一种三维物体制造方法技术

一种三维物体制造方法，包括：针对待打印三维物体的所有层中的至少一层采用第一方式进行扫描，直至获得打印成型的三维物体；将该打印成型的三维物体置于熔炼炉内，使该打印成型的三维物体的轮廓包含区域内填充的粉末熔融烧结，以得到最终的三维物体；其中，第一方式具体包括：获取待打印三维物体的当前层截面信息；识别当前层截面的所有轮廓边界线，计算轮廓边界线所形成的至少一个轮廓间距参数；根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线；对当前层截面包含的所有轮廓边界线和支撑线进行扫描，本发明专利技术由于支撑线的扫描工作量要远小于填充扫描的工作量，因此原本填充部分的大量扫描任务被大大缩减，提高了工作效率。

A Method for Manufacturing Three-Dimensional Objects

【技术实现步骤摘要】
一种三维物体制造方法
本申请涉及增材制造
，特别是涉及一种三维物体制造方法。
技术介绍
增材制造技术（AdditiveManufacturing，简称AM）也称为3D打印，是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，自二十世纪八十年代末发展至今，己成为现代先进制造技术中的一项支柱技术。粉床熔融技术是近年来发展最为迅速的增材制造技术之一，其基本工作原理是：需在前处理软件中对工件三维模型进行切片处理，得到工件每一层打印的信息，并规划激光扫描路径。在打印过程中送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉刮刀将一层粉末材料平铺在成型缸已成型工件的上表面，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓，根据之前规划好的扫描路径对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉刮刀又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。随着科技的不断进步，目前的增材制造技术也日趋成熟，然而如何进一步提高打印的三维物体的精度，以及打印速度已成为业界十分重视，并不断探索的技术难点。现有技术中，一般采用多激光器和多振镜同时扫描的方式提升加工效率，然而，此方案实施起来成本高昂，技术难度较大，拼接效果也较差，且效率提升有限。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种提高工作效率的三维物体制造方法。为实现上述目的，本申请提供了一种三维物体制造方法，包括以下步骤：针对待打印三维物体的所有层中的至少一层采用第一方式进行扫描，直至获得打印成型的三维物体；将该打印成型的三维物体置于熔炼炉内，使该打印成型的三维物体的轮廓包含区域内填充的粉末熔融烧结，以得到最终的三维物体；其中，所述第一方式具体包括：获取待打印三维物体的当前层截面信息；识别当前层截面的所有轮廓边界线，计算轮廓边界线所形成的至少一个轮廓间距参数；根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线；对当前层截面包含的所有轮廓边界线和支撑线进行扫描。作为本专利技术的进一步优选方案，根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线具体包括：当轮廓间距参数小于或等于第一预设距离时，在该轮廓间距对应的轮廓区域内不设置支撑线；当轮廓间距参数大于第一预设距离时，在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置若干条支撑线。作为本专利技术的进一步优选方案，所述若干条支撑线平行设置于轮廓区域内。作为本专利技术的进一步优选方案，所述若干条支撑线呈阵列式设置于轮廓区域内。作为本专利技术的进一步优选方案，当轮廓间距参数大于第二预设距离时，在该轮廓间距对应的轮廓区域内还设置若干加强筋，并对所有加强筋进行扫描，所述第二预设距离为第一预设距离的2-3倍。作为本专利技术的进一步优选方案，所述支撑线、加强筋的宽度和长度根据待打印三维物体所需的结构强度调整。作为本专利技术的进一步优选方案，所述待打印三维物体的所有层均采用第一方式进行扫描。作为本专利技术的进一步优选方案，所述熔炼炉的温度为待打印粉末材料熔点的95%-99%之间。本专利技术的三维物体制造方法，通过获取待打印三维物体的当前层截面信息；识别当前层截面的所有轮廓边界线，计算轮廓边界线所形成的至少一个轮廓间距参数；根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线；对当前层截面包含的所有轮廓边界线和支撑线进行扫描，使得本专利技术的三维物体制造方法，由于支撑线的扫描工作量要远远小于填充扫描的工作量，因此原本填充部分的大量扫描任务被极大的缩减，零件的3D打印总时间得到了大大减少，从而提高了工作效率。附图说明图1为本专利技术提供的一实施例中三维物体制造方法的方法流程图；图2为本专利技术提供的一实施例中步骤11的执行步骤图；图3为本专利技术提供的一实施例中三维物体制造过程的结构示意图；图4为本专利技术提供的一实施例中待打印三维物体的结构示意图；图5为本专利技术提供的另一实施例中待打印三维物体的结构示意图。