一种用于增材制造的点阵结构生成的方法、系统及装置制造方法及图纸

本说明书涉及一种用于增材制造的点阵结构生成方法，所述方法包括：生成覆盖待打印模型的单元格模型，所述单元格模型由多个虚拟单元格组成，多个虚拟单元格包括至少一个外部虚拟单元格，每个外部虚拟单元格至少有一部分位于所述待打印模型的外轮廓外部；在所述单元格模型中的每个虚拟单元格中填充胞元结构，以获得点阵模型；基于所述待打印模型的外轮廓对所述点阵模型中与所述至少一个外部虚拟单元格对应的目标部分进行修正，以得到修正后的点阵模型，所述修正后的点阵模型用于对所述待打印模型进行增材制造。模型进行增材制造。模型进行增材制造。

【技术实现步骤摘要】
一种用于增材制造的点阵结构生成的方法、系统及装置


[0001]本说明书涉及增材制造(也称为3D打印)
，特别涉及一种用于增材制造的点阵结构生成的方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]点阵结构是一种由胞元结构组成的空间网架类结构。点阵结构具有轻质、强度高、隔热、能够吸能减震和消音降噪等诸多优点，被广泛应用于增材制造、航空航天、船舶制造等多个领域。然而在传统的点阵结构生成过程中，胞元结构大多为单一尺度或单一构型。对于不规则形状的打印物体模型，往往需要对胞元结构进行压缩，以使得点阵结构与打印物体模型契合，这样的做法会使得点阵结构边缘区域胞元结构畸变，造成打印件局部性能异化，影响打印件的性能。
[0003]因此，需要一种点阵结构生成的方法，以满足打印件的性能。

