板材制备方法、3D打印设备及计算机可读存储介质技术

本发明专利技术公开了一种板材制备方法、3D打印设备及计算机可读存储介质，属于板材加工技术领域。该方法包括：获取待制备板材的目标形态曲线对应的轴向抗弯刚度分布，并按照所述轴向抗弯刚度分布生成变密度的一笔化打印路径；根据所述一笔化打印路径，制备所述待制备板材的加强层；获取所述待制备板材的基材层，将所述加强层和所述基材层连结成复合板材；对所述复合板材施加端部约束和荷载，得到所述待制备板材。本发明专利技术通过对加强层和基材层进行连结、施加约束和负载，最终形成满足目标形态曲线的板材，旨在实现降低制备成本。旨在实现降低制备成本。旨在实现降低制备成本。

【技术实现步骤摘要】
板材制备方法、3D打印设备及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及板材加工
，尤其涉及板材制备方法、3D打印设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]主动弯曲结构，是指利用材料弹性弯曲变形所产生的结构内力对抗外部荷载的结构形式，常见于板材，可用于创意家具、墙面装饰、产品展示等。
[0003]在相关技术中，由于不同产品的轮廓曲线各异，故每生产一类产品，都需要预先根据产品需求定制模具，然后借助定制模具对原始板材进行热弯加工，形成主动弯曲板材。
[0004]然而，定制模具无法持续使用，或加工的板材过少等情况，都会导致开模费用远远大于产品收益，即开模成本过高。
[0005]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种板材制备方法、3D打印设备及计算机可读存储介质，旨在解决开模成本过高的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种板材制备方法，所述板材制备方法包括以下步骤：
[0008]获取待制备板材的目标形态曲线对应的轴向抗弯刚度分布，并按照所述轴向抗弯刚度分布生成变密度的一笔化打印路径；
[0009]根据所述一笔化打印路径，制备所述待制备板材的加强层；
[0010]获取所述待制备板材的基材层，将所述加强层和所述基材层连结成复合板材；
[0011]对所述复合板材施加端部约束和荷载，得到所述待制备板材。
[0012]可选地，所述获取待制备板材的目标形态曲线对应的轴向抗弯刚度分布的步骤包括：
[0013]获取待制备板材的目标形态曲线，以及达到所述目标形态曲线所需要的端部约束和荷载；
[0014]对所述目标形态曲线进行多段化处理，得到若干节点，并确定相邻节点之间的互补角、相邻节点之间的距离和间隔节点之间的距离；
[0015]通过图解静力学算法，将所述端部约束和所述荷载转化为作用于所述若干节点上的剪切力；
[0016]将所述若干节点上的剪切力、所述相邻节点之间的互补角、所述相邻节点之间的距离和所述间隔节点之间的距离代入图解静力学弯曲构件内力数学关系式，得到轴向抗弯刚度分布。
[0017]可选地，所述按照所述轴向抗弯刚度分布生成变密度的一笔化打印路径的步骤包
括：
[0018]获取所述待制备板材的加强层材料的弹性模量，结合轴向抗弯刚度分布和截面惯性矩的数学关系式，确定所述轴向抗弯刚度分布对应的截面惯性矩分布；
[0019]基于采样方法确定所述截面惯性矩分布的横截面尺寸，并按照所述横截面尺寸生成变密度的一笔化打印路径。
[0020]可选地，所述基于采样方法确定所述截面惯性矩分布的横截面尺寸，并按照所述横截面尺寸生成变密度的一笔化打印路径的步骤包括：
[0021]根据所述截面惯性矩分布确定若干离散点，并将相邻的所述离散点连接成三角形，作所述三角形各边的垂直平分线；
[0022]基于所述垂直平分线的交点，确定若干多边形的位置；
[0023]根据所述截面惯性矩分布、所述弹性模量和所述多边形的位置，确定所述多边形的横截面尺寸，并按照所述横截面尺寸生成变密度的一笔化打印路径。
[0024]可选地，所述根据所述截面惯性矩分布和所述多边形的位置，确定所述多边形的尺寸，并按照所述多边形的位置和所述多边形的尺寸生成变密度的一笔化打印路径的步骤之后，包括：
[0025]判断所述一笔化打印路径对应的密度参数是否满足加工工艺的制备参数；
[0026]若不满足，则调整所述目标形态曲线，执行所述获取待制备板材的目标形态曲线，以及达到所述目标形态曲线所需要的端部约束和荷载的步骤；
[0027]若满足，则执行所述根据所述一笔化打印路径，制备所述待制备板材的加强层的步骤。
[0028]可选地，所述根据所述一笔化打印路径，制备所述待制备板材的加强层的步骤包括：
[0029]参考所述一笔化打印路径，确定3D打印设备的打印工艺参数；
[0030]根据所述打印工艺参数，控制所述3D打印设备打印所述待制备板材的加强层。
[0031]可选地，所述对所述复合板材施加端部约束和荷载，得到所述待制备板材的步骤包括：
[0032]获取达到所述目标形态曲线所需要的端部约束条件和荷载条件；
