建筑3D打印切片方法及系统与流程

本发明涉及建筑3d打印施工技术领域，特指一种建筑3d打印切片方法及系统。

背景技术：

目前建筑3d打印大多采用混凝土材料，以层层叠布的方式进行打印，墙体、柱体以及楼板的截面包括外壳和内部的加强肋两部分，打印材料的宽度一般是10mm至50mm。

对于整个建筑结构设计打印构件时，需要人工根据建筑结构的模型进行拆分获得对应的打印构件，而后针对每一个打印构件演算得出打印路径，而后根据设计绘出可以被3d打印机读取的文件。现有的人工设计方法存在工作量大，费时费力的问题，且人工设计演算校对过程繁琐，难免会发生错误，进而导致打印形成的构件无法满足要求而重新返工。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种建筑3d打印切片方法及系统，解决现有的人工设计方法存在工作量大、费时费力以及难免发生错误等的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种建筑3d打印切片方法，包括如下步骤：

获取建筑模型，对所获取的建筑模型进行拆分以形成多个构件单元；

获取3d打印线条的线宽；

依据所述3d打印线条的线宽为所述构件单元设计对应的外壳打印线和布置于所述外壳打印线内的加强肋打印线；

依据所述构件单元的高度计算得出打印层的分层信息；以及

将所述外壳打印线、所述加强肋打印线以及所述打印层的分层信息组合并输出。

本发明的建筑3d打印切片方法实现了将建筑模型自动进行拆分形成对应的构件单元，并针对每一构件单元设计切片数据输出，使得建筑3d打印切片的设计更加简单方便，可操作性强，其形成的切片数据可直接导入到3d打印机中控制打印作业。这样省略了人工设计的步骤，解决了人工演算核对的工作量大，费时费力以及难免发生错误的问题。

本发明建筑3d打印切片方法的进一步改进在于，依据所述构件单元的高度计算得出打印层的分层信息的步骤，包括：

获取3d打印场地的平整度，依据所获取的3d打印场地的平整度设计一找平层的层高；

获取3d打印机的标准层的层高；

计算所述构件单元的高度减去所述找平层的层高再除以所述标准层的层高得到打印层数以及余数，判断所得到的余数是否大于所述标准层的层高的一半；

若所得到的余数大于所述标准层的层高的一半，则将所得到的余数作为最后一层的层高，将所述找平层的层高、所述标准层的层高、所述打印层数以及所述的最后一层的层高作为打印层的分层信息；

若所得到的余数小于等于所述标准层的层高的一半，则舍弃所得到的余数，将所述找平层的层高、所述标准层的层高以及所述打印层数作为打印层的分层信息。

本发明建筑3d打印切片方法的进一步改进在于，设计加强肋打印线的步骤，包括：

获取加强肋的样式；

依据所述加强肋的样式于所述外壳打印线内布置加强肋形成加强肋的布置线；

获取加强肋的充盈值，利用所述加强肋的充盈值和所述3d打印线条的线宽调整所述加强肋的布置线以形成加强肋打印线，所形成的加强肋打印线与外壳打印线间留有间隙。

本发明建筑3d打印切片方法的进一步改进在于，利用所述加强肋的充盈值和所述3d打印线条的线宽调整所形成的加强肋的布置线以形成加强肋打印线的步骤，包括：

于所述加强肋的端部设置偏心距，并依据公式一计算得出偏心距的值，依据计算得到的偏心距的值调整所述加强肋的布置线形成加强肋打印线，所述公式一为：

δ＝0.5t-e+0.5t/sin(90°-α)

公式一中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，e为加强肋的偏心距，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为所述标准夹角或所述等分夹角。

本发明建筑3d打印切片方法的进一步改进在于，利用所述加强肋的充盈值和所述3d打印线条的线宽调整所形成的加强肋的布置线以形成加强肋打印线的步骤，包括：

于所述加强肋的端部设置倒角，并依据公式二计算得出倒角的值，依据计算得到的倒角的值调整所述加强肋的布置线形成加强肋打印线，所述公式二为：

δ＝0.5t-r/sin(90°-α)+r+0.5t

公式二中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，r为加强肋的倒角，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为所述标准夹角或所述等分夹角。

