CN109834942A - 立体纹理模具的增材制造方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立体纹理模具的增材制造方法及系统，其中，该方法包括：S1，获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型；S2，对三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序；S3，获取用户输入的打印参数设置信息，打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率；S4，根据3D打印程序和打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。本发明降低了环境影响度、提升了人员操作安全性、降低了人工成本、缩短了制作周期、丰富了纹理的种类和样式、提升了蚀刻深度的层次感和用户使用体验度。
Description
技术领域
本发明涉及模具制造技术领域，尤其涉及一种立体纹理模具的增材制造方法及系统。
背景技术
现有的模具纹理的制造方法一般为化学晒纹。化学晒纹具体是：采用化学药水(如硫酸、硝酸等)与模具钢材产生化学反应，并控制反应过程来得到各种各样的效果。具体地，化学晒纹的工艺流程主要包括：模具准备—晒菲林—贴菲林—曝光—腐蚀—清洗—后处理。
虽然化学晒纹的工艺成本较低，但是，存在如下的缺陷：
1、工艺流程中大部分步骤需要采用化学药水，既影响环境，也会损害操作人员的身体；
2、工艺流程中大部分步骤都是人为操作，既导致人工成本高，也导致制作周期长；
3、制造的纹理种类少，样式简单，譬如：只能蚀刻内凹纹理，却不能制造外凸纹理和3D立体纹理，且不能在异形曲面上制造；
4、蚀刻深度的层次感不强，且蚀刻深度浅，以致纹理效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立体纹理模具的增材制造方法及系统，以解决现有的纹理模具的制造方法，存在的环境影响系数大、人员操作安全系数低、人工成本高、制造周期长、纹理种类少且样式过于单一、以及蚀刻深度浅且蚀刻深度的层次感不强的技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种立体纹理模具的增材制造方法，其包括：
S1，获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型；
S2，对三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序；
S3，获取用户输入的打印参数设置信息，打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率；
S4，根据3D打印程序和打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
作为本发明的进一步改进，步骤S1之前，还包括：
S10，接收用户输入的立体纹理打印请求；
S11，判断是否存在满足立体纹理打印请求的目标三维数据纹理模型；
S12，若不存在，则执行步骤S1，若存在，则直接调用与目标三维数据纹理模型对应的目标3D打印程序后，执行步骤S3。
作为本发明的进一步改进，步骤S2，包括：
S20，将三维数据纹理模型放入切片软件Materialise Magics中进行分层切片处理；
S21，获取模具零件的尺寸和形状，并选取与尺寸和形状对应的层厚；
S22，当模具零件的待打印部位的层厚低于预设厚度阈值时，为待打印部位建立相应的支撑；
S23，将分层切片处理和建立支撑以后的三维数据纹理模型以STL格式导出，以获得3D打印机可识别的G语言构成的3D打印程序。
作为本发明的进一步改进，步骤S4之后，还包括：
S30，当3D打印操作执行完成时，清除具备立体纹理的模具四周的粉末后取出；
S31，检测清理后的立体纹理模具的纹理结构是否满足预设纹理需求；
S32，当满足预设纹理需求时，搁置立体纹理模具至喷砂设备中进行抛光处理；
S33，检测抛光处理后的立体纹理模具是否满足预设装饰需求；
S34，当满足预设装饰需求，则依据抛光处理后的立体纹理模具进行产品的批量生产。
作为本发明的进一步改进，立体纹理包括异形曲面纹理、平面纹理和3D立体纹理。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种立体纹理模具的增材制造系统，其包括：
模型生成模块，用于获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型；
程序获取模块，用于对三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序；
参数信息获取模块，用于获取用户输入的打印参数设置信息，打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率；
模具获得模块，用于根据3D打印程序和打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
请求接收模块，用于接收用户输入的立体纹理打印请求；
请求判断模块，用于判断是否存在满足立体纹理打印请求的目标三维数据纹理模型；
请求处理模块，若不存在，则反馈模型生成模块，以进行模型生成操作，若存在，则直接调用与目标三维数据纹理模型对应的目标3D打印程序后，反馈参数信息获取模块，以获得参数设置信息后，进行打印操作。
