一種優化的3d打印方法
【專利摘要】本發明提供了一種優化的3D打印方法，包括如下步驟：A)生成三維CAD模型；B)將三維CAD模型分割成一系列層片；C)根據所分割的一系列層片，通過噴頭向工作平臺噴涂給定的復合材料的方式打印層片；D)噴頭在工作平臺上打印底層；E)底層打印完成后，打印剩下的所有層片，形成3D復合模型；在B)步驟中，針對工作平臺上的凹凸點，生成打印底層的數據。與現有的3D打印技術相比，本發明創新地對工作平臺的凹凸程度進行分析，并生成相應的打印數據，確定底層打印路徑，從而降低對工作平臺的要求，減小對噴頭的損傷，有效地消除模型底部翹首的現象。
【專利說明】一種優化的3D打印方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及3D打印技術，特別涉及一種優化的3D打印方法。
【背景技術】
[0002]3D打印技術，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印機的工作過程是將材料熔融后，用噴嘴噴涂的方式，在工作平臺上進行分層堆積，打印模型。將材料堆積到工作平臺上時，材料需要與工作平臺的上表面粘接，如果粘接不牢固，會在后續的打印過程中，出現模型與工作平臺的上表面脫離的翹曲現象。
[0003]目前，現有的打印方式，為了確保模型底部能與工作平臺的上表面較好粘接，通常需要工作平臺的上表面非常平整，不能有凹陷或者凸起，否則會成為模型翹曲的節點，并且會因為擠壓而損傷噴頭。為了滿足這一點，在工作平臺的設計上就受到很大的局限。然而，如圖1所示，由于打印機功能的需求，必須在工作平臺上增加許多的智能控制結構，在增加智能控制機構后，工作平臺表面形狀會有所不同，在工作平臺表面會留有安裝定位孔，校正基準點等凹凸點。如圖2所示，現有的打印方式如果遇到表面帶有凹凸點的工作平臺，噴頭可能與其摩擦碰撞，而且還會導致圓圈圈住處點粘接不牢，容易翹曲。
[0004]所以，如何降低對工作平臺的要求、如何減小對噴頭的損傷、如何消除模型底部翹曲現象，成為本領域技術人員一直追求的目標。
【發明內容】
[0005]為解決在3D打印過程中降低對工作平臺的要求、減小對噴頭的損傷、消除模型底部翹曲現象，本發明提供了一種優化的3D打印方法。
[0006]為實現上述目的，本發明的一種優化的3D打印方法包括如下步驟:
[0007]A)生成三維CAD模型；
[0008]B)將三維CAD模型分割成一系列層片；
[0009]C)根據所分割的一系列層片，通過噴頭向工作平臺噴涂給定的復合材料的方式打印層片；
[0010]D)噴頭在工作平臺上打印底層；
[0011]E)底層打印完成后，打印剩下的所有層片，形成3D復合模型；
[0012]在B)步驟中，針對工作平臺上的凹凸點，生成打印底層的數據。
[0013]目前的3D打印技術在軟件分析模型、分層處理時，僅僅由預先設計好的模型決定打印路徑，所以在打印底層時對工作平臺表面要求較高。與現有技術相比，本發明打印底層之前，會針對工作平臺的凹凸程度而生成相應的打印數據，改變打印路徑，從而降低對工作平臺的要求，減小對噴頭的損傷，有效地消除模型底部翹首的現象。
[0014]進一步地，通過打印底層的數據，底層的打印路徑將繞開工作平臺的凹凸點，打印路徑的形狀根據不同的工作平臺進行變化。
[0015]根據打印底層的數據，每當噴頭打印到工作平臺的凹凸點附近時，就會繞開凹凸點，使噴頭沒有與工作平臺的凹凸點接觸的機會，凹凸點無法再損傷噴頭，同時不再要求工作平臺表面必須非常平整，并且保證了模型底部不會發生翹首的現象。
[0016]進一步地，當噴頭運動到工作平臺上的凹凸點附近時，噴頭會向左或右移動，偏離凹凸點，然后再繼續打印。
[0017]進一步地，每當噴頭運動到工作平臺上的凹凸點附近時，噴頭向上移動，跳過凹凸點，然后再繼續打印。
[0018]進一步地，每當噴頭運動到工作平臺上的凹凸點附近時，以凹凸點為圓心，在凹凸點的周圍進行環形打印。
[0019]進一步地，底層打印完畢后，接下來打印第二打印層，第二打印層將底層打印時繞過的凹凸點封閉，形成完整的平面，后續打印層的打印在平面上完成。
[0020]由于底層打印路徑是針對工作平臺表面設計的特殊路徑，所以底層打印繞開了工作平臺表面的凹凸點，底層打印結束后，第二打印層便封閉了工作平臺上的凹凸點，使得模型底部的打印非常密實，不會發生翹首現象。第二打印層及后續打印層與常規打印方式相同，
[0021]本發明的有益效果為:與現有的3D打印技術相比，本發明創新地對工作平臺的凹凸程度進行分析，并生成相應的打印數據，從而降低對工作平臺的要求，減小對噴頭的損傷，有效地消除模型底部翹首的現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為帶有凹凸點的工作平臺的主視圖。
[0023]圖2為現有打印方式在工作平臺上打印底層的主視圖。
[0024]圖3為以錯開凹凸點的方式在工作平臺上打印底層的主視圖。
[0025]圖4為以跳躍凹凸點的方式在工作平臺上打印底層的主視圖。
[0026]圖5為以環繞凹凸點的方式在工作平臺上打印底層的主視圖。
[0027]圖6為通過繞開方式在帶有凹凸點的工作平臺上逐層打印的立體圖。
[0028]圖中，
