[发明专利]一种三维打印脱料方法

权利要求书

1.一种三维打印脱料方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)打印区域导入待打印模型；

(2)打印区域的下方设有阵列排布的支撑单元，根据支撑单元排布将模型所在的打印区域划分成对应数量的支撑区域；

(3)控制打印机和支撑单元工作完成实体模型的打印；

(4)根据模型的特点，对模型所在区域划分出多种分离区和推动区组合，待模型打印完成后，选择一种分离区和推动区的组合划分模型所在区域，推动区的支撑单元向上运动，与分离区产生错位以实现分离区中的模型脱模，随后推动区支撑单元回到上升前的位置，之后选择下一种分离区和推动区的组合划分模型所在区域，重复上述过程，直至遍历所有的分离区和推动区组合，使得模型完全脱模；

其中，将模型所在区域划分出多种分离区和推动区组合的具体步骤如下：

4-1、计算每个子区域的支撑单元推动时，模型与支撑装置间的界面应力；

4-2、计算每个子区域的支撑单元推动时，模型在分离时产生的形变应力最大值；

4-3、当任一子区域的界面应力超过界面应力临界值，同时形变应力最大值不超过模型变形临界值时，则该子区域为推动区，模型所在区域剩下部分即为分离区；子区域为一个以上支撑单元所在的支撑区域组合；

分离区和推动区组合选择的顺序按照界面应力从大到小排列；推动区的支撑单元速度和行程依据步骤4-2的计算产生的模型形变应力最大值分成三类，若形变应力最大值较大则选择低速短行程，若形变应力最大值适中，则选择低速长行程，若形变应力最大值较小则选择最大速度长行程。

2.如权利要求1所述的三维打印脱料方法，其特征在于，步骤(3)中，控制打印机和支撑单元工作完成实体模型的打印的具体方法如下：

3-1、每个支撑区域进行遍历，获取该支撑区域上的模型最低点，设定每个支撑单元的目标高度值，目标高度值不大于最低点高度值；

3-2、对模型进行分层切片并构建层间关系，按层高用水平面与模型相交，得到一系列二维轮廓线，然后就是基于得到的轮廓线进行分类标记，识别各个特征区域，包括支撑结构区域和实体模型区域；

3-3、根据支撑单元的目标高度值，对支撑结构进行处理，减去支撑结构中支撑单元替代的部分；

3-4、根据打印机喷嘴到达支撑单元的目标高度值位置的时间，确定支撑单元的运行时刻和到达目标高度的运行速度从而使打印机喷嘴和支撑单元的顶面同时到达目标高度，并且保持所有的支撑单元的顶面时时低于打印机喷嘴；

3-5、根据步骤3-3和3-4的计算结果控制打印机和支撑单元工作完成实体模型的打印。

3.如权利要求2所述的三维打印脱料方法，其特征在于，步骤3-4，根据打印机喷嘴到达支撑单元的目标高度值位置的时间，确定支撑单元的运行时刻和到达目标高度的运行速度的具体步骤如下：

3-4-1、根据步骤3-3中，打印机运动参数，包括打印机所设置各个部分打印速度、打印层的材料长度和上升速度，由这些参数得到打印机在垂直方向的速度；

3-4-2、设定出支撑单元的速度曲线，使支撑单元开始上升时支撑单元的运动速度始终大于打印机在垂直方向所设定的上升速度；

3-4-3、根据打印机喷嘴到达目标高度的时间、支撑单元的速度曲线和目标高度值，得到支撑单元上升的时刻使支撑单元与打印机喷嘴同时到达目标高度位置。

4.如权利要求2所述的三维打印脱料方法，其特征在于，步骤3-2和3-3中，打印机在打印过程中留出各支撑区域边界处水平方向的余量。