一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式制造技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式，包括：构建待加工零件的三维模型，并根据构建的模型生成相应的STL文件；采用OpenGL可视化技术对生成的STL文件进行可视化处理；根据STL文件中三角面片的位置和拓扑关系对可视化处理后的三维模型进行快速分层切片处理，并为待加工零件的三维模型自动添加支撑结构；根据分层切片处理的结果和加工材料的特性，采用生死单元法对待加工零件基于SLS和SLM技术工艺的加工过程进行模拟，然后根据模拟的结果对待加工零件进行参数选择和模型优化，从而得到待加工零件的最优打印参数和最优加工模型。本发明专利技术具有效率高、成本低和成型质量好的优点，可广泛应用于自动控制领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式，包括：构建待加工零件的三维模型，并根据构建的模型生成相应的STL文件；采用OpenGL可视化技术对生成的STL文件进行可视化处理；根据STL文件中三角面片的位置和拓扑关系对可视化处理后的三维模型进行快速分层切片处理，并为待加工零件的三维模型自动添加支撑结构；根据分层切片处理的结果和加工材料的特性，采用生死单元法对待加工零件基于SLS和SLM技术工艺的加工过程进行模拟，然后根据模拟的结果对待加工零件进行参数选择和模型优化，从而得到待加工零件的最优打印参数和最优加工模型。本专利技术具有效率高、成本低和成型质量好的优点，可广泛应用于自动控制领域。【专利说明】一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式
本专利技术涉及自动控制领域，尤其是一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式。
技术介绍
3D打印又称增材制造，是一种不需要模具就可以通过叠加原理实现CAD模型到实物转换的快速成型技术。该技术在新产品开发和个性化产品定制等方面具有传统加工技术无法取代的优势。目前根据打印原理，3D打印的方法可分为:立体光刻、熔融沉积成型、激光选区熔化和分层实体制造。3D打印成型过程可分为离散和堆积两个相反的过程。离散是指对三维CAD模型进行分层切片处理，获得具有一定厚度的二维轮廓，分层切片处理后的数据经过进一步处理，并根据不同工艺的要求与3D打印数控成型技术相结合，以使数控系统根据生成的代码以平面方式加工，实现层层叠加的堆积过程。 三维CAD模型的数据处理是3D打印技术的重要环节，直接决定打印件的精度和成型质量。根据不同的打印工艺，3D打印系统处理的材料也不同。在用于生产精密工程部件的SLM和SLS技术工艺开发中，3D打印系统仍采用传统的方法，需通过大量的正交试验进行反复验证，在不同加工工艺下测试相应的力学性能，从而得出最佳的加工工艺参数范围及相应的科学数据。这一过程无疑延长了产品产出时间和增加成本，也无法充分发挥3D打印的优势。而且现有的3D打印系统需要手动为零件添加支撑结构，加工准备时间长，无法保证成型的质量。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是:提供一种效率高、成本低和成型质量好的，基于3D打印数据处理软件平台的实现方式。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式，包括:A、构建待加工零件的三维模型，并根据构建的模型生成相应的STL文件；B、采用OpenGL可视化技术对生成的STL文件进行可视化处理，从而实现STL文件的三维模型重建以及对模型的渲染和操作；C、根据STL文件中三角面片的位置和拓扑关系对可视化处理后的三维模型进行快速分层切片处理，并为待加工零件的三维模型自动添加支撑结构；D、根据分层切片处理的结果和加工材料的特性，采用生死单元法对待加工零件基于SLS和SLM技术工艺的加工过程进行模拟，然后根据模拟的结果对待加工零件进行参数选择和模型优化，从而得到待加工零件的最优打印参数和最优加工模型。 进一步，所述步骤B，其包括:B1、对生成的STL文件进行读取和修复处理； B2、采用OpenGL可视化技术对修复后的STL文件进行三维模型重建，并对STL文件的三维模型进行光照选取、材质选取和颜色渲染；B3、对重建后的三维模型进行缩放、平移、旋转、镜像和选取操作。 进一步，在所述步骤C中根据STL文件中三角面片的位置和拓扑关系对可视化处理后的三维模型进行快速分层切片处理这一步骤，其具体为:CU、将STL文件的三角面片按照其最小高度进行分组排序；C12、动态建立一个三角面片表，并在此三角面片表中建立局部的三角面片邻接拓扑关系;C13、根据分组排序的结果和三角面片表进行切片处理。 