CN115045025B - 一种三维打印编织结构的生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维打印编织结构的生成方法，属于三维编织技术领域；包括如下步骤：S1.参照平面引入：以田字格形框架的平面中心点引入X、Y、Z两两相互垂直的三个向量，以框架几何中心作为参照平面的原点，其中X、Y向量在基本平面内，Z向量垂直基本平面向上；S2.基本编织单元及生成过程：以参照平面为基础，田字格相邻方格以A、B两种类型交替分布，以A、B两种类型为基准用编织纹理基本形体替换生成基本编织单元；S3.三维打印编织结构形成：将基本编织单元以阵列方式排列形成整体的三维打印编织结构。本发明公开的三维打印编织结构的生成方法能够实现复杂编织结构的三维打印，通过线的长度和直径变化实现多层编织效果。

Description

一种三维打印编织结构的生成方法

技术领域

本发明涉及三维编织技术领域，尤其涉及一种三维打印编织结构的生成方法。

背景技术

传统的编织结构是由“线”纵横交错形成的，编制单元是“线”，并且只有两个方向，线的直径也相对统一，因此编织而成的布料具有统一的柔软性和厚度。此外，编织的过程是需要穿针引线逐步完成，若如出现错误，需要拆线重制返工。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明旨在提供一种能够实现复杂编织纹理及不同延展区域的三维打印编织结构的生成方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三维打印编织结构的生成方法，包括如下步骤：

S1.参照平面引入：以田字格形框架的平面中心点引入X、Y、Z两两相互垂直的三个向量，以框架几何中心作为参照平面的原点，其中X、Y向量在参照平面内，Z向量垂直参照平面向上；

S2.基本编织单元及生成过程：以参照平面为基础，田字格相邻方格以A、B两种类型交替分布，以A、B两种类型为基准用编织纹理基本形体替换生成基本编织单元；

S3.三维打印编织结构形成：将基本编织单元以阵列方式排列形成整体的三维打印编织结构。

优选的：还包括位于三维打印编织结构至少一侧的图案结构层，所述图案结构层与三维打印编织结构连接，通过3D打印一体生成。

优选的：步骤S3中阵列方式包括正四边形网格阵列、三角形网格阵列、菱形网格阵列、六边形网格阵列。

优选的：编织结构中采用不同的线长及线径以形成存在不同延展区域的编织结构。

优选的：A、B内的编织纹理用线在横向、纵向相连或不相连形成不同的交错方式。

一种三维打印编织灯罩，灯罩的编织结构采用上述编织结构的生成方法制得。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.将传统编织结构的编织单元“线”替换成三维打印的基本编织单元，由三维打印直接生成整体编织结构，可以实现更为复杂的编织纹理；三维打印的编织结构由计算机设计数字三维模型数据，不仅继承了传统编织结构的经纬结构，线与线之间不一定是分离的结构，编织单元可以是多个方向的线，也可以是多个方向的单元链接，以实现多层叠加的编织效果。

2.线的直径及长度可以根据设计需求产生变化，而不同的线长及直径直接影响到编织结构的可延展性，即通过三维打印编织结构生成的产品具有整体或局部可延展性，不受产品最终尺寸的限制；在具体打印时将打印数据类似于布料的堆叠，在打印设备中平铺摆放排布，提高打印耗材的利用率，降低打印空间的占用。

3. 三维打印的编制结构在数字设计阶段就完成了组装环节，打印出来就是完整的布料结构。在设计阶段就能很好的模拟调试成品的特性，也能检测模型的错误和薄弱环节。数据的唯一性也能保证每件产品打印结果的一致性，避免人为的加工错误，减少产能的损失。

附图说明

图1为参照平面，其中（a）为参照平面坐标，（b）为带编织结构的参照平面；

图2为基本编织单元，其中（a）为A/B排列格式，（b）为带编织纹理的排列格式，（c）为生成的基本编织单元；

图3为基于A/B内不同编织纹理形成的不同编织单元结构；

图4为不同的阵列方式；

图5、图6为线径及线长对延展性的变化图；

图7为附加图案结构层的三维打印编织结构；

图8为实施例4的灯罩形成示意图；

图9为实施例5的灯罩形成示意图。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明的三维打印结构的生成方法做具体阐述，以使本领域普通技术人员能够充分理解和实施。

实施例1

一种三维打印编织结构的生成方法，包括如下步骤：

S1.参照平面引入（如图1所示）：以田字格形框架的平面中心点引入X、Y、Z两两相互垂直的三个向量，以框架几何中心作为参照平面的原点，其中X、Y向量在参照平面内，Z向量垂直参照平面向上。由此，原点、X、Y、Z决定了其他物体相对于参照平面的坐标。即：可以将物体精准的放到相对于参照平面的指定位置，物体相对于该参照平面的位置可以通过（x，y，z）来表达，其中x，y表示物体相对于原点在平面内的位置，z表示物体到参照平面的垂直距离。

