[发明专利]一种复杂曲面零件的高精度3D打印修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印方法，尤其涉及一种应用于具有复杂曲面的金属零件的3D打印修复方法。

背景技术

3D打印首先需要设计人员根据所打印产品的需求，设计产品的三维图形，而以往此产品三维图 形，主要依靠设计人员的经验设计，或者依靠原产品的二维图纸生成。3D打印技术如今已被广泛应 用于产品的制造中，而在产品的修复领域，3D打印技术的应用却存在难点。这是由于某些产品的缺 损表面往往是较为复杂的曲面，而不是规则、光滑的曲面。

复杂腔体或复杂曲面的加工一直是加工制造业的难题，而缺损的零部件待修复部分大都为复杂腔 体与复杂曲面。目前随着3D打印技术的发展，对复杂零件，特别是具有复杂腔体与复杂曲面的金属 零件加工可以产生新的思路。同时，3D打印成型的部件表面的较高粗糙度往往不利于“缝合”在原 产品的破损处，而传统的加工工艺又无法对3D打印件的复杂曲面进行有效的降低粗糙度加工。

在现有技术中，一方面，一般采用扫描仪扫描零件，将点云数据网格化后细分曲面的方式获得曲 面，这种方法最大的优点是算法简单，容易得到一个光滑的曲面，但是其不适用于复杂的不规则的曲 面提取。另一方面，目前磨粒流抛光的传输方式主要有两种方法，第一种采用松散低粘度磨粒流，其 含固量低，采用泵直接抽吸式加工，但一般用于精加工表面的抛光，其抛光表面一般都在微米或亚微 米级，而3D打印零件一般表面粗糙度在毫米级或亚毫米级，所以低含固量的磨粒流对其表面去处量 较少，几乎对粗糙表面无作用。第二种采用聚合粘弹性磨粒流，其含估量极高，采用泵阀不能够抽吸， 所以采用液压缸活塞推动料缸活塞的方式直接挤压聚合粘弹性磨粒流，但此方法，液压系统的功率损 失严重，特别是拆卸麻烦，并且加工一个零件首先需要研制专门的夹具，特别是3D打印金属零件， 其表面极其复杂，所以夹具研制非常麻烦，并不适用于3D打印复杂曲面的抛光。

如何精确得到被损伤零件复杂的修复表面，以及如何获得高品质的3D打印产品的表面质量，则 涉及到对原始待修复的复杂表面数据信息的准确提取，以及如何在超精密加工过程中对打印成型的复 杂曲面表面的微观材料进行去除，以实现高品质的产品表面质量。而上述两个方面均是是目前急需解 决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种对待修复的复杂曲面进行高精度提取，并对打印成型后的零件缺损 部分进行加工以降低曲面的粗糙度的3D打印修复方法。具体采用如下技术方案：

方法包括如下步骤：1)通过测量仪器扫描完整原始零件采集原始曲面模型数据；2)扫描零件缺 损部分的复杂曲面，采用电流计在曲面外沿设置多个采样的定位点；3)根据如下公式计算曲面外沿 各个定位点的距离函数值S: