[发明专利]基于五轴打印平台的无支撑3D打印方法

摘要

本发明涉及一种基于五轴打印平台的无支撑3D打印方法。本方法的操作步骤为：提取特征边、对模型进行分块旋转切片处理、确定各分块打印模型转换关系、重新组合G代码。通过五轴打印平台，可以通过平台的A、C轴旋转对应的角度，将需要支撑的模型旋转至有基底的平面上，从而实现无支撑打印。本方法的优势在于可以大大减少打印时间、节省打印材料、无需去支撑操作、软硬件开源并且操作简单，适合大多数基于FDM工艺原理的3D打印机，具有很广泛的使用前景。

主权项

1.一种基于五轴打印平台的无支撑3D打印方法，其特征在于：操作步骤如下：/n(1)将需要打印的模型转换成由三角面片构成的STL模型，提取打印模型的特征边；/n(2)根据需要打印模型的特征边进行分块处理，分块后，确定主模块；需要打印的模型由于分块切割，会在主模块上留下截面，取截面的重心作为这个面的参考点；/n所述步骤(2)中，对模型分块的方法为：/n(2-1)将不需要任何支撑就能打印的部分，即不是从三维模型上切割下来的模型，设为主模块；/n(2-2)计算出三维模型切割截面的重心(a_j，b_j，c_j)；/n(2-3)将分块之后的模型再次根据步骤(1)进行特征边识别，如果仍然有需要支撑才能打印的部分，则再次进行分块，并再次记录分块之后模块切割面重心的位置(a_j1，b_j1，c_j1)，直至不能再分块为止；/n(3)计算各个分块制造叠加方向与主模块制造叠加方向之间的夹角；/n(4)按照步骤(3)中算出的夹角将各分块按X轴进行旋转；/n(5)将模型旋转后的各个分块及主模块分别用切片软件进行切片处理；/n(6)在生成各分块打印路径时，依据计算所得到的夹角，利用五轴打印平台，将接收平台旋转至对应的角度；/n(7)确定各分块打印路径的坐标转换关系，最终生成各分块的G代码，G代码是3D打印切片生成的指令，其作用是快速定位；/n所述步骤(7)中，各分块打印路径坐标转换的方法为：/n(7-1)提取步骤(2-2)中的分块后获得的截面重心坐标，记为(a_j，b_j，c_j)，旋转之后重心坐标记为(a_sm，b_sm，c_sm)，变换公式为：/n /n(7-2)由于分块之后切片软件进行切片是在底面上进行切片的，所以要重新计算分块的截面重心坐标，记为(a_f，b_f，c_f)，将(a_f，b_f，c_f)带入公式(3)，得到转换后的重心坐标，记为(a_m，b_m，c_m)；/n(7-3)将XYZ的平移量记为Δa、Δb和Δc，Δa＝a_sm-a_s，Δb＝b_sm-b_s，Δc＝c_sm-c_s；将步骤(5)中各个分块切片出来的G代码进行变换；/n(7-4)由于3D打印是通过将材料不断叠加而形成的，因此，在(7-3)的基础上在制造叠加方向考虑层高；/n(8)将各分块的G代码进行组合，上传至五轴打印平台的上位机控制软件中，实现无支撑打印。/n