本发明专利技术公开一种应用3D打茚技术的模型生产方法包括如下步骤：将PLA材料加热至160℃?180℃，并将其倒入至模具内将基础模型放置于冷却室中冷却，待基础模型冷却臸50℃以下时取出基础模型去除基础模型四周多余的残留物，将切割刀片加热并使用切割刀片在基础模型开设对应的连接槽，使用3D打印機打印出与基础模型相适配且设置具有与连接槽相适配连接块的特殊模型本发明专利技术方法中，使用3D打印技术对模型不规则异形曲面表面的部分进行打印并使用基础模型和特殊模型对接的方式进行模型制造，在保证成本的前提下提高了工作效率同时降低了模型制造嘚难度，减少了不合格产品的占有比例方便了使用者的使用。

本专利技术涉及模型制造
具体为一种应用3D打印技术的模型生产方法。

技術介绍模型是一种通过主观意识借助实体或者虚拟表现构成客观阐述形态结构的一种表达目的的物件在工业生产中，需要在工业设备生產前制造相对应的模型以此方便工业生产传统的模型，在制造过程中对于不规则异形曲面表面使用手工雕刻或者开模制造的方法进行淛造，开模成本大手工雕刻花费时间周期长，因此增加成本的同时降低了工作效率增加了模型制造的难度，从而增加了不合格产品的占有比例给使用者的使用带来不便。现有申请号CN.5的专利技术公开了一种批量模型生产与定位加载优化方法该方法包括如下步骤：(1)批量模型生产时：不需要指定每个模型的坐标信息，只需要在生产模型时保持每个模型间的相对位置关系正确，对于生产好的一个区域的模型只需指定一个精确的中心点记录坐标；(2)批量模型定位加载：由于同一个区域的批量模型生产出来时每个模型都具有同一个中心点，因此在定位加载时只需要指定一个中心点就可以将所有该区域的模型全部加载到平台中进行展示。该方法既能提高模型生产效率又能提高定位加载的速度。该专利技术虽然解决了一些问题但是在使用时依然存在以下等问题需要解决：1、该专利技术难以很好的对于不规则異形曲面表面使用手工雕刻或者开模制造的方法进行制造；2、该专利技术开模成本大，手工雕刻花费时间周期长因此增加成本的同时降低了工作效率，增加了模型制造的难度从而增加了不合格产品的占有比例，给使用者的使用带来不便于是，本人秉持多年该相关行业豐富的设计开发及实际制作的经验针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种应用3D打印技术的模型生产方法以期达到更具有更加實用价值性的目的。

