一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法技术

本发明专利技术提供了一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，所述方法包括如下步骤：建模，通过三维建模软件，使壶形薄壁件开口朝上建立实体三维模型；切割，通过三维设计软件，对实体三维模型进行切割处理，得到切割特征数据；切片，通过三维设计软件，对切割特征数据进行Z轴方向切片，获得截面轮廓数据；填充，通过填充软件及截面轮廓数据，对打印区域进行路径填充，得到激光加工参数，生成加工信息；扫描加工，通过加工信息，打印得到壶形薄壁件。本发明专利技术能够用于具有复杂结构薄壁壶体的3D打印，提高3D打印的效率，减少3D打印中支撑结构的数量，从而降低产生的材料浪费，减少后期的处理工作。

A manufacturing method of 3D printing additive for pot shaped thin-walled parts

【技术实现步骤摘要】
一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法
：本专利技术涉及一种壶形薄壁件的3D打印方法，特别涉及一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法。
技术介绍
：随着科学技术的飞速发展，市场对零件加工行业产品的结构、性能、精度、生产效率及产品种类的要求越来越高，且零件加工行业出现明显的定制化趋势，单件及小批量的需求比重越来越大，采用传统的机械加工无法满足需求方个性化的产品需求，为了适应市场需求，保证企业的顺利转型，目前越来越多的零件加工企业将研发的方向瞄准增材制造技术，即3D打印技术，采用3D打印技术能够有效满足当下市场所要求的高质量、高效率、多品种、小批量的生产方式，如壶形薄壁零件的传统生产中，一般使用冲压或钣金加焊接的方式进行制造，但是采用上述方法无法有效制造具有特殊结构的壶形薄壁零件，只能完成简单形状的制造，并且在金属材质的壶形薄壁零件制造时，会不可避免的出现材料回弹的现象，造成所制造的零件尺寸产生偏差，费时费力且不利于零件加工行业的正常发展，而采用3D打印技术能够有效克服上述的问题。壶形薄壁零件不仅广泛应用于工业生产中，还是日常生活中常见的生活用具，故攻克采用3D打印技术对壶形薄壁零件的制造难题对零件加工行业的正常发展具有重大意义，现有技术中，在制造具有特殊结构的壶形薄壁件的制造过程中，由于壶体存在较大面积的悬臂特征，且悬臂角度一般低于增材制造工艺的自支撑角度，需要大量的支撑结构对悬臂特征进行支撑，造成3D打印时间增加、原材料消耗增大及后处理难度上升的问题，故如何利用3D打印技术针对具有特殊结构的壶形薄壁零件进行制造是零件加工行业亟待解决的问题。因此，本领域亟需一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种能够更好的壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，以解决现有技术中的至少一项技术问题。具体的，本专利技术提供了一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，所述方法包括如下步骤：建模，通过三维建模软件，使壶形薄壁件开口朝上建立实体三维模型；切割，通过三维设计软件，对实体三维模型进行切割处理，得到切割特征数据，所述切割特征数据为悬臂特征壳体及支持特征壳体；切片，通过三维设计软件，对切割特征数据进行Z轴方向切片，获得截面轮廓数据；填充，通过填充软件及截面轮廓数据，对打印区域进行路径填充，得到激光加工参数，生成加工信息；扫描加工，通过加工信息，打印得到壶形薄壁件。采用上述方案，能够用于具有复杂结构薄壁壶体的3D打印，提高3D打印的效率，减少3D打印中支撑结构的数量，从而降低产生的材料浪费，减少后期的处理工作，缩短整体的3D打印耗时，降低后续处理工序的难度，有效提高3D打印对于壶形薄壁件的打印质量。优选的，所述切割步骤中，切割处理为使用三维设计软件提取实体三维模型中悬垂角度小于43°及大于15°的悬臂特征，提取实体三维模型中悬垂角度大于等于43°的支持特征，提取实体三维模型中悬垂角度小于等于15°的趋平行特征。采用上述方案，能够将悬臂特征、支持特征有效分离，便于对悬臂特征及支持特征单独处理。优选的，所述切割步骤后还包括步骤：调整，通过三维设计软件，调整实体三维模型的摆放位置，再次进行切割步骤，得到切割特征数据，并记录切割特征数据。进一步的，所述调整步骤后还包括步骤：加固，通过三维建模软件，在分离的悬臂特征壳体及支持特征壳体上加设固定点，统计加设的固定点数量并将其与固定点数据一同添加到切割特征数据内，所述悬臂特征壳体上加设的固定点为悬臂固定点，所述支持特征壳体上述加设的固定点为支持固定点，所述悬臂固定点与支持固定点存在一一对应的联系，所述加设固定点用于使支持特征壳体及悬臂特征壳体间的对应关系更加明确，相连接的支持特征壳体及悬臂特征壳体之间有唯一确定的连接关系，保证打印时支持特征壳体及悬臂特征壳体间不会出现错位情况的发生。进一步的，所述加固步骤后还包括步骤：量化，通过三维建模软件，将该摆放位置下的悬臂特征壳体量化，得到量化数据，并将量化数据添加到切割特征数据内，所述量化数据能够直观的反映出当前摆放位置下的悬臂特征壳体数量，进一步，通过量化数据能够反映出所属悬臂特征壳体的后续打印难度。采用上述方案，能够显著提高壶形薄壁件在3D打印过程中的稳定性，降低3D打印的难度，提高3D打印的工作效率。进一步的，所述量化步骤后还包括步骤：建库，通过三维设计软件，多次进行调整、加固、量化步骤，将所记录的切割特征数据汇总得到特征数据库。进一步的，所述建库步骤后还包括步骤：筛选，通过计算软件，对特征数据库内所记录各个实体三维模型摆放位置的量化数据及固定点数量进行比较，筛选得到量化数据最小及固定点数量最少的实体三维模型摆放位置，并将其认定为的打印摆放位置，即选择量化数据最小及固定点数量最少的摆放位置进行3D打印。采用上述方案，能够对3D打印中壶形薄壁件的摆放位置进行合理调整，保证在3D打印过程中所需要打印的悬臂特征最少，以减少后期的处理工作，压缩打印周期，提高打印效率。优选的，所述切割步骤后还包括步骤：筛除，通过三维设计软件，筛除出实体三维模型中悬垂角度小于等于15°的趋平行特征。进一步的，所述筛选步骤后还包括步骤：标记，通过三维设计软件，将实体三维模型中的趋平行特征标记为不处理特征，并将该特征数据独立出实体三维模型。采用上述方案，能够有效去除实体三维模型中不适用本方法打印的特征，能够有效去除工作效率较低的操作步骤，优化了壶形薄壁件的3D打印步骤，提高3D打印效率。优选的，所述切片步骤中，截面轮廓数据为X轴、Y轴、Z轴上的坐标参数。优选的，所述切片步骤后还包括步骤：突出，通过三维设计软件，对截面轮廓数据突出分离得到固定轮廓数据，并将固定轮廓数据突出显示，便于后续步骤中的匹配对比，所述固定轮廓数据为固定点的截面轮廓数据。进一步的，所述突出步骤后还包括步骤：匹配，通过三维设计软件，对悬臂特征壳体及支持特征壳体上的固定轮廓数据进行匹配，所述匹配为对固定轮廓数据的X轴、Y轴、Z轴的坐标参数的配合，所述匹配结果包括配合、不配合。所述匹配结果为配合时，打印工作进入下一步骤；所述匹配结果为不配合时，打印工作进入填充步骤。采用上述方案，能够突出固定轮廓数据，并对其进行匹配，防止由于后期所加设的固定点间的坐标不配合所导致的打印问题，有效提高3D打印工作的效率。优选的，所述扫描步骤中，打印区域包括悬臂特征打印区及支持特征打印区，所述悬臂特征打印区及支持特征打印区内分别具有不同的预设激光成型工艺参数，即悬臂特征壳体及支持壳体采用不同的激光加工参数打印。采用上述方案，通过在一个零件上运用两种打印参数，即为悬臂特征打印区及支持特征打印区提供不同的打印工艺参数，使悬臂特征打印区及支持特征打印区具有不同的分层厚度，进而能够有效利用3D打印技术制造悬垂角度在15°-43°范围内的悬臂特征壳体，而不需要添加额外的支撑，缩短整体的3D打印耗时，降低后续处理工序的难度，有效提高3D打印本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：/n建模，通过三维建模软件，使壶形薄壁件开口朝上建立实体三维模型；/n切割，通过三维设计软件，对实体三维模型进行切割处理，得到切割特征数据；/n切片，通过三维设计软件，对切割特征数据进行Z轴方向切片，获得截面轮廓数据；/n填充，通过填充软件及截面轮廓数据，对打印区域进行路径填充，得到激光加工参数，生成加工信息；/n扫描加工，通过加工信息，打印得到壶形薄壁件。/n

