CN107053651B - 三维模型打印切层方法 - Google Patents

Abstract

一种三维模型打印切层方法，可自动添加必要支撑结构至三维模型的三维模型打印切层，包括以下步骤：取得对应切层厚度的最低重叠比例；执行切层处理并分析形成悬空斜曲面的二成形物件层间的重叠比例；及于判断重叠比例小于最低重叠比例时于对应的悬空斜曲面的下方添加支撑结构。本发明可有效避免所印出的三维实体模型的悬空部分因附着面积过小而变形，并可有效节省打印时间及耗材使用量。

Description

三维模型打印切层方法

技术领域

本发明涉及一种三维模型，特别是一种三维模型打印切层方法。

背景技术

三维打印(3D printing)技术是近年来最受瞩目的技术。通过三维打印技术，使用者可自行设计并绘制三维模型(3D model)，并使用三维印表机(3D printer)将所绘制的三维模型实体化。

于三维打印技术中，最广泛使用的成型技术是先将固态的耗材加热至半熔融状态，再依据三维模型来将加热后的耗材挤至平台的特定位置上。被挤至平台上的耗材会因室温远低于其熔点而迅速恢复为固态。如此反复进行堆叠作业，即可将三维模型实体化。

请同时参阅图1及图2，图1为斜曲面的示意图，图2为无支撑结构的三维实体模型的示意图。若前述三维模型包括斜曲面时(如图1所示的角度为15度至60度不等的斜曲面)，所挤出的半熔融状态的耗材将因附着面积不足而无法顺利成形，并制造出如图2所示的失败的三维实体模型。

为解决上述问题，已有一种现有技术三维模型打印切层方法被提出。请参阅图3，图3为有支撑结构的三维实体模型的示意图。现有技术三维模型打印切层方法可自动检测三维模型的斜曲面，并自动于斜曲面下方加入支撑结构(如图3所示)。借此，所挤出的耗材不会因附着面积不足而打印失败。

然而，无论三维模型的斜曲面是否需要支撑结构(如于此例子中，角度大于/等于45度的斜曲面实不须支撑结构亦可提供足够的附着面积)，现有技术三维模型打印切层方法皆会自动加入支撑结构。上述方式不仅会增加打印时间，亦会增加耗材的使用量。

因此，现有技术三维模型打印切层方法存在上述问题，而亟待更有效的方案被提出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维模型打印切层方法，可分析一三维模型中需要添加支撑结构的多个特定部位，并自动添加必要的一支撑结构至该三维模型的该些特定部位。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三维模型打印切层方法，用以经运算而添加一支撑结构至一三维模型，该三维模型打印切层方法包括：

a)取得一切层厚度及对应该切层厚度的一最低重叠比例；

b)依据该切层厚度对该三维模型执行一切层处理以取得多个成形物件层，并分别分析该多个成形物件层中上下相邻并形成一悬空斜曲面的至少二该成形物件层间的一重叠比例；及

c)于判断该重叠比例小于该最低重叠比例时，于对应的该悬空斜曲面的下方添加该支撑结构。

优选地，该步骤a是将该三维模型的一高度值除以一切层数以取得该切层厚度，其中该多个成形物件层的层数与该切层数相同。

优选地，于该步骤a后包括一步骤a1：取得对应该最低重叠比例、该切层厚度及一三维印表机的一打印孔径的一临界角度；于该步骤b后包括步骤b1：依据该重叠比例取得该悬空斜曲面的一倾斜角度；该步骤c是依据该倾斜角度是否小于该临界角度来决定该重叠比例是否小于该最低重叠比例。

优选地，该步骤a1是依据一查找表取得该临界角度，其中该查找表记录有该最低重叠比例、多个组该切层厚度、该打印孔径及该临界角度间的一对应关系。

优选地，该临界角度是0<k<1，其中，k为该最低重叠比例；N为该打印孔径；Lx为该切层厚度。

优选地，该步骤b1包括一步骤b11：依据该重叠比例计算二该成形物件层的中心点的连线与一水平线所形成的锐角角度以作为该倾斜角度。

优选地，该步骤c是将该支撑结构所包括的多个支撑物件层添加于上层的该打印单元的一悬空部分的下方。

优选地，该最低重叠比例是

优选地，还包括下列步骤：

d)依据一三维印表机的一打印孔径将该多个成形物件层转换为一第一打印数据，并将该支撑结构所包括的多个支撑物件层转换为第二打印数据；及

e)传送该第一打印数据及该第二打印数据至该三维印表机以进行打印。

优选地，该步骤e是依据该第一打印数据控制该三维印表机的一第一喷头使用一第一材质耗材进行打印，并依据该第二打印数据控制该三维印表机的一第二喷头使用一第二材质耗材进行打印。

