[发明专利]一种面向3D打印的内部填充优化方法

说明书

一种面向3D打印的内部填充优化方法，包括输入待成形件模型和最小壁厚，确定成形方位与切片层厚；获取待成形件的最小成形倾斜角；对实体模型进行切片；按照从上到下的顺序依次根据各切片层的输入轮廓、结合最小成形倾斜角获得对应的内轮廓；所有切片层的填充区域依次序共同组成填充路径，将填充路径输出为3D打印路径文件。本发明的优点在于在保证了可成形性的基础上对实体模型的内部填充区域进行优化，减少了工件的内部填充体积，提高了成形效率、减少了成形材料的耗费。

技术领域

本发明涉及3D打印技术优化方法领域，尤其涉及一种面向3D打印的内部填充优化方法。

背景技术

3D打印技术是直接利用模型的数字文件通过逐层叠加的方式来构造实体的技术，可采用的材料包括多种粉末状金属与高分子材料。由于彻底改变了加工成形模式，3D打印技术可以用来加工传统减材或等材加工方法难以制造的零件，可以提高加工零件的复杂性。此外，3D打印技术简化了加工流程，可由数字化文件直接驱动加工，大大降低了单件试制、小批量个性化定制产品的生产周期与成本。凭借这些优势，3D打印技术已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。

在3D打印之前需要对数字化三维模型进行一些处理，包括模型的优化、切片以及路径生成几个主要步骤，这些步骤完成从数字化模型到打印机可读取代码之间的转换。与传统加工方法的一个区别是在模型的处理过程中可以通过调整一些工艺参数来改变模型的内部结构以提供更高的设计灵活性与性能提升空间。同时对工艺参数的优化可以提高成形效率与成形件的质量。

虽然3D打印技术带来了诸多传统加工方法所没有的技术优势，但也存在着一些问题，比如成形件的力学性能、表面质量仍然无法与传统制造方法相媲美，因此目前3D打印技术存在着一些需要改进与解决的问题。其中一个棘手的问题就是加工时间过长，特别是在处理大体积的实体零件时，填充内部空间不仅需要花费了很长的加工时间，而且消耗了大部分的成形材料，因此可以考虑通过优化内部结构来减少内部填充的体积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在保证待成形工件的最小壁厚要求的基础上，利用最小成形倾斜角优化待成形工件的内部结构来减少待成形工件的内部填充体积、节约成形材料的面向3D打印的内部填充优化方法。

一种面向3D打印的内部填充优化方法，包括如下步骤：

步骤1：输入待成形件模型的最小壁厚和待成形件的最小壁厚T，确定待加工实体的成形方位与切片层厚t；

步骤2：获取待成形件的最小成形倾斜角θ，其中t为切片层厚，l为上层相对下层能成形的最长突出部分的长度；

步骤3：根据切片层厚t对实体模型进行切片，切片层的总数为[H/t」，其中H为待成形件模型的高度，[H/t」表示H/t取整；获得二维切片集合；

步骤4：按照从上到下的顺序依次根据各切片层的输入轮廓C_i获得对应的内轮廓C_i-in：

步骤4-1：获取第i层切片层作为当前切片层(i＝1,2，…[H/t」)；判断i是否满足或者若是，则将当前切片层的偏置轮廓C_i-offset和内轮廓C_i-in分别置为空，结束步骤4；若否，则提取当前切片层的输入轮廓C_i，进入步骤4-2；

步骤4-2：从第层到第层依次将各切片层的输入轮廓C_i向内偏移距离T、生成偏置轮廓C_i-offset，其中C_i表示第i个切片层的输入轮廓，C_i-o_ffset表示第i个切片层的偏置轮廓，H表示待成形件模型的高度，T表示最小壁厚，t表示切片层厚；