一種可重構(gòu)鑄造成型快速3d打印方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構(gòu)鑄模，包括步驟：步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的三維模型；步驟2、對所述三維模型進(jìn)行解析，獲得stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型；步驟3、解析stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型獲得包絡(luò)球運(yùn)動軌跡的g代碼；步驟4、以g代碼作為驅(qū)動，對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)，使重構(gòu)的鑄模與三維零件模型匹配；步驟5、基于重新構(gòu)造的可重構(gòu)鑄模，向鑄模腔內(nèi)澆灌加熱后的液態(tài)半液態(tài)3D打印材料；步驟6、澆灌完成后，對鑄模進(jìn)行拆卸，獲得成型成性的零件模型。本發(fā)明采用基于鑄造及可重構(gòu)鑄模的方式實(shí)現(xiàn)零部件的成型成性，大大提高零件3D打印的速度和效率及適用范圍。
【專利說明】一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及零件快速成型與三維制造領(lǐng)域，尤其涉及一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]增材制造具有幾十年的歷史，在傳統(tǒng)金屬件成型和制造方面研究的內(nèi)容比較多。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，增材制造的3D打印技術(shù)，近年來引起了人民越來越多的關(guān)注。特別是隨著ABS、ULTEM、PPFS/PPSU、Polyjet光聚合材料在醫(yī)療、教學(xué)和玩具、塑性件成型等輕工業(yè)行業(yè)的成熟應(yīng)用，3D打印受到國家的重視。
[0003]參考百度指數(shù)和知網(wǎng)指數(shù)，我們可以發(fā)現(xiàn)無論從學(xué)術(shù)、媒體和用戶關(guān)注度來看，3D打印技術(shù)從2010年至今呈指數(shù)級的速度在增長。例如，利用3D打印技術(shù)，打印出的下顎骨、氣管夾板已經(jīng)在臨床上邊成功應(yīng)用；3D打印機(jī)械蜘蛛、義肢手掌已經(jīng)在工業(yè)上邊應(yīng)用等?？梢哉f，3D打印技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)升級換代的一個重要方面，已經(jīng)成為多個國家和省市的發(fā)展戰(zhàn)略。
[0004]但三維制造有個重要的問題還需要進(jìn)一步的研究和加于解決。那就是傳統(tǒng)噴涂方式的3D打印技術(shù)的效率問題。目前三維制造設(shè)備，例如Stratasys、Cubex和Mbot等的打印效率很低。從這個意義上來說，三維制造技術(shù)在面向大眾化的消費(fèi)面前，還不夠成熟。因此，提高目前3D打印技術(shù)的成型效率，具有重要的意義?；阼T模重構(gòu)鑄造成型快速3D打印技術(shù)，正是基于這樣的出發(fā)點(diǎn)提出的。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)Μ的目的在于提供一種鑄模重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，以提高3D打印的效率。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構(gòu)鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的三維模型；
步驟2、對所述三維模型進(jìn)行解析，獲得stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型；
步驟3、解析stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型獲得包絡(luò)球運(yùn)動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅(qū)動，對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)，使的重構(gòu)的鑄模與三維零件模型匹配；
步驟5、基于重新構(gòu)造的可重構(gòu)鑄模，向鑄模腔內(nèi)澆灌加熱后的液態(tài)或半液態(tài)的3D打印材料；
步驟6、澆灌完成后，對鑄模進(jìn)行拆卸，從而獲得成型成性的零件模型。
[0008]進(jìn)一步地，所述可重構(gòu)鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨(dú)的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球作為包絡(luò)球的運(yùn)動包絡(luò)路徑確定，所述曲面成形模組共對應(yīng)五個包絡(luò)球,各包絡(luò)球的運(yùn)動軌跡受到g代碼的驅(qū)動。
[0009]進(jìn)一步地，步驟4中對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)具體為:g代碼為驅(qū)動下，所述可重構(gòu)鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列,五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構(gòu)鑄模與三維零件模型匹配。
[0010]進(jìn)一步地，所述的3D打印材料包括水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料。
[0011]相比基于噴涂方式的3D打印技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:
1、采用基于鑄造的方式實(shí)現(xiàn)零部件的成型成性，能大大提高零件3D打印的速度和效率，是解決目前3D打印效率問題。
