CN114368148A

CN114368148A - 多密度内填充的切层与打印方法

Info

Publication number: CN114368148A
Application number: CN202011100775.8A
Authority: CN
Inventors: 施可葳; 谢欣达
Original assignee: Kinpo Electronics Inc; XYZ Printing Inc
Current assignee: Kinpo Electronics Inc; XYZ Printing Inc
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-04-19

Abstract

本发明提供一种多密度内填充的切层与打印方法，是对3D物件数据的外形执行切层处理来产生多个切层数据，于至少一个切层数据的填充区域中设定不同填充密度的第一区域与第二区域，并产生多个打印数据。本方法还通过3D打印机基于这些打印数据打印进行3D打印以生成具有渐层密度内填充的3D实体模型。本发明可提供足够的结构强度，减少打印材的用量，并可缩短打印时间。

Description

多密度内填充的切层与打印方法

技术领域

本发明涉及3D实体模型的内填充，尤其涉及多密度内填充的切层与打印方法。

背景技术

于现有3D打印技术中，为了节省打印材料的用量并节省打印时间，多是将3D物件的内部直接修改为中空，以减少打印体积。

然而，上述方式所制造出的3D实体模型由于采用中空设计，使得其结构强度大幅下降而易毁损。此外，若减少中空区域所占比例，则由于必须大幅增加打印体积，无法有效节省打印材的用量与打印时间。

是以，现有3D打印技术存在上述问题，而亟待够有效的解决方案被提出。

发明内容

本发明提供一种多密度内填充的切层与打印方法，可提供足够的结构强度，并节省打印材的用量与打印时间。

于一实施例中，一种多密度内填充的切层与打印方法，用以制造具有多密度内填充的一3D实体模型，该方法包括以下步骤：

a)基于一3D物件数据的外形执行一切层处理来产生多个切层数据，其中该多个切层数据分别对应不同层数值；

b)基于一第一填充密度与一第一填充厚度于至少一个该切层数据的填充区域中设定一第一区域；

c)基于一第二填充密度与一第二填充厚度于该切层数据的该填充区域设定一第二区域，其中该第二区域被该第一区域围绕，该第二填充密度小于该第一填充密度，该第一填充密度与该第二填充密度大于0％且小于100％；

d)基于该多个切层数据产生分别对应不同层数值的多个打印数据；及

e)于一3D打印机基于该多个打印数据堆栈打印分别对应不同层数值的多个切层实体模型，以生成具有渐层密度内填充的该3D实体模型。

于一实施例中，该步骤b)更包括设定该第一区域的一第一填充样式；该步骤c)更包括设定该第二区域的一第二填充样式；该步骤e)更包括以该第一填充样式打印该第一区域，并以该第二填充样式打印该第二区域。

于一实施例中，该第一填充样式与该第二填充样式的至少其中之一为蜂巢样式、交织样式或螺旋样式。

于一实施例中，第一填充样式与该第二填充样式为不同的样式。

于一实施例中，该第二填充厚度不小于该第一填充厚度，该第一区域所对应的第一打印体积与该第二区域所对应的第二打印体积之间的一体积差值小于该第一打印体积或该第二打印体积的20％。

于一实施例中，该第二填充厚度是基于所计算获得；

其中，d为该第二填充厚度；为最小填充厚度；为最大填充密度，是大于 0％且小于50％；为该第二填充密度；为强度参数。

于一实施例中，该强度参数是基于打印材的类型或所采用的填充样式所设定。

于一实施例中，该步骤b)与该步骤c)是对不属于顶层或底层的该多个切层数据设定该第一区域与该第二区域。

于一实施例中，于该步骤b)之前更包括一步骤f)于各该切层数据的设定一壳体区域，该壳体区域的密度为90％以上；该步骤b)与该步骤c)是对被该壳体区域包围的该填充区域进行设定。

于一实施例中，于该步骤c)之后，该步骤d)之前更包括一步骤g)基于一第三填充密度与一第三填充厚度于该切层数据设定一第三区域，其中该第三区域被该第二区域围绕，该第三填充密度小于该第二填充密度。

