一种基于数字孪生三维模型制造技术

技术编号:39713754 阅读:6 留言:0更新日期:2023-12-17 23:22
本发明专利技术公开了一种基于数字孪生三维模型

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生三维模型3D打印建模方法


[0001]本专利技术涉及
3D
打印
,具体为一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法


技术介绍

[0002]3D
打印技术是一种将数字模型转化为实体物体的制造技术,它通过逐层堆叠材料来构建三维物体,与传统的加工方法相比,它能够更加灵活和高效地制造复杂的结构

[0003]普通的
3D
打印建模方法一般包括以下步骤:第一步

设计模型:使用计算机辅助设计软件
(CAD)
或三维建模软件,根据需求设计出所需的三维模型,设计可以从头开始进行,也可以通过扫描物体来获取现有物体的
3D
模型;第二步

导出模型文件:将设计好的模型导出为特定的文件格式,如
.STL(Standard Tessellation Language)
格式,这种格式能够将模型表示为多个小三角形网格,以便于后续的处理和打印;第三步

准备打印参数:根据打印机和材料的特性,设置适当的打印参数,包括打印速度

温度

填充密度等,这些参数会影响打印结果的质量和耗材的使用量;第四步

切片软件处理:使用切片软件将模型文件进行处理,将模型切分为一层一层的薄片

切片软件会生成每层的路径和填充方式,并将它们转化为适合打印的指令;第五步
/>打印预处理:将切片好的文件传输到
3D
打印机,在打印之前,需要进行一些预处理工作,如调平打印床

装载和预热打印材料等;
[0004]第六步

开始打印:启动
3D
打印机,开始打印,打印机会按照切片文件中的指令,逐层堆叠材料,将物体逐渐建造出来,这个过程可能需要一定的时间,取决于物体的复杂程度和打印速度

[0005]然而,传统在进行
3D
打印建模操作时,若是打印机前期没有调整完善或是打印机本身存在问题,则会导致
3D
打印机在后续的运行过程中存在问题,使用者无法在第一时间获取
3D
打印机运行状态,若是还进行持续性的打印操作,则会出现因打印机运行状态差而导致的打印建模成品的品质差问题,成品质量不过关则需要进行报废处理,继而需要进行二次
3D
打印操作,一方面不仅损耗用材,另一方面也会影响整体打印工作的稳定性和效率


技术实现思路

[0006](

)
解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,根据
3D
打印机的健康状态来发出预警和做出相应策略,从而及时的完成对
3D
打印机的调整或维修,在一定程度上能够提高打印建模的效率和稳定性,在已知
3D
打印机所处健康状态的前期下可以判断出
3D
打印机能否继续工作,若不能则可重新调整后进行打印工作,避免出现资源浪费的情况,进一步的保证了整体打印过程的稳定性,并确保打印质量,以解决
技术介绍
中提出的,
3D
打印成品质量不过关,需要进行报废处理,并继而需要进行二次
3D
打印,导致损耗用材,影响整体打印工作的稳定性和效率的技术问题

[0008](

)
技术方案
[0009]为实现以上目的,本专利技术通过以下技术方案予以实现:
[0010]一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,包括如下步骤:
[0011]S1、
使用扫描设备获取待打印物体的实际数据,将其转化为数字化的三维模型数据,并对三维模型进行预处理,得到数字孪生三维模型;
[0012]S2、
将数字孪生三维模型进行分层切片,划分为若干水平的切片层,根据分层切片结果,生成每个切片层对应的包含相应参数的
G
代码;
[0013]S3、
打印参数设置,选取
3D
打印机的型号和打印材料,按照自下而上的顺序设置各个
G
代码内的相应参数,实现打印操作;
[0014]S4、
在打印运行时,采集
3D
打印机的若干运行参数,依据运行参数获取运行状态指数
Ytzs
,并设定状态阈值与运行状态指数
Ytzs
进行对比,根据对比结果执行相应策略;
[0015]S5、

3D
打印机执行完预定比例的切分层后,采集打印半成品的相关评估参数,依据评估参数获取质量评估指数
Zpgz
,并将质量评估指数
Zpgz
与计算获取的标准阈值
mol
ω
进行对比,在获取
S4
中对比结果的基础上,根据本次对比结果执行相应的策略;
[0016]S6、

G
代码继续传输至
3D
打印机,由打印机按照相应参数进行打印操作,直至完成整个模型的打印

[0017]进一步的,在
S1
中,获取的待打印物体的实际数据包括几何形状和外观数据,在对转化为数字化三维模型数据的实际数据进行预处理时,预处理的内容至少包括:噪音去除

