CN111559082A - 用于三维物体制造的变速铺粉方法、设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种用于三维物体制造的变速铺粉方法、设备及可读存储介质，其中该方法包括该方法包括：在建造阶段，获取当前层铺粉装置移动的所有区域并将其划分为送粉区域和铺粉区域，在送粉区域采用第一速度进行送粉，在铺粉区域采用第二速度进行铺粉，铺粉区域为铺粉装置将当前层的粉末铺送至成型缸的工作区域时最先需经过的一极限边界与当前层的区域划分线的区域，送粉区域为铺粉装置在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域；其中当前层的区域划分线通过以下方式获取：对建造包工件进行切片处理，获取每一层的切片信息；根据当前层的切片信息确定当前层的区域划分线。本发明不仅保证了铺粉质量，而且进一步提高了铺粉效率，从而提高了设备的生产效率。

Description

用于三维物体制造的变速铺粉方法、设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及三维物体制造技术领域，特别是涉及一种用于三维物体制造的变速铺粉方法、设备及可读存储介质。

背景技术

作为增材制造技术之一的选择性激光熔融技术，其基本过程是：供粉缸上升一个层厚以将一定量粉末送至工作区域，成型缸下降一个层的厚度，铺粉装置将一层粉末材料平铺在成型缸的基板或已成型零件的上表面，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接。重复上述步骤，直至若干层扫描叠加以完成整个原型制造。

在以上设备的运行过程中，一般采用单一速度进行铺粉，而为了保证铺粉质量，速度不宜过快，因此使得铺粉时间太长，即降低了生产效率，从而不利于3D打印的快速发展。

发明内容

基于此，本发明提供了一种兼具保证铺粉质量和提高铺粉效率的一种用于三维物体制造的变速铺粉方法、设备及可读存储介质。

一种用于三维物体制造的变速铺粉方法，包括以下步骤：

在建造阶段，获取当前层铺粉装置移动的所有区域并将其划分为送粉区域和铺粉区域，在所述送粉区域采用第一速度进行送粉，在所述铺粉区域采用第二速度进行铺粉，所述铺粉区域为铺粉装置将当前层的粉末铺送至成型缸的工作区域时最先需经过的一极限边界与当前层的区域划分线的区域，所述送粉区域为铺粉装置在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域；其中，所述当前层的区域划分线通过以下方式获取：

对建造包工件进行切片处理，获取每一层的切片信息；

根据当前层的切片信息确定当前层的区域划分线。

作为本发明的进一步优选方案，根据当前层的切片信息确定当前层的区域划分线具体包括：

通过当前层的切片信息获取所有待扫描制件在成型缸上的工作区域形成的待烧结截面；

获取待烧结截面上远离铺粉装置将当前层的粉末铺送至成型缸的工作区域时最先需经过的一极限边界且与极限边界平行的边界线，该边界线为当前层的区域划分线。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一速度为非固定值，所述第二速度为固定值，且所述第一速度的初始值大于第二速度的初始值。

作为本发明的进一步优选方案，所述方法还包括：

实时检测并判断铺粉装置铺粉时是否存在甩粉；

当存在甩粉，控制第一速度减小，继续检测并判断铺粉装置铺粉时是否存在甩粉；否则，保持第一速度继续送粉。

作为本发明的进一步优选方案，所述控制第一速度减小是指将第一速度减小5%-10%。

作为本发明的进一步优选方案，所述方法还包括预热阶段和冷却阶段，铺粉装置在预热阶段采用第三速度进行移动，铺粉装置在冷却阶段采用第四速度进行移动，所述第三速度和第四速度均大于第二速度。

作为本发明的进一步优选方案，所述第三速度等于所述第四速度。

一种用于三维物体制造的变速铺粉设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法的步骤。

一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法的步骤。

本发明的用于三维物体制造的变速铺粉方法、设备及可读存储介质，通过将当前层的切片信息确定当前层的区域划分线，且铺粉装置将当前层的粉末铺送至成型缸的工作区域时最先需经过的一极限边界与当前层的区域划分线的区域确定为铺粉区域，而剩下区域作为送粉区域，并针对铺粉区域和送粉区域采用不同的速度进行送铺粉，这样不仅保证了铺粉质量，而且进一步提高了铺粉效率，从而提高了设备的生产效率。

附图说明

图1为传统的三维物体制造设备提供的工作示意图；

图2为本发明的用于三维物体制造的变速铺粉方法的一实施例的工作示意图；

图3为本发明的用于三维物体制造的变速铺粉方法的另一实施例的工作示意图一；

图4为本发明的用于三维物体制造的变速铺粉方法的另一实施例的工作示意图二。

附图中标记：

1、铺粉装置，2、供粉区域，3、成型区域，4、回粉区域。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在增材制造技术中，为了便于更好地控制铺粉装置1的运动行程，一般都会在成型缸3的两侧设有极限边界（图1-图4中的A、B即为成型缸3两侧的极限边界），具体地，成型缸3两侧的极限边界是指位于成型缸3两侧的极限位置，其分别距离成型缸3边缘一定距离，例如该距离可为0-1cm，当然其具体数值可根据设计需要具体设定，在此不做限制。

