[发明专利]XZA旋转轴3D打印机的镂空陶瓷3D打印方法和控制系统

说明书

本发明提供了一种XZA旋转轴3D打印机的镂空陶瓷3D打印方法和控制系统，确定纹理、纹理密度及相关打印信息；根据纹理密度，在二维平面内进行路径规划，初步生成二维平面内的路径点集a；读取基础形状信息，并将基础形状参数化到根据纹理密度确定的矩形区域内，将路径点集a映射到XYZ空间，获得XYZ空间的路径点集b；将路径点集b映射到XZA空间，获得XZA空间的路径点集c；根据路径点集c，确定可打印的G‑code文件，并输出以进行打印。本发明实现连续路径的镂空陶瓷3D打印，能够降低粘土本身重力以及粘土干燥速度慢带来的影响，提高3D打印镂空陶瓷的成功率和质量。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种XZA旋转轴3D打印机的镂空陶瓷3D打印方法和控制系统。

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。

镂空是陶瓷器的传统装饰技法之一，是指在陶坯体上透雕花纹。就镂空陶瓷而言，据历史记载，镂空陶瓷到现在已经有了千年历史。距今五千年前的新石器时代晚期陶器已有透雕圆孔为饰，山东大汶口出土的薄胎黑陶把杯，把柄上就有多种镂空纹饰；汉代到魏晋时期的各式陶瓷香薰都有透雕纹饰；宋以后镂空装饰日益发展；清乾隆(1736-1795)时烧成镂空转心、转颈及镂空套瓶等作品，使这类工艺达到顶峰。镂空陶瓷具有极强的装饰性，被广大群众所喜爱，市场上随处可见的镂空陶瓷灯，从台灯、壁灯、吸顶灯、落地灯、卧室灯、赏瓶等款式齐全，已经成为中式装饰风格必选陶器。镂空陶瓷与一般陶瓷制品相比，制作工艺要复杂的多。

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。然而在使用陶泥打印镂空设计的时候，由于粘土本身的重力以及粘土较慢的干燥速度，制造过程中会发生坍塌，造成打印的失败；即使是添加支撑减少了塌陷的发生，但打印支撑一则会增加打印时间，二则支撑的拆除是一件很麻烦的事情，甚至会影响打印成品的质量；还有很重要的一点，陶瓷3D打印中，打印路径的不连续性会影响喷嘴的开闭，从而影响打印质量和精度，而XYZ空间的逐层打印镂空结构很难保证路径的连续。这对镂空陶瓷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XZA旋转轴3D打印机的镂空陶瓷3D打印方法和控制系统，本发明利用已有的XZA旋转轴打印机，通过巧妙控制，实现镂空陶瓷3D打印，能够降低粘土本身重力以及粘土干燥速度慢带来的影响，提高3D打印镂空陶瓷的成功率；对打印路径进行合理的规划，保证打印路径的连续，提高打印成品的质量；提高打印速度，减少打印时间，与此同时节省打印材料。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种XZA旋转轴3D打印机的镂空陶瓷3D打印方法，包括以下步骤：

确定纹理、纹理密度及相关打印信息；

根据纹理密度，在二维平面内进行路径规划，初步生成二维平面内的路径点集a；

读取基础形状信息，并将基础形状参数化到根据纹理密度确定的矩形区域内，将路径点集a映射到XYZ空间，获得XYZ空间的路径点集b；

将路径点集b映射到XZA空间，获得XZA空间的路径点集c；