[发明专利]利用三维物体打印的深度来形成随着观察角度和照明角度而改变的颜色

说明书

本发明涉及一种三维打印物体，包括一起限定物体的表面区域的多个不同的材料区域。多个不同的材料区域包括第一材料区域和第二材料区域。第一材料区域具有第一颜色，第二材料区域具有不同于第一颜色的第二颜色。不同的材料区域在物体内从不同方向来看彼此重叠不同的量，使得来自多个不同材料区域的不同比例的光对于从不同的观察方向、不同的观察角度以及以不同角度照亮表面区域的照明观察三维打印物体的表面区域的观察者来说是可见的。基于来自对观察者可见的多个不同的材料区域的光的比例改变表面区域的着色。

技术领域

本公开大致涉及三维物体打印，并且具体地涉及利用基于观察和照明角度和方向而变化的颜色打印三维物体。

背景技术

各种技术已被用于形成具有虹彩表面的物体，即看上去随着表面的观察角度或照明角度的改变而变化颜色的表面。在一个示例中，布置在表面上的衍射光栅用于反射或透射入射光的不同部分。不同的光部分被视为随着入射角的改变而变化的图像的视野。在另一个示例中，多个图像在表面上被分成相互交织的条带，并且利用双面凸透镜覆盖。透镜与交织的图像对准，使得来自每个单独图像的光沿同一相应的方向被发出。该结构向观察者展示了在不同观察角度上的不同的图像。在另一个示例中，表面的区域被压花以具有沿相应方向的周期变化。区域利用与周期性变化匹配的变化着色，以使得观察角度的改变能够隐藏、淡化或加亮颜色中的一个或多个。

在比如为上述示例的物体上形成虹彩表面的已知技术大致包括仅在单个观察轴线上改变颜色的区域。例如，图像可以随着观察者的目光的左右移动而变化，但当目光上下移动或远近移动或当目光旋转时不发生改变。在另一个示例中，比如为珠母般颜料的虹彩颜料基于视角而改变颜色，但以与观察方向无关的相同方式改变。另外，虹彩表面一般需要构造表面，例如衍射光栅、双面凸透镜或压花脊，或在可获得什么颜色改变方面受到限制。这些构造表面增加了形成虹彩表面的费用和复杂性，并且产生易受破坏的表面，这种破坏能够与表面的预定着色相干扰。另外，这些结构形成在具有沿着一个以上轴线改变颜色的非平面或不规则形状的三维打印物体上是不切实际或不可能的。

数字三维物体制造，又被称为数字辅助制造，其为由数字模型制造实际任何形状的三维实体物体的过程。三维物体打印是连续材料层以不同形状形成在基材上的辅助过程。可以通过喷射粘合材料、定向能量沉积、挤压材料、喷射材料、熔融粉末层、层压片材或将液体光聚合物材料暴露于固化辐射形成层。层形成其上的基材支承在可以通过操作地连接至平台的致动器的操作而三维地运动的平台上，或者材料沉积装置操作地连接至一个或更多个致动器，用于控制沉积装置的运动以产生形成物体的层。三维物体打印区别于传统物体成形技术，传统成形技术大多数依靠通过减材处理比如切割或钻削从工件去除材料。

还已经研发出用于为三维打印物体的表面着色的技术，包括在物体已被打印之后施加着色，以及由具有不同颜色的不同材料打印物体。然而，三维打印尚未被用于形成虹彩物体。因此，制造具有当以不同角度和方向观察以及利用来自不同角度的光照亮时发生改变的颜色的表面的三维物体的增材制造工艺将是有益的。

发明内容

为了便于具有虹彩的物体特别是具有不规则形状和表面的虹彩三维物体的三维打印，根据本公开的三维物体包括一起限定三维打印物体的表面区域的多个不同的材料区域。多个不同的区域包括具有第一颜色的第一材料区域和具有不同于第一颜色的第二颜色的第二材料区域。不同的材料区域从不同方向来看彼此重叠不同的量，以使来自多个不同材料区域的不同比例的光对于从不同的观察方向、不同的观察角度以及以不同角度照亮表面区域的照明观察三维打印物体的表面区域的观察者来说是可见的。多个不同的材料区域的布置还能够基于对观察者可见的来自多个不同的材料区域的光的比例改变三维打印物体的表面区域的着色。