作为本发明的进一步改进，程序获取模块包括：
分层切片单元，用于将三维数据纹理模型放入切片软件Materialise Magics中进行分层切片处理；
层厚获取单元，用于获取模具零件的尺寸和形状，并选取与尺寸和形状对应的层厚；
支撑建立单元，用于当模具零件的待打印部位的层厚低于预设厚度阈值时，为待打印部位建立相应的支撑；
可识别打印程序获取单元，用于将分层切片处理和建立支撑以后的三维数据纹理模型以STL格式导出，以获得3D打印机可识别的G语言构成的3D打印程序。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
清除处理模块，用于当3D打印操作执行完成时，清除具备立体纹理的模具四周的粉末后取出；
纹理需求检测模块，检测清理后的立体纹理模具的纹理结构是否满足预设纹理需求；
抛光处理模块，用于当满足预设纹理需求时，搁置立体纹理模具至喷砂设备中进行抛光处理；
装饰需求检测模块，用于检测抛光处理后的立体纹理模具是否满足预设装饰需求；
生产处理模块，用于当满足预设装饰需求，则依据抛光处理后的立体纹理模具进行产品的批量生产。
作为本发明的进一步改进，立体纹理包括异形曲面纹理、平面纹理和3D立体纹理。
与现有技术相比，首先，本发明不需要化学药水，因此，既不会影响环境，也不会对人体造成损害，从而既降低了环境影响度，也提升了人员操作安全性；其次，本发明的制造工艺流程大部分属于自动化操作，因此，既降低了人工成本，也缩短了制作周期；最后，本发明在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型，因此，既可以根据用户所需生成任意样式的纹理，从而既丰富了纹理的种类，也丰富了纹理的样式，也可以根据用户需求设置不同的蚀刻深度，既提升了蚀刻深度的层次感，也提升了用户使用体验度。
附图说明
图1为本发明立体纹理模具的增材制造方法第一个实施例的流程示意图；
图2为本发明立体纹理模具的增材制造方法中打印程序获取流程一个实施例的流程示意图；
图3为异形曲面纹理一个实施例的结构示意图；
图4为平面纹理一个实施例的结构示意图；
图5为3D立体纹理一个实施例的结构示意图；
图6为本发明立体纹理模具的增材制造方法第二个实施例的流程示意图；
图7为本发明立体纹理模具的增材制造方法第三个实施例的流程示意图；
图8为本发明立体纹理模具的增材制造系统第一个实施例的功能模块示意图；
图9为本发明立体纹理模具的增材制造系统第二个实施例的功能模块示意图；
图10为本发明立体纹理模具的增材制造系统中程序获取模块一个实施例的功能模块示意图；
图11为本发明立体纹理模具的增材制造系统第三个实施例的功能模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1-图5展示了本发明立体纹理模具的增材制造方法的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该立体纹理模具的增材制造方法包括如下步骤：
S1，获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型。
在本实施例中，在模具零件的相应表面均匀排布2D纹理矢量图片。
S2，对三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图2，该步骤S2包括：
S20，将三维数据纹理模型放入切片软件Materialise Magics中进行分层切片处理。
S21，获取模具零件的尺寸和形状，并选取与尺寸和形状对应的层厚。
在本实施例中，分层时要根据模具零件的尺寸和形状选择适当的层厚，特在模具零件的一些尖角和过渡部分要重点考虑。对于薄壁模具零件来说，为了防止模具零件变形还需要对相应部分加支撑，通过分析研究发现，网状支撑比树枝状支撑对防止模具零件变形的效果更好。
S22，当模具零件的待打印部位的层厚低于预设厚度阈值时，为待打印部位建立相应的支撑。
S23，将分层切片处理和建立支撑以后的三维数据纹理模型以STL格式导出，以获得3D打印机可识别的G语言构成的3D打印程序。
S3，获取用户输入的打印参数设置信息，打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率。
S4，根据3D打印程序和打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
在本实施例的基础上，其他实施例中，该立体纹理包括异形曲面纹理1、平面纹理2和3D立体纹理3。其中，异形曲面纹理1如图3所示；平面纹理2如图4所示；3D立体纹理3如图5所示。
首先，本实施例不需要化学药水，因此，既不会影响环境，也不会对人体造成损害，从而既降低了环境影响度，也提升了人员操作安全性；其次，本实施例的制造工艺流程大部分属于自动化操作，因此，既降低了人工成本，也缩短了制作周期；最后，本实施例在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型，因此，既可以根据用户所需生成任意样式的纹理，从而既丰富了纹理的种类，也丰富了纹理的样式，也可以根据用户需求设置不同的蚀刻深度，既提升了蚀刻深度的层次感，也提升了用户使用体验度。
图6展示了本发明立体纹理模具的增材制造方法的一个实施例。在本实施例中，如图6所示，该立体纹理模具的增材制造方法包括如下步骤：
S10，接收用户输入的立体纹理打印请求。
S11，判断是否存在满足立体纹理打印请求的目标三维数据纹理模型。若不存在，则执行步骤S1，若存在，执行步骤S12