本发明还提供了一种建筑3d打印切片系统，包括：

获取模块，用于获取建筑模型和3d打印线条的线宽；

与所述获取模块连接的拆分模块，用于对所述建筑模型进行拆分以形成多个构件单元；

与所述获取模块和所述拆分模块连接的设计模块，用于依据所述打印线条的线宽为所述构件单元设计对应的外壳打印线和布置于所述外壳打印线内的加强肋打印线；以及

与所述获取模块和所述拆分模块连接的层高计算模块，用于依据所述构件单元的高度计算得出打印层的分层信息。

本发明建筑3d打印切片系统的进一步改进在于，所述获取模块还用于获取3d打印场地的平整度和3d打印机的标准层的层高；

所述层高计算模块用于依据所述3d打印场地的平整度设计一找平层的层高；还用于计算所述构件单元的高度减去所述找平层的层高再除以所述标准层的层高得到打印层数以及余数，判断所得到的余数是否大于所述标准层的层高的一半；

若所得到的余数大于所述标准层的层高的一半，则将所得到的余数作为最后一层的层高，将所述找平层的层高、所述标准层的层高、所述打印层数以及所述的最后一层的层高作为打印层的分层信息；

若所得到的余数小于等于所述标准层的层高的一半，则舍弃所得到的余数，将所述找平层的层高、所述标准层的层高以及所述打印层数作为打印层的分层信息。

本发明建筑3d打印切片系统的进一步改进在于，所述获取模块还用于获取加强肋的样式和加强肋的充盈值；

所述设计模块包括布置线设计子模块和打印线设计子模块；

所述布置线设计子模块用于依据所述加强肋的样式于所述外壳打印线内布置加强肋形成加强肋的布置线；

所述打印线设计子模块利用所述加强肋的充盈值和所述3d打印线条的线宽调整所述加强肋的布置线以形成加强肋打印线，所形成的加强肋打印线与外壳打印线间留有间隙。

本发明建筑3d打印切片系统的进一步改进在于，所述打印线设计子模块于所述加强肋的端部设置偏心距，并依据公式一计算得出偏心距的值，依据计算得到的偏心距的值调整所述加强肋的布置线形成加强肋打印线，所述公式一为：

δ＝0.5t-e+0.5t/sin(90°-α)

公式一中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，e为加强肋的偏心距，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为所述标准夹角或所述等分夹角。

本发明建筑3d打印切片系统的进一步改进在于，所述打印线设计子模块于所述加强肋的端部设置倒角，并依据公式二计算得出倒角的值，依据计算得到的倒角的值调整所述加强肋的布置线形成加强肋打印线，所述公式二为：

δ＝0.5t-r/sin(90°-α)+r+0.5t

公式二中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，r为加强肋的倒角，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为所述标准夹角或所述等分夹角。

附图说明

图1为本发明建筑3d打印切片系统的系统图。

图2为本发明建筑3d打印切片方法及系统中适用的一种建筑模型实例的平面结构示意图。

图3为本发明建筑3d打印切片方法及系统中拆分墙体形成多个墙体构件单元的结构示意图。

图4为本发明建筑3d打印切片方法及系统中在外壳打印线内布置转角辅助线的结构示意图。

图5为本发明建筑3d打印切片方法及系统中标准分布加强肋时最后一个加强肋与外壳打印线的末端之间有一定距离的结构示意图。

图6为图5中将最后一个加强肋的末端移动至外壳打印线的末端的结构示意图。

图7为图5中在最后一个加强肋的末端布置一补充段的结构示意图。

图8为本发明建筑3d打印切片方法及系统中等分分布加强肋的结构示意图。

图9至图16为本发明建筑3d打印切片方法及系统中加强肋的样式的结构示意图。

图17为本发明建筑3d打印切片方法及系统在加强肋的布置线的端部设计倒角的结构示意图。

图18为本发明建筑3d打印切片方法及系统在加强肋的布置线的端部设计偏心距的结构示意图。

图19为本发明建筑3d打印切片方法及系统中外壳呈弧形且加强肋的端部设计倒角的结构示意图。

图20为本发明建筑3d打印切片方法及系统中外壳呈弧形且加强肋的端部设计偏心距的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种建筑3d打印切片方法及系统，用于实现为建筑模板提供拆分形成构件单元的功能，为各构件单元设计对应的外壳打印线及加强肋打印线，提供各构件单元的打印层的分层信息，可直接进行3d打印作业。节省了人工演算的过程，解决了人工演算核对的工作量大，费时费力以及难免发生错误的问题。下面结合附图对本发明建筑3d打印切片方法及系统进行说明。

