[发明专利]一种多方向多自由度3D打印切片方法

说明书

本发明公开了一种多方向多自由度3D打印切片方法，属于3D打印系统技术领域，包括多组从动臂，每组从动臂包含两根平行杆，从动臂通过滚珠丝杆带动动平台做水平运动，动平台中心位置固定安装有打印喷头，滚珠丝杆垂直于地面布置，动平台下方设有摇篮转台，其上方安装有制作工件基板，摇篮转台能够带动制作工件基板在三维坐标中的Z向和Y向旋转，设备满足五轴3D打印需求，与传统三轴打印设备制作工艺相比，减少了工作强度，制作方向可变性使温度分布不至于过于集中，减少了制作模型变形因素，提高了交工效率和产品质量。

【技术领域】

本发明属于3D打印系统技术领域，尤其是一种多方向多自由度3D打印切片方法。

【背景技术】

3D打印技术又称快速成型技术，与传统铸造工艺不同，3D打印技术通过计算机软件对制作工件进行处理，通过对制作工件加支撑，对制作工件分层，生成路径规划，成型系统根据路径的规划达到制作工件的目的。对于特别复杂的工件，能够快速成型。然而，由于制作工艺比较复杂，制作过程中出现很多外在因素干扰，如温度场，应力场等影响。针对大尺寸工件制作时候，由于工件加工方向确定，加工从始到终加工方向不变，这样导致温度受热不均，应力集中。制作过程中，当应力不能及时释放，应力一旦释放，制作工件会出现裂痕，空洞，翘边等缺陷。这些缺陷直接影响制作工件的质量。具体不足如下：

阶梯效应明显，精度低。当制作方向和分层方向有成型角时，在层与层之间产生形状如阶梯的凸凹不平的痕迹，即阶梯效应。目前3D打印过程中，制作方向和切片方向在制作之前已经确定，从始至终方向不变。

基于大尺寸模型缺陷多，效率慢。大尺寸模型，一方面，由于温度、应力等外界因素影响，在工件制作过程中，出现裂纹，翘曲等等缺陷。另一方面，对于悬梁结构加工制作前需要对模型加支撑，这些支撑也需要加工制作，无形之中增加了工作强度，降低加工效率。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多方向多自由度3D打印切片方法，减小阶梯效应，保证制作工件精度的同时缩短制作时间，提升制作效率和工件质量，消除翘曲缺陷。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种多方向多自由度3D打印切片方法，包括以下步骤：

步骤1，加载STL三角面片模型，得到一系列点和三角面片，分别建立点序列，存储相应的三角面片关系；

步骤2，根据点序列标定基准点，用于测地线计算，利用测地距离构建Morse函数，并对该函数归一化；

步骤3，将归一化的数据用于极值点和鞍点计算，得到初始Reeb图，此时Reeb图有冗余数据，通过进行滤波修正优化，得到Reeb骨架图；

步骤4，自定义平面分层方向，分层后打印喷头(4)延路径规划方向制作工件。

本发明进一步的改进在于：

步骤2标定基准点，是在SLT模型中根据欧几里得空间距离最远两个点之一选取：

其中，V_i,V_j表示模型三角面片顶点坐标，i,j表示顶点编号，max表示V_i,V_j最大值，i＝1,...,N，j＝1,...,N，N表示总共点数。

步骤2中测地线计算，是通过Dijkstra算法寻找三角面片中所有顶点到基准点的测地线。

步骤4中打印喷头(4)先沿Z轴方向按规划路径进行层层制作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：