S12，则直接调用与目标三维数据纹理模型对应的目标3D打印程序后，执行步骤S3。
S1，获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型。
S2，对三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序。
S3，获取用户输入的打印参数设置信息，打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率。
S4，根据3D打印程序和打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
本实施例接收到立体纹理打印请求时，根据该请求自动判断是否存在满足需求的三维数据纹理模型，若存在，则直接调用，从而进一步提升了3D打印速率，进而进一步缩短了制作周期。
图7展示了本发明立体纹理模具的增材制造方法的一个实施例。在本实施例中，如图7所示，该立体纹理模具的增材制造方法包括如下步骤：
S1，获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型。
S2，对三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序。
S3，获取用户输入的打印参数设置信息，打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率。
S4，根据3D打印程序和打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
S30，当3D打印操作执行完成时，清除具备立体纹理的模具四周的粉末后取出。
S31，检测清理后的立体纹理模具的纹理结构是否满足预设纹理需求。
S32，当满足预设纹理需求时，搁置立体纹理模具至喷砂设备中进行抛光处理。
S33，检测抛光处理后的立体纹理模具是否满足预设装饰需求。
S34，当满足预设装饰需求，则依据抛光处理后的立体纹理模具进行产品的批量生产。
首先，本实施例当3D打印操作完成时，自动进行粉末清除和自动进行纹理结构检测操作，从而提升了自动性能；其次，若纹理结构不满足预设纹理需求时，则不进行抛光处理操作，减少了对不合格模具的抛光处理操作，既降低了抛光成本，也间接提升了模具的生产速率；最后，若抛光后的模具不满足装饰需求，则不会依据该模具进行产品的批量生产操作，减少了不合格产品的生产数量，既提升了产品的合格率，也提升了产品的质量。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
图8展示了本发明立体纹理模具的增材制造系统的一个实施例。在本实施例中，如图8所示，该立体纹理模具的增材制造系统包括模型生成模块10、程序获取模块11、参数信息获取模块12和模具获得模块13。
其中，模型生成模块10，用于获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型；程序获取模块11，用于对三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序；参数信息获取模块12，用于获取用户输入的打印参数设置信息，打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率；模具获得模块13，用于根据3D打印程序和打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图9，该立体纹理模具的增材制造系统还包括请求接收模块20、请求判断模块21和请求处理模块22。
其中，请求接收模块20，用于接收用户输入的立体纹理打印请求；请求判断模块21，用于判断是否存在满足立体纹理打印请求的目标三维数据纹理模型；请求处理模块22，若不存在，则反馈模型生成模块10，以进行模型生成操作，若存在，则直接调用与目标三维数据纹理模型对应的目标3D打印程序后，反馈参数信息获取模块12，以获得参数设置信息后，进行打印操作。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图10，程序获取模块11包括分层切片单元110、层厚获取单元111、支撑建立单元112和可识别打印程序获取单元113。
其中，分层切片单元110，用于将三维数据纹理模型放入切片软件MaterialiseMagics中进行分层切片处理；层厚获取单元111，用于获取模具零件的尺寸和形状，并选取与尺寸和形状对应的层厚；支撑建立单元112，用于当模具零件的待打印部位的层厚低于预设厚度阈值时，为待打印部位建立相应的支撑；可识别打印程序获取单元113，用于将分层切片处理和建立支撑以后的三维数据纹理模型以STL格式导出，以获得3D打印机可识别的G语言构成的3D打印程序。
在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图11，该立体纹理模具的增材制造系统还包括清除处理模块30、纹理需求检测模块31、抛光处理模块32、装饰需求检测模块33和生产处理模块35。
其中，清除处理模块30，用于当3D打印操作执行完成时，清除具备立体纹理的模具四周的粉末后取出；纹理需求检测模块31，检测清理后的立体纹理模具的纹理结构是否满足预设纹理需求；抛光处理模块32，用于当满足预设纹理需求时，搁置立体纹理模具至喷砂设备中进行抛光处理；装饰需求检测模块33，用于检测抛光处理后的立体纹理模具是否满足预设装饰需求；生产处理模块35，用于当满足预设装饰需求，则依据抛光处理后的立体纹理模具进行产品的批量生产。