参阅图1，显示了本发明建筑3d打印切片系统的系统图。下面结合图1，对本发明建筑3d打印切片系统进行说明。

如图1所示，本发明的建筑3d打印切片系统包括获取模块51、拆分模块52、设计模块53以及层高计算模块54，获取模块51用于获取建筑模型和3d打印线条的线宽；拆分模块52与获取模块51连接，用于对建筑模型进行拆分以形成多个构件单元，结合图2和图3所示，建筑模型60经拆分模块52拆分形成多个构件单元，图3所示为将墙体拆分为多个墙体构件单元61。设计模块53与获取模块51和拆分模块52连接，该设计模块53用于依据打印线条的线宽为构件单元设计对应的外壳打印线和布置于外壳打印线内的加强肋打印线，3d打印形成的构件包括外壳以及支撑于外壳内的加强肋，设计模块53所设计得到的外壳打印线及加强肋打印线为3d打印机的行走路径，控制3d打印机的打印作业。层高计算单元54用于依据构件单元的高度计算得出打印层的分层信息，该打印层的分层信息用于控制3d打印机打印作业的打印层数及各层的层高，其实际控制的是3d打印机的出料口的标高。

本发明的打印切片系统还包括处理模块，该处理模块与设计模块53和层高计算模块54连接，用于将设计模块和层高计算模块设计得到的外壳打印线、加强肋打印线以及打印层的分层信息组合形成切片数据并输出。输出的数据可直接用于控制3d打印机的打印作业。本发明的建筑3d打印切片系统能够实现导入建筑模型，输出合适的3d打印切片数据，可直接控制3d打印机进行打印作业，从而得到3d打印形成的构件。具有简单方便，可操作性强的优点。

在本发明的一种具体实施方式中，拆分模块52在对建筑模型进行拆分处理时，遵循以下规则：单块构件尺寸不宜超过3d打印机的工作范围，可在拆分模块52内设置拆分尺寸范围，在进行拆分时，判断每一拆分形成的构件尺寸是否在拆分尺寸范围内，若超出拆分尺寸范围，则重新进行拆分；转角处墙体拆分时应保留两侧墙体，也即将转角位置处的墙体，拆分成l型、t型或者十字型；拆分时，将设计的拆分缝避开窗洞口的位置；拆分形成的构件单元应考虑吊装要求，避免过大过重而增加吊装难度。

进一步地，设计模块53在对构件单元设计形成加强肋打印线的过程中，结合图4所示，设计模块53针对转角处的墙体构件设置转角辅助线34，将转角辅助线34设于外壳打印线22内，且该转角辅助线34垂直支撑于外壳打印线22内并与对应的另一侧的墙体构件的打印线相对应，该转角辅助线34也作为加强肋的一部分，用于加强转角处的墙体构件的结构强度。

在本发明的一种具体实施方式中，获取模块51还用于获取3d打印场地的平整度和3d打印机的标准层的层高；层高计算模块54用于依据3d打印场地的平整度设计一找平层的层高，该找平层的层高用于提供一个表面平整的基础层，解决打印场地不平整的问题。具体地，在打印场地为一倾斜面时，设计的找平层的层高需高于该倾斜面的底部距顶部的高差，低于一个打印层的极限层高值，该极限层高值取决于打印机的性能，可人工输入。3d打印机进行打印作业时，根据找平层的层高设定其出料口的标高，而后进行打印作业，在倾斜面较低处时，3d打印机喷出的打印材料堆叠至出料口的标高，在倾斜面较高处时，3d打印机喷出的打印材料较多，由于3d打印机的行走，其出料口经过该较多的打印材料处时会将多余的打印材料抹去，使得多余的打印材料堆至外壳的外部，后期清理掉多余的材料即可，这样确保了找平层的表面平整且位于同一标高。

