[發明專利]一種面向建筑3D打印考慮擠出頭轉向的切片方法

有效

• 申請號: 202010989676.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112270023B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 李帥帥;王玉;于穎;王碩;張強
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F113/10
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種面向建筑3D打印考慮擠出頭轉向的切片方法，包括以下步驟：1)獲取待打印的建筑3D打印模型；2)生成n個切平面將模型分層；3)提取模型與所有切平面的相交輪廓線；4)對提取的輪廓線進行偏置，得到偏置輪廓線，篩選偏置輪廓線生成打印路徑；5)在打印路徑上等間隔取點，合并位于直線上的間隔；6)獲取相鄰兩點間連線與X軸之間的夾角角度并形成角度合集，并計算相鄰兩角度間的差值Δθ，即得到擠出頭的轉向角度；7)生成G代碼后完成3D打印。與現有技術相比，本發明具有考慮多種特征、自由編輯、增加轉向信息等優點。

技術領域

本發明涉及建筑3D打印技術領域，尤其是涉及一種面向建筑3D打印考慮擠出頭轉向的切片方法。

背景技術

建筑3D打印是一種以數字模型為基礎，以特殊混凝土材料通過逐層打印方式建造房屋的技術，建筑3D打印對我國建筑業的轉型升級及實現智能制造具有重要的意義。

近些年，雖然建筑3D打印設備和材料研發取得了較大的發展，然而面向建筑模型的切片方法還主要依托于傳統的面向制造業零件的切片軟件，如Cura、Slic3r、Simply3D以及Hori3D Software等。由于建筑3D打印和制造業零件3D打印在設備組成方面，模型尺度方面以及打印材料方面具有較大區別，導致基于傳統的切片軟件的建筑3D打印會出現一些問題，主要體現在：

(1)建筑3D打印的單絲寬度與模型的整體尺寸的比值較大，傳統導入STL格式的模型切片會丟失信息，導致切片的缺陷會被放大而導致較差的打印質量；

(2)混凝土材料凝結速度慢，流動性較差，導致建筑3D打印在軌跡相交處結合強度低，為了提高交點結合強度，需要實現層內路徑自由編輯，而傳統切片方法無法實現；

(3)當建筑3D打印機的擠出頭為方形口時，需要在打印路徑中增加擠出頭的轉向信息，而傳統切片軟件無法實現。

因此，急需一種面向建筑3D打印的切片方法。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種面向建筑3D打印考慮擠出頭轉向的切片方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種面向建筑3D打印考慮擠出頭轉向的切片方法，包括以下步驟：

1)獲取待打印的建筑3D打印模型；

2)生成n個切平面將模型分層；

3)提取模型與所有切平面的相交輪廓線；

4)對提取的輪廓線進行偏置，得到偏置輪廓線，篩選偏置輪廓線生成打印路徑；

5)在打印路徑上等間隔取點，合并位于直線上的間隔；

6)獲取相鄰兩點間連線與X軸之間的夾角角度并形成角度合集，并計算相鄰兩角度間的差值Δθ，即得到擠出頭的轉向角度；

7)生成G代碼后完成3D打印。

該方法的輸入量包括：

待打印的建筑3D打印模型、打印層高h、輪廓線取點間隔l、擠出頭寬度/直徑w、擠出轉速與擠出頭移動速度的比值以及是否添加轉向標量。

所述的步驟2)中，構建切平面具體包括以下步驟：

提取待打印的建筑3D打印模型在Z方向上的最大值Z_max和最小值Z_min，并確定模型在分層方向上的總高度H，用模型的高度除以打印層高h得到分層的層數n，并建立n個與XY平面平行且間距相等的切平面，并對所有切平面進行編號。

所述的分層方向為Z軸正方向，每個切平面的高度的表達式為：