[发明专利]一种薄壁零件的激光扫描路径规划方法及3D打印方法

说明书

本发明涉及增材制造技术领域，具体公开了一种薄壁零件的激光扫描路径规划方法，包括以下步骤：建立待成型薄壁零件的三维模型，将所述三维模型划分为若干切片层；对每个所述切片层进行扫描路径规划，所述扫描路径有多条，所述扫描路径包括中线和/或随形线；所述中线与所述切片层的中心线重合，所述随形线与所述切片层的轮廓线平行。本发明还公开了利用上述激光扫描路径规划方法的3D打印方法。本发明的技术方案能减小薄壁零件毛坯厚度，提高零件成型质量。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种薄壁零件的激光扫描路径规划方法及3D打印方法。

背景技术

薄壁零件因其具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点，日益广泛地应用于各工业部门，但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。因此，3D打印制造薄壁零件，在不断的得到推广。对于薄壁零件，尤其是大型的薄壁零件在进行3D打印制造零件毛坯时，由于零件自身厚度较小，容易产生毛坯过厚和余量不均匀的问题。

发明内容

为了解决现有技术中3D打印制造薄壁零件的毛坯过厚和余量不均匀的问题，提供一种薄壁零件的激光扫描路径规划方法及3D打印方法。

本发明提供一种薄壁零件的激光扫描路径规划方法，包括以下步骤：

建立待成型薄壁零件的三维模型，将所述三维模型划分为若干切片层；

对每个所述切片层进行扫描路径规划，所述扫描路径有多条，所述扫描路径包括中线和/或随形线；所述中线与所述切片层的中心线重合，所述随形线与所述切片层的轮廓线平行。

采用上述技术方案，中线和随形线都属于单道扫描线，较之往复扫描的多熔道搭接，节约原材料，降低毛坯厚度，更适宜薄壁零件的激光扫描3D打印。另一方面，中线和随形线的单道扫描，还可以防止多熔道拼接时应力不均、零件容易变形的问题。扫描路径仅为中线时，可根据零件的形状进行扫描速度的控制，从而控制不同位置的壁厚，使毛坯成型完成后保持零件原有特征。扫描路径包括中线和随形线或仅为随形线时，由随形线控制控制零件各部位壁厚和零件形状，可最大程度保持零件原有特征。

进一步的，所述扫描路径有三条，包括一条所述中线和位于所述中线两侧的第一随形线和第二随形线，

所述第一随形线与所述切片层上、远离所述中线且靠近所述第一随形线的第一轮廓线平行；

所述第二随形线与所述切片层上、远离所述中线且靠近所述第二随形线的第二轮廓线平行。

采用上述技术方案，中线和两条随形线的组合，中线起到中部填充的作用，两侧的随形线沿零件外形扫描，可最大程度沿轮廓线扫描、保持零件原有特征。另一方面，沿与轮廓线平行的随形线扫描，可有效控制零件各处余量均匀分布，满足机加工余量要求，并最大限度降低毛坯厚度，近净成形。

进一步的，所述扫描路径有两条，包括第一随形线和第二随形线，

所述第一随形线与所述切片层上、远离所述切片层的中心线且靠近所述第一随形线的第一轮廓线平行；

所述第二随形线与所述切片层上、远离所述切片层的中心线且靠近所述第二随形线的第二轮廓线平行。

采用上述技术方案，对于部分壁厚小的薄壁零件，可以选择规划两条随形线，即可完成激光扫描填充，且两条随形线分别平行其外侧的轮廓线，更易控制零件外形，并结合不同的扫描速度控制零件不同位置的厚度并保持同层沉积厚度相同，提高零件表面平整度，提高零件成型质量。

进一步的，所述随形线与所述切片层的轮廓线相距0.1d~0.4d，其中，d为所述切片层的薄壁零件壁厚。