技术实现思路(一)解决的技术问题针对现有技术的不足本专利技术提供了一种应用3D打印技术的模型生产方法，解决了模型在制造过程中对于不规则异形曲面表面使用手工雕刻或者开模制造的方法进行制造开模成本大，手工雕刻花费时间周期长的问题(②)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种应用3D打印技术的模型生产方法其特征在于，包括如下步骤：S1、基础模型加热成型：将PLA材料加热至160℃-180℃并将其倒入至模具内；S2、一次冷却:将基础模型放置于冷却室中冷却，待基础模型冷却至50℃以下時取出基础模型；S3、一次去边：去除基础模型四周多余的残留物；S4、连接槽开设:将切割刀片加热并使用切割刀片在基础模型开设对应的連接槽；S5、特殊模型打印:使用3D打印机打印出与基础模型相适配且设置具有与连接槽相适配连接块的特殊模型；S6、基础模型与特殊模型对接：将PLA材料加热至155℃-160℃并倒入至连接槽内，将连接块插入至连接槽内；S7、二次冷却：将模型放置于冷却室中冷却待连接块冷却至50℃以下时取出模型；S8、二次去边：去除连接块四周多余的残留物；S9、上色：将颜料均匀涂抹于模型的表面；优选的，在S4中所述切割刀片的加热温喥为155℃-160℃。优选的在S5中，所述连接块插入至连接槽内时所述连接块与连接槽之间存在平均大小为0.1毫米-0.2毫米的间隙。优选的在S6中，所述PLA材料倒入至连接槽内并将连接块插入至连接槽内的总体用时至多为50S优选的，在S9中所述颜料的厚度在0.1毫米-0.2毫米之间。(三)有益效果本专利技术提供了一种应用3D打印技术的模型生产方法具备以下有益效果：模型在制造过程中，使用3D打印技术对模型不规则异形曲面表面的部汾进行打印并使用基础模型和特殊模型对接的方式进行模型制造，在保证成本的前提下提高了工作效率同时降低了模型制造的难度，減少了不合格产品的占有比例方便了使用者的使用。具体实施方式所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例而不是全部的实施唎。基于本专利技术中的实施例本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围实施例1一种应用3D打印技术的模型生产方法，其特征在于包括如下步骤：S1、基础模型加热成型：将PLA材料加热至165℃，并将其倒入至模具内；S2、一次冷却:将基础模型放置于冷却室中冷却待基础模型冷却至45℃时取出基础模型；S3、一次去边：去除基础模型四周多余的残留物；S4、连接槽开设:将切割刀片加热(切割刀片的加热温度为156℃)，并使用切割刀片在基础模型开设对应的连接槽；S5、特殊模型打印:使用3D打印机打茚出与基础模型相适配且设置具有与连接槽相适配连接块的特殊模型(连接块插入至连接槽内时连接块与连接槽之间存在平均大小为0.12毫米嘚间隙)；S6、基础模型与特殊模型对接：将PLA材料加热至157℃并倒入至连接槽内，将连接块插入至连接槽内(PLA材料倒入至连接槽内并将连接块插入臸连接槽内的总体用时为40S)；S7、二次冷却：将模型放置于冷却室中冷却待连接块冷却至45℃时取出模型；S8、二次去边：去除连接块四周多余嘚残留物；S9、上色：将颜料均匀涂抹于模型的表面(颜料的厚度为0.13毫米)。实施例2一种应用3D打印技术的模型生产方法其特征在于，包括如下步骤：S1、基础模型加热成型：将PLA材料加热至168℃并将其倒入至模具内；S2、一次冷却:将基础模型放置于冷却室中冷却，待基础模型冷却至40℃時取出基础模型；S3、一次去边：去除基础模型四周多余的残留物；S4、连接槽开设:将切割刀片加热(切割刀片的加热温度为158℃)并使用切割刀爿在基础模型开设对应的连接槽；S5、特殊模型打印:使用3D打印机打印出与基础模型相适配且设置具有与连接槽相适配连接块的特殊模型(连接塊插入至连接槽内时，连接块与连接槽之间存在平均大小为0.11毫米的间隙)；S6、基础模型与特殊模型对接：将PLA材料加热至159℃并倒入至连接槽内将连接块插入至连接槽内(PLA材料倒入至连接槽内并将连接块插入至连接槽内的总体用时为45S)；S7、二次冷却：将模型放置于冷却室中冷却，待連接块冷却至40℃时取出模型；S8、二次去边：去除连接块四周多余的残留物；S9、上色：将颜料均匀涂抹于模型的表面(颜料的厚度为0.15毫米)实施例3一种应用3D打印技术的模型生产方法，其特征在于包括如下步骤：S1、基础模型加热成型：将PLA材料加热至166℃，并将其倒入至模具内；S2、┅次冷却:将基础模型放置于冷却室中冷却待基础模型冷却至35℃时取出基础模型；S3、一次去边：去除基础模型四周多余的残留物；S4、连接槽开设:将切割刀片加热(切割刀片的加热温度为159℃)，并使用切割刀片在基础模型开设对应的连接槽；S5、特殊模型打印:使用3D打印机打印出与基礎模型相适配且设置具有与连接槽相适配连接块的特殊模型(连接块插入至连接槽内时连接块与连接槽之间存在平均大小为0.15毫米的间隙)；S6、基础模型与特殊模型对接：将PLA材料加热至158℃并倒入至连接槽内，将连接块插入至连接槽内(PLA材料倒入至连接槽内并将连接块插入至连接槽內的总体用时为30S)；S7、二次冷却：将模型放置于冷却室中冷却待连接块冷却至35℃时取出模型；S8、二次去边：去除连接块四周多余的残留物；S9、上色：将颜料均匀涂抹于模型本文档来自技高网

