熔融沉積型3D打印的四步分層方法.pdf

1、傳統(tǒng)的層層疊加3D打印系統(tǒng)使用同一層厚對(duì)模型進(jìn)行分層處理。這樣的系統(tǒng)必須在打印時(shí)間和打印的表面精度之間權(quán)衡。因此，系統(tǒng)使用者要么犧牲速度換取好的打印精度，要么為縮短打印時(shí)間犧牲打印精度。本文在這樣的權(quán)衡中，給出一個(gè)盡量減少打印時(shí)間、提高打印精度的四步分層方法。第一步，基于視覺(jué)效果最優(yōu)的思想，使用最薄Lmin的層對(duì)模型分層，產(chǎn)生最薄的模型分層(ThinSlice)。第二步，在最薄分層基礎(chǔ)上，對(duì)一些薄層進(jìn)行合并。每合并兩層Li與Li+1，都

2、會(huì)計(jì)算模型表面曲率K、法向量分量Nz和階梯形效應(yīng)斜高Cmax，如果表面曲率值減小、法向量分量減小，并且在滿足hi+hi+1≤(l)時(shí)，將Li層與L1+1層合并。第三步，對(duì)模型打印速度進(jìn)行分級(jí):模型表面設(shè)置外圍速度，中間速度及內(nèi)部填充速度，其值依次增大。外圍速度最小，確保表面打印效果好;內(nèi)部填充速度快，以減少總的打印時(shí)間。第四步，對(duì)模型定義外部區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域。外部區(qū)域Ao按模型表面往內(nèi)部延伸3D的厚度，外部區(qū)域要求表面曲率非零、表面法向量

3、分量Nz非零。不滿足條件的定義為內(nèi)部區(qū)域AI。之后，把區(qū)域與層厚關(guān)聯(lián)起來(lái)，外部區(qū)域采用最薄層(l)的方法來(lái)更逼近CAD模型表面的分層。外部區(qū)域設(shè)置稍低的行徑速度。內(nèi)部區(qū)域采用最大層厚(l)，設(shè)置較大的速度，減少打印時(shí)間。將分層表面的“直角面”變?yōu)椤靶苯敲妗?，模型分層之間以斜面過(guò)渡，確保表面的C0連續(xù)。選擇曲面外凸較多、較復(fù)雜的青蛙和具有典型內(nèi)凹圓弧面的Corner兩個(gè)代表性的3D模型，作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。實(shí)驗(yàn)方法是對(duì)模型用不同的厚度分層:較厚