[发明专利]一种3D打印模型耗材的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印模型耗材的计算方法。

背景技术

3D打印技术，又称为快速成形技术，是基于材料堆积法的一种高新制造技术。具体来说，快速成形技术就是利用三维模型的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。

3D打印机可以根据需要加工的模型或零件的形状，每次制作一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，得到需要制造的立体模型或零件。通常来说的流程为通过电脑制作三维模型文件，将其转换为3D打印机支持的文件格式，在3D打印机中放入耗材就可以开始进行制作。现有技术中的3D打印技术已经趋向成熟，除了常见的立体光固化成型法、选择性激光烧结技术、分层实体制造法、熔积成型法等，更实现了能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。3D打印技术的工业应用已越来越多，耗材成本在整个工艺中占据的比重也越来越大。针对不同的加工方法，消耗的耗材也是不同的。

目前3D打印耗材的计算通常为直接计算需打印零件、模型的体积，乘以耗材密度得到重量。但是，实际上3D打印机创建对象的基本方式是一层层由下往上沉积，计算3D对象消耗的耗材时，遇到不规则的部分时也只能按照完整的结构进行计算。实际计算出的重量远大于实际使用的耗材重量，在增加成本的同时，也造成了不必要的耗材浪费。

发明内容

本发明提供一种3D打印模型耗材的计算方法，旨在提高3D打印模型耗材计算精度和计算效率。

本发明提供一种3D打印模型耗材的计算方法，包括以下步骤：

（1）建立打印对象的三维模型；

（2）确定所述三维模型上沿Z轴任意两点之间的最长边L_max；

（3）沿Z轴方向等距离散所述最长边L_max，将所述三维模型分割为层高相等的离散层；

（4）以所述离散层的层高为边长，构建标准正方体，并定义所述标准正方体的边长为1，体积为V₀；

（5）沿X轴或Y轴在所述离散层上逐次排列多个所述标准正方体；如果一个所述标准正方体与所述离散层的一部分完全重合，则标记该部分为第一部分，并累加所述第一部分的数量；

（6）如果所述离散层的一部分小于一个所述标准正方体的体积，则标记该部分为第二部分；使每一个所述第二部分的一个顶点与所述标准正方体的一个顶点重合；拉伸所述第二部分小于所述标准正方体边长的边直至与所述标准正方体的边长相等，将拉伸值与所述标准正方体的边长相比得到比例值U; 所述第二部分的体积为V₂^’= V₀-V₀*U³ ，U∈{U₁、U_{2, …,} U_n};

（7）分别计算多个所述第一部分的体积和多个所述第二部分的体积，所述三维模型的体积等于多个所述第一部分的体积和多个所述第二部分的体积之和；

（8）根据所述三维模型的体积计算3D打印耗材的重量。

进一步的，所述离散层至少包括一层。

更进一步的，步骤（5）中沿X轴或Y轴在所述离散层上逐次排列多个所述标准正方体时，所述标准正方体的一条边与所述离散层的高重合。

更进一步的，所述离散层由下向上依次排列，对应的，由下向上逐层排列所述标准正方体。

进一步的，将步骤（5）中标记出的多个第一部分进行聚合，聚合后的多个第一部分的体积为V₁；定义所述第一部分的数量为N，N为正整数，V₁=N* V₀³。

更进一步的，将步骤（6）中标记处的多个第二部分进行聚合，聚合后的多个第二部分的体积为V₂；定义所述第二部分的数量为M，M为正整数，V₂ = M* （V₀-V₀*U³） ，U∈{U₁、U_{2, …,} U_n}。

更进一步的，所述标准正方体在建立打印对象的三维模型时存储为X: Y: Z: V₀格式的字符串，其中X、Y、Z为所述离散层的层高。