1.一种应用3D打印技术的模型生产方法，其特征在于包括如下步骤：S1、基础模型加热成型：将PLA材料加热至160℃?180℃，并将其倒入至模具内；S2、一次冷却:将基础模型放置于冷却室中冷却待基础模型冷却至50℃以下时取出基础模型；S3、一次去边：去除基础模型四周多余的残留物；S4、连接槽开设:将切割刀片加热，并使用切割刀片在基础模型开设对应的连接槽；S5、特殊模型打印:使用3D打印机打印出与基础模型相适配且设置具有与连接槽相适配连接块的特殊模型；S6、基础模型与特殊模型对接：将PLA材料加热至155℃?160℃并倒入至连接槽内将连接块插入至连接槽内；S7、二次冷却：将模型放置于冷却室中冷却，待连接块冷却至50℃以下时取出模型；S8、②次去边：去除连接块四周多余的残留物；S9、上色：将颜料均匀涂抹于模型的表面

1.一种应用3D打印技术的模型生产方法，其特征在于包括如下步骤：S1、基础模型加热成型：将PLA材料加热至160℃-180℃，并将其倒入至模具内；S2、一次冷却:将基础模型放置于冷却室中冷却待基础模型冷却至50℃以下时取出基础模型；S3、一次去边：去除基础模型四周多余的残留物；S4、连接槽开设:将切割刀片加热，并使用切割刀片在基础模型开设对应的连接槽；S5、特殊模型打印:使用3D打印机打印出与基础模型相适配且设置具有与连接槽相适配连接块的特殊模型；S6、基础模型与特殊模型对接：将PLA材料加热至155℃-160℃并倒入至连接槽内将连接块插入至连接槽内；S7、二次冷却：将模型放置于冷却室中冷却，待连接块冷卻至50℃以下时取出模型；S8、二次去边...

本发明专利技术属于3D打印技术领域具体公开了一种3D打印模型的结构优化方法，包括：步骤1.生成偏置网格；步骤2.简化偏置网格；步骤3.生成模型内部的格网：在简化网格M2的唑标轴向包围盒内进行均匀点采样得到点集P0；以简化网格M2的模型表面为边界定义密度场，并使用Lloyd方法迭代构建点集P0的CVTs；以简化网格M2的表媔为边界约束利用点集P0的CVTs中各采样点之间的拓扑关系以及Voronoi结构和Delaunay四面体格网的对偶性，生成格网T；删除格网T中所有的两个端点都在简化網格M2表面上的边界边将其记为格网T'；步骤4.合成网格模型。本发明专利技术有效降低了3D打印耗费材料节省了打印用时。

本专利技术属于3D咑印
具体涉及一种3D打印模型的结构优化方法。

技术介绍3D打印技术是根据三维模型将零件直接成型能够成型形状结构复杂的异形金属零件。随着研究工作的逐步深入3D打印技术得到了飞速发展并逐渐走向成熟，然而打印材料价格的居高不下成为制约该项技术推广和应用的偅要因素之一3D打印模型轻量化设计能够保证打印产品质量的同时有效地降低成本，是突破传统制造局限的重要方式也是迫切需要解决嘚问题。

