CN104190936B - 一种优化的3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种优化的3D打印方法，包括如下步骤：A)生成三维CAD模型；B)将三维CAD模型分割成一系列层片；C)根据所分割的一系列层片，通过喷头向工作平台喷涂给定的复合材料的方式打印层片；D)喷头在工作平台上打印底层；E)底层打印完成后，打印剩下的所有层片，形成3D复合模型；在B)步骤中，针对工作平台上的凹凸点，生成打印底层的数据。与现有的3D打印技术相比，本发明创新地对工作平台的凹凸程度进行分析，并生成相应的打印数据，确定底层打印路径，从而降低对工作平台的要求，减小对喷头的损伤，有效地消除模型底部翘首的现象。

Description

一种优化的3D打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术，特别涉及一种优化的3D打印方法。
背景技术
3D打印技术，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的工作过程是将材料熔融后，用喷嘴喷涂的方式，在工作平台上进行分层堆积，打印模型。将材料堆积到工作平台上时，材料需要与工作平台的上表面粘接，如果粘接不牢固，会在后续的打印过程中，出现模型与工作平台的上表面脱离的翘曲现象。
目前，现有的打印方式，为了确保模型底部能与工作平台的上表面较好粘接，通常需要工作平台的上表面非常平整，不能有凹陷或者凸起，否则会成为模型翘曲的节点，并且会因为挤压而损伤喷头。为了满足这一点，在工作平台的设计上就受到很大的局限。然而，如图1所示，由于打印机功能的需求，必须在工作平台上增加许多的智能控制结构，在增加智能控制机构后，工作平台表面形状会有所不同，在工作平台表面会留有安装定位孔，校正基准点等凹凸点。如图2所示，现有的打印方式如果遇到表面带有凹凸点的工作平台，喷头可能与其摩擦碰撞，而且还会导致圆圈圈住处点粘接不牢，容易翘曲。
所以，如何降低对工作平台的要求、如何减小对喷头的损伤、如何消除模型底部翘曲现象，成为本领域技术人员一直追求的目标。
发明内容
为解决在3D打印过程中降低对工作平台的要求、减小对喷头的损伤、消除模型底部翘曲现象，本发明提供了一种优化的3D打印方法。
为实现上述目的，本发明的一种优化的3D打印方法包括如下步骤：
A)生成三维CAD模型；
B)将三维CAD模型分割成一系列层片；
C)根据所分割的一系列层片，通过喷头向工作平台喷涂给定的复合材料的方式打印层片；
D)喷头在工作平台上打印底层；
E)底层打印完成后，打印剩下的所有层片，形成3D复合模型；
在B)步骤中，针对工作平台上的凹凸点，生成打印底层的数据。
目前的3D打印技术在软件分析模型、分层处理时，仅仅由预先设计好的模型决定打印路径，所以在打印底层时对工作平台表面要求较高。与现有技术相比，本发明打印底层之前，会针对工作平台的凹凸程度而生成相应的打印数据，改变打印路径，从而降低对工作平台的要求，减小对喷头的损伤，有效地消除模型底部翘首的现象。
进一步地，通过打印底层的数据，底层的打印路径将绕开工作平台的凹凸点，打印路径的形状根据不同的工作平台进行变化。
根据打印底层的数据，每当喷头打印到工作平台的凹凸点附近时，就会绕开凹凸点，使喷头没有与工作平台的凹凸点接触的机会，凹凸点无法再损伤喷头，同时不再要求工作平台表面必须非常平整，并且保证了模型底部不会发生翘首的现象。
进一步地，当喷头运动到工作平台上的凹凸点附近时，喷头会向左或右移动，偏离凹凸点，然后再继续打印。
进一步地，每当喷头运动到工作平台上的凹凸点附近时，喷头向上移动，跳过凹凸点，然后再继续打印。
进一步地，每当喷头运动到工作平台上的凹凸点附近时，以凹凸点为圆心，在凹凸点的周围进行环形打印。
进一步地，底层打印完毕后，接下来打印第二打印层，第二打印层将底层打印时绕过的凹凸点封闭，形成完整的平面，后续打印层的打印在平面上完成。
由于底层打印路径是针对工作平台表面设计的特殊路径，所以底层打印绕开了工作平台表面的凹凸点，底层打印结束后，第二打印层便封闭了工作平台上的凹凸点，使得模型底部的打印非常密实，不会发生翘首现象。第二打印层及后续打印层与常规打印方式相同，
本发明的有益效果为：与现有的3D打印技术相比，本发明创新地对工作平台的凹凸程度进行分析，并生成相应的打印数据，从而降低对工作平台的要求，减小对喷头的损伤，有效地消除模型底部翘首的现象。
附图说明
图1为带有凹凸点的工作平台的主视图。
图2为现有打印方式在工作平台上打印底层的主视图。
图3为以错开凹凸点的方式在工作平台上打印底层的主视图。
图4为以跳跃凹凸点的方式在工作平台上打印底层的主视图。
图5为以环绕凹凸点的方式在工作平台上打印底层的主视图。
图6为通过绕开方式在带有凹凸点的工作平台上逐层打印的立体图。
图中，