数据平滑以及重建缺失部分

[0018]进一步的,在
S2
中,
G
代码内的相应参数至少包括:打印路径

打印速度

熔融温度以及填充密度

[0019]进一步的,在
S4
中,获取质量评估指数
Zpgz
的具体步骤如下:
[0020]采集
3D
打印机的运行速度

打印温度波动率以及
3D
打印机散热效率;
[0021]将
3D
打印机的运行速度

打印温度波动率以及设备散热效率做无量纲处理,去除单位后建立运行状态指数
Ytzs
,依据的公式如下:
[0022][0023]式中,
Vr

3D
打印机的运行速度,为打印温度波动率,为
3D
打印机散热效率,
α

β

γ
分别为
3D
打印机的运行速度

打印温度波动率以及
3D
打印机散热效率的预设比例系数,且
α
+
β
+
γ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、
使用扫描设备获取待打印物体的实际数据,将其转化为数字化的三维模型数据,并对三维模型进行预处理,得到数字孪生三维模型;
S2、
将数字孪生三维模型进行分层切片,划分为若干水平的切片层,根据分层切片结果,生成每个切片层对应的包含相应参数的
G
代码;
S3、
打印参数设置,选取
3D
打印机的型号和打印材料,按照自下而上的顺序设置各个
G
代码内的相应参数,实现打印操作;
S4、
在打印运行时,采集
3D
打印机的若干运行参数,依据运行参数获取运行状态指数
Ytzs
,并设定状态阈值与运行状态指数
Ytzs
进行对比,根据对比结果执行相应策略;
S5、

3D
打印机执行完预定比例的切分层后,采集打印半成品的相关评估参数,依据评估参数获取质量评估指数
Zpgz
,并将质量评估指数
Zpgz
与计算获取的标准阈值
mol
ω
进行对比,在获取
S4
中对比结果的基础上,根据本次对比结果执行相应的策略;
S6、

G
代码继续传输至
3D
打印机,由打印机按照相应参数进行打印操作,直至完成整个模型的打印
。2.
根据权利要求1所述的一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,其特征在于:在
S1
中,获取的待打印物体的实际数据包括几何形状和外观数据,在对转化为数字化三维模型数据的实际数据进行预处理时,预处理的内容至少包括:噪音去除

数据平滑以及重建缺失部分
。3.
根据权利要求1所述的一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,其特征在于:在
S2
中,
G
代码内的相应参数至少包括:打印路径

打印速度

熔融温度以及填充密度
。4.
根据权利要求1所述的一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,其特征在于:在
S4
中,获取质量评估指数
Zpgz
的具体步骤如下:采集
3D
打印机的运行速度

打印温度波动率以及
3D
打印机散热效率;将
3D
打印机的运行速度

打印温度波动率以及设备散热效率做无量纲处理,去除单位后建立运行状态指数
Ytzs
,依据的公式如下:式中,
Vr

3D
打印机的运行速度,为打印温度波动率,为
3D
打印机散热效率,
α

β

γ
分别为
3D
打印机的运行速度

打印温度波动率以及
3D
打印机散热效率的预设比例系数,且
α
+
β
+
γ

5.742

3&gt;
α
&gt;
γ
&gt;
β
&gt;0。5.
根据权利要求4所述的一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,其特征在于:
3D
打印机的运行速度
Vr
:表示
3D
打印机中打印头的实际运行速度,通过在打印头内嵌入式安装位移传感器,将位移传感器监测到的打印头位移量除以运行时间,即可得到
3D
打印机的运行速度
Vr
;打印温度波动率通过
3D
打印机中的打印头上设置温度传感器,温度传感器每检测到打印头上温度变化就进行记录,温度变化的标准为
±
0.2℃

Wbd
为打印头在
t
时间段内的温度变化的次数,
t
表示时间;
3D
打印机散热效率表示打印过程中通过散热的热功率损失均值,通过热力学公式进行计算,获取
3D
打印机中热床运行时和打印头运行时内部产生的热量和,并将热量和除以2即得到
Ps
表示
3D
打印机运行时向外散发的热量
。6.
根据权利要求1所述的一种基于数字孪生三维模型
3D
打印建模方法,其特征在于:在
S4
中设定状态阈值与运行状态指数
Ytzs
进行对比的步骤如下:
S401、
设定第一状态阈值
zta1、
第二状态阈值
zta2
,且
zta2&gt;zta1
,并将运行状态指数
Ytzs
与状态阈值进行对比;
S40...

【专利技术属性】
技术研发人员:高芸徐楚云林祖森静宇李明春
申请(专利权)人:张家港爵启科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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