CN108891023A - 一种基于3dp成型技术的分层方法 - Google Patents

一种基于3dp成型技术的分层方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了3D打印技术领域内的一种基于3DP成型技术的分层方法，包括以下步骤：（1）设置固定层厚部位的参数：定层厚A和渗透补偿D；（2）设置可变层厚部位的参数：起始位置S、终止位置E、变层厚a和渗透补偿d；（3）根据A、S、E和a，计算各层相对于产品三维模型的高度位置；（4）按照各层的高度位置数据，采用三维分层技术对产品的三维模型进行分层，获得各层的二维数据；（5）将各层二维数据按照渗透补偿D和渗透补偿d进行相应图形的放大缩小计算；（6）将补偿修正后的各层的二维数据输出，并传送给3DP成型设备用于产品的实际打印；（7）打印设备解析出每层的高度，实现各层层厚的控制；本发明可提高打印效率。

Description

一种基于3DP成型技术的分层方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种基于FDM技术的壳体类产品的成型方法。
背景技术
三维印刷（即3DP成型技术）是3D打印技术的一种，其在3D打印领域有着至关重要的地位。3DP成型技术采用粉末材料成型，粉末材料有陶瓷粉末、金属粉末、砂等，3DP成型技术的工作原理是铺粉器铺一层粉末材料，打印头打印相应层产品结构，如此往复工作直至完成产品全部层面的铺粉和打印，因此，在整个三维印刷（即3DP成型技术）过程中，层厚扮演着至关重要的角色。而层厚在3DP成型技术中是预先确定的固定值，是产品在三维分层时已确定的，在3DP成型过程中，具体体现为打印头每打印完一层产品结构后工作箱下降的距离。现有技术中，采用固定层厚进行打印，由于产品的每个部位都按照相同的层厚进行打印，从而得到了各个部位均质的产品，但在实际中，根据产品的使用性能和质量要求，并不一定需要产品是均质的，且此均质打印极大的影响了打印效率，造成打印成本高的同时，生产效率低下，对质量要求比较高的局部无法进行精细化打印，打印质量差。
发明内容
本发明提供一种使基于3DP成型技术的分层方法，解决现有技术中打印效率低下和打印质量差的技术问题，本发明可提高打印效率，使打印布局更加精细化，提升打印质量。
本发明的目的是这样实现的：一种基于3DP成型技术的分层方法，包括以下分层步骤：
（1）设置固定层厚部位的参数，固定层厚部位的参数包括定层厚A和渗透补偿D；
（2）设置可变层厚部位的参数，可变层厚部位的参数包括起始位置S、终止位置E、变层厚a和渗透补偿d；
（3）按照步骤（1）和步骤（2）中设定的定层厚A、起始位置S、终止位置E和变层厚a，计算分配每层的高度位置；
（4）按照步骤（3）中计算得到的各层的高度位置数据，并采用三维分层技术对产品的三维模型进行分层，获得各层的二维数据；
（5）将步骤（4）中得到的各层二维数据采用该层对应的渗透补偿D和渗透补偿d进行相应的图形放大缩小计算；
（6）将补偿修正后的各层的二维数据按照CLI标准文件格式输出，并传送给3DP成型设备用于产品的实际打印；
（7）打印设备通过分析CLI文件，解析出每层的高度，实现各层层厚的控制。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（3）中，计算固定层厚部位和可变层厚部位中各层相对于产品三维模型的高度位置的方法为：
逐层计算，以上次结束的当前位置h为基础，若S≤h≤E，则该层层厚采用变层厚a，否则采用固定层厚A。
为了进一步提高打印质量，所述步骤（2）中，可变层厚部位设置有若干个，设定可变层厚部位的数量为n，各个可变层厚部位对应的可变层厚参数为起始位置Si、终止位置Ei、变层厚ai和渗透补偿di，Si为第i个可变层厚部位的起始位置，Ei为第i个可变层厚部位的终止位置，ai为第i个可变层厚部位的变层厚，渗透补偿di为第i个可变层厚部位的渗透补偿，1≤i≤n，起始位置Sm在起始位置Sm-1的上方，终止位置Em+1在Em的上方，2≤m≤n；此设计采用更加细化的分层，实现精细化的打印，提升打印质量。
