CN105538707A - 立体光固化成型技术的模型优化节材方法 - Google Patents

Abstract

一种立体光固化成型技术的模型优化节材方法,其特征在于：此种方法是通过对三维模型抽壳的方式来降低材料用量；具体抽壳方式是给予三维模型一定的抽壳壁厚，即由模型表面向内部抽壳。且在给予一定抽壳壁厚后,要对模型进行打孔，即打印模型外部不可以封闭，即打孔深度要贯穿于抽壳壁厚，保证打印出的实体模型是中空的。其节省大量打印所用材料，从而大大降低打印成本，有助于立体光固化成型技术的应用及推广。

Description

立体光固化成型技术的模型优化节材方法

技术领域

本发明涉及的是立体光固化成型技术的模型优化节材方法，属于快速成型技术领域。

背景技术

立体光固化成型技术以产品尺寸精度高、表面质量优良、能打印出结构复杂模型而应用于模具制造，是3D打印中应用较早的技术之一。立体光固化成型技术所用材料为液态光敏树脂和石蜡，两者相辅相成，在打印过程中共同作用，缺一不可。表面和中空部分由大量石蜡支撑保护，其余部分由实体材料构成打印实体部分。立体光固化成型技术的原理：用激光聚焦到实体材料的表面，这样将材料按照一定的顺序进行固化，完成当前层面的“固化”后再控制垂直方向移动一个设置好的高度再重复相同的操作来固化下一个层面，这样层层固化叠加最终就能得到三维实体。

目前，由于可用打印材料种类有限，国内对打印材料研究不足，基本依赖进口的原因，导致了打印成本极其高昂。常规三维模型的打印花费通常在几百元，个别要上千元甚至更加昂贵，制约了该技术的进一步推广及应用。而目前还没有一种针对立体光固化成型技术的模型优化节材方法研究。

发明内容

发明目的：本发明提供一种立体光固化成型技术的模型优化节材方法，其通过给予三维模型一定的抽壳壁厚的方式来解决由于可用打印材料种类有限、打印材料研究不足，导致打印成本高昂，制约立体光固化成型技术的进一步推广及应用的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种立体光固化成型技术的模型优化节材方法,其特征在于：此种方法是通过对三维模型抽壳的方式来降低材料用量；具体抽壳方式是给予三维模型一定的抽壳壁厚，即由模型表面向内部抽壳。且在给予一定抽壳壁厚后,要对模型进行打孔，即打印模型外部不可以封闭，即打孔深度要贯穿于抽壳壁厚，保证打印出的实体模型是中空的。

该方法的步骤如下：

（1）、取预打印模型空间体积最小处，然后设定最大抽壳厚度，其最大抽壳厚度应小于该空间体积最小处的最小半径，以保证该处为空心实体；

（2）、在给予模型一定抽壳壁厚后，要对模型进行打孔，打孔深度必须满足其深度贯穿于壁厚；

（3）、根据不同情形选取不同抽壳厚度，抽壳厚度越小，节材量越大。

抽壳壁厚不小于1mm。

优点效果：本发明提供一种立体光固化成型技术的模型优化节材方法，本发明是在不影响打印实体物理性质及表面质量的前提下，通过给予三维实体模型一定的抽壳壁厚的方式达到节省打印材料用量，从而节省成本值。最小抽壳壁厚的选取应适中、不宜过小,才可确保打印实体具有理想的表面质量及相关物理、机械性质。同时，为保证打印出空心的实体模型，需要对三维模型进行打孔，且需贯穿抽壳壁厚。

本发明涉及的立体光固化成型技术的模型优化节材方法能够在保证打印实体表面质量及相关物理性质的前提下，节省大量打印所用材料，从而大大降低打印成本，有助于立体光固化成型技术的应用及推广。

附图说明：

图1为本发明采用抽壳方式打印而成的实体工艺小猪侧剖图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明提供一种立体光固化成型技术的模型优化节材方法,此种方法是通过对三维模型抽壳的方式来降低材料用量；具体抽壳方式是给予三维模型一定的抽壳壁厚，即由模型表面向内部抽壳。且在给予一定抽壳壁厚后,要对模型进行打孔，即打印模型外部不可以封闭，即打孔深度要贯穿于抽壳壁厚，保证打印出的实体模型是中空的。

