CN118060558A - 一种去支撑的锻打印方法、系统、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种去支撑的锻打印方法、系统、装置及介质。所述方法包括：将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域；将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据；根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数；控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。通过实施本发明实施例的方法可解决无法有效对复杂工件进行去支撑的锻打印的问题。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造的技术领域，尤其涉及一种去支撑的锻打印方法、系统、装置及介质。
背景技术
随着科技的发展，现有技术中通常使用激光粉末床融合技术对复杂异型工件进行加工，在制造加工的过程中为了防止高温所产生的残余拉应力导致部件变形开裂，通常会使用大量支撑结构以避免部件出现缺陷，但是支撑结构的存在会增加制造时间与成本，后续去掉支撑结构时还会影响工件的几何自由度，而现有技术中去支撑的打印方法均是折中了部件对打印尺寸的要求而追求打印质量，并没有从根本上去调控应力场，会限制激光粉末床熔融技术可打印部件的类型，导致现有技术中无法有效对复杂工件进行去支撑的锻打印。
发明内容
本发明实施例提供了一种去支撑的锻打印方法、系统、装置及介质，旨在解决现有技术中无法有效对复杂工件进行去支撑的锻打印的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种去支撑的锻打印方法，其包括：将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域；将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据；根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径；控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。
第二方面，本发明实施例还提供了一种去支撑的锻打印系统，所述去支撑的锻打印系统包括：铺粉装置、粉末床激光装置、图像监控装置、超快激光装置以及中央控制器；所述铺粉装置用于将金属粉末平铺至成型基板；所述粉末床激光装置用于根据粉末床激光参数发射粉末床激光，并控制所述粉末床激光根据粉末床扫描路径对所述金属粉末进行熔融；所述图像监控装置用于通过监控所述粉末床激光装置获取其工作信号，发射所述工作信号至所述中央控制器；所述超快激光装置用于接收发射信号后根据超快激光参数发射超快激光，并控制所述超快激光根据超快激光扫描路径和锻打印次数对进行熔融后的金属粉末中的应力场集中区域进行的锻打印；所述中央控制器用于接收导入的切片文件以确定粉末床配置参数与超快激光配置参数以及所述超快激光的锻打印次数，接收所述工作信号并生成所述发射信号，以及接收所述图像监控装置发送的停止信号以停止打印工作，其中，所述粉末床配置参数包括所述粉末床激光参数、所述粉末床扫描路径，所述超快激光参数包括所述超快激光参数以及所述超快激光扫描路径。
第三方面，本发明实施例还提供了一种去支撑的锻打印装置，其包括：应力场模拟单元，用于将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域；锻打印模拟单元，用于将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据；筛选单元，用于根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径；打印单元，用于控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，其包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现上述方法。
本发明实施例提供了一种去支撑的锻打印方法、系统、装置及介质。其中，所述方法包括：将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域；将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据；根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径；控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。本发明实施例通过模拟打印确定应力场集中区域以确定超快激光的锻打印次数与配置参数，以在激光粉末床打印过程中，利用超快激光辐照熔融层，逐层冲击锻打熔融层中的应力场集中区域，以降低应力水平，减少打印部件所需支撑结构数量，实现复杂结构去支撑锻打印的增材制造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的去支撑的锻打印方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的去支撑的锻打印方法的子流程示意图；
