[发明专利]一种基于3D打印技术制作岩石层理结构模型方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术，具体涉及一种基于3D打印技术制作岩石层理结构模型方法。

背景技术

在小批量的制作中，需要定制模具，造成成本的增加、流程的复杂化和加工周期的延长， 传统的模型制造技术利用去除制造的工艺，模型内部复杂结构的制造不能依靠传统的技术手 段实现。3D打印技术具有精度高、成型快的优点，避免了上述问题；基于添加制造的工艺， 准确打印岩石的内部结构，在模型制造方面明显优于传统制造工艺。

熔融沉积(FDM)技术又叫做熔丝成型，采用热塑性材料，喷头在计算机的控制下，根 据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动；热塑性丝材在喷头被加热熔化成半液态，有 选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层薄片轮廓，一层截面成型完成后工作台下降 一定高度，再进行下一层的涂覆。相比其他技术，基于FDM技术的3D打印机发展成熟，不 需要激光器的支持，成本低。

发明内容

本发明为解决传统模型制造工艺不能满足准确制作岩石模型内部缺陷、表征不同密度、 组成颗粒、颗粒岩石定向排列的复杂构造，并且制作模型周期长、成本高的问题而提供了一 种基于3D打印技术制作岩石层理结构模型方法，为岩石层理结构模型的开发研究提供思路， 实现利用3D打印技术对岩石层理结构进行模型的分岩层快速制作，将代表不同密度、不同 组成颗粒、不同颗粒排列方式的岩层集成到一个模型中，准确打印出岩层内部存在的缺陷， 并且可以根据研究需要对需要模拟的岩石原型做出调整，降低小数量制作模型的时间和经济 成本。

本发明通过以下技术手段来实现上述目的：

一种基于3D打印技术制作岩石层理结构模型的方法，包括以下步骤：

步骤1)使用CAD软件设计N个同种性质的岩层三维模型；

步骤2)将得到的三维模型保存为STL格式并进行分层处理；

步骤3)数据传输至计算机并选择N种打印参数和打印原料；

步骤4)3D打印机连续打印N个模型，控制软件根据分层信息，控制打印机喷头熔化材 料，逐点喷涂完成一层的打印，打印机控制软件控制z轴上升，继续后面打印层的固化直至 模型完成。

在上述的技术方案中，所述性质是岩石层理结构的中沉积物质的种类、颗粒排布方式、 颗粒大小和沉积密度。

在上述的技术方案中，所述岩层三维模型，包含岩层内部缺陷、颗粒以及岩层基体；岩 层底层岩层模型的下表面是水平的，第n+1个模型的上表面与第n个模型的下表面完全一致， 其中，n是大于1的整数，代表N个岩层从下到上的编号。

在上述的技术方案中，所述的N个三维模型分层处理，包含以下步骤：步骤1)底层岩 层选定原点；步骤2)依据底层岩层模型选定的XYZ轴原点选定第n+1个岩层模型的原点。

在上述的技术方案中，所述第n+1个岩层模型的原点的选定的依据是X、Y轴原点坐标 与第n个岩层模型的X、Y轴坐标值一致，Z轴原点坐标与第n个岩层模型X＝0且Y＝0时的 Z轴坐标最大值相等。

在上述的技术方案中，所述材料是是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，或是聚酰胺-6，或是聚碳 酸酯，或是聚乳酸或是以上材料的结合使用，相邻岩层选用不同颜色的材料。

在上述的技术方案中，所述打印参数是每层的打印厚度、填充密度、打印速度以及支撑 结构的设置；打印层度和填充密度根据所打印的岩石层理的密度设置，选择不打印支撑结构， 打印速度优选打印机能够使用的最低速度。

本发明的有益效果在于：为岩石层理结构模型的开发研究提供思路，实现利用3D打印技 术对岩石层理结构进行模型的分岩层快速制作，将代表不同密度、不同组成颗粒、不同颗粒 排列方式的岩层集成到一个模型中，实现准确打印出岩层内部存在的缺陷，确保模型具有代 表性，并且可以根据研究需要对需要模拟的岩石原型做出调整，降低小批量制作模型的时间 和经济成本。

附图说明

图1是本发明提供的基于3D打印技术制作岩石层理结构模型方法流程图；

图2是本发明提供的方法步骤1中岩层模型设计的实施流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明中的技术方案进行详细的描述。

参见图1所示，一种基于3D打印技术制作岩石层理结构模型方法，在使用本发明时包 含以下步骤：