一种基于FDM技术的产品成型方法技术

本发明专利技术公开了3D打印技术领域内的一种基于FDM技术的产品成型方法，包括以下打印步骤：（1）根据输入的底面的二维图形数据，打印底面的第一层图形的沿周轮廓；（2）以上次打印结束点为打印底面内部结构的起始点，通过往复运动方式打印内部结构；（3）待第一层图形打印完毕后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至下一层图形的沿周轮廓，并返回至步骤（1），直至完成底面所有层图形的打印；（4）打印头移动至底面图形的沿周轮廓上；（5）打印头按照设计的螺旋上升路径开始打印侧壁，直至侧壁打印完毕；（6）若产品有顶面，返回步骤（1），使用打印底面相同的方法完成顶面的打印；否则打印结束；本发明专利技术打印效率高。

A Product Forming Method Based on FDM Technology

The invention discloses a product forming method based on FDM technology in the field of 3D printing technology, which includes the following printing steps: (1) printing the circumferential contour of the first layer of the bottom according to the input two-dimensional graphics data of the bottom; (2) printing the internal structure by reciprocating motion with the starting point of the internal structure of the bottom as the last printing end point; (3) waiting for the next step. After printing one layer of graphics, the print head moves to the contour of the next layer according to the coordinates set by the two-dimensional graphics data, and returns to step (1) until the printing of all layers of graphics on the bottom is completed; (4) the print head moves to the contour of the bottom layer graphics; (5) the print head starts to print the side wall according to the spiral ascending path designed, until the side wall is printed. (6) If the product has a top surface, the return step (1) completes the printing of the top surface by using the same method of printing the bottom surface; otherwise, the printing is finished; the printing efficiency of the present invention is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FDM技术的产品成型方法
本专利技术涉及3D打印
，特别涉及一种基于FDM技术的壳体类产品的成型方法。
技术介绍
FDM即为熔融沉积成型是3D打印技术的一种，其在3D打印领域有着至关重要的地位。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3D打印过程中，线材扮演着至关重要的地位，FDM设备将材料在半流体状态时挤压出来，材料顺时凝固成有轮廓的薄层，层层的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，逐步开始应用在了各个行业中。鉴于FDM的以上工作原理，这些年FDM桌面机打印小型工艺类产品已经得到较好的发展，但由于其打印效率的限制，使得FDM技术在工业领域的推广受限，目前适用于工业应用的FDM打印设备可一次挤出的线宽在2mm-20mm之间，由于线材线宽比桌面机大10-100倍，在此角度上提升了FDM设备的打印效率，但仍不是很乐观。特别是针对壳体类产品，通常采用逐层叠加打印的方法进行打印，出现不断的跳层操作，跳层操作打断了打印的连续性，跳层时打印头会停止打印材料的挤出，打印效率低下。
技术实现思路
本专利技术提供一种使基于FDM技术的产品成型方法，解决现有技术中打印效率低下的技术问题，本专利技术打印连续，打印效率高。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于FDM技术的产品成型方法，包括以下打印步骤：（1）根据输入的底面的二维图形数据，打印底面的第一层图形的沿周轮廓，沿周轮廓至少打印一圈；（2）沿周轮廓打印完毕后，以上次打印结束点为打印底面内部结构的起始点，开始以线条方式通过往复运动打印内部结构；（3）待第一层图形打印完毕后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至下一层图形的沿周轮廓，并返回至步骤（1），直至完成底面所有层图形的打印才执行下一步动作；（4）打印完底面的所有层图形后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至底面图形的沿周轮廓上；（5）打印头按照设计的螺旋上升路径开始连续打印侧壁，直至侧壁打印完毕；（6）若产品有顶面，返回步骤（1），使用打印底面相同的方法完成顶面的打印；否则打印结束。