获取模块51获取3d打印机的标准层的层高，具体是根据手动输入系统的打印机的出料口尺寸及材料性能计算得到的。在另一种实施方式中，还可以直接向系统人工手动输入该标准层的层高。

层高计算模块54还用于计算打印层数，通过构件单元的高度减去找平层的层高再除以标准层的层高就得到了打印层数，若是整除，就将找平层的层高、标准层的层高以及打印层数作为打印层的分层信息。若非整除，则判断余数与标准层的层高的一半的大小，若所得到的余数大于标准层的层高的一半，则将所得到的余数作为最后一层的层高，将找平层的层高、标准层的层高、打印层数以及的最后一层的层高作为打印层的分层信息；若所得到的余数小于等于标准层的层高的一半，则舍弃所得到的余数，将找平层的层高、标准层的层高以及打印层数作为打印层的分层信息。

在本发明的一种具体实施方式中，获取模块51还用于获取加强肋的样式和加强肋的充盈值，加强肋的充盈值表示加强肋与外壳的重叠厚度。设计模块53包括布置线设计子模块和打印线设计子模块，其中的布置线设计子模块用于依据加强肋的样式于外壳打印线内布置加强肋形成加强肋的布置线；打印线设计子模块利用加强肋的充盈值和3d打印线条的线宽调整加强肋的布置线以形成加强肋打印线，所形成的加强肋打印线与外壳打印线间留有间隙。

较佳地，获取模块51获取建筑模型、3d打印线条的线宽、3d打印场地的平整度、3d打印机的标准层的层高、加强肋的样式和加强肋的充盈值，可通过人工手动输入实现。其中的建筑模型可直接导入到系统内，由获取模块51接收并进行存储。3d打印线条的线宽、3d打印机的出料口尺寸以及加强肋的充盈值可手动输入具体的数值，在确定好3d打印机后这些参数的数值即可确定。3d打印场地的平整度可通过实际场地测量获得，并手动输入到系统内。加强肋的样式可由系统提供样式选项，用户选定某一选项后，获取模块即获得对应的加强肋的样式。

结合图9至图16所示，显示了9种加强肋的样式，图9中的加强肋为v字形，多个加强肋相接形成连续的折线；图10显示为十字交叉线形，整体可以看成是两个交叉的连续的折线；图11为正弦曲线，整体呈波浪状；图12为两条正弦曲线相交；图13呈梯形状，加强肋的平直部分与外壳的内侧相贴；图14呈矩形柱，加强肋的平直部分与外壳的内侧相贴；图15呈异形连续的折线状，其中加强肋的平直部分与外壳的内侧相贴；图16呈之字形线，这样使得外壳内为实心结构，该之字形的最外侧部分与外壳的内侧相贴。本发明的系统为用户提供多种加强肋的标准样式以供选择，相应地，在系统内存储有对应每一种样式的加强肋的标准长度、标准宽度以及标准夹角，且该加强肋的标准长度、标准宽度以及标准夹角还可以通过用户手动输入来进行设定。另外，加强肋的标准长度、标准宽度以及标准夹角还可以通过外壳的尺寸进行计算获得，夹角α的取值满足tanα＝b/a，其中的b为加强肋的宽度，a为加强肋的长度，0.8<tanα<1.33。加强肋的长度和宽度依据外壳的长度及宽度设定，具体为：b＝b-t，l＝l-t，a＝l/n。在有偏心距的情况下，加强肋的长度和宽度依据偏心距进行适当调整。其中的b为外壳的设计宽度，t为3d打印线条的线宽，l为外壳的设计长度，l为加强肋整体的长度，n为加强肋的个数。

进一步地，设计模块53还包括外壳打印设计子模块，用于设计外壳打印线，该外壳打印设计子模块依据构件单元和3d打印线线条的线宽设计外壳打印线。拆分模块52拆分形成构件单元中包括构件单元的尺寸，也即外壳的长度、宽度以及形状。通常外壳为方形，结合图5所示，外壳打印线22的形状与构件单元的形状相一致，其长度和宽度比构件单元的长度和宽度小一个3d打印线线条的线宽，3d打印机依据该外壳打印线22进行打印作业时，可得到与外壳的尺寸相一致的外壳构件，其中的外壳打印线22处于该外壳构件截面的中心，外壳构件的厚度与3d打印线条的线宽相一致。

