[发明专利]一种面向3D打印的内部填充优化方法

摘要

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。

主权项

1.一种面向3D打印的内部填充优化方法，包括如下步骤：步骤1：输入待成型件的模型，待成型件的最小壁厚T，确定待成型件的成形方位与切片层厚t；步骤2：获取待成型件的最小成形倾斜角θ，甘中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对待成型件模型进行切片，切片层的总数为[H/t]，其中H为待成型件模型的高度，[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，C_i‑offset表示第i个切片层的偏置轮廓，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‑offset表示第i个切片层的偏置轮廓，H表示待成型件模型的高度，T表示待成型件的最小壁厚，t表示切片层厚；步骤4‑3：获取当前切片层的影响层集合{C_i‑[T/t]，C_i‑[T/t]+1，…，C_i，…C_i+[T/t]‑1，C_i+[T/t]}，其中C_i表示第i层切片层的输入轮廓；获取影响层的偏置轮廓C_i‑offset集合{C_{(i‑[T/t]offset}，C_{(i‑[T/t]+1)offset}，…，C_i‑offset，…C_{(i+[T/t]‑1)offset}，C_{(i+[T/t])offset}}，其中，C_{(i‑[T/t])offset}表示第i‑T/t层切片层的偏置轮廓，以此类推；将所有影响层的偏置轮廓定义的区域进行布尔运算，求得的交集区域的轮廓即作为当前切片层的第一内轮廓C_i‑in1；步骤4‑4；根据最小成形倾斜角θ生成具有自支撑能力的第二内部轮廓C_i‑in2：判断当前切片层的第一内轮廓C_i‑in1是否为空，若是则结束步骤4‑4，若否，则判断当前切片层的上一层切片层的内轮廓C_(i‑1)‑in是否为空，若是，则将第一内轮廓C_i‑in1向内迭代偏置，偏置距离为t×cotθ，迭代的终止条件为偏置得到的多边形的内切圆半径小于t×cotθ，将该偏置得到的多边形作为当前切片层的第二内部轮廓C_i‑in2；若否，则将上一层切片层的内轮廓C_(i‑1)‑in向内偏置，偏置距离为t×cotθ，将偏置得到的轮廓投影到当前切片层，投影得到的轮廓作为当前切片层的第二内部轮廓C_i‑in2；步骤4‑5：将第一内部轮廓C_i‑in1和第二内部轮廓C_i‑in2进行布尔交运算获得内轮廓C_i‑in，步骤4‑6：对输入轮廓C_i和内轮廓C_i‑in做布尔差集运算获得当前切片层的填充区域：步骤4‑7：获取第i+1个切片层作为当前切片层，重复步骤4‑1到步骤4‑7；步骤5：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。