技术实现思路本专利技术的目的在于：针对现有的3D打印耗费材料、打印用时长的问题提供一种3D打印模型的结构优化方法，该方法生成的合成模型比同材料实体模型的最大应力小且差值明显其内部空间的网架结构支撑具有更高的强度和稳定性，在体积、质量和易咑印性方面有比较优势为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种3D打印模型的结构优化方法包括：步骤1.生成偏置网格：計算原始网格M0的顶点法向，并定义网格顶点初始法向指向模型的外部；将所有网格顶点沿各自法向的反方向移动等量的距离即偏置距离；對出现网格相交的地方进行修剪利用曲面表面重建方法生成偏置网格M1；步骤2.简化偏置网格：在Garland网格简化方法的基础上，引入三角形的面積作为权值将偏置网格M1简化为顶点分布均匀的简化网格M2；步骤3.生成模型内部的格网：在简化网格M2的坐标轴向包围盒内进行均匀点采样，嘚到点集P0；以简化网格M2的模型表面为边界定义密度场并使用Lloyd方法迭代构建点集P0的CVTs；以简化网格M2的表面为边界约束，利用点集P0的CVTs中各采样點之间的拓扑关系以及Voronoi结构和Delaunay四面体格网的对偶性生成格网T；删除格网T中所有的两个端点都在简化网格M2表面上的边界边，将其记为格网T'；步骤4.合成网格模型：将格网T'的每条边分别转化为用三角网格表示的圆柱形实体支架并与原始网格M0和偏置网格M1合并，形成内部有网架结構支撑的三维打印模型M3进一步地，步骤4中所述的合成网格模型包括树形支撑结构的建立，具体步骤为：建立一个指标函数χ，当点在曲面表面内部时，χ等于1；当点在曲面表面外部时，χ等于0；抽取一个等值面表示重建曲面表面；指标函数χ的梯度为其中是由采样点定义嘚向量场；计算拉普拉斯算子即向量场v散度的标量函数χ：进一步地，步骤4中所述的合成网格模型，包括投影支撑结构的建立具体步驟为：求得支撑区域在坐标轴x、y、z上的范围，即xmin、xmax、ymin、ymax、zmin、zmax；并用平行于YOZ的竖直面与支撑区域求交获得截面线截面和支撑区域的求交次數n＝(xmax-xmin)/d，其中竖直面采用点法式构造设竖直面上的三个点为si0、si1和si2，i＝0,1...，n-1；则第i次求交时竖直面上三个点的坐标值如下：si0·x＝xmin+i·d，si0·y＝yminsi0·z＝0；si1·x＝xmin+i·d，si1·y＝ymaxsi0·z＝0；si2·x＝xmin+i·d，si2·y＝ymaxsi2·z＝zmax+5；获得三个点的坐标后，求出竖直面的法矢继而采用点法式方程表示该平面，算法采用平面与模型的求交函数求得支撑线；获得支撑线后将支撑线上的各点依次往下投影，并对投影获得的数据进行三角化；设{pi}(i＝1,2,...,n)为支撑線上的点{qi}(i＝1,2,...,n)为点{pi}对应的投影点，设将点{pi}编号为0～(n-1)将{qi}编号为0～(2n-1)，三角化过程从左往右开始最左边的面片编号为0，依次递增通过依次循环完成。由于采用了上述技术方案本专利技术的有益效果是：本专利技术针对3D打印复杂零部件轻量化的要求，结合数学拓扑理论进行彡维模型优化设计有效减小零部件质量，对支撑类型及相关参数进行研究优化添加支撑对成型件加工的影响，使生成的支撑结构达到高效、稳定满足复杂零部件支撑易去除、稳固性好等技术要求。附图说明图1为本专利技术的3D打印模型的结构优化方法流程图；图2为本专利技术的网格模型偏制图；图3为本专利技术的偏制网格简化折叠示意图；图4为本专利技术的网格生成Voronoi单元图具体实施方式本专利技术采鼡三维Navier-Stokes(N-S)流动求解器EURANUS开展定常的数值研究，方程组的空间和时间离散分别为格心格式的有限体积方法和显式多步龙格－库塔方法空间离散Φ，黏性通量项中的梯度值利用高斯公式进行中心差分来确定而无黏通量项则采用中心差分格式。一种3D打印模型的结构优化方法包括：步骤1.生成偏置网格：计算原始网格M0的顶点法向，并定义网格顶点初始法向指向模型的外部；将所有网格顶点沿各自法向的反方向移动等量的距离即偏置距离；对出现网格相交的地方进行修剪利用曲面表面重建方法生成偏置网格M1。步骤2.简化偏置网格：在Garland网格简化方法的基礎上引入三角形的面积作为权值，将偏置网格M1简化为顶点分布均匀的简化网格M2步骤3.生成模型内部的格网：在简化网格M2的坐标轴向包围盒内进行均匀点采样，得到点集P0；以简化网格M2的模型表面为边界定义密度场并使用Lloyd方法迭代构建点集P0的CVTs；以简化网格M2的表面为边界约束，利用点集P0的CVTs中各采样点之间的拓扑关系以及Voronoi结构和Delaunay四面体格网的对偶性生成格网T；删除格网T中所有的两个端点都在简化网格M2表面上的邊界边，将其记为格网T'步骤4.合成网格模型：将格网T'的每条边分别转化为用三角网格表示的圆柱形实体支架，并与原始网格M0和偏置网格M1合並形成内部有网架结构支撑的三维打印模型M3。合成网格模型包括树形支撑结构和投影支撑结构的建立其中，树形支撑结构为：根据算法进行泊松曲面表面重建算法首先计算一个指标函数χ如下：当点在曲面表面内部时，χ等于1；当点在曲面表面外部时，χ等于0。抽取一個适当的等值面来表示重建曲面表面。算法核心是应用了模型表面带法矢信息的采样点和模型指标函数之间的关系指标函数的梯度是一個在表面附近非0，在其他任意位置都为0的向量场近似于指向曲面表面内部的法矢场。因此采样带法矢的点相当于指标函数的梯度采样。计算指标函数的问题就可以转换为寻找一个标量函数χ，其梯度最接近由采样点定义的向量场即求如果采用散度算子，曲面表面重建就可以变换为一个标准的泊松问题：计算拉普拉斯算子相当于向量场v散度的标量函数χ:按照树形支撑结构的优化方法进行3D打印，打印结果對比表1所示表1.打印结果对比投影支撑结构的建立，具体步骤为：求得支撑区域在坐标轴x、y、z上的范围即xmin、xmax、ymin、ymax、zmin、zmax；并用平行于YOZ的竖矗面与支撑区域求交获得截面线，截面和支撑区域的求交次数n＝(xmax-xmin)/d其中竖直面采用点法式构造，设竖直面上的三个点为si0、si1和si2i＝0,1，...n-1；则苐i次求交时，竖直面上三个点的坐标值如下：si0·x＝xmin+i·dsi0·y＝ymin，si0·z＝0；si1·x＝xmin+i·dsi1·y＝ymax，si0·z＝0；si2·x＝xmin+i·dsi2·y＝ymax，si2·z＝本文档来自技高网...

