CN118123048A - 金属3d打印牙支架模型支撑结构、支撑生成装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及3D打印领域，旨在解决已知3D打印模型支撑结构支撑稳定性不足或去除难度较大的问题，提供金属3D打印牙支架模型支撑结构、支撑生成装置及方法。其中，金属3D打印牙支架模型支撑结构包括支撑体和多个接触部；多个接触部分布在模型的表面；支撑体一端连接多个接触部以支撑模型、另一端用于支撑至打印平台。本申请的有益效果是支撑稳定且打印完成后支撑结构去除较容易。

Description

金属3D打印牙支架模型支撑结构、支撑生成装置及方法

技术领域

本申请涉及3D打印领域，具体而言，涉及金属3D打印牙支架模型支撑结构、金属3D打印牙支架模型支撑生成装置及金属3D打印牙支架模型支撑生成方法。

背景技术

一些激光3D打印模型在打印前需要对模型进行添加支撑，以确保模型打印过程中模型的变形或坍塌。

对于一些结构复杂的打印件，例如金属打印的牙支架，其支撑设计较为复杂，且支撑结构和打印件之间的金属结合较强，已知技术中的支撑结构存在支撑稳定性不足或打印完成后不容易去除的问题。

发明内容

本申请旨在提供一种金属3D打印牙支架模型支撑生成方法，以解决已知3D打印模型支撑结构支撑稳定性不足或去除难度较大的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请提供一种金属3D打印牙支架模型支撑结构，所述支撑结构包括支撑体和多个接触部；多个所述接触部分布在所述模型的表面。所述支撑体一端连接多个所述接触部以支撑所述模型、另一端用于支撑至打印平台。

在一种可能的实施方式中：

所述接触部和所述模型表面的支撑接触点的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm；或者，所述接触部和所述模型表面的支撑接触点的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm；

所述支撑接触点的宽度为0.3-0.6mm，其中宽度指所述支撑接触点的外轮廓在垂直于该支撑接触点的扫描方向上相对的点的间距的最大值。

在一种可能的实施方式中：

所述空心的厚壁结构包括空心的三角形结构或空心的圆形结构。

在一种可能的实施方式中：

所述模型的表面包括朝向打印平台的底面和连接于所述底面上的侧面，所述侧面和所述底面相交于边界线；

所述底面上分布有多个所述接触部，所述边界线上分布有多个所述接触部，且在所述边界线上分布的接触部的分布密度大于在所述底面上分布的接触部的分布密度。

在一种可能的实施方式中：

所述底面为具有凹凸不平的花纹的曲面；

在所述底面在所述打印平台的台面的投影面上，支撑连接所述底面的多个所述接触部的投影均匀分布。

在一种可能的实施方式中：

所述边界线包括齿形边界线和弧形边界线；

所述齿形边界线上的齿底处和齿顶处分布有所述接触部；所述弧形边界线的最高点和最低点分别分布有所述接触部。

在一种可能的实施方式中：

所述边界线上的多个接触部等间距设置，间距为所述宽度的两倍；

所述底面上的多个接触部中，相邻接触部的间距为所述宽度的3-5倍。

在一种可能的实施方式中：

所述支撑体包括多个支撑杆，多个所述支撑杆连接成网状，且各个所述支撑杆的顶部设置所述接触部。

本申请还提供一种金属3D打印牙支架模型支撑生成方法，所述模型包括底面和侧面，所述底面和侧面相交于边界线，所述支撑生成方法包括：

获取所述模型的底面和边界线信息；

选择支撑所述模型表面的支撑接触点，所述支撑接触点的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm，宽度为0.3-0.6mm；或者，所述支撑接触点的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm，所述宽度为0.3-0.6mm；

