[發(fā)明專利]一種懸垂結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化工藝自適應(yīng)方法及相關(guān)設(shè)備

在審

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• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN116021033A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田雨沛;熊異;劉光;嚴菊杰;查鑫萌
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/366;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 孫果

本發(fā)明公開一種懸垂結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化工藝自適應(yīng)方法及相關(guān)設(shè)備，所述方法包括：根據(jù)輸入的待打印部件的標準模型文件生成三維模型；使用切片軟件對所述三維模型進行切片處理得到分層切片數(shù)據(jù)；對所述分層切片數(shù)據(jù)中的切片層進行懸垂識別操作，計算出具有懸垂特征區(qū)域的懸垂角大小；根據(jù)所述懸垂角大小和非參數(shù)模型計算并優(yōu)化得到最優(yōu)工藝參數(shù)；根據(jù)所述最優(yōu)工藝參數(shù)打印所述待打印部件。通過使用切片軟件對三維模型進行切片處理，將得到的切片層進行懸垂識別操作計算出懸垂角大小，根據(jù)懸垂角大小和非參數(shù)模型計算最優(yōu)工藝參數(shù)，以便進行打印待打印部件，實現(xiàn)根據(jù)不同懸垂角的待打印部件自適應(yīng)選取最優(yōu)工藝參數(shù)進行打印。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種懸垂結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化工藝自適應(yīng)方法及相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)

增材制造(AM：Additive?Manufacturing)，又稱作為3D打印，是一種基于離散-堆積原理的新興成型技術(shù)。該技術(shù)能以較低成本、高效成形具有復(fù)雜形狀的部件，被廣泛地應(yīng)用到航空、汽車制造以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域上，常用的增材制造技術(shù)有光固化成型(SLA：Stereo?lithography?Appearance)、熔融沉積成型(FDM：Fused?deposition?Modeling)以及激光選區(qū)熔化(SLM：Selective?laser?melting)等。

以粉末床為主要技術(shù)特征的激光選區(qū)熔化成形技術(shù)突破了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)的約束，以高能激光束為直接熱源，通過對金屬粉末床區(qū)域進行選擇性加熱熔化，再經(jīng)過逐層疊加，進而能夠直接加工出傳統(tǒng)制造工藝方法無法加工或難以加工的非常規(guī)結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜零部件。然而，由于AM制造方法逐層打印方式而導(dǎo)致的階梯效應(yīng)，以及在SLM打印工藝中因殘余應(yīng)力，以及材料的熱收縮導(dǎo)致的翹曲缺陷會嚴重降低零件的表面質(zhì)量和引起結(jié)構(gòu)失準。尤其在成型懸垂結(jié)構(gòu)中，如果在打印過程中添加支撐結(jié)構(gòu)，則需要耗費大量人力、物力進行后處理。針對懸垂結(jié)構(gòu)的特點，在不添加支撐結(jié)構(gòu)的情況下如何將零件成功打印并保證良好的表面質(zhì)量，減少結(jié)構(gòu)翹曲十分重要。根據(jù)研究，對于SLM的翹曲缺陷的影響因素，最重要的是其在打印過程中的能量輸入大小，激光功率與激光打印速度直接影響能量的輸入。因此，對翹曲缺陷的影響就轉(zhuǎn)變?yōu)閷Υ蛴掖菇Y(jié)構(gòu)工藝參數(shù)的選取。目前在增材制造領(lǐng)域，大部分SLM缺懸垂工藝對懸垂結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)選取主要是通過大量的實驗積累與文獻調(diào)研得出的，這無疑在時間以及成本上花費極大。

因此，尋求一種可實現(xiàn)對SLM打印方式下的懸垂結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)自適應(yīng)方法可能是本領(lǐng)域人員亟待解決的問題。

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種懸垂結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化工藝自適應(yīng)方法及相關(guān)設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中SLM打印方式下的懸垂結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)無法進行自適應(yīng)調(diào)整的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種懸垂結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化工藝自適應(yīng)方法，所述懸垂結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化工藝自適應(yīng)方法包括：

根據(jù)輸入的待打印部件的標準模型文件生成三維模型；其中，所述標準模型文件為用標準三角形語言表示的文件；

使用切片軟件對所述三維模型進行切片處理，得到分層切片數(shù)據(jù)；其中，所述切片軟件為激光選區(qū)熔化成型數(shù)據(jù)準備軟件；

對所述分層切片數(shù)據(jù)中的切片層進行懸垂識別操作，計算出具有懸垂特征區(qū)域的懸垂角大小；

根據(jù)所述懸垂角大小和非參數(shù)模型計算并優(yōu)化得到最優(yōu)工藝參數(shù)；其中，所述非參數(shù)模型包括高斯過程回歸模型；

根據(jù)所述最優(yōu)工藝參數(shù)打印所述待打印部件。

所述懸垂結(jié)構(gòu)激光選區(qū)熔化工藝自適應(yīng)方法中，所述對所述分層切片數(shù)據(jù)中的切片層進行懸垂識別操作，計算出具有懸垂特征區(qū)域的懸垂角大小的步驟具體包括：

利用切片器生成每一個切片層中的連接線段；