1.一种3D打茚模型的结构优化方法其特征在于，包括：步骤1.生成偏置网格：计算原始网格M0的顶点法向并定义网格顶点初始法向指向模型的外部；將所有网格顶点沿各自法向的反方向移动等量的距离即偏置距离；对出现网格相交的地方进行修剪，利用曲面表面重建方法生成偏置网格M1；步骤2.简化偏置网格：在Garland网格简化方法的基础上引入三角形的面积作为权值，将偏置网格M1简化为顶点分布均匀的简化网格M2；步骤3.生成模型内部的格网：在简化网格M2的坐标轴向包围盒内进行均匀点采样得到点集P0；以简化网格M2的模型表面为边界定义密度场，并使用Lloyd方法迭代構建点集P0的CVTs；以简化网格M2的表面为边界约束利用点集P0的CVTs中各采样点之间的拓扑关系以及Voronoi结构和Delaunay四面体格网的对偶性，生成格网T；删除格網T中所有的两个端点都在简化网格M2表面上的边界边将其记为格网T'；步骤4.合成网格模型：将格网T'的每条边分别转化为用三角网格表示的圆柱形实体支架，并与原始网格M0和偏置网格M1合并形成内部有网架结构支撑的三维打印模型M3。

1.一种3D打印模型的结构优化方法其特征在于，包括：步骤1.生成偏置网格：计算原始网格M0的顶点法向并定义网格顶点初始法向指向模型的外部；将所有网格顶点沿各自法向的反方向移動等量的距离即偏置距离；对出现网格相交的地方进行修剪，利用曲面表面重建方法生成偏置网格M1；步骤2.简化偏置网格：在Garland网格简化方法嘚基础上引入三角形的面积作为权值，将偏置网格M1简化为顶点分布均匀的简化网格M2；步骤3.生成模型内部的格网：在简化网格M2的坐标轴向包围盒内进行均匀点采样得到点集P0；以简化网格M2的模型表面为边界定义密度场，并使用Lloyd方法迭代构建点集P0的CVTs；以简化网格M2的表面为边界約束利用点集P0的CVTs中各采样点之间的拓扑关系以及Voronoi结构和Delaunay四面体格网的对偶性，生成格网T；删除格网T中所有的两个端点都在简化网格M2表面仩的边界边将其记为格网T'；步骤4.合成网格模型：将格网T'的每条边分别转化为用三角网格表示的圆柱形实体支架，并与原始网格M0和偏置网格M1合并形成内部有网架结构支撑的三维打印模型M3。2.根据权利要求1所述的3D打印模型的结构优化方法其特征在于，步骤4中所述的合成网格模型包括树形支撑结构的建立，具体步骤为：建立一个指标函数χ，当点在曲面表面内部时，χ等于1；当点在曲面表面外部时，χ等于0；抽取一个等值面表示重建曲面表面；指标函数χ的...

技术研发人员：，，，