支撑接触点排布，在所述底面和所述边界线上分别排布所述支撑接触点；

接触部生成，在各支撑接触点处分别生成接触部，所述接触部与所述模型之间的接触点为所述支撑接触点；

支撑体生成，生成支撑于打印平台和各个所述接触部之间的支撑体。

在一种可能的实施方式中：

所述边界线包括齿形边界线和弧形边界线；

所述底面上分布有多个所述接触部，所述边界线上分布有多个所述接触部，且在所述边界线上分布的接触部的分布密度大于在所述底面上分布的接触部的分布密度；

所述底面为具有凹凸不平的花纹的曲面，在所述底面在所述打印平台的台面的投影面上，支撑连接所述底面的多个所述接触部的投影均匀分布；

所述齿形边界线上的齿底处和齿顶处分布有所述接触部；所述弧形边界线的最高点和最低点分别分布有所述接触部；

所述边界线上的多个接触部等间距设置，间距为所述宽度的两倍；所述底面上的多个接触部中，相邻接触部的间距为所述宽度的3-5倍。

本申请还提供一种金属3D打印牙支架模型支撑生成装置，所述模型包括底面和侧面，所述底面和侧面相交于边界线，所述支撑生成装置包括：

获取模块，用于获取所述模型的底面和边界线信息；

设定模块，用于设定支撑所述模型的表面的支撑接触点，所述支撑接触点的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm；或者，所述支撑接触点的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm；所述支撑接触点的宽度为0.3-0.6mm，其中宽度指所述支撑接触点的外轮廓在垂直于该支撑接触点的扫描方向上相对的点的间距的最大值；

排布模块，用于在所述底面和所述边界线上分别排布所述支撑接触点；

第一生成模块，用于在各支撑接触点处分别生成接触部，所述接触部与所述模型之间的接触点为所述支撑接触点；

第二生成模块，用于生成支撑于打印平台和各个所述接触部之间的支撑体。

本申请中的金属3D打印牙支架模型支撑结构、金属3D打印牙支架模型支撑生成装置及金属3D打印牙支架模型支撑生成方法，通过设定特定的支撑接触点、支撑接触点的排布方式以及对应的支撑体结构设计，具有支撑结构支撑稳定且打印完成后支撑结构去除较容易的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中提及之附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例中的支撑结构支撑牙支架模型的示意图；

图2为空心三角形的支撑接触点的截面形状示意图；

图3为空心圆的支撑接触点的截面形状示意图；

图4为加厚十字的支撑接触点的截面形状示意图；

图5为底面的支撑接触点排布示意图；

图6为齿形边界线的支撑接触点排布示意图；

图7为弧形边界线的支撑接触点排布示意图；

图8为支撑体的第一种实施方式的示意图；

图9为支撑体的第二种实施方式的示意图；

图10为支撑体的第三种实施方式的示意图；

图11为本申请实施例中的金属3D打印牙支架模型支撑生成方法的流程图；

图12为本申请实施例中的金属3D打印牙支架模型支撑生成装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

支撑结构 10

支撑体 11

支撑杆 12

连杆 13

接触部 14

支撑接触点 15

打印平台 30

台面 31

模型 50

底面 51

花纹 51a

边界线 52

齿形边界线 52a

齿底D1

齿顶D2

弧形边界线 52b

最高点D3

最低点D4

侧面 53

支撑生成装置 200

获取模块 210

设定模块 220

排布模块 230

第一生成模块 240

第二生成模块 250

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

增材制造技术是通过排版软件将三维零件，转化为二维图层，再将二维图层逐层堆叠成型的技术。而牙支架工厂常用传统的铸造方式成型，需要耗费大量时间、精力，也非常依赖于工人的精神状态。并且，铸造成型的牙支架内部容易出现气泡等缺陷。

目前市场逐渐应用3D打印增材制造技术在牙支架的生产上，但市场上各式各样的排版软件，对于数据处理的方案都大同小异，应用大量的连接杆(连接在模型上用于降低变形量的圆柱杆)、多种支撑配合使用的方式成型零件，但数据处理非常复杂，处理过程非常依赖于数据处理人员的经验。

一些技术中，首先需要对模型进行数据处理，对软件设计成型的支撑结构进行修复，再进行数据摆放、支撑添加等常规流程。支撑添加流程往往需要技术人员对零件进行多次支撑添加，有时需要手动补充支撑、手动调整支撑的成型区域等，处理复杂、效率低，且可能出现成型失败或后处理难度加大的问题。