1、工作平台；2、凹凸点；3、底层；4、第二打印层；5、后续打印层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1-6所示，针对带有凹凸点2的工作平台1，本发明涉及一种优化的3D打印方法，包括如下步骤：
A)生成三维CAD模型；
B)将三维CAD模型分割成一系列层片；
C)根据所分割的一系列层片，通过喷头向工作平台喷涂给定的复合材料的方式打印层片；
D)喷头在工作平台上打印底层3；
E)底层3打印完成后，打印剩下的所有层片，形成3D复合模型；
在B)步骤中，针对工作平台1上的凹凸点2，生成打印底层3的数据也就是自动生成底层3的打印路径，打印路径的形状根据不同的工作平台1进行变化。需要说明的是，底层3是组成模型的一系列层片中最下侧的一层或者几层。
上述过程实现的基础是：申请人事先已经掌握了工作平台1的表面凹凸程度的数据，比如，工作平台表面的相对位置的坐标数据，并将这部分数据输入到软件分析模型中，生成底层3的数据，进而确定了底层3打印路径。
打印路径中，在底层3，绕开工作平台1的凹凸点2，接下来打印第二打印层4，第二打印层4将绕开的凹凸点2表面以轻松的方式封闭凹凸点2，形成一个完整的平面，在接下来打印后续打印层5时，逐渐密实。需要说明的是，为了方便描述，将底层3的层数设为1层，但在实际使用时，根据凹凸点2的凹凸程度选择底层3的层数，一般为3-6层。
通过上述方式对扫描路径的优化，在生成打底层3数据时，按照预先设定的工作平台1形状参数，对路径进行优化，使3D打印底层3的过程中，避开工作平台1表面凹凸点2，这种方式的3D打印机能够兼容不同形状、不同表面的工作平台1，使模型能够与工作平台1很好地粘接，避免因工作平台1表面不平整因素造成的模型底部翘曲现象。另外，在保证模型打印质量的同时，保护喷头，减少磨损。
实施例1：如图3所示，在软件分析模型，分层处理的过程中，生成错开式的路径。在在底层3打印的过程中，每当喷头运动到工作平台1上的凹凸点2附近时，喷头会向左或右移动，偏离凹凸点2，然后再继续打印，通过错开的方式绕过凹凸点2。如图6所示，底层3打印完毕后，接下来的打印与现有打印的方式相同，按照常规的方式打印第二打印层4，从而将底层3打印时通过错开的方式绕过的凹凸点2封闭，形成完整的平面，后续打印层5的打印都是在平面上完成的。
实施例2：如图4所示，在软件分析模型，分层处理的过程中，生成跳跃式的路径。在底层3打印的过程中，每当喷头运动到工作平台1上的凹凸点2附近时，喷头向上移动，跳过凹凸点2，然后再继续打印，通过跳起的方式绕过凹凸点2。如图6所示，底层3打印完毕后，接下来的打印方式与实施例1相同。
实施例3：如图5所示，在软件分析模型，分层处理的过程中，生成环绕式的路径。在底层3打印的过程中，每当喷头运动到工作平台1上的凹凸点2附近时，以凹凸点2为圆心，在凹凸点2的周围进行环形打印，以环绕的方式绕过凹凸点2。如图6所示，底层3打印完毕后，接下来的打印方式与实施例1相同。
以上结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，在本领域普遍技术人员具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，比如通过其他绕过凹凸点2的方式，但这些变化都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种优化的3D打印方法，包括如下步骤：
A)生成三维CAD模型；
B)将三维CAD模型分割成一系列层片；
C)根据所分割的一系列层片，通过喷头向工作平台喷涂给定的复合材料的方式打印层片；
D)喷头在工作平台上打印底层(3)；
E)底层(3)打印完成后，打印剩下的所有层片，形成3D复合模型；
其特征在于：在B)步骤中，针对工作平台(1)上的凹凸点(2)，生成打印底层(3)的数据；通过打印底层(3)的数据，底层(3)的打印路径将绕开工作平台(1)的凹凸点(2)，打印路径的形状根据不同的工作平台(1)进行变化。
2.根据权利要求1所述的优化的3D打印方法，其特征在于：当喷头运动到工作平台(1)上的凹凸点(2)附近时，喷头会向左或右移动，偏离凹凸点(2)，然后再继续打印。
3.根据权利要求1所述的优化的3D打印方法，其特征在于：每当喷头运动到工作平台(1)上的凹凸点(2)附近时，喷头向上移动，跳过凹凸点(2)，然后再继续打印。
4.根据权利要求1所述的优化的3D打印方法，其特征在于：每当喷头运动到工作平台(1)上的凹凸点(2)附近时，以凹凸点(2)为圆心，在凹凸点(2)的周围进行环形打印。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的优化的3D打印方法，其特征在于：底层(3)打印完毕后，接下来打印第二打印层(4)，第二打印层(4)将底层(3)打印时绕过的凹凸点(2)封闭，形成完整的平面，后续打印层(5)的打印在平面上完成。
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