进一步，所述步骤D，其包括:D1、根据分层切片处理的结果和加工材料的特性，采用生死单元法对待加工零件的SLS和SLM加工过程进行模拟；D2、根据模拟的结果对待加工零件进行参数选择和模型优化，从而得到待加工零件的最优打印参数和最优加工模型。 进一步,所述步骤Dl,其包括:D11、导入待加工零件的三维模型，并进行加工材料属性定义和进行网格划分；D12、杀死网格中除第一层之外的所有单元；D13、以第一层单元为当前层单元，并为当前层施加初始条件和边界条件，加载激光能量至当前层；D14、计算当前层单元的传热，得到当前层单元的温度分布；D15、根据当前层单元的温度分布计算当前层单元的相变和热应力；D16、判断所有面的计算是否完成，若是，则执行步骤D2，反之，则更新激光能量项和边界条件，然后返回步骤D14。 进一步,所述步骤D16,其包括:D161、判断当前线的计算是否完成，若是，则执行步骤D162，反之，则除掉当前层的载荷，并在更新激光能量项和边界条件后返回步骤D14 ；D162、判断当前面的计算是否完成，若是，则执行步骤D163;反之，则将激光能量移动到下一条线，然后除掉当前层的载荷，并在更新激光能量项和边界条件后返回步骤D14;D163、除掉当前层的激光能量和边界条件，并激活下一层的单元进行相变和热应力计算；D164、判断所有面的计算是否完成，若是，则执行步骤D2，反之，则将激光能量移动到下一层，然后除掉当前层的载荷，并在更新激光能量项和边界条件后返回步骤D14。 进一步，所述步骤D2的参数选择包括:工艺参数选择、材料选择和颜色选择。 进一步，在所述步骤C中为待加工零件的三维模型自动添加支撑结构这一步骤，其具体为:采用基于投影区域的支撑自动生成算法为待加工零件的三维模型自动添加支撑结构。 本专利技术的有益效果是:结合STL文件中三角面片的位置和拓扑关系来进行快速分层切片处理，大幅度提高了分层效率，减少了内存开支和等待时间；增设了采用生死单元法对待加工零件基于SLS和SLM技术工艺的加工过程进行模拟的过程，并可以根据模拟结果进行最优打印参数的选定，克服了传统通过大量的正交试验进行加工工艺参数范围选定的缺陷，节省了产品产出时间和减少了成本；可以自动添加支撑结构，减少了加工准备时间且可以保证成型的质量。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 图1为本专利技术一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式的整体流程图；图2为本专利技术步骤B的流程图；图3为本专利技术据STL文件中三角面片的位置和拓扑关系对可视化处理后的三维模型进行快速分层切片处理的流程图；图4为本专利技术步骤D的流程图；图5为本专利技术步骤Dl的流程图；图6为本专利技术步骤D16的流程图；图7为本专利技术实施例二 STL文件的读取和分析流程图；图8为本专利技术实施例二 3D打印数据处理软件平台的结构框图；图9为本专利技术实施例二对SLS和SLM加工过程的模拟流程图。 【具体实施方式】 参照图1，一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式，包括:A、构建待加工零件的三维模型，并根据构建的模型生成相应的STL文件；B、采用OpenGL可视化技术对生成的STL文件进行可视化处理，从而实现STL文件的三维模型重建以及对模型的渲染和操作；C、根据STL文件中三角面片的位置和拓扑关系对可视化处理后的三维模型进行快速分层切片处理，并为待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于3D打印数据处理软件平台的实现方式，其特征在于：包括：A、构建待加工零件的三维模型，并根据构建的模型生成相应的STL文件；B、采用OpenGL可视化技术对生成的STL文件进行可视化处理，从而实现STL文件的三维模型重建以及对模型的渲染和操作；C、根据STL文件中三角面片的位置和拓扑关系对可视化处理后的三维模型进行快速分层切片处理，并为待加工零件的三维模型自动添加支撑结构；D、根据分层切片处理的结果和加工材料的特性，采用生死单元法对待加工零件基于SLS和SLM技术工艺的加工过程进行模拟，然后根据模拟的结果对待加工零件进行参数选择和模型优化，从而得到待加工零件的最优打印参数和最优加工模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贤帅，张春雨，孙学通，吴成龙，
申请(专利权)人：广州中国科学院先进技术研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44