[發明專利]一種3D打印點陣材料掃描路徑的規劃方法

有效

• 申請號: 201911243531.2
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN111215628B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 楊坤;湯慧萍;王建;楊廣宇;劉楠;賈亮
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/11;B33Y10/00;B33Y50/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明提供了一種3D打印點陣材料掃描路徑的規劃方法，包括以下步驟：一、將點陣材料的三維模型分層，得到點陣材料的切片層；二、將切片層進行點陣材料識別，得到獨立熔化單元，然后編號；三、將獨立熔化單元進行掃描，得到獨立熔化單元輪廓線；四、將獨立熔化單元的輪廓線進行縮進；五、將經縮進后的獨立熔化單元進行網格化；六、編號；七、逐層進行步驟二到六，得到3D打印點陣材料的掃描路徑。本發明將點陣材料的獨立熔化單元和經網格化的獨立熔化單元的網格進行編號處理，得到3D打印點陣材料的掃描路徑，提高了點陣材料的成形精度和表面質量，步驟簡單、設計合理、實現方便、使用效果好，能簡便、快速設計出點陣材料合理的掃描路徑。

技術領域

本發明屬于3D打印技術領域，具體涉及一種3D打印點陣材料掃描路徑的規劃方法。

背景技術

點陣材料是一種典型的結構功能一體化材料，屬于多孔材料的范疇，是由節點及連接桿單元組成的具有高孔隙率、周期性結構的有序多孔材料。與傳統的金屬泡沫和金屬蜂窩材料相比，以金屬鈦、鋁合金等輕金屬為基體的三維金屬點陣材料具有更高的比強度、比剛度和單位質量吸能性，尤其是當相對密度較低時，三維點陣材料具有尤為突出的質量效率和性能優勢，是目前國際上公認的最有前景的超強韌輕質結構材料之一。

傳統點陣材料制備方法，如熔模鑄造法、沖壓法、拉伸網折疊法、搭接拼裝法、擠壓切割法，工序復雜，制造成本高昂且難以實現點陣單元的自由設計。以激光選區熔化和電子束選區熔化技術為代表的粉末床3D打印技術，是以數字化的三維結構模型為基礎，可以實現任意復雜結構的成形，尤其適合于三維點陣材料的制備。因此，3D打印技術的不斷成熟，使得點陣材料的逐漸成為了領域內的研究熱點之一。

在粉末床3D打印技術中，高能束的掃描路徑規劃是影響零件成形質量以及缺陷分布的關鍵，尤其是對于結構復雜的薄壁、鏤空、懸空以及細長桿結構。然而，現有的高能束掃描策略主要是針對大面積成形的塊體材料而言，為了保證內部的熔化質量，往往需要采用連續的掃描線對熔化區進行完全填充，其形式主要包括：輪廓+直線填充、輪廓+棋盤式掃描、輪廓+格柵式掃描等。但點陣材料的二維截面是由眾多獨立的小面積熔化單元構成，傳統掃描策略難以確保三維點陣材料的成形精度和熔化質量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對現有技術的不足，提供一種3D打印點陣材料掃描路徑的規劃方法。本發明采用離散化的思想，將點陣材料的二維截面信息進行處理并編號，得到了3D打印點陣材料的掃描路徑，實現了對點陣材料成形精度的精確控制，解決了現有掃描策略成形精度不足和表面質量差的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種3D打印點陣材料掃描路徑的規劃方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將點陣材料的三維模型進行分層處理，得到點陣材料的切片層；

步驟二、將步驟一中得到的切片層進行點陣材料識別處理，得到獨立熔化單元，然后將得到的獨立熔化單元從左到右且從上到下進行編號處理，得到獨立熔化單元的編號為：1，2，3，……，n；其中，n為不小于1的正整數；所述獨立熔化單元為切片層上獨立的點陣材料結構；

步驟三、將步驟二中得到的經編號處理后的獨立熔化單元進行輪廓掃描處理，得到獨立熔化單元的輪廓線；

步驟四、將步驟三中得到的獨立熔化單元的輪廓線向獨立熔化單元的內部區域進行縮進處理；

步驟五、將步驟四中經縮進處理后的獨立熔化單元進行網格化處理；所述網格化處理的過程為：將由相同正方形小網格單元組成的網格覆蓋于經縮進處理后的獨立熔化單元上，若經縮進處理后的獨立熔化單元占正方形小網格內的面積不小于該小網格面積的30％時，則將該小網格進行步驟六中的編號處理，否則忽略該小網格；

步驟六、將步驟五中經網格化處理后的獨立熔化單元上的小網格在該獨立熔化單元上從左到右且從上到下進行編號處理，得到切片層的掃描路徑為：