为了使打印设备在打印时能区分固定层厚和可变层厚部位，所述步骤（6）中输出的CLI标准文件格式中增加了用于识别可变层厚部位的识别关键字。
本发明通过改变分层厚度，不仅提升了打印布局的精细化，也利于打印效率的提升，对产品致密度要求不高时，可以将层厚加大，从而提升打印效率；而针对要强度、致密度要求高的部位，则可以采用更细化的分层，从而实现精细化的打印，提升了产品的打印质量。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种基于3DP成型技术的分层方法，包括以下分层步骤：
（1）设置固定层厚部位的参数，固定层厚部位的参数包括定层厚A和渗透补偿D；
（2）设置可变层厚部位的参数，可变层厚部位的参数包括起始位置S、终止位置E、变层厚a和渗透补偿d；
（3）按照步骤（1）和步骤（2）中设定的定层厚A、起始位置S、终止位置E和变层厚a，计算固定层厚部位和可变层厚部位中各层相对于产品三维模型的高度位置；
（4）按照步骤（3）中计算得到的各层的高度位置数据，并采用三维分层技术对产品的三维模型进行分层，获得各层的二维数据；
（5）将步骤（4）中得到的各层二维数据按照渗透补偿D和渗透补偿d进行相应的图形放大缩小计算；
（6）将补偿修正后的各层的二维数据按照CLI标准文件格式输出，并传送给3DP成型设备用于产品的实际打印；
（7）打印设备通过分析CLI文件，解析出每层的高度，实现各层层厚的控制。
其中，步骤（3）中，计算固定层厚部位和可变层厚部位中各层相对于产品三维模型的高度位置的方法为：
逐层计算，以上次结束的当前位置h为基础，若S≤h≤E，则该层层厚采用变层厚a，否则采用固定层厚A。
为了进一步提高打印质量，步骤（2）中，可变层厚部位设置有至少两个时，设定可变层厚部位的数量为n，各个可变层厚部位对应的可变层厚参数为起始位置Si、终止位置Ei、变层厚ai和渗透补偿di，Si为第i个可变层厚部位的起始位置，Ei为第i个可变层厚部位的终止位置，ai为第i个可变层厚部位的变层厚，渗透补偿di为第i个可变层厚部位的渗透补偿，1≤i≤n，起始位置Sm在起始位置Sm-1的上方，终止位置Em+1在Em的上方，2≤m≤n；此时，计算分配每层的高度位置的方法为，逐层计算，以上次结束的当前位置h为基础，判断当前位置下方最邻近的终止位置，假设当前位置下方最邻近的终止位置是Ei，即h≥Ei，若Ei≤h≤Si+1，则该层层厚采用固定层厚A，否则该层采用变层厚ai+1。
为了使打印设备在打印时能区分固定层厚和可变层厚部位，所述步骤（6）中输出的CLI标准文件格式中增加了用于识别可变层厚部位的识别关键字；例如，增加识别关键字“$$LICEUNITS/” ，以用于识别可变层厚部位，识别关键字后面设定可变层厚部位的参数。
对步骤（5）需要举例说明的是，假设渗透补偿D和渗透补偿均设置为0.01，则每层的二维图形按0.01的比例缩小。
步骤（4）中为现有技术中的切片技术。
本发明通过改变分层厚度，不仅提升了打印布局的精细化，也利于打印效率的提升，对产品致密度要求不高时，可以将层厚加大，从而提升打印效率；而针对要强度、致密度要求高的部位，则可以采用更细化的分层，从而实现精细化的打印，提升了产品的打印质量；可应用于3DP打印成型技术中的分层。
实施例1
设定固定层厚部位的定层厚A为0.4mm；
设定可变层厚部位参数：
变层厚a：0.3mm；
起始位置S：11mm；
终止位置E：33mm；
计算可变层厚部位的起始层数：11/0.4=27.5 层；
对获得的起始层数向上取整得可变层部位：第28层；
则可变层厚部位在产品上的实际起始位置为：28*0.4 = 11.2mm；
可变层厚部位的层数为：（33-11.2）/0.3 = 72.67层；
对获得的可变层厚部位的层数向上取整，则可变层厚部位的层数为：73层；
则可变层厚部位在产品上的实际终止位置为：11.2+0.3*73 = 33.1mm。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于，需要对一个产品进行更加精细化的打印时，设定两个可变层厚部位。
