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26.11.2019 | ORIGINAL ARTICLE | Ausgabe 1-2/2020

The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 1-2/2020

An approach to partition workpiece CAD model towards 5-axis support-free 3D printing

Zeitschrift:
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology > Ausgabe 1-2/2020
Autoren:
Hao Liu, Lei Liu, Dawei Li, Renkai Huang, Ning Dai
Wichtige Hinweise

Publisher’s note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

This paper presents a new method to fabricate workpieces using a 5-axis printing equipment with similar movement way of 5-axis milling machine tools. The method includes two main steps: (i) CAD model is partitioned into several sub-parts using a gravity effect partition method simulating the material-falling process when the model is stacked along the Z direction. In our processing plan, every sub-part has a slice direction. Before printing a sub-part, we rotate A axis and C axis so that its slice direction exactly coincides with the Z axis positive direction and then materials are stacked along the slice direction; (ii) these sub-parts are sorted with printing-base constraint and interference-free constraint. The two constraints, respectively, mean that the previously printed sub-parts are used as the printing bases of subsequently printed sub-parts; there is no interference between printed sub-parts and the printer head. These partition and sort principles have been generalized as an optimization model to satisfy printing-base constraint, interference-free constraint, and shortest empty printing path constraint. Our printing processing-plan can be regarded as a process to solve the optimization model. We have successfully generated sub-part sequences for some CAD models with large overhangs and complex structures to verify the printing processing-plan method.

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