[0012]2、通過采用可重構(gòu)鑄模，以零件三維實(shí)體模型為驅(qū)動，對鑄模進(jìn)行智能重構(gòu)的方式，適應(yīng)不同材料、結(jié)構(gòu)零部件的三維快速成形，更好地適應(yīng)零件成型成性的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為基于鑄模重構(gòu)鑄造成型的3D打印技術(shù)路線圖。
[0014]圖2為可重構(gòu)模組和鑄模腔工作空間示意圖。
[0015]圖3為鑄模腔二維圖及包絡(luò)球示意圖。
[0016]圖4為球形零件鑄造方式打印成型過程示意圖。
[0017]圖5為紡錐形零件鑄造方式打印成型過程示意圖。
[0018]圖6為臺柱形零件鑄造方式打印成型過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
[0020]實(shí)施例一
如圖1所示，一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構(gòu)鑄模，包括步驟:
步驟11、基于Solidwork、Pro/E或UG三維建模軟件建立零部件的三維模型；
步驟12、對所述三維模型進(jìn)行解析，獲得stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型；
步驟13、解析stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型獲得包絡(luò)球運(yùn)動軌跡的g代碼；
步驟14、基于g代碼為驅(qū)動，由包絡(luò)球?qū)芍貥?gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)，使的重構(gòu)的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟15、基于重新構(gòu)造的可重構(gòu)鑄模，向鑄模腔內(nèi)澆灌加熱后的液態(tài)或半液態(tài)的3D打印材料；
步驟16、澆灌完成后，對鑄模進(jìn)行拆卸，從而獲得成型成性的零件模型。
[0021 ] 如圖2所示，所述可重構(gòu)鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組21，每個方向的曲面成型模組21由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨(dú)的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡(luò)球的運(yùn)動包絡(luò)路徑確定的，所述曲面成形模組共對應(yīng)五個包絡(luò)球，各包絡(luò)球的運(yùn)動軌跡受到g代碼的驅(qū)動(見圖3)。
[0022] 實(shí)施例二 本實(shí)施例針對球形零件，詳細(xì)說明本發(fā)明的3D打印過程。
[0023]如圖4所示的球形零件鑄造方式打印成型過程示意圖，一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構(gòu)鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E或三維建模軟件建立零部件的球形三維模型41 ；
步驟2、對所述球形三維模型41進(jìn)行解析，獲得stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型42 ；
步驟3、解析stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型42獲得包絡(luò)球運(yùn)動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅(qū)動，由包絡(luò)球?qū)芍貥?gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)，使的重構(gòu)的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟5、基于重新構(gòu)造的可重構(gòu)鑄模43，向鑄模腔內(nèi)澆灌加熱后的液態(tài)或半液態(tài)的水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料；
步驟6、澆灌工藝完成后，對鑄模進(jìn)行拆卸，從而獲得成型成性的球體零件模型44。
[0024]本實(shí)施例中，所述可重構(gòu)鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨(dú)的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡(luò)球的運(yùn)動包絡(luò)路徑確定的，所述曲面成形模組共對應(yīng)五個包絡(luò)球，各包絡(luò)球的運(yùn)動軌跡受到g代碼的驅(qū)動。
[0025]進(jìn)一步地，步驟4中對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)具體為:g代碼為驅(qū)動下，所述可重構(gòu)鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列,五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構(gòu)鑄模與球形三維模型41匹配。
[0026]實(shí)施例三
本實(shí)施例針對紡錐形零件，詳細(xì)說明本發(fā)明的3D打印過程。
[0027]如圖5所示的紡錐形零件鑄造方式打印成型過程示意圖，一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構(gòu)鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的紡錐形三維模型51 ；
步驟2、對所述紡錐形三維模型51進(jìn)行解析，獲得stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型52 ；
