CN113910596A - 一种3d打印坐垫的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于计算机领域，提供了一种3D打印坐垫的方法及系统，通过获取坐垫的三维数字模型信息；对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。能够对涉及多种不同强度的产品一次性打印完成，并且在打印的过程中不同强度的区域进行切换，使得3D打印机能够在每一层的不同位置使用不同的工作参数进行打印生产，一体式的生产方式，能够减少连接结构，省略后期粘接和固定的工作，加强产品的牢固性和强度，使得产品使用寿命延长，并且坐垫具有轻量化、高回弹性、透气及亲肤的性能。
Description
技术领域
本发明属于计算机领域，尤其涉及一种3D打印坐垫的方法及系统。
背景技术
3D打印并不神秘，它只是一种新型的制造和加工工艺，即快速成型技术的一种。通过材料逐层堆积的方式实现生产。区别于车削、铣削等传统成形方式，3D打印被称为增材制造，先通过计算机对制品构建三维模型并进行切片，根据每层的片层数据，软件控制打印头逐层进行打印，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过3D打印机，以逐层打印的方式来构造物体，薄层材料自下而上逐层堆积形成三维制品。3D打印融合了材料科学、机电控制技术以及计算机信息技术等多领域的先进科技，改变了传统制造方式和工艺。
近些年3D打印技术愈发成熟，应用也愈发广泛。由于3D打印的特性，对于一些形状特殊、材料多样的产品，开始乐于使用3D打印制作的手段，对产品进行小批量的定制化生产。例如艺术展品，座椅坐垫，自行车坐垫，异形件等。
对于一种产品的不同部位强度不同，现有打印的方式，是将不同强度的结构分开打印之后，再拼装组合起来，这样的制作方式，需要后期将多个结构拼接粘贴，结构上不牢固，使用寿命较短。
发明内容
本发明实施例提供一种3D打印坐垫的方法及系统，旨在解决打印完成后组装拼接的方式造成产品使用寿命较短的问题。
本发明实施例是这样实现的，一方面，一种3D打印坐垫的方法包括：
获取坐垫的三维数字模型信息；
对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；
将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；
在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。
作为本发明的一种改进方案：所述获取坐垫的三维数字模型信息具体包括：
获取从逆向建模端上传的逆向扫描的用户身体数据模型信息；
将用户身体数据模型信息发送给设计端，进行坐垫的定制化设计；
获取从设计端上传的完全自主建模完成的坐垫三维数字模型信息；
对坐垫三维数字模型信息进行拓扑优化，得到镂空坐垫三维数字模型信息。
作为本发明的又一种改进方案：所述对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同具体包括：
对镂空坐垫的三维数字模型进行分割，使得模型分割成多个区域；多个所述区域包括主骨架区域、蜂巢区域、镂空区域以及底座区域；
对分割后的模型进行分析，在分隔区域交接处进行自动平缓过渡处理；
为多个区域内的模型定义不同的填充率。
作为本发明的另一种改进方案：所述将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印具体包括：
将预处理后的坐垫三维数字模型进行切片处理，调整切片后坐垫三维数字模型的打印参数，得到坐垫三维数字模型的切片文件；
将切片文件导入到3D打印机中进行打印中；
控制3D打印机进行复位操作；
核查3D打印机材料仓中打印材料是否充足；
当材料仓中打印材料充足的情况下，开始对3D打印机进行预热，启动对坐垫的打印程序。
作为本发明的进一步方案：所述在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数具体包括：
在开始每一层打印时，分析该层涉及几个不同的区域；
当即将进行的打印层内包含的多个区域用到的打印参数中包含当前3D打印机设定的打印参数，此时3D打印机移动到与当前设定的打印材料对应的区域位置进行打印；
当即将进行的打印层内包含的多个区域用到的打印参数中不包含当前3D打印机设定的打印参数，此时3D打印的打印参数转换至与打印机最近的区域对应的打印参数。
作为本发明的再进一步方案：所述调整切片后坐垫三维数字模型的打印参数具体包括：
为多个分隔后的区域设定不同的填充率；
根据填充率，自动设定与填充率匹配的预设打印速度和打印层厚；
根据打印速度和打印层厚，设定打印喷头出料速度以及对应的打印温度。
另一方面，一种3D打印坐垫的系统包括：
模型获取模块，用于获取坐垫的三维数字模型信息；
模型预处理模块，对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；