牙支架等模型因其结构复杂，在应用3D打印成型技术时，支撑结构是必须的，若无良好的支撑解决方案，3D打印技术在牙支架中的应用将大大受限。

本实施例从支撑接触点形状、支撑接触点排布、支撑体结构分别进行设计，得到的支撑结构稳定性好。

参见图1，本实施例提出一种金属3D打印牙支架模型支撑结构10，用于支撑打印模型50。

支撑结构10包括支撑体11和多个接触部14。多个接触部14分布在模型50的表面。支撑体11一端连接多个接触部14以支撑模型50、另一端用于支撑至打印平台30。

已知技术中，支撑结构10和模型50之间的支撑接触点的通常为一字形、十字形、三角形、圆形等。然而已知技术中的一字形和十字形结构，实际上采用的是薄片结构，成型中的支撑还保留有一定的塑性，在成型中这两种支撑容易跟随支架发生形变，想要对抗形变，这两种结构需要修改为较大的尺寸，且支撑效果并不理想，还会加大支撑去除能力。已知技术中的三角形和长方形两种类型与模型50结合面积较大，较大面积的金属结构的结合不利于后处理阶段，尤其薄壁零件支架使用这两种支撑方式时，去除支撑容易将支架崩断。

本实施例中，支撑结构10和模型50之间的支撑接触点设置为空心的厚壁结构，如图2示出的空心的三角形(即三角环)或图3示出的空心的圆形(即圆环)，壁厚为0.01-0.05mm，宽度为0.3-0.6mm；或者，接触部14和模型50表面的支撑接触点15的形状为图4示出的加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm，宽度为0.3-0.6mm。其中，宽度指支撑接触点15的外轮廓在垂直于该支撑接触点15的扫描方向上相对的点的间距的最大值。例如，对于图2示出的空心三角形，其壁厚h1为各边的厚度，宽度d1等于空心三角形的外轮廓三角形的高；对于图3示出的空心圆形，其壁厚h2为圆环的厚度，宽度d2等于圆环的外轮廓圆的直径；对于图4示出的加厚十字形，其壁厚h3为加厚十字的各边的厚度，宽度d3等于加厚十字的外轮廓十字的各边的长度。

圆环与三角环结构稳定，对于支撑使用圆环和三角环，以空心的方式成型能够可靠地抵抗支架形变，且后处理(支撑去除)简单，残留少。

并且，实际打印表明，采用壁厚0.01-0.05mm且宽度为0.3-0.6mm的上述形状的支撑接触点15，能够提供足够可靠的支撑稳定性，利于复杂的牙支架的支撑，且即使所支撑的模型为薄壁金属件，在打印完成后支撑去除也不易出现结构损坏或支撑去除失败的问题，确保打印的良品率。

再次参见图1，本实施例中，模型50的表面包括朝向打印平台30的底面51和连接于底面51上的侧面53，侧面53和底面51相交于边界线52。

参见图5、图6和图7，底面51上分布有多个接触部14，边界线52上分布有多个接触部14，且在边界线52上分布的接触部14的分布密度大于在底面51上分布的接触部14的分布密度。

牙支架在采用金属3D打印成型过程中，会发生收缩现象，模型50的边界线52上排布支撑接触点15，且边界线52排布密度比底面51密度大，有利于适应牙支架打印过程的收缩现象。

参见图5，底面51为具有凹凸不平的花纹51a的曲面。在底面51在打印平台30的台面31的投影面上，支撑连接底面51的多个接触部14的投影均匀分布。

参见图6和图7，边界线52包括齿形边界线52a和弧形边界线52b。如图6中示出的，齿形边界线52a上的齿底D1处和齿顶D2处分布有接触部14。如图7示出的，弧形边界线52b的最高点D3和最低点D4分别分布有接触部14。

本实施例中，边界线52上的多个接触部14等间距设置，间距为宽度的两倍。底面51上的多个接触部14中，相邻接触部14的间距为宽度的3-5倍。

以十字加厚的支撑接触点15为例，支撑接触点15的宽度h3为0.3-0.6mm，其在边界线52处分布的距离为2倍h3，即0.6-1.2mm；支架底部区域存在花纹51a，将花纹51a考虑为整体平面，再将底部区域支撑间距b设定在3-5倍的h3，即0.9-3.0mm。

