[发明专利]面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法及系统，建立基于double‑loop的参数化正针打印路径和基于正弦波的参数化反针打印路径，并根据针的直径预测正针打印路径和反针打印路径的参数值；根据Gcode文件F计算模型的原始打印路径并将针织图案周期性地映射到路径原始打印路径上，用正针打印路径和反针打印路径代替原始打印路径中对应位置采样点之间的直线路径，生成单一连续的可用于陶瓷3D打印的新的打印路径；根据新的打印路径计算打印机参数，基于得到的参数对带有针织纹理的3D曲面模型进行陶瓷3D打印控制以得到3D曲面实物；可直接生成可用于陶瓷3D打印的G‑code文件，实现了更精准的针织纹理3D打印。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

陶瓷材料凭借其较高的强度和硬度以及良好的导热性和化学稳定性，被广泛应用于化工、机械和电子行业。然而由于陶瓷材料的硬度和脆性，对其直接进行机械加工非常困难。陶瓷3D打印将三维数字模型切片成若干二维平面后层层打印，大大缩短了制造周期，尤其适用于制造具有复杂几何结构的模型。

近年来，带有针织纹理的陶瓷艺术品凭借其独特的视觉艺术效果吸引了越来越多人的关注，而陶瓷3D打印则是生成带有针织纹理模型的有效制造方法。针织是一种传统的织物制造方法，其中正针(上针、平针)和反针(下针)两种基础针法可以组合生成丰富的纹理形状。

但是，发明人发现由于针线拓扑结构的复杂性针织纹理是一种曲率变化快速且几何形状复杂的细粒度纹理，在基于陶瓷3D打印的制造过程中，通常要求打印路径单一连续，而且陶泥一次性的挤出量较大，这些问题都阻碍了针织纹理的准确打印。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法及系统，通过基于路径规划的参数化方法生成周期性针织纹理，建立了关于正针和反针打印路径参数的经验模型，根据给定针的直径和经验模型计算正针和反针路径参数值，并将该路径根据输入的针织图案周期性地映射到模型表面，操作较为简单，且提供了充足的设计空间和自由度，最终可直接生成可用于陶瓷3D打印的G-code文件，实现了更精准的针织纹理3D打印。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法。

一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制方法，包括以下过程：

获取针的直径、针织图案以及三维曲面模型的Gcode文件F；

建立基于double-loop的参数化正针打印路径和基于正弦波的参数化反针打印路径，并根据针的直径预测正针打印路径和反针打印路径的参数值；

根据Gcode文件F计算模型的原始打印路径并将针织图案周期性地映射到路径原始打印路径上，用正针打印路径和反针打印路径代替原始打印路径中对应位置采样点之间的直线路径，生成单一连续的可用于陶瓷3D打印的新的打印路径；

根据新的打印路径计算打印机参数，基于得到的参数对带有针织纹理的3D曲面模型进行陶瓷3D打印控制以得到3D曲面实物。

本发明第二方面提供了一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制系统。

一种面向针织纹理陶瓷的3D打印控制系统，包括：

数据获取模块，被配置为：获取针的直径、针织图案以及三维曲面模型的Gcode文件F；

打印路径生成模块，被配置为：建立基于double-loop的参数化正针打印路径和基于正弦波的参数化反针打印路径，并根据针的直径预测正针打印路径和反针打印路径的参数值；