一种基于数字孪生三维模型制造技术

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](
一
)
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](
二
)
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、
在
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、
将
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
为
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、
在
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、
将
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
为
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：