设定固定层厚部位的定层厚A为0.4mm；
设定第一个可变层厚部位参数：
变层厚a1：0.3mm；
起始位置S1：11mm；
终止位置E1：33mm；
计算可变层厚部位一的起始层数：11/0.4=27.5 层；
对获得的起始层数向上取整得可变层部位：第28层；
则可变层厚部位一在产品上的实际起始位置为：28*0.4 = 11.2mm；
可变层厚部位一的层数为：（33-11.2）/0.3 = 72.67层；
对获得的可变层厚部位一的层数向上取整，则可变层厚部位一的层数为：73层；
则可变层厚部位一在产品上的实际终止位置为：11.2+0.3*73 = 33.1mm；
按照以上计算，输出可变层厚部位一的起始位置11.2mm和终止位置33.1mm。
设定第二个可变层厚部位参数
变层厚a2：0.2mm；
起始位置S2：50mm；
终止位置E2：80mm；
可变层厚部位二距离可变层厚部位一的理论层数：（50-33.1）/0.4 =42.25 层，向上取整后的层数为43层。
可变层厚部位二的起始位置为：33.1+43*0.4=50.3mm；
可变层厚部位二的层数为（80-50.3）/0.2=148.5层，向上取整后的层数为149层；
可变层厚部位二的终止位置为50.3+0.2*149 = 80.1mm。
按照以上计算，输出可变层厚部位二的起始位置为50.3mm和终止位置80.1mm。
实际应用中，可变层厚部位的数量以及参数按照实际产品的致密度要求和强度进行设定。
不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于3DP成型技术的分层方法，其特征在于，包括以下分层步骤：
（1）设置固定层厚部位的参数，固定层厚部位的参数包括定层厚A和渗透补偿D；
（2）设置可变层厚部位的参数，可变层厚部位的参数包括起始位置S、终止位置E、变层厚a和渗透补偿d；
（3）按照步骤（1）和步骤（2）中设定的定层厚A、起始位置S、终止位置E和变层厚a，计算分配每层的高度位置；
（4）按照步骤（3）中计算得到的各层的高度位置数据，并采用三维分层技术对产品的三维模型进行分层，获得各层的二维数据；
（5）将步骤（4）中得到的各层二维数据采用该层对应的渗透补偿D或渗透补偿d进行相应的图形放大缩小计算；
（6）将补偿修正后的各层的二维数据按照CLI标准文件格式输出，并传送给3DP成型设备用于产品的实际打印；
（7）打印设备通过分析CLI文件，解析出每层的高度，实现各层层厚的控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于3DP成型技术的分层方法，其特征在于，所述步骤（3）中，计算固定层厚部位和可变层厚部位中各层相对于产品三维模型的高度位置的方法为：
逐层计算，以上次结束的当前位置h为基础，若S≤h≤E，则该层层厚采用变层厚a，否则采用固定层厚A。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于3DP成型技术的分层方法，其特征在于，所述步骤（2）中，可变层厚部位设置有若干个，设定可变层厚部位的数量为n，各个可变层厚部位对应的可变层厚参数为起始位置Si、终止位置Ei、变层厚ai和渗透补偿di，Si为第i个可变层厚部位的起始位置，Ei为第i个可变层厚部位的终止位置，ai为第i个可变层厚部位的变层厚，渗透补偿di为第i个可变层厚部位的渗透补偿，1≤i≤n，起始位置Sm在起始位置Sm-1的上方，终止位置Em+1在Em的上方，2≤m≤n。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于3DP成型技术的分层方法，其特征在于，所述步骤（6）中输出的CLI标准文件格式中增加了用于识别可变层厚部位的识别关键字。
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