一种分区域填充打印的FDM打印方法技术

本发明专利技术涉及增材制造技术领域内一种分区域填充打印的FDM打印方法，包括如下步骤：三维建模待打印的产品模型、对三维模型进行切片分层、切片后根据产品结构产品表皮层对应的各切片层按实体填充打印工艺进行FDM打印，除表皮层外的各切片单层的打印区域分为表皮区、过渡区和支撑区，所述过渡区为表皮区和支撑区的过渡连接区；分别设置表皮区、过渡区和支撑区的填充工艺，最后FDM打印机逐层识别每个切片层的各打印区域并按各区域的填充打印工艺进行产品的FDM打印。本发明专利技术的打印方法，将除表皮层的各切片层分区域，并根据产品对各区域的不同的质量和功能要求分别设计不同的填充打印工艺，从而实现分区域填充，以优化填充打印区域，保证产品质量的同时，降低成本，提高效率。

【技术实现步骤摘要】
一种分区域填充打印的FDM打印方法
本专利技术涉及增材制造
，特别涉及一种适用于大型产品的FDM填充打印的工艺。
技术介绍
熔融沉积增材制造技术在目前的工业制造方面已经取得了很大的成绩。FDM成型技术主要依靠打印头和打印平台的移动实现三维立体模型的构建。在整个熔融沉积成型过程中，线材扮演着至关重要的角色，FDM设备将材料在半流体状态时挤压出来，材料瞬时凝固成有轮廓的薄层，层层堆积形成整个三维零件。其优点在于尺寸精度稳定，使用寿命长，制作周期短，目前已逐步开始在铸造行业中应用。目前FDM技术打印不同填充工艺产品时，所采用的方法是先打印产品的轮廓部分，然后打印产品轮廓间的内部填充区域，并且每个内部填充区域使用相同的填充方案。但就实际产品而言，根据产品质量和功能需求，不同区域需要采用不同的填充方案，如轮廓部分需要高强度和高密致度，以满足产品的硬度和表面质量要求；又如产品加工性能需求，不同的区域需要采用不同的原材料等。以上同样的填充工艺则无法满足此类产品的需求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中FDM打印时填充区域打印工艺的不足，提供一种分区域填充打印的FDM打印方法，以根据产品结构和质量要求对FDM打印产品的内部进行分区域按不同的路径进行填充打印，提高打印效率，保证产品质量要求的同时提高材料利用率。本专利技术的目的是这样实现的，一种分区域填充打印的FDM打印方法，包括如下步骤：三维建模待打印的产品模型、对三维模型进行切片分层、切片后根据产品结构，产品的表皮层对应的各切片层按实体填充打印工艺进行FDM打印，除表皮层外的各切片单层的打印区域分为表皮区、过渡区和支撑区，所述过渡区为表皮区和支撑区的过渡连接区；分别设置表皮区、过渡区和支撑区的填充工艺，最后FDM打印机逐层识别每个切片层的各打印区域并按各区域的填充打印工艺进行产品的FDM打印。本专利技术的FDM打印方法，将除表皮层的各切片层分表皮区、过渡区和支撑区，并根据产品对各区域的不同的质量和功能要求分别设计不同的填充打印工艺，从而实现分区域填充，以优化填充打印区域，对于质量要求较高的打印区可以设置精密细致的填充打印工艺，对于内部区域可以设置简单快速的填充工艺方案，保证产品质量的同时，降低成本，提高效率。为保证产品各区域的质量要求，所述表皮区的填充工艺为实体填充工艺，所述支撑区为网格式填充工艺，所述过渡区从表面区向支撑区或从支撑区向表皮区线径和线间距逐层递增或递减的渐变填充打印区。为保证表皮层的质量要求，所述表皮区填充打印工艺为打印头沿表皮区的轮廓进行线性往复循环的实体打印。进一步地，所述表皮区打印时打印头的出料线径小于或等于1mm，相邻线径间距小于或等于0.1mm。为保证产品内部支撑内区的功能要求，所述支撑区的网格参数及打印头出料参数为：当产品的实体体积小于1立体米时，支撑区的填充网格结构为：网格间距为10～20mm，打印头出料线径为1～2mm；当产品的实体体积为1～2立体米时，支撑区的网格结构为：网格间距为20～25mm，打印头的出料线径为2～3mm；当实体产品体积大于2立体米时,网格间距为25～30mm，打印头的出料线径为3～4mm。各切片层对应的支撑区形成产品内部的支撑中心区，只要保证足够的支撑强度无致密性要求，所以采用网格式填充打印的工艺，不但提高打印效率，而且降低打印用料，从而实现降本增效的目的。进一步地，所以支撑打印支撑区时打印头在同一切片层打印时的行走路线平行往复打印，线径间距相等，相邻切片层的打印路线垂直或以一定角度交错以使相邻切片层的打印路线交错形成网格结构。为优化过渡区的填充打印工艺，所述过渡区的填充工艺为：从表面区向支撑区方向过渡时，打印头沿表皮区的内轮廓逐层向支撑区循环打印，各层的打印头的出料线径从表皮区实体打印的出料线径等值递增至支撑区填充打印的出料线径，各相邻线径的间距等值递增。为便于实现分区域打印工艺，所述表皮区和支撑区分别采用不同出料口径的打印头进行打印，用于过渡区的打印头设有多个，不同的打印头对应不同的出料线径，不同区域的打印头内分连接不同的熔融材料。附图说明图1为采用本专利技术的分区域填充打印的FDM打印方法进行打印的实施例的单层切片分区示意图。具体实施方式下面结合附图以一具体实施例详细说明本专利技术的方法，以一实体体积约为1立方米的产品为以例，将切片单层对应的坐标平面为XOY平面，与XOY平面垂直的方向为Z轴方向，三维建模后将产品沿Z轴方向进行切片分层，根据产品的强度要求和使用要求，沿Z轴方向的最上层的若干层和最下层的若干层为产品的表皮层，需按致密的实体打印工艺进行打印，上下表面层之间的苦于切片层即为本专利技术的打印方法中重点进行的分区域填充打印的切片层，其中之一的切片层如图1所示，除表皮层外的各切片单层的打印区域分为表皮区1、过渡区2和支撑区3，过渡区为表皮区和支撑区的过渡连接区；分区后分别设置表皮区、过渡区和支撑区的填充工艺，最后FDM打印机逐层识别每个切片层的各打印区域并按各区域的填充打印工艺进行产品的FDM打印。为保证产品各区域的质量要求，表皮区1的填充工艺为实体填充工艺，该实体填充工艺与产品表皮层的填充工艺相同；进行表皮区的填充打印时，打印头沿表皮区的轮廓从外向内进行线性往复循环的实体打印，具体的表皮区打印时打印头的出料线径为0.8mm，相邻线径间距小于或等于0.1mm。表皮区的厚度主要根据产品的强度，材料性能而具体确定。支撑区位于切片层的中心区域，采用网格式填充工艺，该过渡区从表面区向支撑区或从支撑区向表皮区填充打印时出料线径和线间距为逐层递增或递减的渐变填充打印区。为保证产品内部支撑内区的功能要求，支撑区的网格参数及打印头出料参数为：网格间距为20mm，打印头的出料线径为2mm；打印支撑区时打印头在同一切片层打印时的行走路线平行往复打印，线径间距相等为20mm，相邻切片层的打印路线垂直或以一定角度交错以使相邻切片层的打印路线交错形成网格结构。过渡区的填充工艺为：当打印头从表面区向支撑区方向进行过渡时，打印头沿表皮区的内轮廓逐层向支撑区循环打印，第一轮廓层的线径与表皮区的打印线径相同为0.8mm,与表层区的间距为按每层0.8mm递增，线径按每层0.2mm递增，即第二层线径1mm，第三后的各层线径依次为1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm，线间距依次分别这1.6mm、2.4mm、3.2mm、4.0mm、4.8mm，并且过滤区填充至与支撑区最近的一层正好与填充区的网格边缘连接。为便于实现上述分区域的打印工艺，用于上述填充工艺的FDM打印机的打印头，表皮区和支撑区分别采用不同出料口径的打印头进行打印，用于过渡区的打印头设有多个，不同的打印头对应不同的出料线径，不同区域的打印头内分连接不同的熔融材料，从而满足产品内部不同打印区域的要求。本专利技术的FDM打印方法，将除表皮层的各切片层分为表皮区1、过渡区2和支撑区3，并根据产品对各区域的不同的质量和功能要求分别设计不同的填充打印工艺，从而实现分区域填充，以优化填充打印区域，对于质量要求较高的打印区可以设置精密细致的填充打印工艺，对于内部区域可以设置简单快速的填充工艺方案，保证产品质量的同时，降低成本，提高效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分区域填充打印的FDM打印方法，其特征在于，包括如下步骤：三维建模待打印的产品模型、对三维模型进行切片分层、切片后根据产品结构产品表皮层对应的各切片层按实体填充打印工艺进行FDM打印，除表皮层外的各切片单层的打印区域分为表皮区、过渡区和支撑区，所述过渡区为表皮区和支撑区的过渡连接区；分别设置表皮区、过渡区和支撑区的填充工艺，最后FDM打印机逐层识别每个切片层的各打印区域并按各区域的填充打印工艺进行产品的FDM打印。

