[发明专利]一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑方法及系统

权利要求书

1.一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)采用分区支撑算法对大尺寸悬空构件的三维模型进行数据处理，识别模型特征结构并进行模型分区处理，形成模型分区数据，根据模型分区数据，形成分区支撑数据，并采用3D打印软件对大尺寸悬空构件的三维模型进行切片处理，得到打印数据；

2)打印数据传输到控制器，由控制器根据分区支撑数据控制若干可升降的支撑装置形成初始打印层合理的外部机械支撑结构，得到由若干独立打印基板组合而成的适用于当前打印层的打印床；

3)在一层开始打印时，当前外部机械支撑结构的位置数据通过控制器发送给大尺寸3D打印机，打印头会根据打印数据而随着XY运动机构在当前打印床上进行移动，实现当前层和当前层构件所需微小支撑的打印成形，完成后，当前打印床在可升降支撑装置的带动下整体下降一个层厚，准备进行下一层的打印；

4)比较下一层的打印尺寸和上一层打印床的尺寸，若下一层的打印尺寸超出上一层的打印床尺寸范围，则控制器将暂停信号发送给打印头，并根据下一层打印数据控制相应位置和数量的可升降支撑装置的高度，与上一层的打印床一起组合形成满足下一层打印需要的新的打印床后，继续打印；

5)重复步骤3)和4)，直到大尺寸实体零件的打印完成。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑方法，其特征在于：所述步骤1)中的模型分区处理及分区支撑数据的确定方法为：将打印构件中需要添加支撑的悬空部分进行分区，根据悬空部分分区的尺寸和分布选取相应尺寸与形状的打印基板，以最多支撑悬空部分为原则优化支撑方案。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑方法，其特征在于：所述步骤2)中由若干独立打印基板组合而成的打印床，若有2块及以上独立的打印基板相邻组合为一个平面时，各打印基板拼接间隙小于打印所用丝材直径的1/2，且各打印基板严格在同一水平高度。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑方法所采用的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑系统，其特征在于：包括分区支撑算法处理系统、数据传输系统、控制器和可升降支撑装置，分区支撑算法处理系统通过数据传输系统和控制器连接，控制器控制可升降支撑装置的状态，可升降支撑装置顶端连接着打印基板，打印基板上放置待打印的制件。

5.根据权利要求4所述的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑系统，其特征在于：所述可升降支撑装置的高度在一定行程范围内能够任意调节，可升降支撑装置采用电机驱动或机械驱动方式。

6.根据权利要求4所述的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑系统，其特征在于：打印时，根据打印构件的尺寸分布调节可升降支撑装置的数量和位置分布，并根据打印构件对添加支撑的位置要求将各可升降支撑装置调节到相应要求的高度。

7.根据权利要求4所述的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑系统，其特征在于：1个所述的可升降支撑装置顶端固连1块打印基板作为一个可独立控制的最小支撑单元，并由若干最小支撑单元组合形成满足构件打印的机械支撑并作为打印平台。

8.根据权利要求4所述的一种大尺寸悬空构件3D打印的在线分区支撑系统，其特征在于：所述打印基板的形状为规则的长方形或正N边形，N≥3，打印基板任一方向的最小尺寸为20mm，在打印过程中，根据打印构件的形状和尺寸对打印基板的形状和尺寸进行相应的替换。