优选地，还包括一步骤f：对所添加的多个彼此相邻的该多个支撑结构进行一简化步骤。

优选地，该简化步骤是合并彼此相邻的该多个支撑结构为一共用支撑结构，其中该共用支撑结构与所支撑的该成形物件层间的重叠比例及所支撑的该成形物件层与其他该成形物件层间的重叠比例的总和不小于该最低重叠比例。

本发明的技术效果在于：

本发明的三维模型打印切层方法可有效避免所印出的三维实体模型的悬空部分因附着面积过小而变形，并可避免在不需要支撑结构的部位设置支撑结构而有效节省打印时间及耗材使用量。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为斜曲面的示意图；

图2为无支撑结构的三维实体模型的示意图；

图3为有支撑结构的三维实体模型的示意图；

图4为本发明第一实施例的三维模型打印切层系统架构图；

图5为本发明第一实施例的三维模型打印切层方法流程图；

图6为本发明第二实施例的三维模型打印切层方法流程图；

图7为本发明的第一悬空斜曲面示意图；

图8为本发明第三实施例的三维模型打印切层方法部分流程图；

图9为本发明第四实施例的三维模型打印切层方法部分流程图；

图10为本发明的第二悬空斜曲面示意图；

图11为本发明的添加支撑结构后的三维实体模型示意图；

图12为本发明的移除支撑结构后的三维实体模型示意图；

图13为本发明第五实施例的三维模型打印切层方法部分流程图；

图14为本发明的简化支撑结构第一示意图；

图15为本发明的简化支撑结构第二示意图。

其中，附图标记

1 三维模型打印切层系统

2 三维印表机

10 储存装置

100 电脑程序

102 查找表

12 连接端口

14 人机界面

16 处理器

3、300、302、304、306 斜曲面

40、70、70’ 三维模型

42、44 三维实体模型

50、80-86 支撑结构

500-506 支撑物件层

52 实体支撑结构

600-608、700-716 成形物件层

88 共用支撑结构

Lx 切层厚度

Ly 水平距离

Lz 重叠长度

N 打印孔径

α 临界角度

S10-S20 第一支撑结构添加步骤

S30-S44 第二支撑结构添加步骤

S380 倾斜角度分析步骤

S50-S52 输出步骤

S70 支撑结构简化步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

首请参阅图4，为本发明第一实施例的三维模型打印切层系统架构图。图4揭露了本发明的一三维模型打印切层系统1(以下简称该系统1)，主要包括用以储存数据的一储存装置10、电性连接一三维印表机2的一连接端口12、用以接受操作及输出数据的一人机界面14(如键盘、滑鼠或触控荧幕)及电性连接上述元件并用以控制该系统1的一处理器16。较佳地，该系统1是台式电脑、笔记本电脑、云端服务器或智能手机，但不应以此限定。

较佳地，该储存装置10可进一步储存一电脑程序100。该电脑程序100记录有电脑可执行的程序码，当该处理器16执行该电脑程序100后，可实现本发明各实施例所述的三维模型打印切层方法。

续请同时参阅图5，为本发明第一实施例的三维模型打印切层方法流程图。本发明各实施例的三维模型打印切层方法主要皆是由图4所示的该系统1来加以实现。本实施例的三维模型打印切层方法包括下列步骤。

步骤S10：该系统1载入一三维模型。具体而言，该储存装置10可进一步汇入或储存一三维物件档(图未标示)，如STL档、VRML档、PLY档、3DS档或ZPR档。该处理器16经由读取该三维物件档来载入该三维模型，以及该三维模型的相关数据。

步骤S12：该系统1取得对应一切层厚度的一最低重叠比例。具体而言，该系统1是先取得用于后续的一切层处理的该切层厚度，再自该储存装置10读取该切层厚度对应的该最低重叠比例。

于本发明的另一实施例中，该切层厚度可借由计算获得。具体而言，该系统1是取得该三维模型的一高度值及用于该切层处理的一切层数。接着，该系统1将该三维模型的该高度值除以该切层数以计算该切层厚度，再取得对应计算出的该切层厚度的该临界角度。

