针对连续纤维路径转角的3D打印路径优化方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115592944A(43)申请公布日2023.01.13(21)申请号202210675893.4(22)申请日2022.06.15(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人汪馗王德鹏彭勇王琎程平(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401专利代理师张晓博(51)Int.Cl.B29C64/165(2017.01)B29C64/393(2017.01)B33Y50/02(2015.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称针对连续纤维路径转角的3D打印路径优化方法及系统(57)摘要本发明属于3D打印技术领域，公开了一种针对连续纤维路径转角的3D打印路径优化方法及系统，将连续纤维增强蜂窝结构的打印路径分解为多个路径线段和路径转角，通过路径转角选择方法，增加路径线段的重叠与交错，使连续纤维在蜂窝结构各个方向上均匀分布；对于路径转角上错位、偏离原设定路径的连续纤维，通过对转角路径优化方法，微调转角处的路径轨迹，缩小路径转角，使连续纤维经过两次偏移后恰好能够与原转角路径贴合，同时适当调整打印速度、打印温度，消除转角处连续纤维打印缺陷。本发明能够弥补转角处连续纤维打印缺陷，使纤维能够尽可能地贴合设计路径，尽可能增大蜂窝结构的力学性能。CN115592944ACN115592944A权利要求书1/2页1.一种针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法，其特征在于，所述针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法包括：将连续纤维增强蜂窝结构的打印路径分解为多个路径线段和路径转角，通过路径转角选择方法，增加打印路径的重叠与交错，使连续纤维在蜂窝结构各个方向上均匀分布；对于路径转角上错位、偏离原设定路径的连续纤维，通过转角路径优化方法进一步调整转角路径，缩小转角处路径弯折角度，使连续纤维经过两次偏移后与原转角路径贴合；同时，进行降低打印速度，提高打印温度，用于降低打印喷头转弯时对连续纤维的拖拽力。2.如权利要求1所述的针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法，其特征在于，所述路径转角选择方法使连续纤维增强蜂窝结构的打印路径分解为多个路径线段和路径转角的排列组合；当一条路径线段后面有多条路径线段被选择时，选择能形成最大路径转角的路径线段。3.如权利要求2所述的针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法，其特征在于，所述蜂窝结构的打印路径由多个单层打印路径组合而成，所述路径转角选择方法将蜂窝结构的单层打印路径分解成N条路径线段和N个路径转角的排列组合，相邻的两条路径线段(X、X+1)构成一个路径转角；在确定第X条路径线段的位置和方向后，如果该路径线段末尾节点处可延伸出多条路径线段时，对比这几条路径线段与第X条路径线段形成的路径转角大小，选择形成路径转角最大的线段为第X+1条路径线段；在选择路径线段时，打印路径不重复，增加路径线段的重叠与交错，并在各个方向上均匀分布，其中X<N。4.如权利要求1所述的针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法，其特征在于，对于路径转角上错位、偏离原设定路径的连续纤维，通过转角路径优化方法，细微调整转角处的路径轨迹，缩小转角处路径弯折角度5％～8％；人为制造第一次纤维偏移，使转角处第X条路径线段中的纤维相对于转折方向先反向偏移原路径，进而与打印喷头转折到第X+1条路径线段时产生的第二次纤维偏移相互中和；通过微调转角路径，使连续纤维经过两次偏移后恰好能够与原转角路径贴合；同时降低打印速度20％～30％，提高打印温度4％～5％，降低打印喷头转弯时对连续纤维的拖拽力。5.如权利要求1所述的针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法，其特征在于，对于路径转角上错位、偏离原设定路径的连续纤维通过转角路径优化方法进一步微调转角路径，缩小转角处路径弯折角度，使连续纤维经过两次偏移后恰好能够与原转角路径贴合，适当降低打印速度、提高打印温度后，还需进行：利用层间路径结合方法将各单层打印路径汇总成整体。6.如权利要求5所述的针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法，其特征在于，所述层间路径结合方法包括：蜂窝结构切片所得的每一层横截面相同，所以每一层结构都能以相同的打印路径进行规划。确保第一层打印路径的起点和第K层打印路径的终点在xy平面上重合，然后将第一层到第K层一共K层视为一个循环；如此循环重复前K层的路径规划，完成蜂窝结构整体的打印，其中K≥1。7.如权利要求6所述的针对路径转角打印缺陷的连续纤维增强蜂窝结构3D打印路径优化方法，其特征在于，在蜂窝结构整体的