步驟3、解析stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型52獲得包絡(luò)球運(yùn)動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅(qū)動，由包絡(luò)球?qū)芍貥?gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)，使的重構(gòu)的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟5、基于重新構(gòu)造的可重構(gòu)鑄模53，向鑄模腔內(nèi)澆灌加熱后的液態(tài)或半液態(tài)的水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料；
步驟6、澆灌工藝完成后，對鑄模進(jìn)行拆卸，從而獲得成型成性的紡錐形零件模型54。
[0028]本實(shí)施例中，所述可重構(gòu)鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨(dú)的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡(luò)球的運(yùn)動包絡(luò)路徑確定的，所述曲面成形模組共對應(yīng)五個包絡(luò)球，各包絡(luò)球的運(yùn)動軌跡受到g代碼的驅(qū)動。
[0029]進(jìn)一步地，步驟4中對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)具體為:g代碼為驅(qū)動下，所述可重構(gòu)鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列，五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構(gòu)鑄模與紡錐形三維模型51匹配。
[0030]實(shí)施例四
本實(shí)施例針對臺柱形零件，詳細(xì)說明本發(fā)明的3D打印過程。[0031 ] 如圖6所示的臺柱形零件鑄造方式打印成型過程示意圖，一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構(gòu)鑄模，包括步驟:
步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的臺柱形三維模型41 ；
步驟2、對所述臺柱形三維模型61進(jìn)行解析，獲得stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型42 ；
步驟3、解析stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型62獲得包絡(luò)球運(yùn)動軌跡的g代碼；
步驟4、基于g代碼為驅(qū)動，由包絡(luò)球?qū)芍貥?gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)，使的重構(gòu)的鑄模與零部件的三維模型匹配；
步驟5、基于重新構(gòu)造的可重構(gòu)鑄模63，向鑄模腔內(nèi)澆灌加熱后的液態(tài)或半液態(tài)的水玻璃、樹脂、ABS塑料或其他可以用于澆灌的3D打印材料；
步驟6、澆灌工藝完成后，對鑄模進(jìn)行拆卸，從而獲得成型成性的臺柱形零件模型64。
[0032]本實(shí)施例中，所述可重構(gòu)鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨(dú)的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球31作為包絡(luò)球的運(yùn)動包絡(luò)路徑確定的，所述曲面成形模組共對應(yīng)五個包絡(luò)球，各包絡(luò)球的運(yùn)動軌跡受到g代碼的驅(qū)動。
[0033]進(jìn)一步地，步驟4中對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)具體為:g代碼為驅(qū)動下，所述可重構(gòu)鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列,五個維度方向的曲面整列形成鑄模腔使的可重構(gòu)鑄模與臺柱形三維模型61匹配。
[0034]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，基于可重構(gòu)鑄模，其特征在于，包括步驟: 步驟1、基于Solidwork、Pro/E三維建模軟件建立零部件的三維模型； 步驟2、對所述三維模型進(jìn)行解析，獲得stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型； 步驟3、解析stl格式的標(biāo)準(zhǔn)格式模型獲得包絡(luò)球運(yùn)動軌跡的g代碼； 步驟4、基于g代碼為驅(qū)動，對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)，使的重構(gòu)的鑄模與三維零件模型匹配； 步驟5、基于重新構(gòu)造的可重構(gòu)鑄模，向鑄模腔內(nèi)澆灌加熱后的液態(tài)或半液態(tài)的3D打印材料； 步驟6、澆灌完成后，對鑄模進(jìn)行拆卸，從而獲得成型成性的零件模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，其特征在于:所述可重構(gòu)鑄模包括五個維度方向的曲面成形模組，每個方向的曲面成型模組由N橫乘N列的大長徑比立方金屬條排列而成，各個單獨(dú)的金屬條可以在長度方向受迫位移，其位移是由主動金屬球作為包絡(luò)球的運(yùn)動包絡(luò)路徑確定，所述曲面成形模組共對應(yīng)五個包絡(luò)球，各包絡(luò)球的運(yùn)動軌跡受到g代碼的驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，其特征在于:步驟4中對可重構(gòu)鑄模進(jìn)行重構(gòu)具體為:g代碼為驅(qū)動下，所述可重構(gòu)鑄模每個方向的成型模組由N橫乘N列的金屬條形成曲面陣列，五個維度方向的曲面陣列形成鑄模腔，使得可重構(gòu)鑄模與三維零件模型匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可重構(gòu)鑄造成型快速3D打印方法，其特征在于:所述的3D打印材料包括水玻璃、樹脂、ABS塑料。
【文檔編號】B29C67/00GK104002481SQ201410199927
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】劉偉東, 劉嶼, 陳安, 胡躍明, 吳忻生 申請人:華南理工大學(xué)