[發明專利]一種曲面3D打印的誤差評估方法及打印參數優化方法

在審

• 申請號: 202310229275.1
• 申請日: 2023-03-10
• 公開（公告）號: CN116160687A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 侯章浩;賀金;田小永;劉騰飛;劉鵬;蘭紅波
• 申請（專利權）人: 青島理工大學;西安交通大學
• 主分類號: B29C64/393
• 分類號: B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 鄭州意創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41138
• 代理人: 張江森

本申請公開了一種曲面3D打印的誤差評估方法及打印參數優化方法，曲面分層誤差評估方法從三維模型出發，先對三維模型打印路徑進行規劃，然后將三維模型和打印路徑相結合，根據打印參數，曲面位置和打印誤差之間關系建立誤差評估模型，然后根據誤差評估模型找出誤差分析點，計算曲面3D打印誤差，最后和預期誤差進行比較，判斷是否制造要求。本評估方法優勢在于在3D打印前能夠進行評估誤差，同時不需要對打印出的零件進行測量，避免了測量誤差。

技術領域

本申請屬于3D打印領域，具體涉及一種曲面3D打印的誤差評估方法及打印參數優化方法。

背景技術

3D打印技術具有成型能力強、自動化程度高等優點，被廣泛應用于航空航天、汽車和醫學等領域。然而，現有的3D打印技術大多采用平面分層的制造原理，導致打印具有曲面輪廓特征的零件時不可避免地出現階梯效應，嚴重影響了零件的精度和表面質量，阻礙了3D打印技術的發展和應用。

為了解決上述問題，本領域的研究人員提出了曲面分層的3D打印方法。曲面分層是根據零件曲面特征進行切片分層，然后在曲面上生成3D打印路徑，最后通過3D打印機制造零件。這種方法有效改善了打印模型的階梯效應，但是由于3D打印的噴頭結構難以與曲面輪廓完全重合，造成實際打印的零件和理想的零件在輪廓上依然存在誤差。

現有誤差評估方法大多利用儀器對打印后的零件進行測量和誤差評估，這種方法具有評估成本高和周期長等缺點。此外，曲面分層3D打印的工藝參數直接影響零件的成型精度和效率，利用上述誤差評估方法難以在零件打印前進行工藝參數的合理選擇和優化。

發明內容

本申請提供了一種曲面3D打印的誤差評估方法及打印參數優化方法，以實現3D打印零件誤差的快速預測和評估，并為高精度零件的打印參數優化提供依據和手段。

為了實現上述目的，本申請提供了一種曲面3D打印的誤差評估方法，包括以下步驟:

步驟101：利用計算機輔助設計軟件建立三維曲面模型；

步驟102：對建立的曲面三維模型進行3D打印進行路徑規劃；

步驟103：建立誤差評估模型：將曲面3D打印的路徑和三維模型進行比較，計算打印參數，根據曲面位置和打印誤差之間關系，得出曲面理想輪廓和實際打印輪廓的誤差評估模型；

步驟104：找出誤差分析點：根據誤差評估模型分析出曲面3D打印誤差最大的點，將打印參數的值輸入步驟103確定的誤差評估模型，然后利用控制變量法，確定曲面半徑r、理想輪廓的曲面法線和打印平臺的夾角θ對曲面3D打印誤差的影響，選取對誤差影響最大的半徑r₀和角度θ₀，記為誤差分析點；

步驟105：計算曲面3D打印誤差：將打印間距d、打印厚度h、曲面半徑r₀和理想輪廓的曲面法線和打印平臺的夾角θ₀輸入步驟103確定誤差評估模型中，得出曲面3D打印的誤差δ；

步驟106：評估曲面3D打印誤差：將步驟105計算出的誤差值δ和預期誤差值δ₀進行比較，評估該曲面3D打印是否滿足制造要求。

在本申請的一些實施例中，步驟102中對模型進行打印路徑規劃具體方法包括：

1)按照曲面分層的方法規劃曲面3D打印路徑；

2)將平面路徑投影到曲面上生成的曲面打印路徑；

3)按照平面分層的方法規劃曲面3D打印路徑；

在本申請的一些實施例中，步驟103中建立誤差評估模型，具體為：

1)按照曲面分層的方法規劃曲面3D打印路徑，誤差分析模型為