该方法的步骤如下：

（1）、取预打印模型空间体积最小处，然后设定最大抽壳厚度，其最大抽壳厚度应小于该空间体积最小处的最小半径，以保证该处为空心实体；

（2）、在给予模型一定抽壳壁厚后，要对模型进行打孔，打孔深度必须满足其深度贯穿于壁厚；

（3）、根据不同情形选取不同抽壳厚度，抽壳厚度越小，节材量越大。

抽壳壁厚不1mm。抽壳壁厚小于1mm时，打印实体易于损坏，不能保存模型所包含的完整信息。

三维模型体积不变的情况下，抽壳壁厚的取值越小，节材量越大。

抽壳壁厚一定时，打印三维模型的体积越大，节省材料量越多。

具有抽壳壁厚的打印实体与未抽壳实体相比，表面不易失真。

实施例：

1.打印模型为工艺品类小猪，通过测量，猪嘴1为空间体积最小处，最大抽壳厚度应小于该部分最小半径，才能保证猪嘴处为空心实体。

2.在给予模型一定抽壳壁厚后，也要对模型进行打孔，打孔深度必须满足其深度贯穿于壁厚,否则打印出的实体不是空心的,如图1打印实体2处所示。

3.图1打印实体3处为空心部分，此处由大量支撑材料填充，目的是对实体材料起到节材和支撑的作用。

4.图1打印实体4处为抽壳壁厚，根据不同情形选取不同厚度，抽壳厚度越小，节材量越大。

表1为耗材量与抽壳壁厚的关系：

1、当抽壳壁厚为0mm时，即打印实体为实心的时候，实体材料用量为64.192g、支撑材料用量为18.561g、耗材总量为82.753g。

2、当抽壳壁厚为1mm时，即打印实体壁厚为1mm时，实体材料用量为9.024g、支撑材料用量为59.071g、耗材总量为68.095g。

3、当抽壳壁厚为2mm时，即打印实体壁厚为2mm时，实体材料用量为17.252g、支撑材料用量为53.071g、耗材总量为70.323g。

4、当抽壳壁厚为3mm时，即打印实体壁厚为3mm时，实体材料用量为24.710g、支撑材料用量为47.588g、耗材总量为72.298g。

5、当抽壳壁厚为4mm时，即打印实体壁厚为4mm时，实体材料用量为31.427g、支撑材料用量为42.650g、耗材总量为74.077g。

6、当抽壳壁厚为5mm时，即打印实体壁厚为5mm时，实体材料用量为37.423g、支撑材料用量为38.242g、耗材总量为75.665g。

表1

分析表1数据可以得出，经过抽壳后，实体材料用量大幅下降，支撑材料用量增加，总体打印材料用量下降。实体材料价格远高于支撑材料，可以节省大量打印成本。

本发明在模型优化节材方面采用给予三维模型一定抽壳壁厚的方式来实现节省材料用量。

Claims (3)

1.一种立体光固化成型技术的模型优化节材方法,其特征在于：此种方法是通过对三维模型抽壳的方式来降低材料用量；具体抽壳方式是给予三维模型一定的抽壳壁厚，即由模型表面向内部抽壳；且在给予一定抽壳壁厚后,要对模型进行打孔，即打印模型外部不可以封闭，即打孔深度要贯穿于抽壳壁厚，保证打印出的实体模型是中空的。

2.根据权利要求1所述的立体光固化成型技术的模型优化节材方法,其特征在于：该方法的步骤如下：

（1）、取预打印模型空间体积最小处，然后设定最大抽壳厚度，其最大抽壳厚度应小于该空间体积最小处的最小半径，以保证该处为空心实体；

（2）、在给予模型一定抽壳壁厚后，要对模型进行打孔，打孔深度必须满足其深度贯穿于壁厚；

（3）、根据不同情形选取不同抽壳厚度，抽壳厚度越小，节材量越大。

3.根据权利要求1所述的立体光固化成型技术的模型优化节材方法,其特征在于：抽壳壁厚不小于1mm。