再进一步地，结合图5至图8所示，布置线设计子模块在外壳打印线22内形成加强肋布置线33,33＇时，具有两种布置功能，一种为标准分布模式，另一种为等分分布模式。较佳地，本发明的系统为用户提供两种选项，一种是标准分布选项，另一种是等分分布选项，在用户选择标准分布选项时，就依据标准分布模式布置加强肋形成加强肋布置线33；在用户选择等分分布选项时，就依据等分分布模式布置加强肋形成加强肋布置线33＇。具体地，布置线设计子模块依据标准分布模式布置加强肋时，结合图5所示，依据设定的加强肋的标准宽度、标准长度以及标准夹角，于外壳打印线22内从首端向末端依次布置加强肋形成加强肋布置线33，其中外壳打印线22的首端为外壳打印线22的一端部的一个角部，末端为另一端部的一个角度。在布置到最后一个加强肋时，判断最后一个加强肋的端部距外壳打印线22的末端的距离是否大于该标准长度的一半；若是，则依据加强肋的样式于最后一个加强肋和外壳打印线22的末端之间布置一补充段，效果如图7所示，该补充段为一个加强肋的部分。若否，则将最后一个加强肋的末端移动至外壳打印线22的末端，效果如图6所示。结合图8所示，布置线设计子模块依据等分分布模式布置加强肋时，依据外壳打印线22的长度与设定的加强肋的标准长度计算得出加强肋的数量，并对该加强肋的数量进行取整，依据取整后的加强肋的数量和外壳打印线的长度重新计算得到加强肋的等分长度和等分夹角，并依据该加强肋的等分长度和等分夹角于外壳打印线22内从首端依次布置加强肋形成加强肋布置线，效果如图8所示，此时的等分夹角为α1。在等分计算时，若外壳的长度除以加强肋的标准长度得到了整数，则表明依据该加强肋的标准长度可直接进行等分分布；若外壳的长度除以加强肋的标准长度为非整数，在向上取整时，需对加强肋的长度进行加长，此时加强肋与外壳的夹角小于标准夹角；在向下取整时，需对加强肋的长度进行缩短，此时加强肋与外壳的夹角大于标准夹角。

更进一步地，结合图18所示，打印线设计子模块于加强肋的端部设置偏心距，并依据公式一计算得出偏心距的值，依据计算得到的偏心距的值调整加强肋的布置线形成加强肋打印线，公式一为：

δ＝0.5t-e+0.5t/sin(90°-α)

公式一中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，e为加强肋的偏心距，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为标准夹角或等分夹角。其中加强肋的充盈值δ的取值范围为0至t。加强肋打印线32的端部通过偏心距而与外壳打印线22留有一定的间距，可确保依据该加强肋打印线32进行3d打印时，加强肋构件31的端部与外壳构件21有部分重叠，但不会凸出于外壳构件21的表面，利用偏心距e控制了重叠厚度，即充盈值δ。其中加强肋打印线32处于该加强肋构件31的截面的中心，该加强肋构件31的厚度与3d打印线条的线宽相一致。

具体地，结合图18所示，外壳构件21的厚度t即为3d打印线条的线宽，设计的偏心距e为加强肋端部距外壳打印线22的垂直距离，在该实施例中，加强肋整体呈波浪状，两个加强肋夹角处于外壳构件21有部分重叠。相邻的两条加强肋之间的夹角为β，且β＝180°-2α，α为加强肋与外壳的设定夹角。充盈值δ为加强肋构件31与外壳构件21之间重叠部分的厚度，该充盈值δ满足以下等式：

δ＝0.5t-(e-0.5t/sin(β/2))

