CN109079136A - 一种3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印方法，包括：提取待打印零件模型的外表面参数；对所述待打印零件模型进行平面分层切片，获得所有层的平面数据，结合所述外表面参数，对所述所有层的平面数据进行拟合，得到待打印零件模型的所有层的曲面数据；根据所述所有层的曲面数据，设置扫描路径，得到所有层的曲面扫描路径数据；根据所述所有层的曲面扫描路径数据，逐层进行扫描打印，获得所述待打印零件。因此，本发明实施例无需打印实体支撑，解决了带有曲面结构的零件打印时材料利用率低的问题，从而缩短了制造及加工周期，进而降低了制造成本。

Description

一种3D打印方法
技术领域
本发明涉及金属增材制造技术领域，尤其涉及一种3D打印方法。
背景技术
金属激光沉积制造技术是近十几年来兴起的一种先进制造技术，属于金属增材制造技术的一种。该技术采用高能量激光为热源, 以预置或同步供给金属粉末或金属丝为成形材料,在金属基体上堆积金属粉末，最终成形为金属零件。该项技术通常由3D建模、分层切片、扫描路径规划、零件成型等步骤组成，具有制造成本低、加工周期短的优点，在航空航天领域中得到广泛应用，尤其适用于大型复杂关键结构件毛坯的直接成形制造。
然而，目前的分层切片方法主要为平面分层模式，即从底面开始、沿Z轴单一方向进行平面分层切片，此平面切片方法限制了带有曲面结构的零件的打印方式，打印时必须采取打印实体支撑成形的方式，以避免零件悬空成形，因而增加了零件的制造成本和加工周期，经济效益不佳。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是，如何利用分层切片的曲面数据，设置曲面扫描路径，直接打印带有曲面结构的零件。
本发明实施例提供了一种检测方法，所述方法包括：
提取待打印零件模型的外表面参数；
对所述待打印零件模型进行平面分层切片，获得所有层的平面数据，结合所述外表面参数，对所述所有层的平面数据进行拟合，得到待打印零件模型的所有层的曲面数据；
根据所述所有层的曲面数据，设置扫描路径，得到所有层的曲面扫描路径数据；
根据所述所有层的曲面扫描路径数据，逐层进行扫描打印，获得所述待打印零件。
因此，本发明实施例提供了一种3D打印方法，可以通过提取零件曲面参数，得到分层切片的曲面数据，设置曲面扫描路径，直接打印带有曲面结构的零件。本发明实施例无需打印实体支撑，解决了带有曲面结构的零件打印时材料利用率低的问题，从而缩短了制造及加工周期，进而降低了制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的打印方法流程图；
图2是本发明步骤100的一种实施方式的流程图；
图3是本发明步骤200的一种实施方式的流程图；
图4是本发明步骤203的一种实施方式的流程图。
具体实施方式
为了对本发明实施例的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细叙述体现本发明实施例特征和优点的的具体实施方式。
本发明实施例公开了一种3D打印方法，包括：
100，提取待打印零件模型的外表面参数；
如所述待打印零件为曲面结构，提取该零件模型的外表面参数。所述外表面参数包括：零件模型的外表面的三维坐标值，即X轴值、Y轴值和Z轴值。
具体地，在本实施例中，步骤100包括：
101，对所述待打印零件模型的外表面进行分块；
所述分块多少，是依据外表面的曲率大小进行的，如曲率大，则分块数量多，曲率小，分块数量少。这样可以对曲率大的外表面提取更多的外表面参数，获得更多的三维坐标值，在打印时可以更精确地还原出曲面特征。而曲率小的外表面近似于平面，可以提取较少的外表面参数，以减少计算量和打印的复杂度。
102，提取所有块的位置参数，每一外表面块对应一个坐标值，所述每一个坐标值包括X轴值、Y轴值和Z轴值，所有外表面块的坐标值集合构成了所述待打印零件模型的外表面参数。所述外表面参数，包括了多个块的三维坐标值。
200，对所述待打印零件模型进行平面分层切片，获得所有层的平面数据，结合所述外表面参数，对所述所有层的平面数据进行拟合，得到待打印零件模型的所有层的曲面数据；
具体地，在本实施例中，步骤200包括：
201，对所述待打印零件模型进行平面分层切片，获得所有层的平面数据；
所述平面分层，按照预设的分层策略进行，可以获得所有层的平面数据，所述平面数据包括平面的三维坐标值。
202，对每一层平面进行分块，每一平面块对应一个坐标值，所述每一个坐标值包括X轴值、Y轴值和Z轴值，根据该层的平面数据，得出每一平面块的X轴值、Y轴值，Z轴值被预设为一初始值；
在平面层上进行分块，得到多个平面块的坐标值，因为是平面的，所以同
一平面的Z轴值都相同，并且可以根据所在平面所处位置的初始值来设定Z轴值。如从最底层到最高层，依次设定Z轴值=0，Z轴值=5，Z轴值=10，依次类推，在此不做赘述。
203，结合所述外表面参数，修改所有层上的所有块的Z轴初始值；
在本实施例中，步骤203包括：