S2.基本编织单元及生成过程（如图2所示）：以参照平面为基础，田字格相邻方格以A、B两种类型交替分布，以A、B两种类型为基准用编织纹理基本形体替换生成基本编织单元。基于棋盘格原理，A、B两种类型在参照平面内平铺交替排列，其中A、B在本实施例中的具体编织结构如图，相邻结构相连。

在一个优选的实施例中，A、B内的编织结构可以相同或不同、编织纹理用线在横向、纵向相连或不相连或部分相连以形成不同的交错方式进而形成不同的基本编织单元。如图3所示，其中（a1）为A/B纹理内容相同，（a2）为形成的单层不可拆解的编织单元结构；（b1）为A/B纹理内容相同，（b2）为形成的双层可活动的编织单元结构；（c1）为A/B纹理内容不相同，（c2）为形成的双层可活动的编织单元结构。

S3.三维打印编织结构形成：将基本编织单元以阵列方式排列以形成整体的三维打印编织结构；其中阵列方式可以为：正四边形网格阵列、三角形网格阵列、菱形网格阵列、六边形网格阵列。如图4所示（a）为正四边形网格、（b）三角形网格、（c）菱形网格、（d）六边形网格。

实施例2

在三维打印编织结构中不同的线长及线径直接影响到编织结构的延展性。

如图5所示，编织结构中相同线长，线径细的区域具有更好的延展性。如图6所示，相同线径，线长的区域具有更好的延展性。

实施例3

如图7所示：一种三维打印编织结构的生成方法，包括了三维打印编织层及位于三维打印编织层上方的图案结构层，所述图案结构层与三维打印编织层连接，通过3D打印一体生成。

由上述实施例及分析可知，本发明提供的编织结构的生成方法可以应用在多个领域，尤其应用在三维打印编织灯罩上，可以生成形状复杂的灯罩结构，例如：多层灯罩、交织灯罩、折叠灯罩等。基于本发明的编制结构的生产方法,通过3D打印生产的编织结构具有如下优点：（1）一次成型，无需组装；（2）结构可延展性，即，不受产品最终尺寸的限制，因此能将打印数据类似于布料的堆叠，在打印设备中平铺摆放排布，进一步提高打印耗材的利用率。

实施例4

如图8所示，本实施例中提供的为：利用编织结构的可延展性生成的上下层状灯罩形态。生成上下双层的编织结构，将灯源M放置在双层编织结构中部，双层编织结构压覆在灯源M上下两侧，利用延展性使灯罩达到理想的最终造型。

实施例5

如图9所示，本实施例中提供的为：利用编织结构的可延展性变形为最终造型的灯笼灯罩形态。生成内外双层编织结构，内层为笼状，外层为空心柱状，外层柱状内径大于笼状顶部开口外径，由上至下将外层压覆在内层外，利用外层的延展性使其包裹在内层笼状的外壁。

由上述实施例4/5可知，利用本发明的编织结构的延展性可以通过生产两个或多个部件，通过部件间的结合快速形成更为复杂的灯罩结构。

上述实施例仅是本发明的优选实施例，并非对本发明做出的任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的技术原理及方案范围情况下，都可利用以上公开的方法对本发明的技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的原理或方案，依据本发明的技术实质对本发明公开的技术特征做出的任何组合、修改或替换均应属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种三维打印编织结构的生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.参照平面引入：以田字格形框架的平面中心点引入X、Y、Z两两相互垂直的三个向量，以框架几何中心作为参照平面的原点，其中X、Y向量在参照平面内，Z向量垂直参照平面向上；

S2.基本编织单元及生成过程：以参照平面为基础，田字格相邻方格以A、B两种类型交替分布，以A、B两种类型为基准用编织纹理的基本形体替换，生成基本编织单元；

S3.三维打印编织结构形成：将基本编织单元以阵列方式排列形成整体的三维打印编织结构。

2.如权利要求1所述的一种三维打印编织结构的生成方法，其特征在于，还包括位于三维打印编织结构至少一侧的图案结构层，所述图案结构层与三维打印编织结构连接，通过3D打印一体生成。

3.如权利要求1或2所述的一种三维打印编织结构的生成方法，其特征在于，步骤S3中阵列方式包括正四边形网格阵列、三角形网格阵列、菱形网格阵列、六边形网格阵列。

4.如权利要求1或2所述的一种三维打印编织结构的生成方法，其特征在于，在三维打印编织结构中采用不同的线长及线径以形成存在不同延展区域的编织结构。

5.如权利要求1或2所述的一种三维打印编织结构的生成方法，其特征在于，步骤S2中A、B内的编织纹理用线在横向、纵向相连或不相连以形成不同的交错方式。

6.一种三维打印编织灯罩，其特征在于，灯罩的编织结构采用权利要求1或2的生成方法制得。