于一实施例中，该第三填充厚度大于该第二填充厚度，该第二区域所对应的第二打印体积与该第三区域所对应的第三打印体积之间的一体积差值小于该第二打印体积或该第三打印体积的20％。

于一实施例中，该第一填充密度与该第二填充密度之间的一第一密度差值与该第二填充密度与该第三填充密度之间的一第二密度差值差距少于10％。

于一实施例中，于该步骤c)之后，该步骤d)之前更包括一步骤h)于该填充区域内的一中空区域的厚度大于一中空临界值时，基于一第三填充密度与一第三填充厚度于该切层数据设定一第三区域，其中该第三区域被该第二区域围绕，该第三填充密度小于该第二填充密度。

本发明可提供足够的结构强度，减少打印材的用量，并缩短打印时间。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的一实施例的3D打印系统的架构图。

图2为本发明的第一实施例的切层与打印方法的流程图。

图3为本发明的第二实施例的切层与打印方法的流程图。

图4为本发明的第三实施例的切层与打印方法的部分流程图。

图5为本发明的一实施例的切层数据的示意图。

图6A为本发明的一实施例的3D实体模型的外观示意图。

图6B为本发明的一实施例的3D实体模型的垂直剖面示意图。

图7A为本发明的一实施例的蜂巢样式的3D实体模型的外观与剖面示意图。

图7B为本发明的一实施例的蜂巢样式的3D实体模型的水平剖面示意图。

图8为本发明的一实施例的交织样式的3D实体模型的水平剖面示意图。

图9为本发明的一实施例的螺旋样式的3D实体模型的水平剖面示意图。

附图标记

1:3D打印系统

2:计算机装置

20:切层软件

3:3D打印机

30:处理模块

31:成型喷头

32:供料模块

33:打印材

34:连接模块

35:储存模块

36:打印软件

37:人机界面

4:切层数据

41:第一区域

42:第二区域

43:第三区域

44:中空区域

45:壳体区域

5:3D实体模型

51-56:切层实体模型

60:壳体

61:第一区域

62:第二区域

63:中空

7:3D实体模型

710:壳体

711:第一区域

712:第二区域

713:第三区域

714:中空

715:补强区域

ρ1:第一填充密度

ρ2:第二填充密度

ρ3:第三填充密度

d1:第一填充厚度

d2:第二填充厚度

d3:第三填充厚度

S10-S15:第一切层与打印步骤

S200-S211:第二切层与打印步骤

S30-S31:设定壳体步骤

S40-S41:区域设定步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图1，为本发明的一实施例的3D打印系统的架构图。

本发明提供一种多密度内填充的切层与打印方法，是应用于如图1所示的 3D打印系统1。相较于现有技术，本发明是在3D实体模型的内部增加多层不同密度的网状内填充。相较于中空设计，本发明通过加入密度呈现渐层变化的多层内填充，可提供足够的结构强度。并且，相较于实心设计，本发明通过添加网状内填充，可大幅节省打印材的用量与打印时间。

本发明的3D打印系统1可包括用以安装于计算机装置2(如桌上型计算机、笔记型计算机、云端服务器或智能型手机)的切层软件20(如应用程序)与3D打印机3。

3D打印机3，如熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)打印机，可包括成型喷头31、供料模块32、连接模块34、储存模块35、人机界面37 及电性连接上述模块的处理模块30。

成型喷头31可被驱动机构(图中未标示)移动，并可包括加热模块与出料结构，加热模块用以加热热塑性的打印材33，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS)或聚乳酸(PLA)，至半熔融态，出料结构沿各层的打印路径挤出半熔融态的打印材33以使其冷却后成型为各层的切层实体模型。

