量转化为热能，从而使与其接触的粉末材料熔融成型；或者，液体组合物为光固化材料，液体组合物含有光固化组分，且光固化组分能溶解粉末材料，在提供能量如辐射能照射下光引发剂引发光固化组分发生聚合反应从而将溶解的粉末分子缠结固化成型；或者，液体组合物为热固化材料，液体组合物含有热固化组份，在提供能量如热能照射下热引发剂引发热固化组份发生聚合反应，形成的聚合物将粉末材料包裹成型。

液体组合物至少部分溶解粉末材料，液体组合物还可以包括助剂，助剂例如可以是引发剂、流平剂、消泡剂、表面活性剂等常规已知材料。引发剂用于引发液体组合物发生反应，引发剂根据液体组合物的种类选择可以是光引发剂、自由基引发剂、阴离子引发剂、阳离子引发剂等；流平剂用于提高液体组合物的流动性以及对粉末材料的润湿性能，同时调整液体组合物的表面张力使其能够正常打印，在本实施例中不做限制。消泡剂主要用于防止液体组合物起泡，消泡剂例如可以是硅酮消泡剂、聚醚消泡剂、脂肪酸酯消泡剂等；表面活性剂主要用于控制液体组合物对粉末材料的润湿性、渗透性和表面张力，表面活性剂例如可以是阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。

液体组合物还可以包括着色剂，当液体组合物中含有着色剂时，可以实现彩色3D物体，着色剂可以是染料或颜料。

其中，重复形成粉末材料层1、目标模型层2和/或阻挡层3，多层目标模型层2叠加形成目标模型时，确认当前目标模型层2是否为最后一层，当确认当前目标模型层2不是最后一层时，重复形成粉末材料层1、目标模型层2和/或阻挡层3；当确认当前目标模型层2是最后一层时，则目标模型形成。

在一种可能的设计中，能量选自辐射能、热能中至少一种。根据液体组合物的种类不同，提供的能量不同，如热能、辐射能等，其中辐射能具体可以使UV辐射。

如图1和2所示，在一种可能的设计中，阻挡层3位于粉末材料层1的边缘位置。根据目标模型的横截面数据在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型区域，在至少部分粉末材料层1上的非目标模型区域部分喷射液体组合物形成阻挡区域，阻挡区域位于粉末材料层1边缘且与目标模型区域之间具有未喷射液体组合物的间隙。

在一种可能的设计中，阻挡区域的单位面积中液体组合物的量多于目标模型区域的单位面积中液体组合物的量，使液体组合物与粉末材料充分接触从而提高粉末材料的固结强度。

如图3至图5所示，在一种可能的设计中，至少部分阻挡层3在层叠方向上间隔分布。相邻阻挡层3在层叠方向上的最大距离为粉末材料层1层厚的整数倍。相邻阻挡层3在层叠方向上的最小距离大于或等于零。

具体地，如图3所示，在粉末材料层1d和1e上分别形成阻挡层3，在粉末材料层1f上不形成阻挡层3，在粉末材料层1g和1h上分别形成阻挡层3，在粉末材料层1i上不形成阻挡层3，在粉末材料层1j和1l上分别形成阻挡层3。阻挡层3在层叠方向上间隔分布，每两层阻挡层3之后间隔一层不形成阻挡层3，间隔距离为一层粉末材料层1的层厚。

如图4所示，在粉末材料层1d上形成阻挡层3，在粉末材料层1e和1f上均不形成阻挡层3，在粉末材料层1g上形成阻挡层3，在粉末材料层1h和1i上均不形成阻挡层3，在粉末材料层1j上形成阻挡层3，在粉末材料层1l上均不形成阻挡层3。阻挡层3在层叠方向上间隔分布，每一层阻挡层3之后间隔两层不形成阻挡层3，间隔距离为两层粉末材料层1的层厚。