模型上传模块，将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；
打印控制模块，在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。
本发明的有益效果：通过获取坐垫的三维数字模型信息；对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。能够对涉及多种不同强度的产品一次性打印完成，并且在打印的过程中不同强度的区域进行切换，使得3D打印机能够在每一层的不同位置使用不同的工作参数进行打印生产，一体式的生产方式，能够减少连接结构，省略后期粘接和固定的工作，加强产品的牢固性和强度，使得产品使用寿命延长，并且坐垫具有轻量化、高回弹性、透气及亲肤的性能。
附图说明
图1是一种3D打印坐垫的方法的主流程图；
图2是一种3D打印坐垫的方法中的三维模型获取流程图；
图3是一种3D打印坐垫的方法中的三维模型预处理流程图；
图4是一种3D打印坐垫的方法中的打印前准备流程图；
图5是一种3D打印坐垫的系统的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过获取坐垫的三维数字模型信息；对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。能够对涉及多种不同强度的产品一次性打印完成，并且在打印的过程中不同强度的区域进行切换，使得3D打印机能够在每一层的不同位置使用不同的工作参数进行打印生产，一体式的生产方式，能够减少连接结构，省略后期粘接和固定的工作，加强产品的牢固性和强度，使得产品使用寿命延长。
图1示出了本发明实施例的一种3D打印坐垫的方法的主流程图，所述3D打印坐垫的方法包括：
步骤S10：获取坐垫的三维数字模型信息；
步骤S11：对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；
步骤S12：将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；
步骤S13：在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。打印过程中，与皮肤接触的部分优选亲肤稳定无气味的聚氨酯（TPU）回弹性材料，通过熔融堆积（拉丝成型）3D打印工艺，进行蜂窝、晶格结构打印成型，可以低成本制备人民生活用的环保、轻量化、高回弹性、透气性、亲肤性能的高性能坐垫。
图2示出了本发明实施例的一种3D打印坐垫的方法中的三维模型获取流程图，所述获取坐垫的三维数字模型信息具体包括：
步骤S100：获取从逆向建模端上传的逆向扫描的用户身体数据模型信息；
步骤S101：将用户身体数据模型信息发送给设计端，进行坐垫的定制化设计；
步骤S102：获取从设计端上传的完全自主建模完成的坐垫三维数字模型信息；
步骤S103：对坐垫三维数字模型信息进行拓扑优化，得到镂空坐垫三维数字模型信息。通过获取使用者自身的臀型，生产处的坐垫与使用者臀型匹配，亲肤和贴合度极高，保证使用者坐姿，实现个性化的定制。
图3示出了本发明实施例的一种3D打印坐垫的方法中的三维模型预处理流程图，所述对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同具体包括：
步骤S110：对镂空坐垫的三维数字模型进行分割，使得模型分割成多个区域；多个所述区域包括主骨架区域、蜂巢区域、镂空区域以及底座区域；
步骤S111：对分割后的模型进行分析，在分隔区域交接处进行自动平缓过渡处理；
步骤S112：为多个区域内的模型定义不同的填充率。
传统生产该坐垫产品的方案，主要以泡棉、乳胶、硅胶等材料为主，通过模具注塑的方式加工成型，生产环境有气味污染，无法实现全产品的蜂窝、晶格的镂空结构，极大影响产品的透气性能，同时该产品无法实现长时间的回弹性能，时间久后，会产生塌陷形变，更加影响产品的透气性能，而且产品质量重，产品厚重，携带不方便。通过3D打印制作的坐垫，具有轻量化的蜂窝、晶格镂空结构，保证了较强的透气性、回弹性。
图4示出了本发明实施例的一种3D打印坐垫的方法中的打印前准备流程图，所述将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印具体包括：
步骤S120：将预处理后的坐垫三维数字模型进行切片处理，调整切片后坐垫三维数字模型的打印参数，得到坐垫三维数字模型的切片文件；
步骤S121：将切片文件导入到3D打印机中进行打印中；
步骤S122：控制3D打印机进行复位操作；
步骤S123：核查3D打印机材料仓中打印材料是否充足；
步骤S124：当材料仓中打印材料充足的情况下，开始对3D打印机进行预热，启动对坐垫的打印程序。
在本实施例的一种情况中，所述在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数具体包括：
步骤S130：在开始每一层打印时，分析该层涉及几个不同的区域；
步骤S131：当即将进行的打印层内包含的多个区域用到的打印参数中包含当前3D打印机设定的打印参数，此时3D打印机移动到与当前设定的打印材料对应的区域位置进行打印；