图3为本发明实施例提供的去支撑的锻打印方法的子流程示意图；
图4为本发明实施例提供的去支撑的锻打印方法的子流程示意图；
图5为本发明实施例提供的去支撑的锻打印方法的子流程示意图；
图6为本发明实施例提供的去支撑的锻打印系统的示意性框图；
图7为本发明实施例提供的去支撑的锻打印装置的示意性框图；
图8为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的去支撑的锻打印方法的流程示意图。本实施例中的去支撑的锻打印方法可以应用于对复杂工件的打印中，将对复杂工件的支撑结构去除，通过在粉末床激光对粉末进行熔融，并对熔融后的应力场集中区域进行超快激光锻打印以降低应力水平，减少打印部件所需支撑结构数量，实现复杂结构去支撑锻打印的增材制造。
图1是本发明实施例提供的去支撑的锻打印方法的流程示意图。如图所示，该方法包括以下步骤S110-S140。
S110、将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域。
在本实施例中，所述待打印工件为需要进行锻打印的具有复杂形状的工件；所述几何模型是根据所述待打印工件的形状和大小所构建的模型，所述几何模型可以通过数据建模或者建模平台进行构建，对此不进行限定；所述应力是物体在受到外部作用（如力、湿度、温度变化等）而发生变形时，内部各部分之间产生的相互作用的内力；所述应力场是指任意一物体或岩体中的每一点都存在着一个与该点对应的瞬时应力状态，由一系列点的瞬时应力状态组成的空间应力场；所述应力场集中区域为需要进行超快激光进行锻打印的容易出现缺陷的区域，例如，拉应力过高的区域、容易变形或者容易开裂的区域均为应力场集中区域，其中，拉应力是指物体对使物体有拉伸趋势的外力的反作用力。所述数值模拟仿真法能够对复杂的工件打印过程进行全面的模拟，可以考虑多个参数的不确定性、交互作用等因素的方法，例如有限元法或者有限差分法等，对此不进行限定。将几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，例如，可将打印几何模型导入具有数值模拟仿真法的模拟系统，其中，有限元模拟软件等软件均为具有数值模拟仿真法的模拟系统，选定相应的打印材料等数值，有限元模拟软件即可进行模拟计算以得到应力场集中区域。通过数值模拟仿真法对待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场进行模拟，可以确定需要进行超快激光锻打印的区域，便于确定超快激光的配置参数。
在一实施例中，如图2所示，所述步骤S110还包括步骤S111-S112。
S111、将所述几何模型通过所述数值模拟仿真法进行模拟确定打印参数；
S112、将所述打印参数通过数值模拟计算确定所述应力场集中区域。
在本实施例中，所述打印参数为对待打印工件中进行打印时需要设置的参数，例如，激光功率、扫描速度、光斑直径等参数。将所述几何模型通过所述数值模拟仿真法进行模拟确定打印参数，具体地，可将所述几何模型导入基于数值模拟仿真法构建的软件系统，例如，ABAQUS、ANSYS等有限元模拟软件，对此不进行限定，所述有限元模拟软件可根据数值模拟仿真法对打印过程中的参数进行模拟，以确定打印参数，或者可自行设置打印参数。根据确定的打印参数有限元模拟软件进行网格划分以及锻打印模拟计算，即可确定应力场集中区域。通过确定应力场集中区域，了解锻打印过程中在去除支撑结构后需要进行超快激光锻打印的区域。
S120、将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据。
在本实施例中，所述超快激光是一种脉宽在 10-12 - 10-15 时间尺度的超短脉冲激光，瞬时功率密度极高，可达到 TW/cm2 量级。当超快激光辐照于金属材料表面时，在无需约束层的情况下便可诱导产生超高压冲击波，通过冲击波的力学效应使得材料表层（百微米深度范围）发生剧烈塑性变形。应力分布数据为应力场集中区域的应力数据与应力分布情况。具体地，将所述应力场集中区域通过基于数值模拟仿真法构建的有限元模拟软件进行模拟，其中，模拟的是去掉支撑结构的情况下超快激光对应力场集中区域分别进行不同次数的锻打印，例如，依次控制超快激光对应力场集中区域进行一次的冲击锻打印、两次的冲击锻打印以及三次的冲击锻打印，有限元模拟软件对根据不同次数的锻打印后的应力场集中区域的应力场再次进行应力场模拟，以获取相应的应力分布数据。通过在去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据以确定不同次数锻打印下应力分布数据，以便于选取最合适的锻打印次数以及配置的参数。
S130、根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径。