图中标记如下：1、外轮廓，2、内轮廓，3、支撑线，4、加强筋，5、送粉缸，6、铺粉器，7、振镜系统，8、成型缸，9、待打印三维物体，10、激光器。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。如图3所示，粉床熔融技术一般需在前处理软件中对工件三维模型进行切片处理，得到工件每一层打印的信息，并规划激光扫描路径。在打印过程中送粉缸5将一定量粉末送至工作台面，铺粉器6将一层粉末材料平铺在成型缸8已成型工件的上表面，振镜系统7控制激光器10按照该层的截面轮廓，根据之前规划好的扫描路径对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺粉器6又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。在现有技术的粉床熔融技术中，零件一般分为填充和轮廓两部分，填充部分用来打印零件实体，轮廓部分用来描边，而零件填充部分的扫描时间占用了零件加工总时间的绝大部分。为了减少3D打印时间，本申请的专利技术创造人提出了这样一个构思：在3D打印零件在形成切片数据时，将零件实体分为内、外轮廓1两部分，而原本的填充部分则被必要的支撑结构所取代。这样在零件内外轮廓1之间便充满了大量未烧结的粉末和必要的支撑结构。由于支撑结构的工作量要远远小于实体填充的工作量，因此原本填充部分的大量扫描任务被极大的缩减，零件的3D打印总时间得到大大的减少。最后，再将打印完的零件放入熔炼炉内进行二次加工，以使零件内部未烧结的粉末进行烧结，最终粉末与支撑结构和内外轮廓1完全烧结在一起，即完成了三维物体的整个打印过程。基于以上专利技术构思，本专利技术提供了一种三维物体制造方法，参照图1和图3，其包括以下步骤：步骤11、针对待打印三维物体9（简称零件）的所有层中的至少一层采用第一方式进行扫描，直至获得打印成型的三维物体；进一步参照图2，所述步骤11中第一方式具体包括：步骤111、获取待打印三维物体9的当前层截面信息；步骤112、识别当前层截面的所有轮廓边界线，计算轮廓边界线所形成的至少一个轮廓间距参数；具体地，由于轮廓边界线的不同形状，所以其可能形成一个或多个轮廓间距；步骤113、根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线3；具体地，该步骤113的根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线3具体包括：当轮廓间距参数小于或等于第一预设距离时，在该轮廓间距对应的轮廓区域内不设置支撑线3；当轮廓间距参数大于第一预设距离时，在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置若干条支撑线3。所述第一预设距离可为5毫米，当然其具体数值还可根据设计需要具体设定。具体实施中，可根据需要设计的强度以及轮廓区域内填充的粉量确定支撑线3的数量、宽度和长度，且所述若干条支撑线3可平行地、或者呈阵列式设置于轮廓区域内，当然其还可以呈其它方式设置于轮廓区域内，例如交错设置等。在此需说明的是，本专利技术对于支撑线3的形状、设置方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维物体制造方法，其特征在于，包括：针对待打印三维物体的所有层中的至少一层采用第一方式进行扫描，直至获得打印成型的三维物体；将该打印成型的三维物体置于熔炼炉内，使该打印成型的三维物体的轮廓包含区域内填充的粉末熔融烧结，以得到最终的三维物体；其中，所述第一方式具体包括：获取待打印三维物体的当前层截面信息；识别当前层截面的所有轮廓边界线，计算轮廓边界线所形成的至少一个轮廓间距参数；根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线；对当前层截面包含的所有轮廓边界线和支撑线进行扫描。

【技术特征摘要】
1.一种三维物体制造方法，其特征在于，包括：针对待打印三维物体的所有层中的至少一层采用第一方式进行扫描，直至获得打印成型的三维物体；将该打印成型的三维物体置于熔炼炉内，使该打印成型的三维物体的轮廓包含区域内填充的粉末熔融烧结，以得到最终的三维物体；其中，所述第一方式具体包括：获取待打印三维物体的当前层截面信息；识别当前层截面的所有轮廓边界线，计算轮廓边界线所形成的至少一个轮廓间距参数；根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线；对当前层截面包含的所有轮廓边界线和支撑线进行扫描。2.根据权利要求1所述的三维物体制造方法，其特征在于，根据轮廓间距参数的大小判断是否在该轮廓间距对应的轮廓区域内设置支撑线具体包括：当轮廓间距参数小于或等于第一预设距离时，在该轮廓间距对应的轮廓区域内不设置支撑线；当轮廓间距参数大于第一预设距离时，在该轮廓间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，陈虎清，曾思齐，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43