技术实现思路

[0004]本说明书实施例之一涉及一种用于增材制造的点阵结构生成方法，所述方法包括：生成覆盖待打印模型的单元格模型，所述单元格模型由多个虚拟单元格组成，所述多个虚拟单元格包括至少一个外部虚拟单元格，每个外部虚拟单元格至少有一部分位于所述待打印模型的外轮廓外部；在所述单元格模型中的每个虚拟单元格中填充胞元结构，以获得点阵模型；基于所述待打印模型的外轮廓对所述点阵模型中与所述至少一个外部虚拟单元格对应的目标部分进行修正，以得到修正后的点阵模型，所述修正后的点阵模型用于对所述待打印模型进行增材制造。
[0005]本说明书实施例之一还涉及一种点阵结构生成系统，所述系统包括：单元格模型生成模块，用于生成覆盖待打印模型的单元格模型，所述单元格模型由多个虚拟单元格组成，所述多个虚拟单元格包括至少一个外部虚拟单元格，每个外部虚拟单元格至少有一部分位于所述待打印模型的外轮廓外部；胞元结构填充模块，用于在所述单元格模型中的每个虚拟单元格中填充胞元结构，以获得点阵模型；点阵模型修正模块，用于基于所述待打印模型的外轮廓对所述点阵模型中与所述至少一个外部虚拟单元格对应的目标部分进行修正，以得到修正后的点阵模型，所述修正后的点阵模型用于对所述待打印模型进行增材制造。
[0006]本说明书实施例之一还涉及一种点阵结构生成装置，包括处理器，所述处理器用于执行以上涉及的所述点阵结构生成方法。
附图说明
[0007]本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
[0008]图1是根据本说明书一些实施例所示的一个点阵结构生成系统的系统框图；
[0009]图2是根据本说明书一些实施例所示的用于增材制造的点阵结构生成方法的示例性流程图；
[0010]图3是根据本说明书一些实施例所示的目标节点偏移方法的示例性流程图；
[0011]图4A
‑
4D是根据本说明书一些实施例所示的鞋底模型打印过程示例图；
[0012]图5A
‑
5C是根据传统方式进行鞋底模型打印过程的示例图；以及
[0013]图6A
‑
6B是根据本说明书一些实施例所示的进行目标节点偏移的示例图。
具体实施方式
[0014]为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
[0015]应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
[0016]如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
[0017]本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
[0018]点阵结构是一种由胞元结构阵列而成的空间网架类有序多孔结构。胞元结构由多个节点及连接杆单元组成。增材制造技术可以基于点阵结构、对打印模型进行打印，以此制造出多种零件实体。随着待打印模型复杂度的增加，如何通过点阵设计实现高质量的打印成为重要的技术问题。然而，在使用传统的晶格填充方式打印具有不规则形状的待打印模型时，胞元的大小无法随着零件的厚度而产生变化，在零件厚度较薄的区域，胞元结构需要进行挤压变形以填充到晶格中。此时，胞元结构的挤压变形(又称结构畸变)会导致变形区域的连接杆的数量增加，使得打印出来的这一部分区域的力学性能发生变化，不符合模型设计时要求的机械性能；同时打印过程中有可能发生堵料，增加打印失败的几率。
[0019]图5A
‑
5C是根据传统方法进行鞋底模型打印的示意图。待打印模型为如图5A所示的鞋底模型。如图5B所示，该鞋底模型会被划分为若干六面体，这些六面体大小不一，以契合鞋底模型的模型轮廓。接着，如图5C所示，每个六面体中会被填充胞元结构(如萤石结构)，以形成点阵结构。由于传统的点阵结构中六面体的大小不一，在进行胞元结构填充时(特别是在一些比较小的六面体中填充胞元结构时)，往往需要对胞元结构进行结构畸变才能被完整地填充至六面体中。例如，从图5C中可看出，在模型厚度较薄的区域(图5C中B1区
域)，胞元结构在填充时发生了结构畸变。结构畸变后的B1区域中的胞元结构的尺寸小于B2部分中的胞元结构，且B1部分中连接杆的密度大于B2部分中连接杆的密度。由于连接杆在结构畸变部分(如B1区域)较为密集，该部分对应打印出来的零件会具有较高的硬度，可能无法得到满足设计要求的零件。另一方面，在打印结构畸变区域时(如B1区域)，由于胞元结构的尺寸变小，打印时出现打印堵料和打印失败的风险相应增加。
[0020]为解决以上存在的问题，在本说明书涉及的一个或多个实施例中，提出了一种用于增材制造的点阵结构生成方法。该方法包括生成覆盖待打印模型的单元格模型，进而在每个虚拟单元格中填充胞元结构，以获得点阵模型。其中，单元格模型由多个虚拟单元格组成，多个虚拟单元格包括至少一个外部虚拟单元格，每个外部虚拟单元格至少有一部分位于待打印模型的外轮廓外部。本在一些实施例中，每个虚拟单元格可以具有相同的形状和大小。此时，可以依据虚拟单元格的尺寸选择大小一致的胞元结构进行填充，避免在模型较薄区域胞元结构发生结构畸变。此外，由上述方法生成的点阵结构在不同的区域可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于增材制造的点阵结构生成方法，其特征在于，所述方法包括：生成覆盖待打印模型的单元格模型，所述单元格模型由多个虚拟单元格组成，所述多个虚拟单元格包括至少一个外部虚拟单元格，每个外部虚拟单元格至少有一部分位于所述待打印模型的外轮廓外部；在所述单元格模型中的每个虚拟单元格中填充胞元结构，以获得点阵模型；基于所述待打印模型的外轮廓对所述点阵模型中与所述至少一个外部虚拟单元格对应的目标部分进行修正，以得到修正后的点阵模型，所述修正后的点阵模型用于对所述待打印模型进行增材制造。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个虚拟单元格为大小相同的六面体。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待打印模型的外轮廓对所述点阵模型进行修正进一步包括：基于所述待打印模型的外轮廓对所述点阵模型的目标部分进行切割，去除在所述外轮廓以外的部分胞元结构，其中，每个被切割的胞元结构与所述外轮廓之间产生至少一个切割断点；对所述切割断点进行处理，以得到修正后的点阵模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述切割断点进行处理，以得到修正后的点阵模型，包括：对所述切割断点中的每一个，确定需与所述切割断点进行连接的至少一个目标断点；以及将所述切割断点与所述至少一个目标断点进行连接。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述切割断点进行处理，以得到修正后的点阵模型还包括：基于所述待打印模型的外轮廓，对所述切割断点和其对应的每个目标断点之间的连线进行顺滑处理。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述胞元结构包括多个节点，在基于所述待打印模型的外轮廓对所述点阵模型的目标部分进行切割之前，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，
申请(专利权)人：清锋北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：