供料模块32用以提供前述的打印材33至成型喷头31。

于一实施例中，3D打印机3可具有多材料打印功能。具体而言，3D打印机3更包括电性连接处理模块30的换料装置(图中未标示)与多个供料模块32，多个供料模块32分别用来提供不同材质或色彩的打印材33。3D打印机3可经由换料装置来切换提供至成型喷头31的打印材33的类型。如使用有色的打印材打印表面壳体，并使用透光或白色打印材打印内填充；或者使用较细致的打印材制造表面壳体，并使用强度高(如高黏着力)的打印材制造内填充。

值得一提的是，虽于主要说明中，是以「应用于FDM打印机，并通过成型喷头31与供料模块32实现3D打印」为例进行说明，但不以此限定本发明可应用的3D打印机的类型。

举例来说，当本发明应用于光固化(Stereolithography，SLA)打印机或数位光投影(digital lightprocessing，DLP)时，成型喷头31与供料模块32可替换为光源模块(如单点光源或平面光源)、可升降的成型平台、成型槽与注料装置，打印材则可替换为光固化树脂。

于另一实施例中，当本发明应用于选择性激光烧结(Selective laser sintering3D Printing，SLS)打印机时，成型喷头31与供料模块32可替换为激光模块、可升降的成型槽、铺粉装置与补粉装置，打印材则可替换为热塑性粉末(如铝等金属粉末或尼龙等塑胶粉末)。

连接模块34，如USB界面、乙太网络界面、Wi-Fi界面、蓝牙界面或其他传输界面，用以连接计算机装置2并进行通信。

储存模块35，如RAM、ROM、快闪存储器、磁盘硬盘等储存器的任意组合，用以储存数据。人机界面37，如显示器、指示灯、操作按键等输出入装置的任意组合，用以与用户进行互动。处理模块30用于控制3D打印机3执行3D打印处理。

于一实施例中，切层软件20储存于计算机装置2的储存器(图中未标示)。前述储存器包括非瞬时计算机可读记录媒体，切层软件20记录有计算机可执行的程序码。计算机装置2的处理器(图中未标示，如微控制器或CPU等等) 执行切层软件20后，可载入对应3D物件的3D物件数据，并对3D物件数据执行后述的切层处理的各步骤。

并且，3D打印机3的储存模块35包括非瞬时计算机可读记录媒体，前述非瞬时计算机可读记录媒体储存有打印软件36(如韧体或应用程序)，打印软件 36记录有计算机可执行的程序码。处理模块30执行打印软件36后，可基于打印数据执行后述的3D打印处理的各步骤。

值得一提的是，虽于前述实施例中是于计算机装置2执行切层处理，但不以此限定。于一实施例中，切层软件20与3D物件数据可被储存于3D打印机 3的储存模块35，并由3D打印机3来执行切层处理与3D打印处理。

请参阅图2，为本发明的第一实施例的切层与打印方法的流程图。

步骤S10：计算机装置2自储存器载入预先设计的3D物件数据。前述3D 物件数据是用以描述虚拟的3D物件。

步骤S11：计算机装置2对所载入的3D物件数据的外形执行切层处理以产生多个切层数据，前述多个切层数据分别对应不同层数值(如第1-100层，所切割的层数可为预设值或由用户手动设定)，并分别用来描述虚拟的多个切层的外形。前述多个切层可堆栈为前述3D物件。

接着，开始设定切层数据的内填充(即填充区域)。

步骤S12：于切层处理中，计算机装置2于多个切层数据中选择至少一个切层数据，并基于第一填充密度与第一填充厚度分别于这些切层数据的填充区域中设定第一区域。

于一实施例中，计算机装置2是选择中间层数的切层数据，即排除顶层(如最后5层)与底层(如前5层)的其他所有切层数据。

于一实施例中，计算机装置2是选择奇数层的切层数据，选择偶数层的切层数据，或每隔预测层数选择一层(如每隔三层)切层数据，不加以限定。

步骤S13：于切层处理中，计算机装置2基于第二填充密度与第二填充厚度于所选择的切层数据的填充区域设定第二区域，所设定的第二区域是被第一区域围绕，即第二区域位于第一区域的内部。