本实施例中，支撑体11包括多个支撑杆12，多个支撑杆12连接成网状，且各个支撑杆12的顶部设置接触部14。非限制性的，支撑体11的结构可以为图8示出的多个支撑杆12由连杆13连接在一起的结构，也可以是图9示出的多个支撑杆12连接形成的栅格形结构，也可以是图10示出的多根支撑杆12连接打印平台30一端相互连接的团支撑形式。需要说明的是，图8-图10中的支撑杆12和/或连杆13的数量仅为示例，在实际中，支撑杆12的数量需根据模型50的支撑需要确定。

通过相互连接的多支撑杆12形成的支撑体11，其具有更高的结构稳定性。参见图1，尤其对于牙支架等形状不规则的模型50，在3D打印成型中模型50边缘部位会往内部区域收缩，不止会产生垂直方向的拉力Fy，还会产生水平方向的拉力Fx，上述支撑体11通过多个支撑杆12之间的相互连接，能够有效抵抗垂直方向和水平方向的拉力。

参见图11，本申请还提供一种金属3D打印牙支架模型支撑生成方法，用于生成上述的支撑结构10。其中，模型50包括底面51和侧面53，底面51和侧面53相交于边界线52。支撑生成方法包括：

获取模型50的底面51和边界线52信息；

选择支撑模型50表面的支撑接触点15，支撑接触点15的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm；或者，接触部14和模型50表面的支撑接触点15的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm；宽度为0.3-0.6mm；

支撑接触点15排布，在底面51和边界线52上分别排布支撑接触点15；

接触部14生成，在各支撑接触点15处分别生成接触部14，接触部14与模型50之间的接触点为支撑接触点15；

支撑体11生成，生成支撑于打印平台30和各个接触部14之间的支撑体11。

本实施例中，边界线52包括齿形边界线52a和弧形边界线52b。底面51上分布有多个接触部14，边界线52上分布有多个接触部14，且在边界线52上分布的接触部14的分布密度大于在底面51上分布的接触部14的分布密度。底面51为具有凹凸不平的花纹51a的曲面，在底面51在打印平台30的台面31的投影面上，支撑连接底面51的多个接触部14的投影均匀分布。齿形边界线52a上的齿底D1处和齿顶D2处分布有接触部14；弧形边界线52b的最高点D3和最低点D4分别分布有接触部14。边界线52上的多个接触部14等间距设置，间距为宽度的2倍；底面51上的多个接触部14中，相邻接触部14的间距为宽度的3-5倍。

参见图12，本实施例还提供一种金属3D打印牙支架模型支撑生成装置200，模型50包括底面51和侧面53，底面51和侧面53相交于边界线52，支撑生成装置200包括：

获取模块210，用于获取模型50的底面51和边界线52信息；

设定模块220，用于设定支撑模型50的表面的支撑接触点15，支撑接触点15的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm；或者，支撑接触点15的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm；支撑接触点15的宽度为0.3-0.6mm，其中宽度指支撑接触点15的外轮廓在垂直于该支撑接触点15的扫描方向上相对的点的间距的最大值；

排布模块230，用于在底面51和边界线52上分别排布支撑接触点15；

第一生成模块240，用于在各支撑接触点15处分别生成接触部14，接触部14与模型50之间的接触点为支撑接触点15；

第二生成模块250，用于生成支撑于打印平台30和各个接触部14之间的支撑体11。

本申请中的金属3D打印牙支架模型支撑结构10、金属3D打印牙支架模型支撑生成装置200及金属3D打印牙支架模型支撑生成方法，通过设定特定的支撑接触点15、支撑接触点15的排布方式以及对应的支撑体11结构设计，具有支撑结构10支撑稳定且打印完成后支撑结构10去除较容易的有益效果。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属3D打印牙支架模型支撑结构，其特征在于：

所述支撑结构包括支撑体和多个接触部；多个所述接触部分布在所述模型的表面；

所述支撑体一端连接多个所述接触部以支撑所述模型、另一端用于支撑至打印平台。

2.根据权利要求1所述的金属3D打印牙支架模型支撑结构，其特征在于：

所述接触部和所述模型表面的支撑接触点的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm；或者，所述接触部和所述模型表面的支撑接触点的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm；

