[發明專利]一種面向陶瓷3D打印的薄殼加厚方法及系統

有效

• 申請號: 202110261307.7
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113001707B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 呂琳;星宇;閆鑫;周宇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B33Y50/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明提供了一種面向陶瓷3D打印的薄殼加厚方法及系統，獲取薄殼模型對應的G?code文件；對當前層進行分析，檢測搭欠面積，并進行當前層受力分析，判斷是否滿足可打印條件；對不滿足可打印性的區域進行優化處理，如果搭欠面積不滿足可打印條件，加寬當前層線寬，擴大當前層受力不穩定的重疊區域，進行加厚，直到能支撐起上一層最內側路徑；取下一層，并重復處理，直到所有層完成處理；輸出可打印文件，以進行打印。本發明對于輸出的模型，可以不添加支撐，避免拆除支撐時破壞模型，提高打印制造的成功率。

技術領域

本發明屬于3D打印技術領域，具體涉及一種面向陶瓷3D打印的薄殼加厚方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

陶瓷具有優異的耐腐蝕、耐高溫、硬度高、機械強度高、密度低、吸水率低等優點，已在日用生活、建筑衛生、化工電氣等各領域得到廣泛應用。傳統陶瓷制品種類繁多、性能各異，隨著高新技術工業的興起，各種新型特種陶瓷也獲得較大發展。陶瓷已日漸成為良好的結構和功能材料。

陶瓷制品的成形，就是采用不同方法將坯料制成具有一定形狀和尺寸的坯件。根據坯料含水率和性能的差異，傳統成形方法分為可塑法、注漿法和壓制法。從生產過程來說，其生產周期長，手工操作多，勞動強度大，占地面積大，材料消耗多。

3D打印可以從數字文件制造具有高度復雜幾何形狀的固體對象。隨著數字設計和制造技術的日益發展，3D打印精度與打印速度逐漸提高，3D打印設備與打印材料也逐漸多樣化。這些技術通過數字建模，仿真以及物理過程的日益增強，使得陶瓷3D打印技術受到了學術界和業界的廣泛關注。墨水直寫(DIW)是一種基于擠出的3D打印技術，以粘土為打印材料，逐層滴下、沉淀粘性漿料，形成有形產品，具有成本效益和環保特點。

殼體結構是指僅在物體表面在其體積內有一層薄的材料而沒有內部填充物，廣泛應用于，如火箭發動機機體、飛機機體、石油天然氣行業的鍋爐、藝術工藝品等領域。擠出型陶泥打印是一種有效的制造殼體結構的方法。

然而在使用陶泥打印薄殼結構時，由于陶泥層間附著力較弱，無法抵抗打印機噴頭移動時產生的水平剪切力；同時粘土不會立即干燥，隨著新層的堆積，粘結力力矩與上層重力力矩之間的平衡有可能被打破，制造過程中容易發生塌陷，打印成功率低。這對薄殼結構的數字化設計和制造提出了新的挑戰。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種面向陶瓷3D打印的薄殼加厚方法及系統，本發明通過對薄殼模型的可打印行進行分析，判斷模型是否可以通過優化避免坍塌，實現打印；對于需要優化的模型，進行加厚，使得在不破壞模型外觀的前提下打印成型。對于輸出的模型，可以不添加支撐，避免拆除支撐時破壞模型，提高打印制造的成功率。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

一種面向陶瓷3D打印的薄殼加厚方法，包括以下步驟：

步驟(1)：獲取薄殼模型對應的G-code文件；

步驟(2)：對當前層進行分析，檢測搭欠面積，并進行當前層受力分析，判斷是否滿足可打印條件；

步驟(3)：對不滿足可打印性的區域進行優化處理，如果搭欠面積不滿足可打印條件，加寬當前層線寬，擴大當前層受力不穩定的重疊區域，進行加厚，直到能支撐起上一層最內側路徑；

步驟(4)：取下一層，并重復步驟(2)到步驟(3)，直到所有層完成處理；

步驟(5)：輸出可打印文件，以進行打印。

作為可選擇的實施方式，所述步驟(2)中，檢測搭欠面積的具體過程包括對當前層進行分析，檢測當前層與下層的搭欠面積，來判斷是否可以打印，搭欠面積小于設定值的為不滿足條件。