值得一提的是，前述填充密度与填充厚度可为系统预设值、系统自动计算获得(容后详述)或用户手动设定，不加以限定。并且，填充密度(包括第一填充密度、第二填充密度与后述的第三填充密度)是大于0％且小于100％，即填充区域不属于壳体也不属于中空。

于一实施例中，内圈的填充密度(第二填充密度)小于外圈的填充密度(第一填充密度)。藉此，所打印出的3D实体模型的内填充的材料密度是由外而内逐渐减少，即外圈的结构强度较强，内圈的打印密度较低(单位体积的打印材用量较少)。

步骤S14：于切层处理中，计算机装置2基于多个切层数据(包括未选择的切层数据与已设定的填充区域，即第一区域与第二区域，的切层数据)产生分别对应不同层数值的多个打印数据。接着，计算机装置2可传送所产生的多个打印数据至3D打印机3的连接模块34以进行3D打印。

步骤S15：3D打印机3的处理模块30基于所收到的多个打印数据与其层数值依序打印对应的多个切层实体模型，并使这些切层实体模型依据层数值堆栈为3D实体模型，其中，依据于步骤S12-S13中被设定内填充(第一区域与第二区域)的切层数据进行3D打印后，所产生的切层实体模型的内部具体化前述内填充，即将虚拟的切层数据的内填充经3D打印转换为切层实体模型的内部的实体结构。

于一实施例中，当3D打印机3为FDM打印机或SLS打印机时，各层的打印数据可以是对应各层的打印路径(如以G-code描述的路径)。于步骤S15 中，是控制成型喷头31沿各层的打印路径逐层打印各层的切层实体模型。

于一实施例中，当3D打印机3为SLA打印机、DLP打印机或SLS打印机时，各层的打印数据可以是对应各层的2D影像，前述影像是描述该层的切层的轮廓形状。于步骤S15中，是控制光源模块或激光模块依据各层的2D影像逐层打印各层的切层实体模型。

续请参阅图5，为本发明的一实施例的切层数据的示意图。虽于图2的流程图中仅将切层数据的内填充划分为不同密度的两圈(第一区域与第二区域)，但渐层密度内填充的圈数并不以此限定。

于图5的实施例中是将切层数据的内填充划分为不同密度的三圈，即第一区域41、第二区域42与第三区域43。并于最内圈(第三区域43)的内缘设定中空区域44。

切层数据4的最外层为壳体区域45(密度最高，如90％以上)，壳体区域 45包围着具有渐层密度的内填充。内填充由外向内依序为第一区域41(具有第一填充密度ρ1与第一填充厚度d1)、第二区域42(具有第二填充密度ρ2与第二填充厚度d2)与第三区域43(具有第三填充密度ρ3与第三填充厚度d3)。第三区域43的内缘形成中空区域44(密度为0％)。其中，前述区域的密度关系如下：

壳体区域45的密度>第一填充密度ρ1>第二填充密度ρ2>第三填充密度ρ3>0％。

藉此，基于切层数据4所制造出的切层实体模型具有足够的结构强度，且可以减少打印材的用量，并缩短打印时间。

于一实施例中，计算机装置2是由外而内设定上述区域41-45。具体而言，计算机装置2可先设定壳体区域45的范围，并判断目前的中空区域的厚度是否大于预设的中空临界值，以判断壳体区域45内部(此时中空区域范围为区域 41-44)是否需要增加一圈内填充。

若中空区域的厚度大于中空临界值，则在壳体区域45内增加第一区域41。接着，继续判断第一区域41内部(此时中空区域范围为区域42-44)的厚度是否大于中空临界值。若中空区域的厚度大于中空临界值，则在第一区域41内增加第二区域42，以此类推，直到所增加的第三区域43内部(中空区域44)的厚度不大于中空临界值。

藉此，本发明可以有效缩小中空区域44，以提升3D实体模型的结构强度。

于一实施例中，前述中空临界值(如0mm、5mm、10mm等)可为使用者设定或系统自动设定(如依据整层切层数据的面积或下一圈内填充的厚度决定)。当中空临界值为0mm时，该层切层实体模型即不会有中空。当中空临界值被设定为下一圈内填充的厚度时，可通过后述(公式一)算出。