如图5所示，在粉末材料层1d中的左侧形成阻挡层3，在粉末材料层1e中的右侧形成阻挡层3，在粉末材料层1f中的左侧形成阻挡层3，在粉末材料层1g和1h中的右侧分别形成阻挡层3，在粉末材料层1i中的左侧形成阻挡层3，在粉末材料层1j中的右侧形成阻挡层3，在粉末材料层1l中的左侧形成阻挡层3。阻挡层3在层叠方向上间隔分布，阻挡层3不连续分布而不形成一面阻挡墙，既不会对成型腔室61的粉末材料产生剪切力又削减侧壁611对成型腔室61中的粉末材料的剪切力。

如图6和图7所示，在一种可能的设计中，相邻阻挡层3在垂直于层叠方向上错位分布。相邻阻挡层3在垂直于层叠方向的方向上的最小距离大于或等于零。

具体地，如图6所示，在每一层粉末材料层1上均形成阻挡层3，阻挡层3在层叠方向上不连续分布，在垂直于层叠方向上相邻两层阻挡层3首尾相接，其距离为S，S为一层阻挡层3的宽度。

如图7所示，在每一层粉末材料层1上均形成阻挡层3，阻挡层3在层叠方向上不连续分布，在垂直于层叠方向上相邻两层阻挡层3不接触，其距离为S′，S′大于一层阻挡层3的宽度。阻挡层3在垂直于层叠方向上错位分布，从而不会形成一面阻挡墙，即不会对成型腔室61的粉末材料产生剪切力又削减侧壁611对成型腔室61中的粉末材料的剪切力。

在一种可能的设计中，阻挡层3为多边形结构。多边形结构的边长为锯齿状结构。阻挡层为网状结构。网状结构可以是三角形结构。本实施例中，如图2所示，阻挡区域为多边形结构，其边长为锯齿状形状。阻挡层为网状结构，网状结构可为三角形结构。三角形结构稳定性好，在提供足够的抗剪切力强度下还能减少液体组合物的用量。

如图3至图7所示，在一种可能的设计中，在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型区域之前，在粉末材料层1上喷射液体组合物形成铺底层4。铺底层4与阻挡层3接触。本实施例中，在形成目标模型区域之前，在1b和1c粉末材料层1上喷射液体组合物形成多层铺底层4，铺底层4与阻挡层3接触，提高粉末材料层1与平台612之间的粘接强度，防止打印过程中目标模型移位。

如图8和图9所示，在一种可能的设计中，铺底层4包括网格结构，且设置有多层；沿层叠方向，铺底层4的网格结构的密度逐渐减小。本实施例中，铺底层4可为网格结构，网格线处喷射液体组合物，网格内不喷射液体组合物，在提供足够的粘接强度下，减少液体组合物的用量。

在一种可能的设计中，在打印铺底层4时，位于底部的铺底层4单位面积中液体组合物的量多于位于上层铺底层4单位面积中液体组合物的量。本实施例中，从底部铺底层4a至铺底层4d，铺底层4中网格结构的密度逐渐减小且形成底部铺底层4a时单位面积中液体组合物的量多于形成上层铺底层4，在提供足够的粘接强度下，减少液体组合物的用量，便于在目标模型的后处理时去除铺底层4。

如图2所示，在一种可能的设计中，在粉末材料层1上喷射液体组合物形成牵引部5，牵引部5的两端与目标模型层2和阻挡层3连接。本实施例中，目标模型区域与阻挡区域之间存在牵引部5，牵引部5的一端连接目标模型区域，另一端连接阻挡区域，可以减少目标模型打印过程中由于受到应力集中作用导致起翘的缺陷。

在一种可能的设计中，牵引部5为网格结构。本实施例中，牵引部5可以为网格结构，网格结构在提供连接作用下还能减少液体组合物的用量。

如图10所示。本实施例还提供了一种打印装置6，该打印装置6用于执行3D打印方法，打印装置6包括：供粉部件62，用于提供粉末材料以形成粉末材料层1；成型腔室61，成型腔室61设有侧壁611和平台612，平台612用于承载粉末材料层1；液体分配器63，用于在粉末材料层1上喷射液体组合物，以形成目标模型层2和/或阻挡层3；其中，阻挡层3位于目标模型层2与侧壁611之间。