在本实施例中，所述目标应力分布数据为最有效的应力数据，根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，具体地，将模拟锻打印所产生的多组应力分布数据进行判断，判断其是否处于预设应力范围内，将处于预设应力范围内的应力分布数据中应力改善效果最明显的应力分布数据确定为目标应力分布数据，其中，所述预设应力范围为根据待打印工件的应力情况所确定的范围，对此不进行限定，在待打印工件的锻打印过程中不产生缺陷即可。根据所述目标应力分布数据确定目标应力分布数据所属的锻打印过程中的锻打印次数与相应的激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径，具体地，可根据路径规划软件生成所述粉末床激光配置参数与超快激光配置参数。通过选定目标应力分布数据以确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，以对待打印工件进行去支撑情况下的有效锻打印。
在一实施例中，如图3所示，所述步骤S130还包括步骤S131-S132。
S131、依次判断不同次数锻打印下的所述应力分布数据是否处于预设应力范围内；
S132、若存在多组应力分布数据均处于所述预设应力范围内，则所述应力分布数据中具有最低拉应力的数据为目标应力分布数据。
在本实施例中，所述预设应力范围为根据待打印工件的信息所确定应力范围，例如，发动机前罩的应力范围为130 MPa- 230 MPa，将不同次数锻打印所产生的应力分布数据依次判断是否处于预设应力范围内，若仅一组应力分布数据处于预设应力范围内，则该组数据即为目标应力分布数据，若均未处于所述预设应力范围内，则将锻打印次数与打印中的参数进行调整，重新进行锻打印模拟，直至所述应力分布数据处于预设应力范围内，若存在多组应力分布数据均处于所述预设应力范围内，则所述应力分布数据中具有最低拉应力的数据为目标应力分布数据。通过判断不同次数锻打印下的所述应力分布数据是否处于预设应力范围内，以选定目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，以对待打印工件进行去支撑情况下的有效锻打印。
在一实施例中，如图4所示，所述步骤S130还包括步骤S133-S135。
S133、根据所述目标应力分布数据确定对应的锻打印次数；
S134、将所述锻打印次数与所述应力场集中区域通过预设路径规划法进行模拟结合，确定所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数；
S135、将所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数进行保存生成切片文件。
在本实施例中，所述锻打印次数为目标应力分布数据中模拟的超快激光的锻打印次数，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光的参数与粉末床激光的扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光的参数与超快激光于应力集中区域中的扫描路径，所述切片是指用软件(Cura,Simplify3D,Slic3r等)把具有配置参数的模型文件转换成3D打印机动作数据，是指将一个实体分成厚度相等的很多层。根据目标应力分布数据确定其对应的锻打印次数，并将其锻打印次数与应力场集中区域通过路径规划软件进行模拟结合，即可确定所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数，其中，所述路径规划软件包括但不限于LMDCAM 、LiMAMS-SLM等软件，路径规划软件可根据需求优化并确定合适的激光扫描路径。将所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数进行保存生成切片文件，使得后续去支撑的锻打印系统可以根据切片文件中的配置参数等信息对待打印工件进行打印。通过根据锻打印次数与所述应力场集中区域进行模拟结合，确定所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数，使得获取去支撑的有效的锻打印路径与所需参数。
S140、控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。
在本实施例中，所述控制所述粉末床激光与所述超快激光对所述待打印工件进行锻打印，具体地，根据粉末床激光参数对发射粉末床激光，将所述粉末床激光经过振镜等激光折射的设备后根据粉末床扫描路径对待打印工件的金属粉末进行熔融，在间隔一段时间后根据超快激光路径发射对应的超快激光，使得超快激光根据超快激光路径对熔融后的金属粉末中的应力集中区域进行锻打印，以使超快激光和粉末床激光尽量同时扫描完同一个区域，完成当前层的冲击锻打强化。通过利用超快激光辐照熔融层，逐层冲击锻打熔融层中的应力场集中区域，以降低应力水平，减少打印部件所需支撑结构数量，实现复杂结构去支撑锻打印的增材制造。