续请参阅图3，为本发明的第二实施例的切层与打印方法的流程图。本实施例是对不属于顶层或底层的切层数据设定内填充，且是将内填充划分为3 圈(第一区域、第二区域与第三区域)。具体而言，本实施例的方法包括以下步骤。

步骤S200：计算机装置2通过输入装置(如触控屏幕、键盘及/或鼠标)接受用户的设定操作，如设定内填充的各区域的填充样式、填充密度与填充厚度，或者设定内填充的圈数。

步骤S201-S202是与步骤S10-S11相同或相似，于此不再赘述。

步骤S203：计算机装置2依序选择所产生的多个切层数据的其中之一。

步骤S204：计算机装置2判断所选择的切层数据是否属于顶层或底层，如其层数值是否超过顶层层数(如n-3，n为总层数)或小于底层层数(如5)。

于本发明中，依据所选择的切层数据是否属于顶层或底层，会于步骤 S205(设定所选择的切层数据的壳体区域，壳体区域的密度为90％以上，如 100％)中执行不同的处理。

具体而言，若所选择的切层数据不属于顶层或底层，则步骤S30被执行：计算机装置2设定各切层数据的最外缘部分为壳体区域，其中壳体区域的厚度 (如设定三圈外轮廓，每圈出料宽度0.4mm，则壳体厚度1.2mm)小于第一填充厚度及第二填充厚度。

接着，执行步骤S206-S208以对被壳体区域包围的内填充(填充区域)进行设定

步骤S206：计算机装置2基于第一填充密度与第一填充厚度于所选择的切层数据设定第一区域，其中第一区域被步骤S30所设定的壳体区域所围绕，第一填充密度小于壳体区域的密度。

步骤S207：计算机装置2基于第二填充密度与第二填充厚度于所选择的切层数据设定第二区域，其中第二区域被第一区域所围绕，第二填充密度小于第一填充密度，第二填充厚度不小于第一填充厚度。

于一实施例中，第一区域所对应的第一打印体积(即打印第一区域所需的打印材的体积)与第二区域所对应的第二打印体积之间(即打印第二区域所需的打印材的体积)之间的体积差值是小于第一打印体积或第二打印体积的20％，如体积相等或体积差值为10％等。具体而言，各区域所能提供的结构强度是与打印材的体积有关，本发明通过使用相近体积的打印材来打印相邻区域，可使相邻区域提供相近的结构强度。

于一实施例中，各区域的填充厚度是基于其填充密度所计算获得。具体而言，关于第二区域，计算机装置2可依据最小填充厚度(可由用户设定或系统预设，需大于0mm，如10mm)、最大填充密度(可由用户设定或系统预设，可为大于0％且小于50％，如30％)、第二填充密度及强度参数计算第二填充厚度。

前述强度参数是基于打印材的类型或所采用的填充样式所设定。具体而言，目前3D打印支持多种材料，各种材料有不同的黏接性、强度、流动性等物理性质，前述强度参数是使用反应上述物理性质。

举例来说，假设材料强度与出料量(即所使用的打印材的体积)成正比，但不是线性关系。例如，出料体积减半，结构强度将减至1/4，则前述强度参数可以设定为大于1。

于另一实施例中，若所使用的填充样式(如交织结构)可于不同圈或不同层之间(如第一区域与第二区域的连接处，或者上下层的连接处)提供较佳的连接强度，表示相邻的两圈(或两层)的强度差异可以稍微放宽，则前述强度参数可以设定为小于1。

于一实施例中，各区域的填充厚度是基于下列(公式一)所计算获得：

其中，d为此区域的填充厚度；d_min为最小填充厚度；ρ_max为最大填充密度(可为大于0％且小于50％)；ρ为此区域的填充密度；α为强度参数。

步骤S208：计算机装置2基于第三填充密度与第三填充厚度于切层数据的内填充设定第三区域，其中第三区域被第二区域围绕，第三填充密度小于第二填充密度。第三填充厚度的计算方式可与第二填充厚度相同。接着，执行步骤S209。

