CN114274506B - 一种3d打印眼镜架的方法及所制备得到的眼镜架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印眼镜架的方法及所制备得到的眼镜架，所述方法包括下列步骤：(1)导入数字化模型，衰减模型曲面，修复模型坏边；(2)摆放模型打印角度为15°至90°；(3)3D打印成型。本发明的3D打印眼镜架能够实现轻量化、批量化、个性化、优质化的目的，更能减少加工时间，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印眼镜架的方法及所制备得到的眼镜架，属于3D打印领域。
背景技术
眼镜在中国的市场需求巨大，据不完全统计大概有8亿人戴眼镜，其中青少年近视率高达50％-60％，约占世界近视患者总数的33％，远高于我国占世界人口总数22％的比例；弱视发病率为2％-4％，低视力发病率为1％-2％。所以设计出一种低成本、高效率的眼镜架并适用于大众需求刻不容缓。
增材制造技术(俗称3D打印)是20世纪80年代发展起来的一种集计算机辅助设计精密机械、数控激光技术和材料科学为一体的全新制造技术。该技术具有高度柔性和快速性等优势，因而得到了广泛的研究和应用。3D打印技术不同于传统加工技术，是一种增材制造技术，具有四大优点：1)适合制造结构复杂以及一体化制造；2)可以很大程度的缩短生产周期；3)在生产过程中可以实现材料的“零”浪费；4)加热快速/冷却成型机制使零件具有独特的组织与性能。近年来，全球增材制造产业呈现高速增长的态势，从2012年的22亿美元增长到2020年的100亿美元，八年来增长了近5倍。目前，国内外鲜有少数企业掌握该项技术。
发明内容
本发明的目的在于，使用3D打印技术打印眼镜架，从而实现轻量化、批量化、个性化、优质化的目的，更能减少加工时间，降低成本。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：
本发明提供了一种3D打印眼镜架的方法，所述方法包括下列步骤：
(1)导入数字化模型，衰减模型曲面，修复模型坏边；
(2)摆放模型打印角度为15°至90°；
(3)3D打印成型。
优选的，步骤(2)中所述模型打印角度为15°至45°。
优选的，步骤(2)中所述模型打印角度为30°；在该模型打印角度下，镜框和镜腿的表面光洁度较好，成本较低。
优选的，步骤(3)中所述3D打印的打印参数如下：粉末熔化温度为176℃；加热粉末温度为168.5℃；内部烧结激光功率为21W；内部烧结激光速度为2100mm/s；轮廓烧结激光功率为16W；轮廓烧结激光速度为1500mm/s；上下表面烧结激光功率为21W；上下表面烧结激光速度为1500mm/s。
优选的，步骤(3)中所述3D打印的打印层厚为0.1mm。
优选的，步骤(3)中所述3D打印的所采用的材料为PA2200。
优选的，步骤(3)中所述3D打印时采用氮气作保护气，并控制氧气含量<0.1％。
优选的，所述方法还包括步骤(4)，对3D打印成型的眼镜架进行喷砂处理。
本发明还提供了采用上述方法所制备得到的一种眼镜架。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、采用本发明3D打印眼镜架的方法，可以做到批量化生产，10个小时打印100件眼镜框和眼镜腿成品，成品率可以达到99.9％，相对于传统的眼镜架制造技术，大大减少了制造周期及制造成本。
2、由于每个人耳位置高低、鼻梁发育及眼距的个体差异大，标准成品眼镜框难以保证佩戴至个体最佳位置，而采用本发明3D打印眼镜架的方法，可以根据顾客情况设计倾斜角及眼距，且一次开机打印工作就可根据不同的需求打印出不同的眼镜架样式，非常具有个性化。
3、本发明所采用的PA2200高分子尼龙材料是一种新型节能环保并无污染的材料，这种材料具有很好的生物相容性，已应用于医疗事业，如手术导板，手术器具等；使用此材料设计制造眼镜架，不仅具有轻量化、低成本等优点，还具有出色的力学性能，如柔韧性，同时其良好的生物相容性可使镜框和镜腿更贴合皮肤，提高舒适性和安全性。
4、不同的摆放模型打印角度下，打印出的眼镜架具有不同的光洁度。本发明优选采用30°的摆放模型打印角度，其光洁度最佳且成本较低。
附图说明
图1为本发明的一种目标眼镜架设计图；