为了进一步提高打印的效率，使得打印头螺旋上升的方法如下：(501)将产品的三维模型切片得到每层图形的三维数据信息，并将每层图形的三维数据信息转化为每层图形的二维图形数据，产品总切分层数为n；(502)按照逐层叠加路径输出底面的打印代码，设定底面的层数为N、层厚为D，其中，层厚的单位为mm；(503)计算第N+1层的沿周轮廓周长L，将连续的沿周轮廓用各个紧密相连的离散点来表示，具体为(x1，y1x1，y1)，(x2，y2x2，y2)，(x3，y3x3，y3)，......，(xm，ymxm，ym)，以设定的二维离散点来表示第N+1层的沿周轮廓的周长L，如公式(1)；其中，m为离散点数量，(xj，yj)是第j个点的坐标，1≤j≤m；(504)计算沿周轮廓上各离散点在高度方向的移动距离zp，具体的为，当打印头从第k点移动到第p点时，需要上升的高度方向的距离zp可按照公式(2)计算，同时，在此高度方向移动过程中打印头的进给量ap可按照公式(3)进行计算；其中，S为挤出螺杆截面积、ρ为流通系数；(505)计算打印头从当前层i起始点移动到p点，在螺旋上升高度方向上的绝对移动距离Zp，其按照公式(4)计算；(506)计算打印头从当前层i起始点移动到p点，在螺旋上升高度方向上打印材料的绝对进给量Ap，其按照公式(5)计算；(507)根据p点的坐标、计算出来的打印头从k点移动到p点的绝对移动距离以及绝对进给量，螺旋上升打印侧壁；(508)判断是否满足N+1≤n这一条件，若满足，则螺旋上升路径算法运算结束，侧壁打印完毕；否则，N+1后得到的值为打印层数N的实际值，返回步骤(501)。作为本专利技术的进一步改进，所述打印头挤出材料的线宽不超过20mm，侧壁的壁厚不超过20mm；此设计可做到打印头行走一圈，即可完成侧壁全部厚度的打印。为了进一步提高打印时的可靠性，使得打印头螺旋上升的方法还包括以下步骤：将打印头的挤出轴的当前位置偏置为0；其中，步骤（a）在所述步骤（507）和（508）之间；此设计可避免打印头的挤出轴累计运行位置达到挤出轴的最大工作位置，防止PDM设备停机。本专利技术中，在打印底面或顶面时，先打印外延轮廓，后将内部结构划分成若干线条，沿着线条以往复运动的路径方式打印好内部结构，在最大程度上减少打印头停止工作和跳转的次数，提高了打印效率；通过设置螺旋上升打印路径方法打印壳体的侧壁，实现连续不断的打印，进一步提高打印效率，同时可避免产生拉丝，提高产品的层间质量；另外，通过将壳体类产品的侧壁设置为螺旋上升打印路径，使得只需要输出以此切片后的二维图形数据，而不需要进行打印前的二次处理，提高了设备的利用率；本专利技术可应用于打印如花瓶、花盆、酒瓶、杯子、盒子、球体等各类容器产品。附图说明图1为本专利技术中螺旋上升打印路径方法的流程框图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明如图1所示的一种基于FDM技术的产品成型方法，包括以下打印步骤：（1）根据输入的底面的二维图形数据，打印底面的第一层图形的沿周轮廓，沿周轮廓至少打印一圈；（2）沿周轮廓打印完毕后，以上次打印结束点为打印底面内部结构的起始点，开始以线条方式通过往复运动打印内部结构；（3）待第一层图形打印完毕后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至下一层图形的沿周轮廓，并返回至步骤（1），直至完成底面所有层图形的打印才执行下一步动作；（4）打印完底面的所有层图形后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至底面图形的沿周轮廓上；（5）打印头按照设计的螺旋上升路径开始连续打印侧壁，直至侧壁打印完毕；（6）若产品有顶面，返回步骤（1），使用打印底面相同的方法完成顶面的打印；否则打印结束。为了进一步提高打印的效率，使得打印头螺旋上升的方法如下：(501)将产品的三维模型切片得到每层图形的三维数据信息，并将每层图形的三维数据信息转化为每层图形的二维图形数据，产品总切分层数为n；(502)按照逐层叠加路径输出底面的打印代码，设定底面的层数为N、层厚为D，其中，层厚的单位为mm；(503)计算第N+1层的沿周轮廓周长L，将连续的沿周轮廓用各个紧密相连的离散点来表示，具体为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，......，(xm，ym)，以设定的二维离散点来表示第N+1层的沿周轮廓的周长L，如公式(1)；其中，m为离散点数量，(xj，yj)是第j个点的坐标，1≤j≤m；(504)计算沿周轮廓上各离散点在高度方向的移动距离zp，具体的为，当打印头从第k点移动到第p点时，需要上升的高度方向的距离zp可按照公式(2)计算，同时，在此高度方向移动过程中打印头的进给量ap可按照公式(3)进行计算；其中，S为挤出螺杆截面积、ρ为流通系数；(505)计算打印头从当前层i起始点移动到p点，在螺旋上升高度方向上的绝对移动距离Zp，其按照公式(4)计算；(506)计算打印头从当前层的i点移动到p点，在螺旋上升高度方向上打印材料的绝对进给量Ap，其按照公式(5)计算；(507)根据p点的坐标、计算出来的打印头从k点移动到p点的绝对移动距离Zp以及绝对进给量A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FDM技术的产品成型方法，其特征在于，包括以下打印步骤：(1)根据输入的底面的二维图形数据，打印底面的第一层图形的沿周轮廓，沿周轮廓至少打印一圈；(2)沿周轮廓打印完毕后，以上次打印结束点为打印底面内部结构的起始点，开始以线条方式通过往复运动打印内部结构；(3)待第一层图形打印完毕后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至下一层图形的沿周轮廓，并返回至步骤(1)，直至完成底面所有层图形的打印才执行下一步动作；(4)打印完底面的所有层图形后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至底面图形的沿周轮廓上；(5)打印头按照设计的螺旋上升路径开始连续打印侧壁，直至侧壁打印完毕；(6)若产品有顶面，返回步骤(1)，使用打印底面相同的方法完成顶面的打印；否则打印结束。