于一实施例中，第三填充厚度可大于第二填充厚度，第二区域所对应的第二打印体积与第三区域所对应的第三打印体积之间的体积差值小于第二打印体积或第三打印体积的20％。

于一实施例中，第一区域、第二区域与第三区域的填充密度是渐进式下降。举例来说，第一填充密度与第二填充密度之间的第一密度差值与第二填充密度与第三填充密度之间的第二密度差值，两者之间的差距少于第一密度差值或第二密度差值10％。

于另一实施例中，第一密度差值等于第二密度差值，即第一区域、第二区域与第三区域的填充密度是等差数列，如30％，20％，10％。

于一实施例中，计算机装置2是于目前的中空区域(如第二区域的内部)的厚度大于中空临界值时，才增设下一圈内填充(第三区域)，并于中空区域的厚度不大于中空临界值时，不设定下一圈内填充。

若所选择的切层数据属于顶层或底层，则步骤S31被执行：计算机装置2 将此切层数据全部设定为壳体区域，以使其提供最佳的结构强度，并符合顶层或底层的结构强度需求。接着，执行步骤S209。

于一实施例中，步骤S205可并入S202执行，即计算机装置2可于执行步骤S202(切层处理)时，直接将所有切层数据的全部都设定为壳体区域，并于步骤S206-S208将部分的壳体区域修改为内填充。

步骤S209：计算机装置2判断是否有下一层切层数据尚未处理。若有，则再次执行步骤S203以选择下一层未处理的切层数据。

若所有切层数据皆处理完毕，则步骤S210-S211被执行。步骤S210-S211 是与图2的步骤S14-S15相同或相似，于此不再赘述。

藉此，本发明可制造出具有渐层密度的多层内填充，且多层内填充可提供足够的强度。

请同时参阅图6A与图6B，图6A为本发明的一实施例的3D实体模型的外观示意图，图6B为本发明的一实施例的3D实体模型的垂直剖面示意图。于图6A、6B的实施例中，3D实体模型5具有两层内填充(第一区域61、62) 与中空63，其打印顺序如下。

首先第一层切层实体模型51为底层，故是以壳体区域的密度来进行打印。

接着打印中间部分，第二层切层实体模型52、第三层切层实体模型53…倒数第三层切层实体模型54与倒数第二层切层实体模型55，由外而内分别包括壳体区域60(密度最大)、第一区域(密度次之)、第二区域(密度第三)与中空 63。

最后，最后一层切层实体模型56为顶层，故是以壳体区域的密度来进行打印。

藉此，本发明可具体化具有渐层密度的多层内填充。

请同时参阅图2-5，图4为本发明的第三实施例的切层与打印方法的部分流程图。图2的步骤S12、S13、图3的S206、S207与S208都可以包括以下用来设定内填充的步骤S40-S42。步骤S40-S42之间可以没有执行顺序，如可同时执行或反向执行。

步骤S40：计算机装置2设定指定区域的填充样式，如第一区域的第一填充样式、第二区域的第二填充样式、第三区域的第三填充样式等等。各区域的填充样式可以相同或不同，不加以限定。

于一实施例中，前述填充样式可包括蜂巢样式、交织样式、螺旋样式或其任意组合。

请参阅图7A与图7B，图7A为本发明的一实施例的蜂巢样式的3D实体模型的外观与剖面示意图，图7B为本发明的一实施例的蜂巢样式的3D实体模型的水平剖面示意图。

3D实体模型7的至少部分切层实体模型710的内填充(包含第一区域711、第二区域712、第三区域713与中空714)是由不同填充密度的蜂巢架构所构成。

于一实施例中，在切层处理中，为避免内填充的强度不足而导致3D实体模型过于脆弱，计算机装置2可对设定内填充后的切层数据进行分析，并针对结构强度不足之处(如大幅度弯角或厚度过窄的区域)进行补强，如分析出补强区域715，并提高补强区域715的填充密度(如设定为与壳体密度相同)。

