[发明专利]一种内通道结构的无支撑分层切片方法

说明书

本发明提供一种内通道结构的无支撑分层切片方法，涉及金属增减材混合技术领域。本发明步骤如下：步骤1：确定参数；步骤2：开始预切片；根据参数对模型沿给定方向进行预切片；步骤3：添加分割平面；步骤4：重复步骤2和步骤3，当切片不再和模型有交点时，预切片过程结束，得到所有的分割平面；步骤5：确定优先级，按照优先级顺序分割模型获得子模块；步骤6：对各子模块外轮廓进行悬垂检查；步骤7：整个模型分割完毕，沿各个子模块的底面法向为方向进行再切片，完成对整个模型的分层切片。本方法在制造内通道零件的时候免于制造支撑结构，从而节省材料，提高制造效率。

技术领域

本发明涉及金属增减材混合技术领域，尤其涉及一种内通道结构的无支撑分层切片方法。

背景技术

增材制造技术(Additive Manufacturing，AM)也被我们称为3D打印技术，诞生于20世纪80年代，最早出现的是立体光固化成型技术(Stereo Lithography Apparatus，SLA)，使用的是光敏树脂；随后出现了熔融沉积成型技术(Fused Deposition Modeling，FDM)，使用的是多是ABS工程塑料和聚乳酸(PLA)等塑料；接着出现了选区激光烧结成型技术(Selective Laser Sintering，SLS)和选区激光熔化成型技术(Selective LaserMelting，SLM)这两种基于铺粉式的金属增材技术；后来又出现了激光近净成型技术(LaserEngineered Net Shaping，LENS)和送丝电弧熔积增材制造技术(Wire Arc AdditiveManufacture，WAAM)等非铺粉式的金属增材技术，其中激光近净成型技术又有激光熔覆(Laser Cladding)等名称。本发明涉及的增材技术是基于非铺粉式的金属增材技术，主要有激光近净成型和送丝电弧熔积增材制造这两种技术。

目前来看，由于3D打印技术的成型原理，单纯的金属增材技术难以制造出表面质量令人满意的零件，通常需要借助传统的减材加工得到较高的表面精度，增减材混合成型整合了增材制造成型灵活和节省材料的优点以及减材加工表面精度高的优点，实现两种制造技术的优势互补，是一种很有潜力的制造技术。

3D打印技术理论上可以成型任意形状的零件，但实际上由于材料自身的重力和张力的原因，对于具有悬垂结构的部分，只能在一定限度内无支撑成型，对于超出限制的悬垂结构，为防止沉积材料的塌陷，需要添加支撑结构，以保证悬垂结构的顺利成型。制造支撑结构也是增材成型的一部分，成型结束后还需要对这部分支撑结构进行去除，如果零件内部存在支撑结构，特别是一些具有内腔结构的零件(如内通道零件)，这时支撑结构的去除会变得很麻烦，甚至变得不可能。所以，总的来说，支撑结构不仅耗费材料，延长制造时间，而且后续的处理也很繁琐，在增材制造的过程中应尽量避免支撑结构的产生。当前的3D打印技术通常只沿单一方向分层切片，无法根据实际情况做出改变，因而在遇到较大悬垂结构的时候，不可避免地会生成支撑结构。

关于模型的无支撑分层切片方法国内外已经有相关的研究，也提出了一些具体的方法，但这些方法都是针对模型的外部悬垂结构所做的研究，而针对内部悬垂结构，特别是内通道零件的无支撑分层切片的方法还没有相关研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种内通道结构的无支撑分层切片方法，本方法是面向增减材混合加工成型工艺在制造内通道零件的时候免于制造支撑结构，从而节省材料，提高制造效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种内通道结构的无支撑分层切片方法，包括如下步骤：

步骤1：确定参数；包括设定切片厚度h、根据设备的加工能力得到此时单方向无支撑增材的极限悬垂角度θ_max、根据下式求出极限悬垂长度l_max；