[0033]基于所述端部约束条件对所述复合板材的两端进行约束，并基于所述荷载条件对所述复合板材施加荷载，得到所述待制备板材。
[0034]可选地，所述基于所述端部约束条件对所述复合板材的两端进行约束，并基于所述荷载条件对所述复合板材施加荷载，得到所述待制备板材的步骤之后，包括：
[0035]计算所述待制备板材的拟合形态曲线和所述目标形态曲线的匹配率；
[0036]若所述匹配率未达到预设及格率，则调整所述端部约束条件和所述荷载条件，执行所述基于所述端部约束条件对所述复合板材的两端进行约束，并基于所述荷载条件对所述复合板材施加荷载，得到所述待制备板材的步骤。
[0037]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种3D打印设备，所述3D打印设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的板材制备程序，所述板材制备程序配置为实现所述的板材制备方法的步骤。
[0038]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读
存储介质上存储有板材制备程序，所述板材制备程序被处理器执行时实现所述的板材制备方法的步骤。
[0039]在本专利技术提供的一个技术方案中，获取目标形态曲线对应的轴向抗弯刚度分布，并按照轴向抗弯刚度分布生成变密度的一笔化打印路径，进一步地，根据一笔化打印路径制备加强层，然后将加强层和基材层连结成复合板材，对复合板材进行施加端部约束和荷载，得到待制备板材。相较于热弯加工技术，本方案直接采用加强层实现板材良好的弯曲性能，无需预先定制模具，免除高昂的开模费用，明显降低了投入成本。而且，不同于热弯加工技术需要大量处理环节，如浸湿软化、陈化、存放成形等步骤，本方案直接采用机械臂、固定支架等方式实现弯曲找形，简化板材制备的环节，缩短了板材的整体制备时间，有效提升生产效率。
附图说明
[0040]图1为本专利技术板材制备方法第一实施例的流程示意图；
[0041]图2为本专利技术板材制备方法第二实施例的流程示意图；
[0042]图3为本专利技术板材制备方法第二实施例中的剪切力示意图；
[0043]图4为本专利技术板材制备方法第三实施例的流程示意图；
[0044]图5为本专利技术板材制备方法第三实施例中的一笔化打印路径示意图；
[0045]图6为本专利技术板材制备方法第四实施例的流程示意图；
[0046]图7为本专利技术板材制备方法第四实施例中的板材结构层次图；
[0047]图8为本专利技术板材制备方法第四实施例中的拟合效果示意图；
[0048]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板材制备方法，其特征在于，所述板材制备方法包括以下步骤：获取待制备板材的目标形态曲线对应的轴向抗弯刚度分布，并按照所述轴向抗弯刚度分布生成变密度的一笔化打印路径；根据所述一笔化打印路径，制备所述待制备板材的加强层；获取所述待制备板材的基材层，将所述加强层和所述基材层连结成复合板材；对所述复合板材施加端部约束和荷载，得到所述待制备板材。2.如权利要求1所述的板材制备方法，其特征在于，所述获取待制备板材的目标形态曲线对应的轴向抗弯刚度分布的步骤包括：获取待制备板材的目标形态曲线，以及达到所述目标形态曲线所需要的端部约束和荷载；对所述目标形态曲线进行多段化处理，得到若干节点，并确定相邻节点之间的互补角、相邻节点之间的距离和间隔节点之间的距离；通过图解静力学算法，将所述端部约束和所述荷载转化为作用于所述若干节点上的剪切力；将所述若干节点上的剪切力、所述相邻节点之间的互补角、所述相邻节点之间的距离和所述间隔节点之间的距离代入图解静力学弯曲构件内力数学关系式，得到轴向抗弯刚度分布。3.如权利要求2所述的板材制备方法，其特征在于，所述按照所述轴向抗弯刚度分布生成变密度的一笔化打印路径的步骤包括：获取所述待制备板材的加强层材料的弹性模量，结合轴向抗弯刚度分布和截面惯性矩的数学关系式，确定所述轴向抗弯刚度分布对应的截面惯性矩分布；基于采样方法确定所述截面惯性矩分布的横截面尺寸，并按照所述横截面尺寸生成变密度的一笔化打印路径。4.如权利要求3所述的板材制备方法，其特征在于，所述基于采样方法确定所述截面惯性矩分布的横截面尺寸，并按照所述横截面尺寸生成变密度的一笔化打印路径的步骤包括：根据所述截面惯性矩分布确定若干离散点，并将相邻的所述离散点连接成三角形，作所述三角形各边的垂直平分线；基于所述垂直平分线的交点，确定若干多边形的位置；根据所述截面惯性矩分布、所述弹性模量和所述多边形的位置，确定所述多边形的横截面尺寸，并按照所述横截面尺寸生成变密度的一笔化打印路径。5.如权利要求4所述的板材制备方法，其特征在于，所述根据所述截面惯性矩分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁烽，宫垒，周鑫杰，柴华，宋雅楠，
申请(专利权)人：上海一造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：