步骤S14：该系统1依据该切层厚度对该三维模型进行该切层处理以取得多个成形物件层，并依序分析该多个成形物件层中的相邻的二该成形物件层间的一重叠比例，其中该多个成形物件层的层数与该切层数相同，二该成形物件层是上下相邻并形成一悬空斜曲面。具体而言，上层的该成形物件层与下层的该成形物件层不完全重叠，而使上层的该成形物件层具有一悬空部分及与下层的该成形物件层重叠的一重叠部分(如图7的重叠长度Lz所涵盖部分)

更进一步地，经过该切层处理后，该三维模型可被转换成由该多个成形物件层堆叠而成的一切层模型。并且，于该切层模型中，是借由阶梯式堆叠二该成形物件层来形成该悬空斜曲面(如图7所示)，以呈现该三维模型的圆滑的三维悬空斜曲面。因此，该切层模型的各该悬空斜曲面的一倾斜角度是分别对应该三维模型的不同的该三维悬空斜曲面的一倾斜角度。

并且，二该成形物件层间的该重叠比例(如图7所示的重叠长度Lz除以孔径N)是随该多个悬空斜曲面(或对应的该三维悬空斜曲面)的该倾斜角度增加或减少。更进一步地，该倾斜角度越小，则该重叠比例越小，反之亦然。

该系统1可依序选择该多个成形物件层中上下相邻的二该成形物件层，并识别所选择的二该成形物件层是否形成该悬空斜曲面。若是，则进一步分析上下相邻并形成该悬空斜曲面的二该成形物件层间的该重叠比例。

步骤S16：该系统1判断该悬空斜曲面的该重叠比例是否小于该最低重叠比例。若该重叠比例小于该最低重叠比例，则判定对应的该悬空斜曲面于未来打印时可能附着面积不足，并执行步骤S18；否则，判定对应的该悬空斜曲面于未来打印时附着面积足够，并执行步骤S20。

步骤S18：该系统1于该重叠比例小于该最低重叠比例的二该成形物件层所形成的该悬空斜曲面的下方添加必要的一支撑结构。借此，该悬空斜曲面于未来打印时可具有足够的附着面积而不会打印失败。较佳地，该支撑结构包括多个支撑物件层。并且，各该支撑物件层的切层厚度是与该成形物件层的该切层厚度相同或不同。

步骤S20：该系统1判断是否该切层模型的所有该成形物件层皆已分析完毕。若该系统1判断已分析完毕，结束三维模型打印切层方法；否则，再次执行该步骤S14。

续请参阅图6，为本发明第二实施例的三维模型打印切层方法流程图。本实施例与第一实施例差异在于，本实施例是使用更易于比较及处理的该倾斜角度来取代该重叠比例进行是否添加该支撑结构的判断，以提升处理效率。本实施例的三维模型打印切层方法包括下列步骤。

步骤S30：载入该三维模型。

步骤S32：取得该切层厚度及对应该切层厚度的该最低重叠比例。

步骤S34：取得对应该最低重叠比例、该切层厚度及该三维印表机2的该打印孔径的该临界角度，其中该打印孔径是该三维印表机2所挤出的耗材的宽度(如0.4mm或0.2mm)。

较佳地，该系统1可经由该人机界面14接受该使用者输入该最低重叠比例、该切层厚度、该切层数或该打印孔径，自储存装置10读取预存的该最低重叠比例、该切层厚度、该切层数或该打印孔径，或自外部装置(如该三维印表机2)接收该最低重叠比例、该切层厚度、该切层数或该打印孔径，不以此限定。

较佳地，该储存单元10进一步储存一查找表102，该查找表102记录有该最低重叠比例、多个组该切层厚度、该打印孔径及该临界角度间的一对应关系。该系统1可依据所取得的该切层厚度与该打印孔径对该查找表102进行查表，以取得该临界角度(容后详述)。

虽于本实施例中，该系统1是经由查询该查找表102来取得该临界角度，但不以此为限。于本发明的另一实施例中，该系统1亦可经由即时运算来取得该临界角度(容后详述)。

步骤S36：执行该切层处理，分析上下相邻并形成该悬空斜曲面的二该成形物件层间的该重叠比例。

步骤S38：取得二该成形物件层所形成的该悬空斜曲面的该倾斜角度。较佳地，该系统1是依据该重叠比例、该打印孔径及该切层厚度计算该悬空斜曲面的该倾斜角度(容后详述)。

