[发明专利]一种自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法

说明书

本发明公开了一种自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法，该分层切片方法，其中具体包括：数据结构的封装处理、切片层轮廓的动态修改和布尔合并运算生成支撑结构。该自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法，解决悬垂结构制造困难的问题，将支撑结构的建立整合到增材制造的分层切片步骤中，将数据处理以及实际生产过程统一起来提高效率，大大提高了生产的效率，并且在运算过程中始终保证数据结构的稳定，确保了成型精度，在引入了轮廓偏置的概念后，材料的利用率也得到了保障，对于需求精细且结构复杂的悬垂结构，达到通用、稳定、高效等需求解决原有生产过程需要借助多种硬件的低效率、高消耗的问题。

技术领域

本发明涉及增材制造相关技术领域，具体为一种自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法。

背景技术

增材制造(AM)是一种通过逐层材料的堆积来生成工件的方法，与减法制造不同，它不需要从超大尺寸的原始模型开始去除不必要的材料，具有着沉积速率高、成本相对较低等诸多优点。然而为了能让AM制造外形复杂的零件，对于一些悬垂结构将不可避免的使用到支撑材料，尤其在电弧增材制造中，支撑结构往往要使用与原模型相同的材料，这种做法不仅导致了额外的材料堆积，同时也增加了额外的后加工处理成本来去除它。研究表明，在支撑结构生成的过程中，应考虑几个技术因素，如材料消耗、建造时间和去除过程后的表面光洁度。一种有效的支撑结构生成方法直接决定了对象能否成功构建。

专利CN113059187A通过确定上方部件以及下方部件的熔化工艺参数以及悬垂结构的悬臂长度跟打印材料的悬臂成形极限，来确定合适的台阶数量、台阶厚度以及台阶工艺改变量，以完成从下至上的增材制造。

专利CN113000861A通过装置在喷嘴两侧的外加磁场发生装置和熔池形貌在线监测装置，将信息实时传输到中控系统并与理想熔池形貌进行比对，然后实时调控参数，制造磁约束以达到加工悬垂结构件的目的。

专利CN108161007B提供一种SLM成型悬垂结构的金属零件优化方法，不仅能减少局部能量输入，同时也能降低翘曲变形趋势和减少挂渣量。

专利CN110502822A提供一种将悬垂角度约束与SIMP方法结合的思路，能够有效遏制需要支撑的悬垂结构出现，避免支撑结构的添加，有效降低耗材使用量和成本，提高工件表面质量。

基于以上各种专利的描述，或多或少都解决了悬垂结构制造困难的问题。但是各个专利的功能实现都具有一定的局限，而且难以将数据处理以及实际生产过程统一起来提高效率。对于需求精细且结构复杂的悬垂结构，市面上还没有一种能从容应对的悬垂结构打印方法。

针对通用、稳定、高效等需求；本申请提供一种自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法。

针对上述问题，在原有自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法，以解决原有生产过程需要借助多种硬件的低效率、高消耗的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自适应生成支撑结构的增材制造分层切片方法，该分层切片方法，其中具体包括：

A.数据结构的封装处理；

B.切片层轮廓的动态修改；

C.布尔合并运算生成支撑结构。

优选的，所述数据结构的封装处理采用通用的带孔多边形结构，即一个切片层可以有复数个轮廓构成，每个轮廓中可以有复数个孔。

采用上述技术方案，可灵活适应工件切片的整体形态。

优选的，所述数据结构的封装处理需要对三维几何模型进行点云数据的解析，得到可供操作的三维坐标点，之后采用已被广泛使用的平面切片方法，可以得到每一个层轮廓的点集。