请参阅图8，为本发明的一实施例的交织样式的3D实体模型的水平剖面示意图。于图8中，切层实体模型720的内填充是由不同填充密度的交织架构所构成。

请参阅图9，为本发明的一实施例的螺旋样式的3D实体模型的水平剖面示意图。于图9中，切层实体模型730的内填充是由不同填充密度的螺旋架构所构成。

值得一提的是，上述三种填充样式中，蜂巢样式具有较佳的吸能效果，而适合动态应用，如作为鞋垫或其他缓冲物。交织样式则在静态下具有较佳的强度，适合作为挂钩、支撑或其他静态物。螺旋纹的特性则介于蜂巢样式与交织样式之间，而具有较广泛的运用范围。藉此，用户可依据3D实体模型的各部位的应用目的，来选择最适合的填充样式，以获得质量最佳的3D实体模型。

复请参阅图4，接着执行步骤S41：计算机装置2依据用户设定或系统预测，设定此指定区域的填充密度，如30％、20％或10％等。

步骤S42：计算机装置2依据用户设定、系统预测或前述自动计算方式，设定此指定区域的填充厚度，如10mm、14.3mm或27.3mm等。

藉此，本发明可完成各区域的参数设定，并通过3D打印机3依据这些参数具体化所设定的渐层密度的内填充。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，用以制造具有多密度内填充的一3D实体模型，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该步骤b)更包括设定该第一区域的一第一填充样式；该步骤c)更包括设定该第二区域的一第二填充样式；该步骤e)更包括以该第一填充样式打印该第一区域，并以该第二填充样式打印该第二区域。

3.如权利要求2所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该第一填充样式与该第二填充样式的至少其中之一为蜂巢样式、交织样式或螺旋样式。

4.如权利要求2所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，第一填充样式与该第二填充样式为不同的样式。

5.如权利要求1所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该第二填充厚度不小于该第一填充厚度，该第一区域所对应的第一打印体积与该第二区域所对应的第二打印体积之间的一体积差值小于该第一打印体积或该第二打印体积的20％。

6.如权利要求1所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该第二填充厚度是基于

所计算获得；

其中，d为该第二填充厚度；d_min为最小填充厚度；ρ_max为最大填充密度，ρ_max是大于0％且小于50％；ρ为该第二填充密度；α为强度参数。

7.如权利要求6所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该强度参数是基于打印材的类型或所采用的填充样式所设定。

8.如权利要求1所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该步骤b)与该步骤c)是对不属于顶层或底层的该多个切层数据设定该第一区域与该第二区域。

9.如权利要求8所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，于该步骤b)之前更包括一步骤f)于各该切层数据设定一壳体区域，该壳体区域的密度为90％以上；该步骤b)与该步骤c)是对被该壳体区域包围的该填充区域进行设定。

10.如权利要求1所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，于该步骤c)之后，该步骤d)之前更包括一步骤g)基于一第三填充密度与一第三填充厚度于该切层数据的该填充区域设定一第三区域，其中该第三区域被该第二区域围绕，该第三填充密度小于该第二填充密度。

11.如权利要求10所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该第三填充厚度大于该第二填充厚度，该第二区域所对应的第二打印体积与该第三区域所对应的第三打印体积之间的一体积差值小于该第二打印体积或该第三打印体积的20％。

12.如权利要求10所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，该第一填充密度与该第二填充密度之间的一第一密度差值与该第二填充密度与该第三填充密度之间的一第二密度差值的差距少于10％。

13.如权利要求1所述的多密度内填充的切层与打印方法，其特征在于，于该步骤c)之后，该步骤d)之前更包括一步骤h)于该填充区域内的一中空区域的厚度大于一中空临界值时，基于一第三填充密度与一第三填充厚度于该切层数据设定一第三区域，其中该第三区域被该第二区域围绕，该第三填充密度小于该第二填充密度。