于本发明的另一实施例中，该系统1可先对该切层模型的该多个成形物件层进行识别，以识别出由二该成形物件层形成的悬空的该悬空斜曲面(如依序选择二该成形物件层，并分别分析所选择二该成形物件层是否形成斜曲面及所形成斜曲面是否悬空，或者，先依据该三维物件档的附加信息取得各该三维悬空斜曲面的所在位置，再据以判断对应的该悬空斜曲面的所在位置)，再分析该悬空斜曲面的该倾斜角度(如将对应的该三维悬空斜曲面的该倾斜角度作为该悬空斜曲面的该倾斜角度)。

于本发明的另一实施例中，该系统1可依据该三维模型来分析各该悬空斜曲面的该倾斜角度。具体而言，该三维模型的所有该多个三维悬空斜曲面皆是由该使用者依据预想的倾斜角度所设计，并以该三维物件档的形式储存，因此该三维物件档的附加信息可包括所有该多个三维悬空斜曲面的该多个倾斜角度。

步骤S40：该系统1判断该悬空斜曲面的该倾斜角度是否小于该临界角度。若该倾斜角度小于该临界角度，则执行步骤S42；否则，执行步骤S44。

步骤S42：该系统1于对应的该悬空斜曲面的下方添加该支撑结构。

步骤S44：该系统1判断是否所有该悬空斜曲面皆已分析完毕。若该系统1判断已分析完毕，结束三维模型打印切层方法；否则，再次执行该步骤S36。

请参阅图7，为本发明的第一悬空斜曲面示意图，用以说明如何推导出下列用于计算该临界角度的式1。

临界角度…………(式1)；

其中，k为二上下相邻的二成形物件层间的最低重叠比例；N为打印孔径；Lx为切层厚度。

首先，该三维模型的该三维悬空斜曲面3经过切层处理后可被转换为由上下相邻且上层悬空的二成形物件层(该成形物件层为该三维印表机2依据当前设定可打印的最小范围)堆叠而成的该悬空斜曲面，也就是说该三维悬空斜曲面3经过该切层处理后的该切层数为两层。

接着，我们可假设各该成形物件层的水平宽度为该打印孔径N，各该成形物件层的高度为该切层厚度Lx，并可进一步假设二该成形物件层水平的重叠长度为Lz，二该成形物件层的中心点的水平距离为Ly，且可推知Ly＝N-Lz。接着，可依下述演算推导出式2：

…………(式2)。

值得一提的是，打印时耗材的附着面积是否足够主要是取决于二该成形物件层间的该重叠长度Lz与该成形物件层的水平宽度(即该打印孔径N)间的该重叠比例是否够高。换句话说，当该重叠比例越高(该重叠长度Lz越长)时，该临界角度α越大，耗材的附着面积亦越大，越不易打印失败；当该重叠比例越低(该重叠长度Lz越短)时，该临界角度α越小，耗材的附着面积相对越小，越容易打印失败。

更进一步地，于不添加该支撑结构下，可使耗材具有足够且最少的附着面积的该最低重叠比例(即该重叠长度Lz的最低下限)是由耗材的材质来决定，耗材粘性越强，则该最低重叠比例越低，反之亦然。

我们可假设该最低重叠比例为k，并可依下述演算推导出式3：

………(式3)。

接着，将式3代入式2，即可推导出式1：

………(式1)。

较佳地，当该最低重叠比例(即二该成形物件层的重叠长度至少大于该打印孔径N的一半，或上层的该成形物件层的悬空长度至少小于该打印孔径N的一半)时，可使大部分材质的耗材于打印时具有足够的附着面积，而使所挤出的耗材不易因附着面积不足而打印失败。换句话说，依据所计算出的该临界角度α可适用大部分的打印情况。

接着说明该系统1如何依据所取得的该切层厚度与该打印孔径对该查找表102进行查表，以取得该临界角度。

表1

表1为该查找表102的一实施例，用以示例性说明如何查表。表1所示的多个该临界角度，是事先依据该最低重叠比例为不同的该切层厚度及不同的该打印孔径分别计算并记录于该查找表102，以使该系统1于后续处理中可不经计算快速取得对应的该临界角度。