传统的三维物体制造设备提供的工作示意图，如图1所示，其在成型缸3上的工作区域（即图1中的A-B之间区域）一般采用固定速度进行铺粉，而为了保证铺粉质量，速度不宜过快，因此造成铺粉时间太长，即降低了设备的生产效率，从而不利于3D打印的快速发展。而在实际打印中，待打印制件的待烧结截面往往并不会占据整个工作区域，如图2-图4所示，其可能仅仅占据工作区域的一半左右的位置，这样如果还是在整个工作区域均采用较慢的速度进行送铺粉，则会对设备的铺粉效率有很大影响。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种用于三维物体制造的变速铺粉方法，该方法包括以下步骤：

在建造阶段，获取当前层铺粉装置1移动的所有区域并将其划分为送粉区域和铺粉区域，在所述送粉区域采用第一速度进行送粉，在所述铺粉区域采用第二速度进行铺粉，所述铺粉区域为铺粉装置1将当前层的粉末铺送至成型缸3的工作区域时最先需经过的一极限边界与当前层的区域划分线的区域，所述送粉区域为铺粉装置1在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域；其中，所述当前层的区域划分线通过以下方式获取：

对建造包工件进行切片处理，获取每一层的切片信息；

根据当前层的切片信息确定当前层的区域划分线。

具体地，根据当前层的切片信息确定当前层的区域划分线具体包括：

通过当前层的切片信息获取所有待扫描制件在成型缸3上的工作区域形成的待烧结截面；

获取待烧结截面上远离铺粉装置1将当前层的粉末铺送至成型缸3的工作区域时最先需经过的一极限边界且与极限边界平行的边界线，该边界线为当前层的区域划分线。

具体地，所述第一速度和第二速度可均为固定值，且第一速度大于第二速度；但作为一优选方案，所述第一速度为非固定值，所述第二速度为固定值，且所述第一速度的初始值大于第二速度的初始值，该方法还包括：

实时检测并判断铺粉装置1铺粉时是否存在甩粉；由于预热温度偏高可能使得粉末产生结块现象，铺粉装置1平铺粉末时则会产生甩粉问题，此处的甩粉可由设计人员判断，由于甩粉的判断过程属于现有技术，因此在此对其不做详细介绍。当然，在具体实施中，如果粉末状态良好则也可能不会出现甩粉问题。

当存在甩粉，控制第一速度减小，继续检测并判断铺粉装置1铺粉时是否存在甩粉；否则，保持第一速度继续送粉。在此需说明的是，此处的保持第一速度继续铺粉，该第一速度是指实时更新后的速度值，例如，当第一速度的初始值为180 m/s，经过若干时刻后，当前时刻的前一时刻第一速度减小至100m/s，如果当前时刻判断无甩粉问题，则当前时刻保持100m/s的第一速度，以此类推。具体地，所述控制第一速度减小是指将第一速度减小5%-10%，当然，减小幅度还可以根据具体需求具体设置。该优选方法可以在提高铺粉效率的同时，进一步保证铺粉质量。

本发明的用于三维物体制造的变速铺粉方法，可应用于单向送粉（如图2所示），也可以应用于双向送粉（如图3和图4所示），下面分别对其进行具体阐述：

如图2所示，该方法包括：在建造阶段，获取当前层铺粉装置1移动的所有区域并将其划分为送粉区域和铺粉区域，在所述送粉区域采用第一速度进行送粉，在所述铺粉区域采用第二速度进行铺粉，所述铺粉区域为铺粉装置1将当前层的粉末铺送至成型缸3的工作区域时最先需经过的一极限边界（如图2中的B）与当前层的区域划分线的区域（如图2中的C），所述送粉区域为铺粉装置1在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域（包括图2中的供粉区域2右极限位置—B，C—成型区域3左极限位置，以及成型区域3左极限位置—供粉区域2右极限位置）。下一层送铺粉参照当前层步骤执行，直至待打印制件烧结完成。

图3和图4分别显示的是相邻两层的送铺粉（包括铺粉装置1从右向左送铺粉和铺粉装置1从左向右送铺粉）。该方法包括：在建造阶段，获取当前层铺粉装置1移动的所有区域并将其划分为送粉区域和铺粉区域，在所述送粉区域采用第一速度进行送粉，在所述铺粉区域采用第二速度进行铺粉。如图3所示，所述铺粉区域为铺粉装置1将当前层的粉末铺送至成型缸3的工作区域时最先需经过的一极限边界（如图3中的B）与当前层的区域划分线的区域（如图3中的C），所述送粉区域为铺粉装置1在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域（包括图3中的回粉区域4右极限位置—B和C—供粉区域2左极限位置）；如图4所示，所述铺粉区域为铺粉装置1将当前层的粉末铺送至成型缸3的工作区域时最先需经过的一极限边界（如图4中的A）与当前层的区域划分线的区域（如图4中的C），所述送粉区域为铺粉装置1在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域（包括从图4中的供粉区域2左极限位置—A和C—回粉区域4右极限位置）。其它层的送铺粉参照当前层步骤执行，直至待打印制件烧结完成。