【技术特征摘要】
1.一种基于FDM技术的产品成型方法，其特征在于，包括以下打印步骤：(1)根据输入的底面的二维图形数据，打印底面的第一层图形的沿周轮廓，沿周轮廓至少打印一圈；(2)沿周轮廓打印完毕后，以上次打印结束点为打印底面内部结构的起始点，开始以线条方式通过往复运动打印内部结构；(3)待第一层图形打印完毕后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至下一层图形的沿周轮廓，并返回至步骤(1)，直至完成底面所有层图形的打印才执行下一步动作；(4)打印完底面的所有层图形后，打印头按照二维图形数据设定的坐标移动至底面图形的沿周轮廓上；(5)打印头按照设计的螺旋上升路径开始连续打印侧壁，直至侧壁打印完毕；(6)若产品有顶面，返回步骤(1)，使用打印底面相同的方法完成顶面的打印；否则打印结束。2.根据权利要求1所述的一种基于FDM技术的产品成型方法，其特征在于，使得打印头螺旋上升的方法如下：(501)将产品的三维模型切片得到每层图形的二维图形数据，产品总切分层数为n；(502)按照逐层叠加路径输出底面的打印代码，设定底面的层数为N、层厚为D，其中，层厚的单位为mm；(503)计算第N+1层的沿周轮廓周长L，将连续的沿周轮廓用各个紧密相连的离散点来表示，具体为(x1，y1x1，y1)，(x2，y2x2，y2)，(x3，y3x3，y3)，......，(xm，ymxm，ym)，以设定的二维离散点来表示第N+1...

【专利技术属性】
技术研发人员：虎成，杜银学，冯艳艳，周子翔，
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