举例来说，若该打印孔径为0.3mm，该切层厚度为0.2mm，则该系统1可快速判定该临界角度为53.1度；若该打印孔径为0.4mm，该切层厚度为0.1mm，则该系统1可快速判定该临界角度为26.6度，以此类推。

虽以本实施例中仅以该最低重叠比例为的该查找表102为例进行说明，但不应以此限定。于本发明的另一实施例中，该储存装置10可储存多个该查找表102，并且各该查找表102分别对应不同的该最低重叠比例(如对应的该最低重叠比例分别为及的三组该查找表102)。该系统1可依使用者需求自动选择适合的该查找表102来进行查表。

值得一提的是，虽上述说明书中，式1及该查找表102是用来计算该临界角度，但不以此限定。上述式1及该查找表102亦可应用于计算该倾斜角度。

以使用上述式1来计算该倾斜角度为例，可将该临界角度α替换为该倾斜角度β，并将该最低重叠比例替换为该重叠比例R，而可获得下列式2：

倾斜角度…………(式2)；

其中，R为二上下相邻的二成形物件层间的重叠比例；N为打印孔径；Lx为切层厚度。

借此，于该步骤S38中，该系统1可依据所取得的该重叠比例、该打印孔径及该切层厚度来计算对应的该倾斜角度。

以使用该查找表102来计算该倾斜角度为例，该储存装置10可储存多个该查找表102，各该查找表102分别对应至不同的该重叠比例，并且各该查找表102是如表1般记录有多个组该切层厚度、该打印孔径及该临界角度间的该对应关系。该系统1可依据所取得的该重叠比例选择对应的该查找表102，并依据所取得的该切层厚度与该打印孔径对所选择的该查找表102进行查表，以取得该临界角度。

续请参阅图8，为本发明第三实施例的三维模型打印切层方法部分流程图。本实施例与第一实施例差异在于，本实施例的三维模型打印切层方法于步骤S20后还包括下列步骤。

步骤S50：该系统1依据该三维印表机2的该打印孔径(即第一打印孔径)将该多个成形物件层转换为一打印数据(即第一打印数据)。较佳地，该打印数据是由多个打印控制指令(如用以指示该三维印表机2的喷头的移动位置的指令)所组成，如G-code。并且，该系统1可进一步依据该三维印表机2的另一打印孔径(即第二打印孔径)将该多个支撑物件层转换为另一打印数据(即第二打印数据)，其中该第一打印孔径与该第二打印孔径可相同或不同打印孔径。

步骤S52：该系统1传送该打印数据至该三维印表机2以进行打印。具体而言，该系统1传送该第一打印数据及该第二打印数据至该三维印表机，该三维印表机2依据所收到的打印数据进行打印以打印出已添加支撑结构的一三维实体模型

较佳地，该三维印表机2是使用不同材质的耗材来分别打印该多个成形物件层及该多个支撑物件层，如使用一第一材质耗材(如高粘度或不易溶材质)来打印该多个成形物件层，并使用一第二材质耗材(如水溶性或其他可溶性的材质)来打印该多个支撑物件层。借此，本发明所生成的该三维实体模型可于打印完成后借由浸泡溶剂或外力剥离来有效且快速地移除该支撑结构。

较佳地，该三维印表机2是包括多个喷头，且该多个喷头可同时进行打印。以双喷头为例，第一喷头可依据该第一打印数据打印该成形物件层，并且，第二喷头可依据该第二打印数据同时打印该支撑物件层。该多个喷头所使用的打印耗材的材质可相同或不同。借此，本发明可有效提升打印速度。并且，本发明还可同时使用不同材质的耗材来进行打印以生成具有复合材质的该三维实体模型。

续请参阅图9，为本发明第四实施例的三维模型打印切层方法部分流程图。本实施例与第二实施例差异在于，本实施例的三维模型打印切层方法的步骤S38还包括步骤S380。

步骤S380：该系统1依据该重叠比例计算二该成形物件层的中心点的连线与一水平线所形成的一锐角角度，并将所计算出的该锐角角度作为该倾斜角度。

续请同时参阅图10、图11及图12，图10为本发明的第二悬空斜曲面示意图，图11为本发明的添加支撑结构后的三维实体模型示意图，图12为本发明的移除支撑结构后的三维实体模型示意图，用以示例性说明如何自动添加该支撑结构至该三维模型。于本实施例中将以该临界角度为45度为例进行说明。