图2为本发明在3D打印时的一种打印摆放角度图；
图3为本发明在3D打印时的一种打印摆放角度图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例的眼镜架通过下列步骤制备得到：
(1)导入数字化模型，衰减模型曲面，修复模型坏边；
(2)摆放模型打印角度为90°(定义当眼镜架垂直于水平面时，打印角度为90°)，如图1所示；
(3)采用的PA2200 3D材料打印成型，打印参数如下：粉末熔化温度为176℃；加热粉末温度为168.5℃；内部烧结激光功率为21W；内部烧结激光速度为2100mm/s；轮廓烧结激光功率为16W；轮廓烧结激光速度为1500mm/s；上下表面烧结激光功率为21W；上下表面烧结激光速度为1500mm/s；打印层厚为0.1mm；打印时采用氮气作保护气，并控制氧气含量<0.1％；打印过程中眼镜架和眼镜腿为分开打印，且眼镜架和镜腿间≥3毫米间隙，之后用螺钉连接。
本实施例打印出的PA2200产品的拉伸模量为1650Mpa，拉伸强度达48Mpa，断裂延伸率为18％，邵D硬度75。
实施例2
本实施例的眼镜架通过与实施例1相同的方法制备得到，其与实施例1的区别仅在于，摆放模型打印角度为75°(即眼镜架与水平面间角度为75°)。
实施例3
本实施例的眼镜架通过与实施例1相同的方法制备得到，其与实施例1的区别仅在于，摆放模型打印角度为60°(即眼镜架与水平面间角度为60°)。
实施例4
本实施例的眼镜架通过与实施例1相同的方法制备得到，其与实施例1的区别仅在于，摆放模型打印角度为45°(即眼镜架与水平面间角度为45°)，如图2所示。
实施例5
本实施例的眼镜架通过与实施例1相同的方法制备得到，其与实施例1的区别仅在于，摆放模型打印角度为30°(即眼镜架与水平面间角度为30°)，如图3所示。
实施例6
本实施例的眼镜架通过与实施例1相同的方法制备得到，其与实施例1的区别仅在于，摆放模型打印角度为15°(即眼镜架与水平面间角度为15°)。
实验例
在降低成本与减少加工时间的同时如何能制造出优异的产品，让产品的角度设计与摆放成了关键的因素。3D打印可以制造出任意形状的眼镜架，但是不是任何摆放方式都成立，不同的摆放方式将会影响产品的外观和力学性能。所以要不断地进行试验与设计，直至设计出一种最优的摆放方式。
通过对实施例1-6所制备得到的眼镜架进行对比，结果发现，在不同的摆放模型打印角度下，打印出的眼镜架具有不同的光洁度：30°摆放方式的光洁度最佳且成本较低；15°摆放方式的成本最低，但产品光洁度较差；45°、60°、75°摆放方式产品光洁度较好，但成本较高；90°摆放方式成本最高，表面光洁度较差。综合考虑，优选30°的摆放模型打印角度。
Claims (6)
1.一种3D打印眼镜架的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
(1)导入数字化模型，衰减模型曲面，修复模型坏边；
(2)摆放模型打印角度为15°至45°；
(3)3D打印成型；
其中，步骤(3)中所述3D打印的打印参数如下：粉末熔化温度为176℃；加热粉末温度为168.5℃；内部烧结激光功率为21W；内部烧结激光速度为2100mm/s；轮廓烧结激光功率为16W；轮廓烧结激光速度为1500mm/s；上下表面烧结激光功率为21W；上下表面烧结激光速度为1500mm/s；
步骤(3)中所述3D打印的所采用的材料为PA2200。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述模型打印角度为30°。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述3D打印的打印层厚为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述3D打印时采用氮气作保护气，并控制氧气含量<0.1％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(4)，对3D打印成型的眼镜架进行喷砂处理。
6.一种眼镜架，其特征在于，所述眼镜架为采用如权利要求1-5任一项所述的方法所制备得到。
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