一种连续纤维编织结构三维打印方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115946338A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211503184.4(22)申请日2022.11.28(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人戴宁陈予新(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200专利代理师朱小兵(51)Int.Cl.B29C64/118(2017.01)G06F17/16(2006.01)B29C64/386(2017.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y50/00(2015.01)权利要求书4页说明书15页附图6页(54)发明名称一种连续纤维编织结构三维打印方法(57)摘要本申请涉及一种连续纤维编织结构三维打印方法。该方法包括：以编织单元为单位对三维打印编织结构进行分解，并确定各编织单元的编号；基于各编织单元中丝的分布，以区域为单位，建立各编织单元的区域交错节点的数学表征，并生成各编织单元与对应区域交错节点的组合数学表征；基于各编织单元与对应区域交错节点的组合数学表征，生成各编织单元与三维打印编织结构的组合数学表征；根据各编织单元与三维打印编织结构的组合数学表征以及各编织单元的编号与区域排序实现路径互连，有序生成无堆积三维打印编织结构的连续路径，对连续路径进行后置处理，生成G代码以打印实体编织结构件，提升三维打印结构的力学性能。CN115946338ACN115946338A权利要求书1/4页1.一种连续纤维编织结构三维打印方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：以编织单元为单位对三维打印编织结构进行分解，并根据编织单元在所述三维打印编织结构中的行列位置，对编织单元进行二维编号，确定各所述编织单元的编号；步骤2：基于各所述编织单元中丝的分布，根据区域交错编织的结构特点，以区域为单位，分别将各所述编织单元进行分解，建立各所述编织单元的区域交错节点的数学表征，并按照各所述编织单元与对应的区域交错节点的组合关系，生成各所述编织单元与对应区域交错节点的组合数学表征；步骤3：基于各所述编织单元与对应区域交错节点的组合数学表征，按照各所述编织单元与所述三维打印编织结构的组合关系，生成各所述编织单元与所述三维打印编织结构的组合数学表征；步骤4：根据各所述编织单元与所述三维打印编织结构的组合数学表征以及各所述编织单元的编号与区域排序实现路径互连，有序生成无堆积三维打印编织结构的连续路径；步骤5：对所述连续路径进行后置处理，计算挤出量并将所述连续路径的几何点位信息转换为G代码，控制三维打印机执行G代码以打印实体编织结构件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以编织单元为单位对三维打印编织结构进行分解，根据编织单元在所述三维打印编织结构中的行列位置，对编织单元进行二维编号，确定各所述编织单元的编号，包括：将三维打印编织结构沿纵向与横向分解为M×N个编织单元，其中M表示沿纵向分布的编织单元的个数，即行数；N表示沿横向分布的编织单元的个数，即列数；以x正向为列编号增大方向，y负向为行编号增大方向的方式，为所述编织单元分配二维编号：(p,q),p＝1,2,…,M；q＝1,2,…,N其中，p表示行编号，q表示列编号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于各所述编织单元中丝的分布，根据区域交错编织的结构特点，以区域为单位，分别将各所述编织单元进行分解，建立各所述编织单元的区域交错节点的数学表征，并按照各所述编织单元与对应的区域交错节点的组合关系，生成各所述编织单元与对应区域交错节点的组合数学表征，包括：以存在编织关系的区域为单位，将各所述编织单元沿两个不同的丝铺设方向，划分为数量相同的n个区域，每一个区域含有预设丝数的丝，定义沿横向铺设丝的区域i所含丝数表示为：ri,i＝1,2,…,n其中，ri表示沿横向铺设丝的区域i所含丝数；定义沿纵向铺设丝的区域j所含丝数表示为：cj,j＝1,2,…,n其中，cj表示沿纵向铺设丝的区域j所含丝数；建立单元编织矩阵表达编织单元(p,q)在各个区域交错节点处的编织关系，将各所述编织单元的单元编织矩阵作为各所述编织单元与对应区域交错节点的组合数学表征，该编织单元(p,q)的单元编织矩阵表示为：2CN115946338A权利要求书2/4页其中，Wpq表示编织单元(p,q)的单元编织矩阵，wij表示横向铺设区域i和纵向铺设区域j在交错节点处丝的编织关系，其中，其中，ui的绝对值和ri相同，vj的绝对值和cj相同，ui表示交错节点处的横向铺设区域i的铺丝数，vj表示交错节点处的纵向铺设区域j的铺丝数，两者的正负取决于区域交错节点处，沿不同方向铺设区域的上下关系，即若横向铺设区域在上，则取：ui＝+ri,i＝1,2,…,