在此需说明的是，上述供粉区域2左极限位置和供粉区域2右极限位置均是指供粉缸2两侧的极限位置对应到铺粉装置1移动所在直线上的区域，回粉区域4左极限位置和回粉区域4右极限位置均是指回粉槽4两侧的极限位置对应到铺粉装置1移动所在直线上的区域，成型区域是指成型缸对应到铺粉装置1移动所在直线上的区域，其属于本领域的通用技术名词。另外，图3和图4显示的用于三维物体制造设备包括供粉缸和回粉槽实现双向铺粉，但在具体实施中，该设备还可以包括两个供粉缸2，此方法同样适用，仅需将图3和图4中的回粉区域替代供粉区域即可。

作为本发明的进一步优选方案，当该设备为尼龙设备时，所述方法还包括预热阶段和冷却阶段，铺粉装置1在预热阶段采用第三速度进行移动，铺粉装置1在冷却阶段采用第四速度进行移动，所述第三速度和第四速度均大于第二速度。此预热阶段，是指铺粉装置1将粉末平铺至粉床，通过粉床上部的加热管辐射热对粉末进行加热；此冷却阶段，是指待打印工件烧结完成后需要在烧结工件上面平铺一定高度的粉末，以对烧结工件进行保温。

具体地，所述第三速度和所述第四速度可不同，当然优选地，所述第三速度等于所述第四速度，这样便于操作控制。

在此需说明的是，本发明用于三维物体制造的变速铺粉方法及其设备还可适用于包含溢粉缸的3D打印设备，如果供粉缸2或回粉槽4的远离成型缸3的一侧设有溢粉缸，以双溢粉缸为例，则所述铺粉区域跟没有溢粉缸的铺粉设备一样，即为铺粉装置1将当前层的粉末铺送至成型缸3的工作区域时最先需经过的一极限边界（例如为B）与当前层的区域划分线的区域（例如为C）；而所述送粉区域为铺粉装置1在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域（包括一溢粉区域的远离供粉区域2或回粉区域4的一极限位置—B和C—另一溢粉区域的远离供粉区域2或回粉区域4的一极限位置），而单一溢粉缸的送粉区域参照双溢粉缸，在本发明中不做详细描述。在此需说明的是，上述溢粉区域两侧的极限位置是指溢粉缸两侧的极限位置对应到铺粉装置1移动所在直线上的区域。

本发明一实施方式还提供了一种用于三维物体制造的变速铺粉设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一项所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法的步骤。

本发明另一实施方式还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于三维物体制造的变速铺粉方法，其特征在于，包括以下步骤：

在建造阶段，获取当前层铺粉装置移动的所有区域并将其划分为送粉区域和铺粉区域，在所述送粉区域采用第一速度进行送粉，在所述铺粉区域采用第二速度进行铺粉，所述铺粉区域为铺粉装置将当前层的粉末铺送至成型缸的工作区域时最先需经过的一极限边界与当前层的区域划分线的区域，所述送粉区域为铺粉装置在当前层中除了铺粉区域外所有移动的区域；其中，所述当前层的区域划分线通过以下方式获取：

对建造包工件进行切片处理，获取每一层的切片信息；

根据当前层的切片信息确定当前层的区域划分线。

2.如权利要求1所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法，其特征在于，根据当前层的切片信息确定当前层的区域划分线具体包括：

通过当前层的切片信息获取所有待扫描制件在成型缸上的工作区域形成的待烧结截面；

获取待烧结截面上远离铺粉装置将当前层的粉末铺送至成型缸的工作区域时最先需经过的一极限边界且与极限边界平行的边界线，该边界线为当前层的区域划分线。

3.如权利要求1所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法，其特征在于，所述第一速度为非固定值，所述第二速度为固定值，且所述第一速度的初始值大于第二速度的初始值。

4.如权利要求3所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时检测并判断铺粉装置铺粉时是否存在甩粉；

当存在甩粉，控制第一速度减小，继续检测并判断铺粉装置铺粉时是否存在甩粉；否则，保持第一速度继续送粉。

5.如权利要求4所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法，其特征在于，所述控制第一速度减小是指将第一速度减小5%-10%。

6.如权利要求1至5任一项所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法，其特征在于，所述方法还包括预热阶段和冷却阶段，铺粉装置在预热阶段采用第三速度进行移动，铺粉装置在冷却阶段采用第四速度进行移动，所述第三速度和第四速度均大于第二速度。

7.如权利要求6所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法，其特征在于，所述第三速度等于所述第四速度。

8.一种三维物体的快速打印设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法的步骤。

9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的用于三维物体制造的变速铺粉方法的步骤。

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