[發(fā)明專利]一種基于3D打印數(shù)據(jù)處理軟件平臺的實現(xiàn)方式

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410757941.X
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104504186A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳賢帥;張春雨;孫學通;吳成龍
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院先進技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 鄭瑩

技術領域

本發(fā)明涉及自動控制領域，尤其是一種基于3D打印數(shù)據(jù)處理軟件平臺的實現(xiàn)方式。

背景技術

3D打印又稱增材制造，是一種不需要模具就可以通過疊加原理實現(xiàn)CAD模型到實物轉換的快速成型技術。該技術在新產(chǎn)品開發(fā)和個性化產(chǎn)品定制等方面具有傳統(tǒng)加工技術無法取代的優(yōu)勢。目前根據(jù)打印原理，3D打印的方法可分為：立體光刻、熔融沉積成型、激光選區(qū)熔化和分層實體制造。3D打印成型過程可分為離散和堆積兩個相反的過程。離散是指對三維CAD模型進行分層切片處理，獲得具有一定厚度的二維輪廓，分層切片處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過進一步處理，并根據(jù)不同工藝的要求與3D打印數(shù)控成型技術相結合，以使數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)生成的代碼以平面方式加工，實現(xiàn)層層疊加的堆積過程。

三維CAD模型的數(shù)據(jù)處理是3D打印技術的重要環(huán)節(jié)，直接決定打印件的精度和成型質(zhì)量。根據(jù)不同的打印工藝，3D打印系統(tǒng)處理的材料也不同。在用于生產(chǎn)精密工程部件的SLM和SLS技術工藝開發(fā)中，3D打印系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的方法，需通過大量的正交試驗進行反復驗證，在不同加工工藝下測試相應的力學性能，從而得出最佳的加工工藝參數(shù)范圍及相應的科學數(shù)據(jù)。這一過程無疑延長了產(chǎn)品產(chǎn)出時間和增加成本，也無法充分發(fā)揮3D打印的優(yōu)勢。而且現(xiàn)有的3D打印系統(tǒng)需要手動為零件添加支撐結構，加工準備時間長，無法保證成型的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是：提供一種效率高、成本低和成型質(zhì)量好的，基于3D打印數(shù)據(jù)處理軟件平臺的實現(xiàn)方式。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于3D打印數(shù)據(jù)處理軟件平臺的實現(xiàn)方式，包括：

A、構建待加工零件的三維模型，并根據(jù)構建的模型生成相應的STL文件；

B、采用OpenGL可視化技術對生成的STL文件進行可視化處理，從而實現(xiàn)STL文件的三維模型重建以及對模型的渲染和操作；

C、根據(jù)STL文件中三角面片的位置和拓撲關系對可視化處理后的三維模型進行快速分層切片處理，并為待加工零件的三維模型自動添加支撐結構；

D、根據(jù)分層切片處理的結果和加工材料的特性，采用生死單元法對待加工零件基于SLS和SLM技術工藝的加工過程進行模擬，然后根據(jù)模擬的結果對待加工零件進行參數(shù)選擇和模型優(yōu)化，從而得到待加工零件的最優(yōu)打印參數(shù)和最優(yōu)加工模型。

進一步，所述步驟B，其包括：

B1、對生成的STL文件進行讀取和修復處理；

B2、采用OpenGL可視化技術對修復后的STL文件進行三維模型重建，并對STL文件的三維模型進行光照選取、材質(zhì)選取和顏色渲染；

B3、對重建后的三維模型進行縮放、平移、旋轉、鏡像和選取操作。

進一步，在所述步驟C中根據(jù)STL文件中三角面片的位置和拓撲關系對可視化處理后的三維模型進行快速分層切片處理這一步驟，其具體為：

C11、將STL文件的三角面片按照其最小高度進行分組排序；

C12、動態(tài)建立一個三角面片表，并在此三角面片表中建立局部的三角面片鄰接拓撲關系；

C13、根據(jù)分組排序的結果和三角面片表進行切片處理。

進一步，所述步驟D，其包括：

D1、根據(jù)分層切片處理的結果和加工材料的特性，采用生死單元法對待加工零件的SLS和SLM加工過程進行模擬；

D2、根據(jù)模擬的結果對待加工零件進行參數(shù)選擇和模型優(yōu)化，從而得到待加工零件的最優(yōu)打印參數(shù)和最優(yōu)加工模型。

進一步，所述步驟D1，其包括：

D11、導入待加工零件的三維模型，并進行加工材料屬性定義和進行網(wǎng)格劃分；

D12、殺死網(wǎng)格中除第一層之外的所有單元；

D13、以第一層單元為當前層單元，并為當前層施加初始條件和邊界條件，加載激光能量至當前層；

D14、計算當前層單元的傳熱，得到當前層單元的溫度分布；

D15、根據(jù)當前層單元的溫度分布計算當前層單元的相變和熱應力；

D16、判斷所有面的計算是否完成，若是，則執(zhí)行步驟D2，反之，則更新激光能量項和邊界條件，然后返回步驟D14。

進一步，所述步驟D16，其包括：

D161、判斷當前線的計算是否完成，若是，則執(zhí)行步驟D162，反之，則除掉當前層的載荷，并在更新激光能量項和邊界條件后返回步驟D14；

D162、判斷當前面的計算是否完成，若是，則執(zhí)行步驟D163；反之，則將激光能量移動到下一條線，然后除掉當前層的載荷，并在更新激光能量項和邊界條件后返回步驟D14；