[发明专利]增材制造中填充区域材料定型延后处理工艺

说明书

本发明公布了一种填充区域材料定型延后处理的3D打印工艺，通过堆积构造3D实体，其特征在于：原材料的定型按边界和内部填充分别进行；逐层堆积目标模型时，只定型边界及其必要支撑结构的原材料，内部填充部分保持原材料的状态不变、不定型，待到目标模型的边界全部构建完毕，再对边界里存留的填充部分原材料进行整体式定型。这种成型工艺让不影响成型灵活性和成型精度的部分材料批量定型固化，能够缩短3D打印成型时间，进一步提升材料加工效率。

技术领域

本发明涉及材料成型加工领域，尤其是3D打印成型方法。

背景技术

立体光固化成型（Stereo Lithography Apparatus, SLA）是较早商业化应用的3D打印成型工艺。SLA运用特定激光照射光固化液体材料，使其表面由点到线、由线到面顺序固化，完成成型目标模型一层的加工作业，然后支撑成型件的升降台在垂直方向移动一个层厚度的距离，接着成型目标模型的下一层，这样层层堆积构成最终制品。

激光选区烧结（Selective Laser Sintering, SLS）工艺是利用粉末状材料成形的。在这一制造方法中，材料粉末被铺洒在目标模型已成形部分的上表面并刮平，激光束在计算机控制下根据分层截面信息对材料粉末进行有选择地烧结，得到目标模型一层截面的对应实体，并与下面已成形的部分粘接；当一层材料烧结完成后，铺上新的一层材料粉末，继续烧结下一层；全部层烧结完后去掉多余的粉末，就可以得到目标模型的对应制品。

现有增材制造（3D打印成型）方法为了保证按需成型、体现加工的灵活性，采用“逐点、逐线、逐面”方式堆积材料获得目标制品。然而，这种方式却较大程度地牺牲了成型效率。

为了缩短3D打印成型时间，进一步提升材料加工效率，本发明提出一种填充区域材料定型延后整体处理的3D打印成型方法，让不影响成型灵活性和成型精度的部分材料批量定型固化。

发明内容

本发明的目标是通过如下技术方案来实现的。

首先，对成型目标模型进行抽芯分壳处理：成型目标的几何造型分为边界轮廓（成型目标模型的边界位置，可称之谓“壳”）与内部填充（边界内的实体区域，可称之谓“芯”）2部分，内部填充部分的几何数据抽取出来、不参与后续的逐层处理。抽取内部填充部分后，边界轮廓存在下方悬空难以保持其形式结构的，为其增设支撑结构。

接下来，对成型目标模型的边界轮廓及其支撑结构进行切片分层处理。

逐层堆积材料时，只定型边界轮廓（成型目标模型的边界位置）及其支撑结构的原材料，内部填充部分保持原材料的状态不变、不定型。

待到目标模型的边界全部构建完毕，再对边界里存留的填充部分原材料进行整体式定型固化。

增设的边界轮廓支撑结构，处于成型目标模型外部的，做去除处理，处于模型内部填充材料之中的，在内部填充原材料整体定型后已成为其中一部分、不用去除。

最终，获得成型的目标制品。

附图说明

图1为本发明的成型方法流程图。

图2为透明水杯SLA成型结构示意图。其中：1、边界； 2、光敏树脂；3、边界内支撑。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示，水杯SLA制品采用透明材料制作，模型壁厚5mm，设定边界（1）（壳）厚0.5mm，则中间实体区域光敏树脂（2）厚度为5-0.5*2=4mm。考虑到水杯模型杯底和把柄部分边界（1）悬空，所以额外在边界（1）里面为它们增设支撑（3）结构。