[发明专利]基于三维扫描和3D打印的屏蔽材料制造方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及核辐射屏蔽材料的制备技术领域，更具体地涉及一种基于三维 扫描和3D打印的屏蔽材料制造方法及其系统。

背景技术

在核能源系统中，核聚变(或裂变)会产生各种辐射射线，该辐射射线不 仅会污染环境，还会对人体造成伤害。因此，在核电厂的某些阀门处或某些管 道处需要通过屏蔽材料对辐射射线进行屏蔽，以减少环境污染和人体伤害。

目前，关于屏蔽材料的制造，主要采用模压-挤出工艺或直接挤出工艺。但 是，上述两种制造工艺存在以下缺点：(1)所制造出的屏蔽材料均匀性、成材 性和密实度较差，易产生气孔等问题；(2)所制造出的屏蔽材料形状单一，没 能结合需屏蔽的物体的形状进行相应设计及制造，因此不能贴合需屏蔽的物体， 屏蔽效果差。此外，在进行制造之前的屏蔽设计中，需要现场考察，而核电厂 分布范围广、每一核电厂内所需屏蔽的地方多，给屏蔽设计带来了极大的困难。

而随着技术的发展，3D打印技术是通过逐层堆积材料直接制造产品，带来 了制造工艺和生产模式的变革。且该技术已经在航空航天、国防军工和新产品 开发等领域得到了应用。

因此，鉴于传统屏蔽材料制造工艺中的上述缺陷及3D技术的广泛应用，有 必要提供一种新的、基于三维扫描和3D打印的屏蔽材料制造方法及其系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维扫描和3D打印的屏蔽材料制造方法及 其系统，以解决现有技术中所制造出的屏蔽材料均匀性差、成材性差、密实度 差、易产生气孔、形状单一及屏蔽设计困难等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于三维扫描和3D打印的屏蔽材料制 造方法，包括：

通过三维扫描装置对需屏蔽的位置进行三维扫描，以获取扫描数据；

将扫描数据发送至云平台装置进行校核及改进，以得到需打印的3D图纸；

将3D图纸发送至3D打印装置进行打印，以打印出屏蔽材料。

与现有技术相比，本发明先通过三维扫描装置对需屏蔽的位置进行扫描以 获取扫描数据，再通过云平台装置对扫描数据进行校核及改进以得到需打印的 3D图纸，最后通过3D打印装置进行打印以实现屏蔽材料的制造。因此，本发 明具有以下优点：

(1)将三维扫描装置、云平台装置及3D打印装置智能地结合，让用户可 以更加方便地将实物转换成可用于3D打印的三维数据材料，实现了屏蔽需求的 离线设计、出图，降低了屏蔽设计难度，最大可能降低了工作人员在屏蔽设计 中所受到的辐射剂量；

(2)提高了核电屏蔽设计的可靠性、灵活性、安全性和经济性；

(3)大大地缩短了研发进程，降低了成本，所制造出的屏蔽材料均匀性、 成材性及密实度好，不易产生气孔，且形状与所需屏蔽的物体基本一致，可以 实现两者之间的贴合，可以满足核电站管道阀门种类、大小和范围等不同的需 求；

(4)由于云平台装置的引入，可应用于所有在运及在建的核电站，无地域 限制，可满足不同地域用户制造屏蔽材料的需求；

(5)还可推广到放射治疗、工业探伤等存在辐射屏蔽需求的其它领域。

具体地，云平台装置包括相互连接的云平台服务器和用户终端。其中，用 户终端为智能手机、电脑或笔记本电脑。

较佳地，通过三维扫描装置对需屏蔽的位置进行三维扫描之前包括：

建立三维扫描装置与云平台服务器之间及3D打印装置与云平台服务器之 间的通信连接；

建立三维扫描装置访问及上传数据至云平台服务器的权限机制，以及建立 用户终端访问及从云平台服务器下载数据的权限机制。

具体地，将扫描数据发送至云平台装置进行校核及改进以得到需打印的3D 图纸具体包括：

将扫描数据发送至云平台服务器，云平台服务器接收扫描数据，按格式自 动将扫描数据存入云平台服务器的数据库中；

云平台服务器通过逆向软件对扫描数据进行预处理，以生成CAD模型文件；

用户终端访问云平台服务器并下载CAD模型文件，根据尺寸精度、粗糙度、 打印材料及切片方式将CAD模型文件与设计图纸进行校核、改进；

待确认无误后得到需打印的3D图纸，并发送3D图纸及确认指令至云平台 服务器。

具体地，保存扫描数据的格式包括扫描地点、扫描时间及扫描对象。

具体地，打印出屏蔽材料具体包括：