[0029]1、工作平臺；2、凹凸點；3、底層；4、第二打印層；5、后續打印層。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0031]如圖1-6所示，針對帶有凹凸點2的工作平臺1，本發明涉及一種優化的3D打印方法，包括如下步驟:
[0032]A)生成三維CAD模型；
[0033]B)將三維CAD模型分割成一系列層片；
[0034]C)根據所分割的一系列層片，通過噴頭向工作平臺噴涂給定的復合材料的方式打印層片；
[0035]D)噴頭在工作平臺上打印底層3 ；
[0036]E)底層3打印完成后，打印剩下的所有層片，形成3D復合模型；
[0037]在B)步驟中，針對工作平臺I上的凹凸點2，生成打印底層3的數據也就是自動生成底層3的打印路徑，打印路徑的形狀根據不同的工作平臺I進行變化。需要說明的是，底層3是組成模型的一系列層片中最下側的一層或者幾層。
[0038]上述過程實現的基礎是: 申請人:事先已經掌握了工作平臺I的表面凹凸程度的數據，比如，工作平臺表面的相對位置的坐標數據，并將這部分數據輸入到軟件分析模型中，生成底層3的數據，進而確定了底層3打印路徑。
[0039]打印路徑中，在底層3，繞開工作平臺I的凹凸點2，接下來打印第二打印層4，第二打印層4將繞開的凹凸點2表面以輕松的方式封閉凹凸點2，形成一個完整的平面，在接下來打印后續打印層5時，逐漸密實。需要說明的是，為了方便描述，將底層3的層數設為I層，但在實際使用時，根據凹凸點2的凹凸程度選擇底層3的層數，一般為3-6層。
[0040]通過上述方式對掃描路徑的優化，在生成打底層3數據時，按照預先設定的工作平臺I形狀參數，對路徑進行優化，使3D打印底層3的過程中，避開工作平臺I表面凹凸點2，這種方式的3D打印機能夠兼容不同形狀、不同表面的工作平臺1，使模型能夠與工作平臺I很好地粘接，避免因工作平臺I表面不平整因素造成的模型底部翹曲現象。另外，在保證模型打印質量的同時，保護噴頭，減少磨損。
[0041]實施例1:如圖3所示，在軟件分析模型，分層處理的過程中，生成錯開式的路徑。在在底層3打印的過程中，每當噴頭運動到工作平臺I上的凹凸點2附近時，噴頭會向左或右移動，偏離凹凸點2，然后再繼續打印，通過錯開的方式繞過凹凸點2。如圖6所示，底層3打印完畢后，接下來的打印與現有打印的方式相同，按照常規的方式打印第二打印層4，從而將底層3打印時通過錯開的方式繞過的凹凸點2封閉，形成完整的平面，后續打印層5的打印都是在平面上完成的。
[0042]實施例2:如圖4所示，在軟件分析模型，分層處理的過程中，生成跳躍式的路徑。在底層3打印的過程中，每當噴頭運動到工作平臺I上的凹凸點2附近時，噴頭向上移動，跳過凹凸點2，然后再繼續打印，通過跳起的方式繞過凹凸點2。如圖6所示，底層3打印完畢后，接下來的打印方式與實施例1相同。
[0043]實施例3:如圖5所示，在軟件分析模型，分層處理的過程中，生成環繞式的路徑。在底層3打印的過程中，每當噴頭運動到工作平臺I上的凹凸點2附近時，以凹凸點2為圓心，在凹凸點2的周圍進行環形打印，以環繞的方式繞過凹凸點2。如圖6所示，底層3打印完畢后，接下來的打印方式與實施例1相同。
[0044]以上結合實施例對本發明的【具體實施方式】進行了詳細的說明，但是本發明并不限于上述的實施方式，在本領域普遍技術人員具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化，比如通過其他繞過凹凸點2的方式，但這些變化都在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種優化的3D打印方法，包括如下步驟: A)生成三維CAD模型； B)將三維CAD模型分割成一系列層片； O根據所分割的一系列層片，通過噴頭向工作平臺噴涂給定的復合材料的方式打印層片; D)噴頭在工作平臺上打印底層(3)； E)底層(3)打印完成后，打印剩下的所有層片，形成3D復合模型； 其特征在于:在B)步驟中，針對工作平臺(I)上的凹凸點(2)，生成打印底層(3)的數據。
2.根據權利要求1所述的優化的3D打印方法，其特征在于:通過打印底層(3)的數據，底層(3)的打印路徑將繞開工作平臺(I)的凹凸點(2)，打印路徑的形狀根據不同的工作平臺⑴進行變化。
3.根據權利要求2所述的優化的3D打印方法，其特征在于:當噴頭運動到工作平臺(I)上的凹凸點(2)附近時，噴頭會向左或右移動，偏離凹凸點(2)，然后再繼續打印。
4.根據權利要求2所述的優化的3D打印方法，其特征在于:每當噴頭運動到工作平臺(I)上的凹凸點(2)附近時，噴頭向上移動，跳過凹凸點(2)，然后再繼續打印。
5.根據權利要求2所述的優化的3D打印方法，其特征在于:每當噴頭運動到工作平臺(I)上的凹凸點(2)附近時，以凹凸點⑵為圓心，在凹凸點⑵的周圍進行環形打印。
6.根據權利要求2至5中任一權利要求所述的優化的3D打印方法，其特征在于:底層(3)打印完畢后，接下來打印第二打印層(4)，第二打印層(4)將底層(3)打印時繞過的凹凸點(2)封閉，形成完整的平面，后續打印層(5)的打印在平面上完成。
【文檔編號】B29C67/00GK104190936SQ201410495935
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】郭戈, 姚立偉 申請人:北京太爾時代科技有限公司