论文部分内容阅读
传统的层层叠加3D打印系统使用同一层厚对模型进行分层处理。这样的系统必须在打印时间和打印的表面精度之间权衡。因此，系统使用者要么牺牲速度换取好的打印精度，要么为缩短打印时间牺牲打印精度。本文在这样的权衡中，给出一个尽量减少打印时间、提高打印精度的四步分层方法。第一步，基于视觉效果最优的思想，使用最薄Lmin的层对模型分层，产生最薄的模型分层(ThinSlice)。第二步，在最薄分层基础上，对一些薄层进行合并。每合并两层Li与Li+1，都会计算模型表面曲率K、法向量分量Nz和阶梯形效应斜高Cmax，如果表面曲率值减小、法向量分量减小，并且在满足hi+hi+1≤(l)时，将Li层与L1+1层合并。第三步，对模型打印速度进行分级:模型表面设置外围速度，中间速度及内部填充速度，其值依次增大。外围速度最小，确保表面打印效果好;内部填充速度快，以减少总的打印时间。第四步，对模型定义外部区域和内部区域。外部区域Ao按模型表面往内部延伸3D的厚度，外部区域要求表面曲率非零、表面法向量分量Nz非零。不满足条件的定义为内部区域AI。之后，把区域与层厚关联起来，外部区域采用最薄层(l)的方法来更逼近CAD模型表面的分层。外部区域设置稍低的行径速度。内部区域采用最大层厚(l)，设置较大的速度，减少打印时间。将分层表面的“直角面”变为“斜角面”，模型分层之间以斜面过渡，确保表面的C0连续。选择曲面外凸较多、较复杂的青蛙和具有典型内凹圆弧面的Corner两个代表性的3D模型，作为实验对象。实验方法是对模型用不同的厚度分层:较厚分层、较薄分层和自适应分层方法以及四步分层法，对比了这几种方法下的分层层数、分层层厚、打印时间和消耗耗材。把层层结构打印出来对比效果。最后，对实验数据进行了基本分析，发现本文的四步分层方法相对于均匀分层法、自适应分层法层数减少了15-20％，打印时间减少12-15％，耗材减少2-4％。说明本文给出的方法确实有效地减少了打印时间和层数。