本实施例中，供粉部件62将粉末材料推至成型腔室61的平台612内，使平台612上形成粉末材料层1，液体分配器63在粉末材料层1上进行喷射液体组合物，以形成目标模型层2和/或阻挡层3，阻挡层3设置于目标模型层2与侧壁611之间，即阻挡层3将粉末材料层1进行分段，由此削减了成型腔室61中粉末材料与侧壁611之间的剪切力，减小目标模型因受剪切力的影响发生移动的风险。

其中，供粉部件62包括储粉腔621和铺粉器622，储粉腔621用于存储粉末材料，储粉腔621内部具有可移动的支撑板623，支撑板623能够在层叠方向上升或下降；铺粉器622用于将储粉腔621中的粉末材料铺展到平台612上以形成粉末材料层1，常用的铺粉器622可以是铺粉棍或刮板。

液体分配器63是喷墨打印头，打印头可以是单通道打印头或多通道打印头，本实施例中打印头的数量根据所使用的液体组合物的种类以及需要施加的液体组合物的量有关，例如，液体组合物包括不同颜色的功能材料时，不同颜色的液体组合物通过不同的打印头或同一打印头的不同通道喷射。

在一种可能的设计中，打印装置6还包括控制器64和能量发生器65，控制器64用于控制液体分配器63在粉末材料层1上喷射液体组合物以形成目标模型区域，并用于控制液体分配器63在至少部分粉末材料层1上喷射液体组合物形成阻挡区域；能量发生器65用于提供能量至粉末材料层1，使喷射于粉末材料层1的液体组合物形成目标模型层2和/或阻挡层3。本实施例中，控制器64根据目标模型的横截面数据控制液体分配器63在粉末材料层1上喷射液体组合物形成目标模型区域，控制液体分配器63在至少部分粉末材料层1的非目标模型区域的至少一部分喷射液体组合物形成阻挡区域，控制能量发生器65提供能量至粉末材料层1上使目标模型区域形成为目标模型层2，阻挡区域形成阻挡层3。

在一种可能的设计中，打印装置6还包括加热部件67，用于给粉末材料层1预热，提高粉末材料的温度。其中，加热部件67包括加热灯、加热板、加热片、加热丝中的至少一个。

在一种可能的设计中，打印装置6还包括第一升降机构66和第二升降机构68，第一升降机构66能够驱动平台612上升或下降，第二升降机构68能够驱动供粉部件62下降或上升。本实施例中，第一升降机构66与平台612连接，驱动平台612在层叠方向上下降或上升，第二升降机构68和供粉部件62连接，驱动供粉部件62在层叠方向上上升或下降。如图10所示，打印装置6在工作过程中，第一升降机构66控制平台612下降，第二升降机构68控制供粉部件62上升。

在一种可能的设计中，能量发生器65包括UV-LED灯、红外辐射灯、激光中至少一种。能量发生器65提供的能量可以是辐射能或热能，能量发生器65可选自UV-LED灯、红外辐射灯、激光中的至少一种。需要说明的是，具体选择哪种形式的能量发生器65和液体组合物中的组分相关，当液体组合物发生光聚合反应时，此时能量发生器65提供辐射能如UV辐射，通过UV辐射引发光聚合反应；当液体组合物发生热聚合反应时，此时能量发生器65提供热能如红外辐射灯，通过热能引发发生热聚合反应。

打印装置6还可以包括温度监控器(图中未示出)，温度监控器用于监测所述粉末材料层1的温度。

控制器64用于控制供粉部件62、液体分配器63、能量发生器65、加热部件67、温度监控器中至少其一的工作。例如，温度监控器将监测的温度反馈给控制器64，控制器64根据温度监控器反馈的信息控制加热部件67以及能量发生器65提供能量的大小。

本实施例还提供了一种存储介质，存储介质存储有指令，指令用于控制打印装置6执行3D打印方法。存储介质包括存储的程序，在程序上存储有指令，指令控制存储介质所在设备执行上述的3D打印方法。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。