【技术特征摘要】
1.一种壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
建模，通过三维建模软件，使壶形薄壁件开口朝上建立实体三维模型；
切割，通过三维设计软件，对实体三维模型进行切割处理，得到切割特征数据；
切片，通过三维设计软件，对切割特征数据进行Z轴方向切片，获得截面轮廓数据；
填充，通过填充软件及截面轮廓数据，对打印区域进行路径填充，得到激光加工参数，生成加工信息；
扫描加工，通过加工信息，打印得到壶形薄壁件。


2.根据权利要求1所述壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，其特征在于：所述切割步骤中，切割处理为使用三维设计软件提取实体三维模型中悬垂角度小于43°及大于15°的悬臂特征，提取实体三维模型中悬垂角度大于等于43°的支持特征，提取实体三维模型中悬垂角度小于等于15°的趋平行特征。


3.根据权利要求2所述壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，其特征在于：所述切割步骤后还包括步骤：调整，通过三维设计软件，调整实体三维模型的摆放位置，再次进行切割步骤，得到切割特征数据，并记录切割特征数据。


4.根据权利要求3所述壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，其特征在于：所述调整步骤后还包括步骤：加固，通过三维建模软件，在分离的悬臂特征壳体及支持特征壳体上加设固定点，统计加设的固定点数量并将其与固定点数据一同添加到切割特征数据内，所述悬臂特征壳体上加设的固定点为悬臂固定点，所述支持特征壳体上述加设的固定点为支持固定点。


5.根据权利要求4所述壶形薄壁件的3D打印增材制造方法，其特征在于：所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡万谦，李振民，邓韵琦，王联波，于直，刘操，
申请(专利权)人：江西宝航新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36