在一实施例中，如图5所示，所述步骤S140还包括步骤S141-S142。
S141、控制粉末床激光根据所述粉末床激光参数与所述粉末床扫描路径对所述待打印工件的进行熔融；
S142、在粉末床激光启动预设时间后控制超快激光根据所述超快激光参数与所述超快激光扫描路径以及所述锻打印次数对熔融后的所述应力场集中区域进行锻打印。
在本实施例中，所述粉末床激光根据生成的切片文件中粉末床激光路径与粉末床激光参数对金属粉末开始熔融，随后快速凝固，形成冶金结合层。当粉末床激光开始预设时间后按照切片文件中的超快激光参数发射超快激光，并使得超快激光按照超快激光路径对熔融层中的应力场集中区域进行冲击锻打，完成当前层的冲击锻打强化，其中，可根据粉末床激光与超快激光的扫描路径对预设时间进行调整，使得超快激光和粉末床激光尽量同时扫描完同一个区域即可，对此不进行限定。粉末床激光按照粉末床激光扫描路径融化完当层所有区域后，进行描边，描边结束后，等待当前熔融层冲击锻打强化结束后，与超快激光进入等待状态。等待新一轮的铺粉，铺粉结束后，粉末床激光与超快激光继续根据其对应的配置参数进行工作直至全部层数扫描结束，锻打印结束。通过粉末床激光与超快激光进行锻打印可以在无支撑结构下，高效快捷地实现金属部件低应力增材制造，节省成本和时间增加制造灵活性。
本发明实施例还提供一种去支撑的锻打印系统，图6是本发明实施例提供的一种去支撑的锻打印系统200的示意性框图，如图6所示，所述去支撑的锻打印系统包括：铺粉装置210、粉末床激光装置220、图像监控装置230、超快激光装置240以及中央控制器250；所述铺粉装置210用于将金属粉末平铺至成型基板；所述粉末床激光装置220用于根据粉末床激光参数发射粉末床激光，并控制所述粉末床激光根据粉末床扫描路径对所述金属粉末进行熔融；所述图像监控装置230用于通过监控所述粉末床激光装置获取其工作信号，发射所述工作信号至所述中央控制器；所述超快激光装置240用于接收发射信号后根据超快激光参数发射超快激光，并控制所述超快激光根据超快激光扫描路径和锻打印次数对进行熔融后的金属粉末中的应力场集中区域进行的锻打印；所述中央控制器250用于接收导入的切片文件以确定粉末床配置参数与超快激光配置参数以及所述超快激光的锻打印次数，接收所述工作信号并生成所述发射信号，以及接收所述图像监控装置发送的停止信号以停止打印工作，其中，所述粉末床配置参数包括所述粉末床激光参数、所述粉末床扫描路径，所述超快激光参数包括所述超快激光参数以及所述超快激光扫描路径。
在本实施例中，所述铺粉装置，用于将金属粉末平铺至成型基板。所述铺粉装置中包括粉缸与刮刀等装置，从粉缸中取出金属粉末并通过刮刀将其平铺至成型基板中，并将所述成型基板外的粉末进行回收。通过所述金属粉末平铺至所述成型基板中以完成待打印工作，可以使激光对所述金属粉末进行有效加工。
在本实施例中，所述粉末床激光装置，用于根据粉末床激光参数发射粉末床激光，并控制所述粉末床激光根据粉末床扫描路径对所述金属粉末进行熔融。所述粉末床激光装置是用于发射粉末床激光的装置，在本实施例中，所述粉末床激光装置是一种连续型光纤激光器，激光功率在500-1000W，聚焦光斑直径在70-120μm，能为粉末熔融提供热源。在铺粉装置的刮刀铺粉完成后，粉末床激光装置根据粉末床激光参数发射粉末床激光，并控制所述粉末床激光根据粉末床扫描路径对所述金属粉末进行熔融，其中，所述粉末床激光经过粉末床振镜系统后汇聚于成型基板中。通过粉末床激光对所述金属粉末进行熔融，以对金属粉末进行初次加工。
在本实施例中，所述图像监控装置，用于通过监控所述粉末床激光装置获取其工作信号，发射所述工作信号至所述中央控制器。所述图像监控装置为监控粉末床激光焦点运动轨迹且提供信号的装置，所述图像监控装置由CCD相机和红外热像仪构成，通过相机监控粉末床激光运动轨迹，在监控到所述粉末床激光开始熔融后生成所述粉末床激光工作信号，将所述工作信号发送至所述中央控制器，以使中央控制器在间隔预设时间后将发送发射信号至所述超快激光装置。通过获取粉末床激光的工作信号，以使得中央控制器在合理的时间内生成所述发射信号以对金属粉末进行下一步骤的激光加工。
在一实施例中，所述图像监控装置，用于判断熔融或锻打过程中是否产生扫描路径错误或者铺粉缺陷，若产生所述扫描路径错误或所述铺粉缺陷则生成缺陷信号以终止打印。所述图像监控装置可实时获取锻打印过程中的铺粉状况与激光的扫描路径，并可以根据设定的缺陷条件判断打印过程中是否出现扫描路径错误或者铺粉缺陷，例如，熔池飞溅、未熔等缺陷。若判定产生其中一种缺陷则生成缺陷信号以终止打印。发送缺陷信号至所述中央控制器以重新进行相应的铺粉，将缺陷部分重新进行打印。通过所述图像监控装置可以识别并判断金属粉末加工过程中是否产生缺陷，以保证复杂工件的打印质量。
在本实施例中，所述超快激光装置，用于接收发射信号后根据超快激光参数发射超快激光，并控制所述超快激光根据超快激光扫描路径和锻打印次数对进行熔融后的金属粉末中的应力场集中区域进行的锻打印。所述超快激光装置是用于发送超快激光的装置，所述超快激光装置接收所述中央控制器发送的所述发射信号后发射超快激光，使得超快激光按照超快激光路径对熔融层中的应力场集中区域进行冲击锻打，完成当前层的冲击锻打强化。通过发射超快激光对金属粉末进行锻打印，可以高效快捷地实现金属部件低应力增材制造。