步骤S132：当即将进行的打印层内包含的多个区域用到的打印参数中不包含当前3D打印机设定的打印参数，此时3D打印的打印参数转换至与打印机最近的区域对应的打印参数。
在本实施例的一种情况中，所述调整切片后坐垫三维数字模型的打印参数具体包括：
步骤S20：为多个分隔后的区域设定不同的填充率；
步骤S21：根据填充率，自动设定与填充率匹配的预设打印速度和打印层厚；
步骤S22：根据打印速度和打印层厚，设定打印喷头出料速度以及对应的打印温度。
图5示出了本发明实施例的一种3D打印坐垫的系统的内部结构示意图，所述3D打印坐垫的系统包括：
模型获取模块100，用于获取坐垫的三维数字模型信息；
模型预处理模块200，对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；
模型上传模块300，将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；
打印控制模块400，在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。
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较佳实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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 (7)
1.一种3D打印坐垫的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取坐垫的三维数字模型信息；
对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；
将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；
在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。
2.如权利要求1所述的3D打印坐垫的方法，其特征在于，所述获取坐垫的三维数字模型信息具体包括：
获取从逆向建模端上传的逆向扫描的用户身体数据模型信息；
将用户身体数据模型信息发送给设计端，进行坐垫的定制化设计；
获取从设计端上传的完全自主建模完成的坐垫三维数字模型信息；
对坐垫三维数字模型信息进行拓扑优化，得到镂空坐垫三维数字模型信息。
3.如权利要求2所述的3D打印坐垫的方法，其特征在于，所述对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同具体包括：
对镂空坐垫的三维数字模型进行分割，使得模型分割成多个区域；多个所述区域包括主骨架区域、蜂巢区域、镂空区域以及底座区域；
对分割后的模型进行分析，在分隔区域交接处进行自动平缓过渡处理；
为多个区域内的模型定义不同的填充率。
4.如权利要求1所述的3D打印坐垫的方法，其特征在于，所述将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印具体包括：
将预处理后的坐垫三维数字模型进行切片处理，调整切片后坐垫三维数字模型的打印参数，得到坐垫三维数字模型的切片文件；
将切片文件导入到3D打印机中进行打印中；
控制3D打印机进行复位操作；
核查3D打印机材料仓中打印材料是否充足；
当材料仓中打印材料充足的情况下，开始对3D打印机进行预热，启动对坐垫的打印程序。
5.如权利要求3所述的3D打印坐垫的方法，其特征在于，所述在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数具体包括：
在开始每一层打印时，分析该层涉及几个不同的区域；
当即将进行的打印层内包含的多个区域用到的打印参数中包含当前3D打印机设定的打印参数，此时3D打印机移动到与当前设定的打印材料对应的区域位置进行打印；
当即将进行的打印层内包含的多个区域用到的打印参数中不包含当前3D打印机设定的打印参数，此时3D打印的打印参数转换至与打印机最近的区域对应的打印参数。
6.如权利要求4所述的3D打印坐垫的方法，其特征在于，所述调整切片后坐垫三维数字模型的打印参数具体包括：
为多个分隔后的区域设定不同的填充率；
根据填充率，自动设定与填充率匹配的预设打印速度和打印层厚；
根据打印速度和打印层厚，设定打印喷头出料速度以及对应的打印温度。
7.一种3D打印坐垫的系统，其特征在于，所述系统包括：
模型获取模块，用于获取坐垫的三维数字模型信息；
模型预处理模块，对三维数字模型进行预处理，将三维数字模型分割成多个区域，每个区域的支撑强度不同；
模型上传模块，将预处理后的三维数字模型导入3D打印机中，开始对坐垫进行打印；
打印控制模块，在每层打印过程中涉及到多个区域的时候，根据每个区域支撑强度的不同，控制打印机的工作参数。
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