摘要：在3D打印过程中，辅助支撑常用于悬垂结构的打印以及防止结构塌陷。然而这种技术不是一直都有效的，它同时会带来很多不利的影响，诸如：打印精度差，结构复杂，打印材料浪费以及提高打印成本。浙江大学浙江省三维打印工艺与装备重点实验室的贺永教授及傅建中教授课题组提出了一种全新的思路：倾斜打印（inclined layer printing，ILP）用于取代辅助支撑。ILP制造的结构每一层切片是倾斜的，通过设计合理的倾斜角度，悬垂结构能够实现自支撑。该研究相对于传统打印工艺具有免辅助支撑，易与现有技术集成，提高打印效率，节省打印材料等优势。

55 Inclined layer printing for fused deposition modeling without assisted suppor.pdf

3D打印通过将材料一层层沉积到已成型结构上的方式实现增材制造。为了防止打印过程中材料的塌陷，辅助支撑结构就需要被用到来支撑可能产生塌陷的表面。此外，当需要打印的结构刚度很小的时候，为了防止打印过程中结构晃动导致的打印失败，辅助支撑结构还起到提高打印件刚度的作用。过去几年，研究人员开发了各种用于优化辅助支撑的方法，包括零件放置方向优化算法，自适应分层算法，快速支撑生成算法，可溶性支撑材料，支撑结构拓扑优化等等。然而，支撑结构的存在本身就会导致支撑表面质量差，材料浪费，打印时间长，打印件后处理复杂等问题。

浙江大学浙江省三维打印工艺与装备重点实验室研究人员提出了一种基于倾斜分层的3D打印方法，成功实现了无支撑打印悬垂结构，省去了辅助支撑结构，大大降低了打印时间，以及一定程度上提高了悬垂结构的表面质量。该技术首先识别并分割零件的悬垂结构，然后将悬垂结构三维模型进行空间旋转变换，之后对旋转后的结构进行切片，接着将切片代码逆向空间旋转转换至原先位置，最后将变换后的代码进行耦合。本方法具有算法复杂度低，集成度高，可拓展性强的优势，在生物3D打印，光固化3D打印等领域具有普遍的适用性。

图 1倾斜分层技术.

课题组研究了不同工艺参数下倾斜打印的效果，通过实验数据计算得出了最有的倾斜切片参数配置方案。

图 2倾斜打印的最优分割策略.

图 3倾斜打印件表面成型质量.

图 4 不同倾斜切片角度打印的悬垂结构.

图 5 采用传统辅助支撑结构以及倾斜打印制作的酒壶模型.

图 6 采用倾斜打印工艺制作的长悬臂梁结构.

图 7倾斜打印用于复杂壳体零件的制作对比.

目前该成果已在Elsevier旗下的 Robotics and Computer IntegratedManufacturing期刊发表，题为“Inclined layer printingfor fused deposition modeling without assisted supporting structure”