【技术特征摘要】
1.一种分区域填充打印的FDM打印方法，其特征在于，包括如下步骤：三维建模待打印的产品模型、对三维模型进行切片分层、切片后根据产品结构产品表皮层对应的各切片层按实体填充打印工艺进行FDM打印，除表皮层外的各切片单层的打印区域分为表皮区、过渡区和支撑区，所述过渡区为表皮区和支撑区的过渡连接区；分别设置表皮区、过渡区和支撑区的填充工艺，最后FDM打印机逐层识别每个切片层的各打印区域并按各区域的填充打印工艺进行产品的FDM打印。2.根据权利要求1所述的分区域填充打印的FDM打印方法，其特征在于，所述表皮区的填充工艺为实体填充工艺，所述支撑区为网格式填充工艺，所述过渡区从表面区向支撑区或从支撑区向表皮区线径和线间距逐层递增或递减的渐变填充打印区。3.根据权利要求2所述的分区域填充打印的FDM打印方法，其特征在于，所述表皮区填充打印工艺为打印头沿表皮区的轮廓进行线性往复循环的实体打印。4.根据权利要求3所述的分区域填充打印的FDM打印方法，其特征在于，所述表皮区打印时打印头的出料线径小于或等于1mm，相邻线径间距小于或等于0.1mm。5.根据权利要求2所述的分区域填充打印的FDM打印方法，其特征在于，所述支撑区的网格参数及打印头出...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜银学，虎成，周子翔，杜海平，马永军，高灵宝，
申请(专利权)人：共享智能铸造产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64