一种基于层构建填充结构的3D打印方法技术

本申请的目的是提供一种基于层构建填充结构的3D打印方法，本申请通过获取待打印模型，基于所述待打印模型生成壳模型；在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化；将所述外包盒子的填充模型和所述壳模型取交，得到所述待打印模型的填充结构并打印，即根据待打印模型的自身结构特点确定每一层的所述填充图形，从而得到所述待打印模型的填充结构，具有较高的稳定性，不仅减少了材料的使用，使得3D打印出来的模型质量更轻，并且具有良好的自支撑性，保证了一定的结构强度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于层构建填充结构的3D打印方法
本申请涉及计算机领域，尤其涉及一种基于层构建填充结构的3D打印方法。
技术介绍
现有技术中，3D打印(或增材制造)技术的进步使我们能够制造出任意复杂的3D模型。目前，很多材料已经被应用于3D打印中，比如塑料、金属等。然而，一些材料的成本仍然很高，特别是金属材料。因此，减少使用印刷材料的研究是一个热点和活跃的研究课题。其中，对待打印模型内部进行结构填充是一种简单直接的减少打印材料的方法，现有多种填充结构已经集成在商业打印软件中，如三角形、六边形、四边形等。用户只需给出一个中空厚度，然后建立特定厚度的壳体模型，再填充这些内部结构，就可实现在保持一定结构强度的同时减少打印材料。然而，这种方法难以为非专业用户选择合适的填充比来平衡材料使用和结构强度。因此，有必要提出一种自动化方法，不仅可以减少材料的使用，同时还可以保持一定的结构强度。
技术实现思路
本申请的一个目的是提供一种基于层构建填充结构的3D打印方法，以解决现有技术中如何实现自动化控制3D打印结构在减少材料使用的同时保证结构强度的问题。根据本申请的一个方面，提供了一种基于层构建填充结构的3D打印方法，包括：获取待打印模型，基于所述待打印模型生成壳模型；在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化；将所述外包盒子的填充模型和所述待打印模型取交，得到所述待打印模型的填充结构并打印。进一步地，上述3D打印方法中，在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化，还包括：在所述外包盒子中预置第一层填充图形；根据所述待打印模型的结构参数在第一层填充图形的基础上确定其他层的所述填充图形，得到所述外包盒子的填充模型。进一步地，上述3D打印方法中，根据所述待打印模型的结构参数在第一层填充图形的基础上确定其他层的所述填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，还包括：所述第一层填充图形为正六边形网格；其他层的所述填充图形在所述第一层填充图形的基础上随着层数的增加从所述第一层填充图形中的每个正六边形的顶点出发沿着每个所述顶点所在的三个边移动到达相邻顶点形成三角形网格后，继续移动直至形成所述正六边形网格，依序循环确定其他层的所述填充图形，得到所述外包盒子的填充模型。进一步地，上述3D打印方法中，所述其他层的所述填充图形在所述第一层填充图形的基础上随着层数的增加从所述第一层填充图形中的每个正六边形的顶点出发沿着每个所述顶点所在的三个边移动到达相邻顶点形成三角形网格后，继续移动直至形成所述正六边形网格，依序循环确定其他层的所述填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，还包括：根据所述打印模型的结构参数确定预置速度。其他层的所述填充图形在所述第一层填充图形的基础上随着层数的增加从所述第一层填充图形中的每个正六边形的顶点出发按照所述预置速度沿着每个所述顶点所在的三个边移动到达相邻顶点形成三角形网格后，继续移动直至形成所述正六边形网格，周期性循环确定其他层的所述填充图形，得到所述外包盒子的填充模型。进一步地，上述3D打印方法中，所述方法还包括：获取每层所述填充图形的截面信息，并自动生成每层所述填充图形的机器识别代码；基于每层所述填充图形的机器识别代码得到所述待打印模型的填充结构的机器识别代码并打印。与现有技术相比，本申请通过获取待打印模型，基于所述待打印模型生成壳模型；在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化；将所述外包盒子的填充模型和所述壳模型取交，得到所述待打印模型的填充结构并打印，即根据待打印模型的自身结构特点确定每一层的所述填充图形，从而得到所述待打印模型的填充结构，具有较高的稳定性，不仅减少了材料的使用，使得3D打印出来的模型质量更轻，并且具有良好的自支撑性，保证了一定的结构强度。