2031，结合所述外表面参数，找到与所述外表面块的X轴值、Y轴值相同或相近的平面块的X轴值、Y轴值所在的平面层；
假设外表面某个块K1的坐标值是（x1,y1,z1）,找到与（x1,y1）相同或相近的平面层上的某个块L1,根据L1找到L1所在的平面层C1。
2032，修改该平面层上所有块的Z轴值，使所述平面块的Z轴值与对应的所述外表面块的Z轴值相同，逐层进行修改。
修改平面层C1上所有块的Z轴值，使所述平面层C1上所有平面块L1—Ln的Z轴值与外表面上K1的z1值相同,不再是初始值。
依据此方法，将外表面参数对应的所有层进行z轴坐标值的修改，即可得到所有平面层C1—Cn上的所有块L1-Ln的z轴的实际坐标值。
204，对每一层上修改Z轴值后的所有块的坐标值进行拟合，得到待打印零件模型的所有层的曲面数据。
最后，所有平面层C1—Cn上的所有块L1-Ln的z轴坐标值都根据所述外表面参数进行了修改，得到了所有曲面层M1-Mn的曲面数据。所述曲面数据包括所有曲面块L1’-Ln’的三维坐标值。
300，根据所述所有层的曲面数据，设置扫描路径，得到所有层的曲面扫描路径数据；
在本实施例中，步骤300具体为：
根据所述所有层的曲面数据，对每个曲面层的曲面块设置扫描路径，得到所有层的曲面块的扫描路径数据。
通过步骤204已经获取了所有曲面块L1’-Ln’的三维坐标值，对所有曲面块L1’-Ln’设置扫描路径，就可以得到所有曲面块的扫描路径数据。
400，根据所述所有层的曲面扫描路径数据，逐层进行扫描打印，获得所述待打印零件。
具体地，根据所述所有层的曲面块的扫描路径数据，逐层进行扫描打印。
在本实施例中，所述曲面块的扫描路径数据包括每个曲面块的扫描起始位置、终止位置和扫描量。
在本实施例中，零件底面包含曲面结构，曲面结构的半径范围为：5mm~+∞；零件底面投影尺寸为：10mm~+∞；
打印成形工艺参数范围为：激光功率为1000W~10000W，扫描速度为500~1500mm/min，送粉速率为100~2000g/h。
因此，本发明实施例提供了一种3D打印方法，可以通过提取零件曲面参数，得到分层切片的曲面数据，设置曲面扫描路径，直接打印带有曲面结构的零件。本发明实施例无需打印实体支撑，解决了带有曲面结构的零件打印时材料利用率低的问题，从而缩短了制造及加工周期，进而降低了制造成本。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种3D打印方法，其特征在于，包括：
提取待打印零件模型的外表面参数；
对所述待打印零件模型进行平面分层切片，获得所有层的平面数据，结合所述外表面参数，对所述所有层的平面数据进行拟合，得到待打印零件模型的所有层的曲面数据；
根据所述所有层的曲面数据，设置扫描路径，得到所有层的曲面扫描路径数据；
根据所述所有层的曲面扫描路径数据，逐层进行扫描打印，获得所述待打印零件。
2.如权利要求1所述打印方法，其特征在于，步骤所述提取待打印零件模型的外表面参数，包括：
对所述待打印零件模型的外表面进行分块；
提取所有块的位置参数，每一外表面块对应一个坐标值，所述每一个坐标值包括X轴值、Y轴值和Z轴值，所有外表面块的坐标值集合构成了所述待打印零件模型的外表面参数。
3.如权利要求2所述打印方法，其特征在于，所述对外表面进行分块，其分块的多少，依据外表面的曲率大小进行。
4.如权利要求1~3任一所述打印方法，其特征在于，步骤对所述待打印零件模型进行平面分层切片，获得所有层的平面数据，结合所述外表面参数，对所述所有层的平面数据进行拟合，得到待打印零件模型的所有层的曲面数据，包括：
对所述待打印零件模型进行平面分层切片，获得所有层的平面数据；
对每一层平面进行分块，每一平面块对应一个坐标值，所述每一个坐标值包括X轴值、Y轴值和Z轴值，根据该层的平面数据，得出每一平面块的X轴值、Y轴值，Z轴值被预设为一初始值；
结合所述外表面参数，修改所有层上的所有块的Z轴初始值；
对每一层上修改Z轴值后的所有块的坐标值进行拟合，得到待打印零件模型的所有层的曲面数据。
5.如权利要求4所述打印方法，其特征在于，步骤所述结合外表面参数，修改所有层上的所有块的Z轴初始值，包括：
结合所述外表面参数，找到与所述外表面块的X轴值、Y轴值相同或相近的平面块的X轴值、Y轴值所在的平面层；
修改该平面层上所有块的Z轴值，使所述平面块的Z轴值与对应的所述外表面块的Z轴值相同，逐层进行修改。
6.如权利要求1~5任一所述打印方法，其特征在于，步骤根据所述所有层的曲面数据，设置扫描路径，得到所有层的曲面扫描路径数据，具体为：
根据所述所有层的曲面数据，对每个曲面层的曲面块设置扫描路径，得到所有层的曲面块的扫描路径数据。
7.如权利要6所述打印方法，其特征在于，步骤所述根据所述所有层的曲面扫描路径数据，逐层进行扫描打印，具体为：
根据所述所有层的曲面块的扫描路径数据，逐层进行扫描打印。
8.如权利要6或7所述打印方法，其特征在于，所述曲面块的扫描路径数据包括每个曲面块的扫描起始位置、终止位置和扫描量。
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