请参阅图10。于本实施例中，一三维模型40经过该切层处理后可转换为五个成形物件层600-608，并且五个该成形物件层600-608构成四个悬空斜曲面300-306。该多个悬空斜曲面300-306的该倾斜角度分别为60度、45度、30度及15度。

接着，该系统1可判断一第一悬空斜曲面300的该倾斜角度(60度)及一第二悬空斜曲面302的该倾斜角度(45度)不小于该临界角度(45度)，而可不须添加支撑结构。并且，该系统1判断一第三悬空斜曲面304的该倾斜角度(30度)及一第四悬空斜曲面306的该倾斜角度(15度)小于该临界角度，而须添加支撑结构。

于判断完毕后，该系统1于对应该第三悬空斜曲面304及该第四悬空斜曲面306的该成形物件层606及该成形物件层608的一悬空部分的下方添加一支撑结构50(图10所示的斜线部分)。较佳地，该支撑结构50是包括四个支撑物件层500-506，并且该多个支撑物件层500-506的该切层厚度是与该多个成形物件层600-608相同。该支撑结构50的高度(即该多个支撑物件层500-506的层数)主要是依据该多个悬空斜曲面300-306的悬空高度来加以决定。

接着，该系统1将该多个成形物件层600-608及该多个支撑物件层500-506进行处理并传送至该三维印表机2打印，以制造出如图11所示的添加一实体支撑结构52后的一三维实体模型42。

值得一提的是，于打印过程中，相同阶层或相同高度的该多个成形物件层600-608及该多个支撑物件层500-506可同时被打印。

举例来说，该三维印表机2将同时打印该成形物件层600及该支撑物件层500，接着同时打印该成形物件层602及该支撑物件层502，同时打印该成形物件层604及该支撑物件层504，同时打印该成形物件层606及该支撑物件层506，最后打印该成形物件层608。并且，打印该成形物件层606、608时，由于已打印完成的该支撑物件层504、506可适时提供支撑，该三维印表机2所挤出的打印耗材不会因附着面积不足而打印失败。

最后，该使用者可手动或经由机械拔除该三维实体模型42上的该实体支撑结构52，而可获得如图12所示的成功打印且无该实体支撑结构52的一三维实体模型44。

续请参阅图13，为本发明第五实施例的三维模型打印切层方法部分流程图。本实施例与第一实施例差异在于，本实施例的三维模型打印切层方法于判断该切层模型的所有该成形物件层皆已分析完毕后(步骤S20，是)可进一步执行步骤S70：该系统1对所添加的该支撑结构执行一简化步骤。

具体而言，该系统1可对所添加的所有该支撑结构逐一进行分析，以分别判断彼此相邻的该多个支撑结构是否可被删除或合并。若该系统1判断存在可删除或合并的该支撑结构，则对该支撑结构执行一删除处理或一合并处理。

较佳地，该简化步骤是合并彼此相邻的该多个支撑结构为一共用支撑结构，其中该共用支撑结构与所支撑的该成形物件层间的重叠比例及所支撑的该成形物件层与其他该成形物件层间的重叠比例的总和不小于该最低重叠比例。

本发明经由对支撑结构执行简化步骤，可有效减少支撑结构的数量，进而减少耗材使用量。

续请同时参阅图14及图15，图14为本发明的简化支撑结构第一示意图，图15为本发明的简化支撑结构第二示意图。

如图14所示，于本例子中，一最低重叠比例为1/2，并且一三维模型70经过该切层处理后可转换为九个成形物件层700-716，其中九个该成形物件层700-716彼此上下相邻并重叠。

接着，该系统1判断该成形物件层700与该成形物件层702间的重叠比例(1/4)小于最低重叠比例，而须添加一支撑结构80。并且，该系统1判断该成形物件层702与该成形物件层704间的重叠比例(1/2)不小于最低重叠比例，而可不须添加支撑结构。并且，该系统1判断该成形物件层704与该成形物件层706间的重叠比例(1/4)小于最低重叠比例，而须添加一支撑结构82。

并且，该系统1判断该成形物件层708与该成形物件层706间的重叠比例(1/4)及该成形物件层708与该成形物件层710间的重叠比例(1/4)的总和(即1/2)不小于最低重叠比例，而可不须添加支撑结构。

