[发明专利]一种基于阶梯斜高和体积误差的3D打印自适应分层方法

说明书

本发明公开了一种基于阶梯斜高和体积误差的3D打印自适应分层方法，具体为：首先，求当前层的最小高度差Δh_min和最大高度差Δh_max；根据最小打印厚度ΔH_min、最大打印厚度ΔH_max以及Δh_min和Δh_max，选当前层的打印厚度Δh_i，计算以Δh_i为打印厚度进行打印时产生的最大体积误差Δv_max，比较Δv_max与允许体积误差的关系，判断最大阶梯斜高c_max与允许阶梯斜高的关系；对层厚进行切分，并以Δh_i为打印层厚，以分层面来切分模型，提取模型轮廓并对零件进行打印。依据方向上三角形面片高度差，并结合体积误差与阶梯斜高，实时调整打印厚度，以提高零件的打印效率和精度。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种基于阶梯斜高和体积误差的3D打印自适应分层方法。

背景技术

3D打印是基于零件模型采用逐层堆积方式完成零件的加工。采用3D打印加工零件时，其无需考虑其复杂性，也无需设计和制造加工用专用模具或刀具，因此3D打印已在各行各业中得到了广泛应用，特别适用于单件生产。

3D打印是采用逐层堆积方式完成模型的成型，所以需要对被打印零件的模型进行分层处理。3D打印的关键是在保证零件打印精度的条件下提高其打印速度。打印速度与打印精度相互制约，因此，如何根据模型的特征自动调节打印厚度以兼顾打印精度和打印效率是3D打印研究的重点问题之一。由于自适应分层算法能根据模型的特征使用不同的打印厚度，可以做到兼顾模型打印精度的同时提高打印效率，因此，对3D打印的研究中，分层算法的研究主要集中在自适应分层算法的改进上。

目前，常用的自适应分层算法中，基于阶梯斜高的自适应分层算法分层依据片面，不能完全体现模型的表面特征；基于模型曲面曲率的自适应分层算法适用于模型表面可参数化的情况，当模型表面较复杂时无法使用此方法；基于相邻分层面面积变化率的自适应分层算法容易因模型结构产生突变而产生误判；基于竖直切分得到的轮廓参考线的自适应分层算法，对一些回转体有较强的适应性，但对表面不规则的复杂模型无法保证其打印精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于阶梯斜高和体积误差的3D打印自适应分层方法，依据模型的打印方向即模型成型方向(此处定义为Z向)上三角形面片的高度差，并结合体积误差与阶梯斜高，实时调整打印厚度以提高零件的打印效率和精度。

本发明所采用的技术方案是，一种基于阶梯斜高和体积误差的3D打印自适应分层方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，定义允许阶梯斜高C_max、允许体积误差ΔV_max、最小打印厚度ΔH_min和最大打印厚度ΔH_max；设置模型总高H和首层坐标Z₀，当前打印层i＝0；

步骤2，求当前分层面的最小高度差Δh_min和最大高度差Δh_max；

步骤3、根据ΔH_min、ΔH_max以及Δh_min和Δh_max，选当前打印厚度Δh_i，并根据条件选择相应的操作；当ΔH_min≤Δh_min或ΔH_min≥Δh_max，则取Δh_i＝ΔH_min，跳转到步骤8；当ΔH_max≤Δh_min，则取Δh_i＝ΔH_max，进入步骤4；否则，取Δh_i＝min{ΔH_max,Δh_max}，进入步骤4；