在本实施例中，所述中央控制器，用于接收导入的切片文件以确定粉末床配置参数与超快激光配置参数以及所述超快激光的锻打印次数，接收所述工作信号并生成所述发射信号，以及接收所述图像监控装置发送的停止信号以停止打印工作，其中，所述粉末床配置参数包括所述粉末床激光参数、所述粉末床扫描路径，所述超快激光参数包括所述超快激光参数以及所述超快激光扫描路径。所述中央控制器接收导入的切片文件确定粉末床配置参数与超快激光配置参数所述超快激光的锻打印次数，并将所述配置参数同步至所述粉末床激光装置与超快激光装置，使其可根据对应参数发射激光，以及接收停止信号结束锻打印。通过中央控制器以控制激光发射装置的激光发射以及结束锻打印。
图7是本发明实施例提供的一种去支撑的锻打印装置300的示意性框图。如图7所示，对应于以上去支撑的锻打印方法，本发明还提供一种去支撑的锻打印装置。该去支撑的锻打印装置包括用于执行上述去支撑的锻打印方法的单元，该装置可以被配置于台式电脑、平板电脑、手提电脑、等终端中。具体地，请参阅图7，该去支撑的锻打印装置包括应力场模拟单元310、锻打印模拟单元320、筛选单元330以及答应单元340。
应力场模拟单元310，用于将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域。
在一实施例中，所述应力场模拟单元310包括模拟确定单元与计算单元。
模拟确定单元，用于将所述几何模型通过所述数值模拟仿真法进行模拟确定打印参数；
计算单元，用于将所述打印参数通过数值模拟计算确定所述应力场集中区域。
锻打印模拟单元320，用于将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据。
筛选单元330，用于根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径。
在一实施例中，所述筛选单元330包括判断单元与选定单元。
判断单元，用于依次判断不同次数锻打印下的所述应力分布数据是否处于预设应力范围内；
选定单元，用于若存在多组应力分布数据均处于所述预设应力范围内，则所述应力分布数据中具有最低拉应力的数据为目标应力分布数据。
在一实施例中，所述筛选单元330包括第一确定单元与第二确定单元以及保存单元。
第一确定单元，用于根据所述目标应力分布数据确定对应的锻打印次数；
第二确定单元，用于将所述锻打印次数与所述应力场集中区域通过预设路径规划法进行模拟结合，确定所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数；
保存单元，用于将所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数进行保存生成切片文件。
打印单元340，用于控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。
在一实施例中，所述打印单元340包括熔融单元与锻打印单元。
熔融单元，用于控制粉末床激光根据所述粉末床激光参数与所述粉末床扫描路径对所述待打印工件的进行熔融；
锻打印单元，用于在粉末床激光启动预设时间后控制超快激光根据所述超快激光参数与所述超快激光扫描路径以及所述锻打印次数对熔融后的所述应力场集中区域进行锻打印。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述去支撑的锻打印装置300和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述去支撑的锻打印装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图8所示的计算机设备上运行。
请参阅图8，图8是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备500可以是终端，也可以是服务器，其中，终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等具有通信功能的电子设备。服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图8，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种去支撑的锻打印方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行一种去支撑的锻打印方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现上述方法的步骤。