并且，该系统1判断该成形物件层710与该成形物件层712间的重叠比例(1/4)小于最低重叠比例，而须添加一支撑结构84。并且，该系统1判断该成形物件层712与该成形物件层714间的重叠比例(1/4)小于最低重叠比例，而须添加一支撑结构86。并且，并且，该系统1判断该成形物件层714与该成形物件层716间的重叠比例(1/2)不小于最低重叠比例，而可不须添加支撑结构。

接着，如图15所示，该系统1对所添加的该多个支撑结构80-86执行该简化步骤以获得简化支撑结构后的三维模型70’。

具体而言，若支撑结构的支撑物件层的层数不多时，即便移除支撑结构，三维实体模型亦未必会打印失败。因此，该系统1可将支撑物件层的层数低于一临界层数(如2层)的该支撑结构删除(如删除仅包括1层支撑物件层的该支撑结构80)以节省耗材使用量。

并且，该系统1还可将相邻的多个支撑结构合并(如将该支撑结构84及该支撑结构86合并为一共用支撑结构88)以节省耗材使用量。

较佳地，于对该多个支撑结构执行该合并处理后，合并后的该共用支撑结构与所支撑的该成形物件层间的重叠比例及所支撑的该成形物件层与其他该成形物件层间的重叠比例的总和不小于该最低重叠比例。

举例来说，该共用支撑结构88与所支撑的该成形物件层710间的重叠比例(1/4)及该成形物件层710与该成形物件层712间的重叠比例(1/4)的总和(即1/2)不小于该最低重叠比例。该共用支撑结构88与所支撑的该成形物件层712间的重叠比例(1/4)及该成形物件层712与该成形物件层714间的重叠比例(1/4)的总和(即1/2)不小于该最低重叠比例。

本发明可有效避免所印出的三维实体模型的悬空部分因附着面积过小而变形，并可避免在不需要支撑结构的部位设置支撑结构而有效节省打印时间及耗材使用量。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种三维模型打印切层方法，用以经运算而添加一支撑结构至一三维模型，其特征在于，该三维模型打印切层方法包括：

a)取得一切层厚度、对应该切层厚度的一最低重叠比例及对应该最低重叠比例、该切层厚度及一三维印表机的一打印孔径的一临界角度；

b)依据该切层厚度对该三维模型执行一切层处理以取得多个成形物件层，并分别分析该多个成形物件层中上下相邻并形成一悬空斜曲面的至少二该成形物件层间的一重叠比例；

c)依据该重叠比例取得该悬空斜曲面的一倾斜角度；及

d)于该倾斜角度小于该临界角度时，于对应的该悬空斜曲面的下方添加该支撑结构。

2.如权利要求1所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该步骤a是将该三维模型的一高度值除以一切层数以取得该切层厚度，其中该多个成形物件层的层数与该切层数相同。

3.如权利要求1所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该步骤a是依据一查找表取得该临界角度，其中该查找表记录有该最低重叠比例、多个组该切层厚度、该打印孔径及该临界角度间的一对应关系。

4.如权利要求1所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该临界角度是其中，k为该最低重叠比例；N为该打印孔径；Lx为该切层厚度。

5.如权利要求1所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该步骤c包括一步骤c1：依据该重叠比例计算二该成形物件层的中心点的连线与一水平线所形成的锐角角度以作为该倾斜角度。

6.如权利要求5所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该步骤c是将该支撑结构所包括的多个支撑物件层添加于上层的该打印单元的一悬空部分的下方。

7.如权利要求1所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该最低重叠比例是1/2。

8.如权利要求1所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，还包括下列步骤：

e)依据该打印孔径将该多个成形物件层转换为一第一打印数据，并将该支撑结构所包括的多个支撑物件层转换为第二打印数据；及

f)传送该第一打印数据及该第二打印数据至该三维印表机以进行打印。

9.如权利要求8所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该步骤f是依据该第一打印数据控制该三维印表机的一第一喷头使用一第一材质耗材进行打印，并依据该第二打印数据控制该三维印表机的一第二喷头使用一第二材质耗材进行打印。

10.如权利要求1所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，还包括一步骤g：对所添加的多个彼此相邻的该多个支撑结构进行一简化步骤以减少该多个支撑结构的数量。

11.如权利要求10所述的三维模型打印切层方法，其特征在于，该简化步骤是合并彼此相邻的该多个支撑结构为一共用支撑结构，其中该共用支撑结构与所支撑的该成形物件层间的重叠比例及所支撑的该成形物件层与其他该成形物件层间的重叠比例的总和不小于该最低重叠比例。