所述支撑接触点的宽度为0.3-0.6mm，其中宽度指所述支撑接触点的外轮廓在垂直于该支撑接触点的扫描方向上相对的点的间距的最大值。

3.根据权利要求2所述的金属3D打印牙支架模型支撑结构，其特征在于：

空心的厚壁结构包括空心的三角形结构或空心的圆形结构。

4.根据权利要求2所述的金属3D打印牙支架模型支撑结构，其特征在于：

所述模型的表面包括朝向打印平台的底面和连接于所述底面上的侧面，所述侧面和所述底面相交于边界线；

所述底面上分布有多个所述接触部，所述边界线上分布有多个所述接触部，且在所述边界线上分布的接触部的分布密度大于在所述底面上分布的接触部的分布密度。

5.根据权利要求4所述的金属3D打印牙支架模型支撑结构，其特征在于：

所述底面为具有凹凸不平的花纹的曲面；在所述底面在所述打印平台的台面的投影面上，支撑连接所述底面的多个所述接触部的投影均匀分布；

所述边界线包括齿形边界线和弧形边界线；所述齿形边界线上的齿底处和齿顶处分布有所述接触部；所述弧形边界线的最高点和最低点分别分布有所述接触部。

6.根据权利要求4所述的金属3D打印牙支架模型支撑结构，其特征在于：

所述边界线上的多个接触部等间距设置，间距为所述宽度的2倍；

所述底面上的多个接触部中，相邻接触部的间距为所述宽度的3-5倍。

7.根据权利要求1所述的金属3D打印牙支架模型支撑结构，其特征在于：

所述支撑体包括多个支撑杆，多个所述支撑杆连接成网状，且各个所述支撑杆的顶部设置所述接触部。

8.一种金属3D打印牙支架模型支撑生成方法，所述模型包括底面和侧面，所述底面和侧面相交于边界线，其特征在于，所述支撑生成方法包括：

获取所述模型的底面和边界线信息；

选择支撑所述模型表面的支撑接触点，所述支撑接触点的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm，宽度为0.3-0.6mm；或者，所述支撑接触点的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm，宽度为0.3-0.6mm；

支撑接触点排布，在所述底面和所述边界线上分别排布所述支撑接触点；

接触部生成，在各支撑接触点处分别生成接触部，所述接触部与所述模型之间的接触点为所述支撑接触点；

支撑体生成，生成支撑于打印平台和各个所述接触部之间的支撑体。

9.根据权利要求8所述的金属3D打印牙支架模型支撑生成方法，其特征在于：

所述边界线包括齿形边界线和弧形边界线；

所述底面上分布有多个所述接触部，所述边界线上分布有多个所述接触部，且在所述边界线上分布的接触部的分布密度大于在所述底面上分布的接触部的分布密度；

所述底面为具有凹凸不平的花纹的曲面，在所述底面在所述打印平台的台面的投影面上，支撑连接所述底面的多个所述接触部的投影均匀分布；

所述齿形边界线上的齿底处和齿顶处分布有所述接触部；所述弧形边界线的最高点和最低点分别分布有所述接触部；

所述边界线上的多个接触部等间距设置，间距为所述宽度的两倍；所述底面上的多个接触部中，相邻接触部的间距为所述宽度的3-5倍。

10.一种金属3D打印牙支架模型支撑生成装置，所述模型包括底面和侧面，所述底面和侧面相交于边界线，其特征在于，所述支撑生成装置包括：

获取模块，用于获取所述模型的底面和边界线信息；

设定模块，用于设定支撑所述模型的表面的支撑接触点，所述支撑接触点的形状为空心的厚壁结构，壁厚为0.01-0.05mm；或者，所述支撑接触点的形状为加厚十字形，加厚十字形各边的壁厚为0.01-0.05mm；所述支撑接触点的宽度为0.3-0.6mm，其中宽度指所述支撑接触点的外轮廓在垂直于该支撑接触点的扫描方向上相对的点的间距的最大值；

排布模块，用于在所述底面和所述边界线上分别排布所述支撑接触点；

第一生成模块，用于在各支撑接触点处分别生成接触部，所述接触部与所述模型之间的接触点为所述支撑接触点；

第二生成模块，用于生成支撑于打印平台和各个所述接触部之间的支撑体。