在本实施例的基础上，其他实施例中，立体纹理包括异形曲面纹理、平面纹理和3D立体纹理。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将立体纹理模具的增材制造系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种立体纹理模具的增材制造方法，其特征在于，其包括：
S1，获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布所述2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型；
S2，对所述三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序；
S3，获取用户输入的打印参数设置信息，所述打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率；
S4，根据所述3D打印程序和所述打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
2.根据权利要求1所述的立体纹理模具的增材制造方法，其特征在于，所述步骤S1之前，还包括：
S10，接收用户输入的立体纹理打印请求；
S11，判断是否存在满足所述立体纹理打印请求的目标三维数据纹理模型；
S12，若不存在，则执行步骤S1，若存在，则直接调用与所述目标三维数据纹理模型对应的目标3D打印程序后，执行步骤S3。
3.根据权利要求1所述的立体纹理模具的增材制造方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：
S20，将所述三维数据纹理模型放入切片软件Materialise Magics中进行分层切片处理；
S21，获取所述模具零件的尺寸和形状，并选取与所述尺寸和形状对应的层厚；
S22，当所述模具零件的待打印部位的层厚低于预设厚度阈值时，为待打印部位建立相应的支撑；
S23，将分层切片处理和建立支撑以后的三维数据纹理模型以STL格式导出，以获得3D打印机可识别的G语言构成的3D打印程序。
4.根据权利要求1所述的立体纹理模具的增材制造方法，其特征在于，所述步骤S4之后，还包括：
S30，当3D打印操作执行完成时，清除所述具备立体纹理的模具四周的粉末后取出；
S31，检测清理后的立体纹理模具的纹理结构是否满足预设纹理需求；
S32，当满足预设纹理需求时，搁置立体纹理模具至喷砂设备中进行抛光处理；
S33，检测抛光处理后的立体纹理模具是否满足预设装饰需求；
S34，当满足预设装饰需求，则依据所述抛光处理后的立体纹理模具进行产品的批量生产。
5.根据权利要求1所述的立体纹理模具的增材制造方法，其特征在于，所述立体纹理包括异形曲面纹理、平面纹理和3D立体纹理。
6.一种立体纹理模具的增材制造系统，其特征在于，其包括：
模型生成模块，用于获取所需的2D纹理矢量图片，并在模具零件的相应表面排布所述2D纹理矢量图片，以生成可编辑的三维数据纹理模型；
程序获取模块，用于对所述三维数据纹理模型进行分层切片处理和建立支撑，以获得3D打印程序；
参数信息获取模块，用于获取用户输入的打印参数设置信息，所述打印参数设置信息包括铺粉层厚、扫描速度和激光功率；
模具获得模块，用于根据所述3D打印程序和所述打印参数设置信息执行打印操作，以获得具备立体纹理的模具。
7.根据权利要求6所述的立体纹理模具的增材制造系统，其特征在于，其还包括：
请求接收模块，用于接收用户输入的立体纹理打印请求；
请求判断模块，用于判断是否存在满足所述立体纹理打印请求的目标三维数据纹理模型；
请求处理模块，若不存在，则反馈所述模型生成模块，以进行模型生成操作，若存在，则直接调用与所述目标三维数据纹理模型对应的目标3D打印程序后，反馈所述参数信息获取模块，以获得参数设置信息后，进行打印操作。
8.根据权利要求6所述的立体纹理模具的增材制造系统，其特征在于，所述程序获取模块包括：
分层切片单元，用于将所述三维数据纹理模型放入切片软件Materialise Magics中进行分层切片处理；
层厚获取单元，用于获取所述模具零件的尺寸和形状，并选取与所述尺寸和形状对应的层厚；
支撑建立单元，用于当所述模具零件的待打印部位的层厚低于预设厚度阈值时，为待打印部位建立相应的支撑；
可识别打印程序获取单元，用于将分层切片处理和建立支撑以后的三维数据纹理模型以STL格式导出，以获得3D打印机可识别的G语言构成的3D打印程序。
9.根据权利要求6所述的立体纹理模具的增材制造系统，其特征在于，其还包括：
清除处理模块，用于当3D打印操作执行完成时，清除所述具备立体纹理的模具四周的粉末后取出；
纹理需求检测模块，检测清理后的立体纹理模具的纹理结构是否满足预设纹理需求；
抛光处理模块，用于当满足预设纹理需求时，搁置立体纹理模具至喷砂设备中进行抛光处理；
装饰需求检测模块，用于检测抛光处理后的立体纹理模具是否满足预设装饰需求；
生产处理模块，用于当满足预设装饰需求，则依据所述抛光处理后的立体纹理模具进行产品的批量生产。
10.根据权利要求6所述的立体纹理模具的增材制造系统，其特征在于，所述立体纹理包括异形曲面纹理、平面纹理和3D立体纹理。
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