[发明专利]一种基于3D打印路径的支撑优化打印方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印路径的支撑优化打印方法，首先根据打印参数条件确定可打印的最大桥梁长度，然后根据待支撑部位的结构特征改变打印路径方向，计算所需支撑体积最小时对应的打印路径方向并确定所需支撑打印方案；本发明结合具体的打印条件对打印路线进行优化，进一步优化支撑打印方案，在保证打印质量的基础上，可显著降低所需支撑打印量并提高打印效率，有效解决现有3D打印技术在打印平面悬臂部件时需进行支撑结构打印且目前支撑打印普遍存在耗材高、费时长等问题；此外本发明所述支撑优化打印方法可有效减少支撑对被支撑平面的表面质量破坏且更易于剥离支撑，有利于进一步提升产品打印质量，适合推广应用。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种基于3D打印路径的支撑优化打印方法。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术可以自动、快速、直接和精确地将计算机中的三维设计转化为实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效地缩短了产品研发周期，在工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天等领域都有着重要应用。

然而，现有的FDM 3D打印机由于其层层叠加的本质，在打印空洞以及悬臂时都需要进行支撑结构的打印以支撑下一层材料的打印。在打印过程中打印支撑额外增加了打印一个零件的总时间，且所有的支撑在打印完成后，都必须人工去除，浪费了材料。因此，进一步对3D打印支撑方法进行改进和优化，有效减少打印时的支撑使用，节约耗材，对3D打印技术具有重要的推进作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有3D打印技术在打印空洞以及悬臂部件时需进行支撑结构打印且目前支撑打印普遍存在耗材高、费时长等的问题，提出一种基于打印路径规划的支撑优化打印方法，可有效减少3D打印支撑的使用以减少耗材并提高打印效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于3D打印路径的支撑优化打印方法，它包括如下步骤：

1)根据待打印产品需求，确定打印参数，根据打印参数进行打印试验，确定可打印的最大桥梁长度t(最大间隔打印距离)；

2)根据待打印产品的结构特征，将需要进行支撑的平面结构投影于直角坐标系中，获取需要支撑部分的总体轮廊和需要进行支撑的支撑平面信息；

3)根据所得支撑平面的轮廊信息并结合对应的悬空高度信息，计算轮廊部位需打印支撑的轮廊支撑体积V_contour，其中V_contour＝S_contourD_nozzle，S_contour为轮廊部位需打印支撑的总面积，D_nozzle为打印喷头的直径；

4)设定支撑平面中3D打印路径方向与直角坐标系中的水平方向的夹角为打印路线角度θ；

5)计算总内部支撑体积：在支撑平面中，沿设定的3D打印路径方向分别找到最左和最右的两个端点A和D，在支撑平面内从A点开始沿打印路径方向按照距离t在支撑平面内间隔制作n个垂直于打印路径方向的直线段l_i，i取1～n，直至l_n与D点的距离小于等于t，设定直线段l_i为第一层支撑，每个第一层支撑分别由根第二层支撑柱来支撑，根据第一层支撑长度、第二层支撑柱数量和第二层支撑柱高度h_nm计算得总内部支撑体积V_interior；

6)计算沿打印路径方向打印时所需总支撑体积为V＝V_contour+V_interior；

7)改变打印路线角度θ值，计算最小总支撑体积V_min及对应的打印路径角度θ_min，其中0°≤θ＜180°；