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出根据本申请一个方面的一种基于层构建填充结构的3D打印方法流程示意图；图2示出根据本申请一个方面的一种基于层构建填充结构的3D打印方法的一实施例的3D打印过程演变示意图；图3示出根据本申请一个方面的一种基于层构建填充结构的3D打印方法中填充图形的结构示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本申请作进一步详细描述。图1示出根据本申请一个方面的一种基于层构建填充结构的3D打印方法的流程图，该方法应用于各种形状结构的3D模型的制造过程，该方法包括步骤S11、步骤S12及步骤S13，其中，具体包括：步骤S11，获取待打印模型，基于所述待打印模型生成壳模型，在此，所述壳模型的外部与待打印模型相同并且其内部为中空的结构，以便后续步骤中对待打印模型进行内部结构填充；步骤S12，在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化，在此，所述待打印模型的结构参数包括但不限于每层填充图形的截面边的长度和厚度、结构范式等效应力等，基于待打印模型的自身结构特点确定每一层的所述填充图形，有利于提高所述待打印模型的自支撑性，并且减少材料的使用，降低模型整体质量。步骤S13，将所述外包盒子的填充模型和所述壳模型取交，得到所述待打印模型的填充结构并打印，在此，所述述待打印模型的填充结构包括壳模型以及每层的所述填充图形。上述步骤S11至步骤S13，通过获取待打印模型，基于所述待打印模型生成壳模型；在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化；将所述外包盒子的填充模型和所述壳模型取交，得到所述待打印模型的填充结构并打印，即根据待打印模型的自身结构特点确定每一层的所述填充图形，从而得到所述待打印模型的填充结构，具有较高的稳定性，不仅减少了材料的使用，使得3D打印出来的模型质量更轻，并且具有良好的自支撑性，保证了一定的结构强度。例如，如图2所示，待打印模型是一个兔子模型，首先，获取所述待打印模型，并基于所述待打印模型生成壳模型b；然后，在所述壳模型b的外围生成外包盒子c，并在所述外包盒子c中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，从而得到所述外包盒子c的填充模型d，其中，所述填充图形呈周期性变化；最后，将所述外包盒子的填充模型d和所述壳模型b取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于层构建填充结构的3D打印方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取待打印模型，基于所述待打印模型生成壳模型；/n在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化；/n将所述外包盒子的填充模型和所述壳模型取交，得到所述待打印模型的填充结构并打印。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于层构建填充结构的3D打印方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待打印模型，基于所述待打印模型生成壳模型；
在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化；
将所述外包盒子的填充模型和所述壳模型取交，得到所述待打印模型的填充结构并打印。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述壳模型的外围生成外包盒子，并在所述外包盒子中根据所述待打印模型的结构参数确定每一层的填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，其中，所述填充图形呈周期性变化，还包括：
在所述外包盒子中预置第一层填充图形；
根据所述待打印模型的结构参数在第一层填充图形的基础上确定其他层的所述填充图形，得到所述外包盒子的填充模型。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述待打印模型的结构参数在第一层填充图形的基础上确定其他层的所述填充图形，得到所述外包盒子的填充模型，还包括：
所述第一层填充图形为正六边形网格；
其他层的所述填充图形在所述第一层填充图形的基础上随着层数的增加从所述第一层填充图形中的每个正...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文鹏，王伟明，刘懿，
申请(专利权)人：河南理工大学，大连理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41