[发明专利]非均质填充的3D打印方法

说明书

本发明提供了一种非均质填充的3D打印方法，涉及3D打印技术领域，该非均质填充的3D打印方法包括：接收并读取待加工物品的三维模型文件，根据读取三维模型文件得到的三维模型进行分层，根据三维模型的高度方向和/或宽度方向的密度分布特征规划打印路径，按照打印路径进行3D打印。本发明提供的非均质填充的3D打印方法，采用打印路径自主定义和填充密度优化的方法实现打印产品内部的非均质复杂填充、内部孔径通道尺寸的梯度组合，以满足打印产品内部结构对机械力学、流体动力学、功能特性等特殊要求，实现打印制品的柔性打印，解决现有打印路径规划和打印装置偏重打印产品的表面分辨率精确性，而忽视打印产品内部结构的功能特性问题。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种非均质填充的3D打印方法。

背景技术

3D打印技术，又称快速成型技术(Rapid Prototyping，简称RP)和增材制造(Additive Manufacturing，AM)，是一种采用逐点或逐层成型方法制造模具和产品的先进制造技术，它以离散/堆积成型的思想为基石，整个过程可以分为离散过程和堆积过程两大步骤，其中，离散和堆积过程是通过路径生成软件得以实现，它将最初设计的三维数字模型，通过“切割分片”，形成一片片的薄片；然后使用填充算法进行填充，生成运动控制器识别的路径文件。运动控制器控制运动组件，带动装有打印材料的打印喷头按照路径文件进行程控移动，进行模型的打印操作；同时辅助控制器控制辅助控制组件，配合打印喷头控制打印中的各种环境条件。

因此，路径生成软件决定了打印机设备最终打印出来实体模型的结构，常规路径生成软件(分层软件)有多种，如Slic3r、Skeinforge、Cura kisslicer、Printrun、Repeteir-host、Octoprint、Botqueue、Make-me等，其路径规划方法，只能规划如Zigzag方法，填充方式包括：圆弧形，折线型、六边形等，但目前路线生成软件的主要特点是等间距填充，填充间距固定，不能满足打印复杂的多孔梯度结构的需求，只关注打印产品层片中表面分辨率的精确性，而忽略了内部结构的功能特性。例如，天然骨由规则排列的骨板与哈佛系统构成，外层致密、硬、厚，为皮质骨，内层排列疏松，呈多孔状，为松质骨。另一方面，也无法达到生物材料需要的完美的仿生结构以及打印质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非均质填充的3D打印方法，采用打印路径自主定义和填充密度优化的方法实现打印产品内部的非均质复杂填充、内部孔径通道尺寸的梯度组合，以满足打印产品内部结构对机械力学、流体动力学、功能特性等特殊要求，实现打印制品的柔性打印，解决现有打印路径规划和打印装置偏重打印产品的表面分辨率精确性，而忽视打印产品内部结构的功能特性问题。

第一方面，本发明提供的一种非均质填充的3D打印方法，包括：接收并读取待加工物品的三维模型文件；

根据读取所述三维模型文件得到的三维模型进行分层；

根据所述三维模型的高度方向和/或宽度方向的密度分布特征规划打印路径；

按照所述打印路径进行3D打印。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据所述三维模型高度方向的密度分布特征规划打印路径的步骤，包括：

根据所述三维模型高度方向的密度分布特征确定单层切片的高度及层数；所述的高度方向的密度分布特征，纵切面是多个具有相同密度特征或不同密度特征的单层切片组合成的集合体；

根据所述单层切片的高度、层数及密度分布特征确定路径参数，以得到所述规划路径。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据所述三维模型宽度方向的密度分布特征规划打印路径的步骤，包括：