应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元 (CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令。该程序指令被处理器执行时使处理器执行如上述方法的步骤。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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来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发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明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，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，终端，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种去支撑的锻打印方法，其特征在于，所述方法包括；
将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域；
将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据；
根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径；
控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域步骤，包括：
将所述几何模型通过所述数值模拟仿真法进行模拟确定打印参数；
将所述打印参数通过数值模拟计算确定所述应力场集中区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据的步骤，包括：
依次判断不同次数锻打印下的所述应力分布数据是否处于预设应力范围内；
若存在多组应力分布数据均处于所述预设应力范围内，则所述应力分布数据中具有最低拉应力的数据为目标应力分布数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数的步骤，包括：
根据所述目标应力分布数据确定对应的锻打印次数；
将所述锻打印次数与所述应力场集中区域通过预设路径规划法进行模拟结合，确定所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数；
将所述粉末床激光配置参数与所述超快激光配置参数进行保存生成切片文件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印的步骤，包括：
控制粉末床激光根据所述粉末床激光参数与所述粉末床扫描路径对所述待打印工件的进行熔融；
在粉末床激光启动预设时间后控制超快激光根据所述超快激光参数与所述超快激光扫描路径以及所述锻打印次数对熔融后的所述应力场集中区域进行锻打印。
6.一种去支撑的锻打印系统，其特征在于，所述去支撑的锻打印系统包括：铺粉装置、粉末床激光装置、图像监控装置、超快激光装置以及中央控制器；
所述铺粉装置用于将金属粉末平铺至成型基板；
所述粉末床激光装置用于根据粉末床激光参数发射粉末床激光，并控制所述粉末床激光根据粉末床扫描路径对所述金属粉末进行熔融；
所述图像监控装置用于通过监控所述粉末床激光装置获取其工作信号，发射所述工作信号至所述中央控制器；
所述超快激光装置用于接收发射信号后根据超快激光参数发射超快激光，并控制所述超快激光根据超快激光扫描路径和锻打印次数对进行熔融后的金属粉末中的应力场集中区域进行的锻打印；
所述中央控制器用于接收导入的切片文件以确定粉末床配置参数与超快激光配置参数以及所述超快激光的锻打印次数，接收所述工作信号并生成所述发射信号，以及接收所述图像监控装置发送的停止信号以停止打印工作，其中，所述粉末床配置参数包括所述粉末床激光参数、所述粉末床扫描路径，所述超快激光参数包括所述超快激光参数以及所述超快激光扫描路径。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，包括：
所述图像监控装置用于判断熔融或锻打过程中是否产生扫描路径错误或者铺粉缺陷，若产生所述扫描路径错误或所述铺粉缺陷则生成缺陷信号以终止打印。
8.一种去支撑的锻打印装置，其特征在于，包括：
应力场模拟单元，用于将待打印工件的几何模型在锻打印过程中的应力场通过数值模拟仿真法进行模拟，获取应力场集中区域；
锻打印模拟单元，用于将所述应力场集中区域通过所述数值模拟仿真法进行去支撑情况下超快激光不同次数的锻打印模拟，获取相应的应力分布数据；
筛选单元，用于根据预设应力范围从所述应力分布数据中筛选出目标应力分布数据，并根据所述目标应力分布数据确定粉末床激光配置参数与超快激光配置参数，其中，所述粉末床激光配置参数中包括粉末床激光参数与粉末床扫描路径，所述超快激光配置参数中包括超快激光参数与超快激光扫描路径；
打印单元，用于控制所述粉末床激光与所述超快激光根据其对应的激光参数与扫描路径对所述待打印工件进行锻打印。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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