[发明专利]面向多喷头3D打印的连续纤维路径生成方法及存储介质

说明书

本发明公开了一种面向多喷头3D打印的连续纤维路径生成方法及存储介质，涉及3D打印技术领域。具体步骤包括如下：对模型文件的完整性进行检查，确定模型最小尺寸信息；基于模型最小尺寸信息进行3D打印路径规划；根据路径规划进行路径填充。本发明根据连续纤维3D打印工艺特点，考虑到连续纤维丝材打印路径中需要进行切断，提出了3D打印连续纤维/树脂复合材料的连续纤维路径生成方法和填充策略，并通过3D打印实验验证。本发明为连续纤维/树脂复合材料构件的制备提供了一种快速成型方法，可通过自由设计纤维铺放路径实现连续纤维的可控添加，特别对一些复杂几何形状复合材料结构的个性化定制极具优势，提高了打印效率。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体的说是涉及一种面向多喷头3D打印的连续纤维路径生成方法及存储介质。

背景技术

随着技术的不断发展，仅仅添加短纤维已无法满足工业生产的需要，国内外学者开始把目光转向连续纤维，通过在树脂基体中添加连续纤维以期得到更好的材料性能。而纤维/树脂复合材料目前常用的加工方法如：注塑成型、热压成型、模压成型等工艺复杂、成本较高、生产周期长，对个性化定制复杂构件的生产有很大弊端，而熔融沉积成型3D打印技术在高强、轻质、复杂构型的纤维/树脂复合材料的生产方面极具优势。

基于熔融沉积成型3D打印连续纤维/树脂复合材料设备主要有两种形式：单喷头打印与多喷头打印。单喷头打印的打印原理是连续干纤维持续进入打印头内，在打印过程中在喷头熔池内与熔融树脂混合，并被打印头内的热塑性树脂线材熔体浸润；纤维干丝不能传递挤出力，在线材熔体的推力下与热塑性树脂材料共用一个喷头挤出。多喷头打印的打印原理是打印机设置了两个独立的喷头，分别打印预浸连续纤维丝束和热塑性树脂材料，与纤维干丝相比预浸纤维可以传递挤出力，故可以通过送丝机构完成出料。单喷头纤维干丝3D打印往往纤维-树脂预浸效果不佳，成型复合材料力学性能差；而多喷头预浸连续纤维3D打印成型的复合材料力学性能优，且纤维填充方式较单喷头3D打印可以有更多选择，但是目前关于连续纤维/树脂复合材料3D打印的连续纤维路径生成方法研究较少，且尚未有基于连续纤维/树脂复合材料双喷头3D打印工艺的切片软件可用。

如何开发适用于多喷头3D打印连续纤维/树脂复合材料的连续纤维路径生成方法，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种面向多喷头3D打印的连续纤维路径生成方法及存储介质，以解决背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一方面，提供一种面向多喷头3D打印的连续纤维路径生成方法，具体步骤包括如下：

步骤一：载入模型文件，判断是否有待规划层，若有，则获取层数据，逐部件层规划路径，并进入步骤二；若没有，则结束路径规划；

步骤二：判断是否有待规划层部件，若有，则获取层部件数据，逐区域规划路径，并进入步骤三；若没有，则添加层切换动作返回步骤一；

步骤三：进行切片分层，判断是否有待路径规划区域；若有，则获取区域数据，逐线条规划路径，根据线条类型判断是否有未路径规划的线条，并进入步骤四；

步骤四：判断各种类型的线条是否添加纤维；若线条类型需要添加纤维，则判断添加纤维的切断、装填、夹角判断、路径宽度后进行连续纤维路径填充。

可选的，还包括对所述模型文件的完整性进行检查，确定模型最小尺寸信息。

可选的，所述连续纤维路径填充包括层间类型划分和层内线性划分。

可选的，所述层间类型划分为在打印高度方向上设置纤维层数与纤维层的位置，具体步骤为：根据模型高度与分层厚度确定模型切片总层数，根据层的位置分为顶层、中间填充层、底层；确定好纤维层与纤维层数后进行层内纤维路径规划。