[发明专利]一种面向陶瓷3D打印的薄壳加厚方法及系统

说明书

本发明提供了一种面向陶瓷3D打印的薄壳加厚方法及系统，获取薄壳模型对应的G‑code文件；对当前层进行分析，检测搭欠面积，并进行当前层受力分析，判断是否满足可打印条件；对不满足可打印性的区域进行优化处理，如果搭欠面积不满足可打印条件，加宽当前层线宽，扩大当前层受力不稳定的重叠区域，进行加厚，直到能支撑起上一层最内侧路径；取下一层，并重复处理，直到所有层完成处理；输出可打印文件，以进行打印。本发明对于输出的模型，可以不添加支撑，避免拆除支撑时破坏模型，提高打印制造的成功率。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种面向陶瓷3D打印的薄壳加厚方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

陶瓷具有优异的耐腐蚀、耐高温、硬度高、机械强度高、密度低、吸水率低等优点，已在日用生活、建筑卫生、化工电气等各领域得到广泛应用。传统陶瓷制品种类繁多、性能各异，随着高新技术工业的兴起，各种新型特种陶瓷也获得较大发展。陶瓷已日渐成为良好的结构和功能材料。

陶瓷制品的成形，就是采用不同方法将坯料制成具有一定形状和尺寸的坯件。根据坯料含水率和性能的差异，传统成形方法分为可塑法、注浆法和压制法。从生产过程来说，其生产周期长，手工操作多，劳动强度大，占地面积大，材料消耗多。

3D打印可以从数字文件制造具有高度复杂几何形状的固体对象。随着数字设计和制造技术的日益发展，3D打印精度与打印速度逐渐提高，3D打印设备与打印材料也逐渐多样化。这些技术通过数字建模，仿真以及物理过程的日益增强，使得陶瓷3D打印技术受到了学术界和业界的广泛关注。墨水直写(DIW)是一种基于挤出的3D打印技术，以粘土为打印材料，逐层滴下、沉淀粘性浆料，形成有形产品，具有成本效益和环保特点。

壳体结构是指仅在物体表面在其体积内有一层薄的材料而没有内部填充物，广泛应用于，如火箭发动机机体、飞机机体、石油天然气行业的锅炉、艺术工艺品等领域。挤出型陶泥打印是一种有效的制造壳体结构的方法。

然而在使用陶泥打印薄壳结构时，由于陶泥层间附着力较弱，无法抵抗打印机喷头移动时产生的水平剪切力；同时粘土不会立即干燥，随着新层的堆积，粘结力力矩与上层重力力矩之间的平衡有可能被打破，制造过程中容易发生塌陷，打印成功率低。这对薄壳结构的数字化设计和制造提出了新的挑战。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种面向陶瓷3D打印的薄壳加厚方法及系统，本发明通过对薄壳模型的可打印行进行分析，判断模型是否可以通过优化避免坍塌，实现打印；对于需要优化的模型，进行加厚，使得在不破坏模型外观的前提下打印成型。对于输出的模型，可以不添加支撑，避免拆除支撑时破坏模型，提高打印制造的成功率。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种面向陶瓷3D打印的薄壳加厚方法，包括以下步骤：

步骤(1)：获取薄壳模型对应的G-code文件；

步骤(2)：对当前层进行分析，检测搭欠面积，并进行当前层受力分析，判断是否满足可打印条件；

步骤(3)：对不满足可打印性的区域进行优化处理，如果搭欠面积不满足可打印条件，加宽当前层线宽，扩大当前层受力不稳定的重叠区域，进行加厚，直到能支撑起上一层最内侧路径；

步骤(4)：取下一层，并重复步骤(2)到步骤(3)，直到所有层完成处理；

步骤(5)：输出可打印文件，以进行打印。

作为可选择的实施方式，所述步骤(2)中，检测搭欠面积的具体过程包括对当前层进行分析，检测当前层与下层的搭欠面积，来判断是否可以打印，搭欠面积小于设定值的为不满足条件。