以充盈值δ大于0小于等于3d打印线条的线宽为约束条件，即可得出：

0<e≤0.5t(csc(β/2)+1)。在该取值范围中，偏心距e的取值越大，充盈值δ越小，反之偏心距e的取值越小，充盈值δ越大。

进一步地，加强肋的偏心距的取值范围进一步为：

0<e≤0.5tcsc(90°-α)。

在偏心距e取值为0.5tcsc(β/2)时，充盈值δ为3d打印线条的线宽t的一半，所以偏心距在上述取值范围内，能够确保加强肋构件31和外壳构件21之间的重叠部分的厚度为外壳构件21宽度的一半，可提高结构强度。若充盈值δ等于0.5t，即可求出e＝0.5tcsc(β/2)。这样偏心距e在取小于0.5tcsc(β/2)的值时，可确保充盈值大于0.5t。

进一步地，结合图20所示，外壳呈弧形，该外壳的尺寸包括了外壳与加强肋的单个单元的圆心角θ，该圆心角θ为一个加强肋处的外壳的弧形所对应的圆心角，为匹配外壳的弧形，将加强肋的整体形状设计为连续的折线型，相邻的两条加强肋之间形成有夹角，并设定位于外壳一侧的夹角为第一夹角，也即图20中位于下部的夹角γ，这样位于外壳另一侧的夹角为第二夹角，也即图20中位于上部的夹角γ′。

较佳地，圆心角θ依据弧形的外壳的角度ω来设定，θ＝ω/n，n＝[ω/arcsin(x/(r+b-e1))]，计算结果向上或向下取整，其中n为加强肋的个数，ω为外壳打印线的弧长所对应的圆心角，b为加强肋的宽度，加强肋的宽度满足b＝b-t，b为外壳的设计厚度，r为弧形外壳的内侧打印线的半径，e1和e2为加强肋与弧形构件的外侧打印线、内侧打印线的偏心距。

图20中的角度θ为弧形的外壳构件21的单个单元的角度，角度γ′为两个加强肋之间位于上部的夹角，角度γ为两个加强肋之间位于下部的夹角，偏心距e1为加强肋的端部距对应的弧形构件的外侧打印线的距离，偏心距e2为加强肋的端部距对应的弧形构件的内侧打印线的距离，充盈值δ1为加强肋和外壳相接的上部的重叠厚度，充盈值δ2为加强肋和外壳相接的下部的重叠厚度，充盈值δ1和充盈值δ2满足以下条件：

δ1＝0.5t-e1+0.5t/sin(γ′/2)

δ2＝0.5t-(e2-0.5t/sin(γ/2))

一般取e1＝e2，且γ′/2＝γ/2-θ，γ′/2<γ/2<90°。故sin(γ′/2)<sin(γ/2)，即δ1>δ2。在已知充盈值和3d打印线条的线宽的情况下，即可得出偏心距的值，从而可依据该偏心距的值得出加强肋打印线32。

若只考虑δ2≥0，则可得出e2≤0.5t(csc(γ/2)+1)。也即加强肋的偏心距的取值范围为：0<e≤0.5t(csc(γ/2)+1)。式中，e为加强肋的偏心距，t为3d打印线条的线宽，γ为第一夹角，γ′为第二夹角，其中第二夹角满足γ′/2＝γ/2-θ，且第一夹角的取值范围为70°至110°。较佳地，第一夹角取90°。

又进一步地，如图17所示，打印线设计子模块于加强肋的端部设置倒角，并依据公式二计算得出倒角的值，依据计算得到的倒角的值调整加强肋的布置线形成加强肋打印线，公式二为：

δ＝0.5t-r/sin(90°-α)+r+0.5t

公式二中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，r为加强肋的倒角，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为标准夹角或等分夹角。通过充盈值计算得出对应的倒角值，可控制重叠厚度，以及结构强度。

具体地，如图17所示，外壳构件21的厚度t即为3d打印线条的线宽，设计的倒角r为与加强肋打印线32相切的圆的半径，在图17所示的实施例中，该加强肋整体呈波浪状，两个加强肋夹角处与外壳构件21有部分重叠，相邻的两条加强肋之间的夹角为β，且β＝180°-2α，α为加强肋与外壳的设定夹角。充盈值δ为加强肋构件31与外壳构件21之间重叠部分的厚度，该充盈值δ满足以下等式：

δ＝0.5t-(r/sin(β/2)-r-0.5t)

以充盈值δ大于0小于等于3d打印线条的线宽为约束条件，即可得出：

在该取值范围中，倒角r的取值越大，充盈值δ越小，反之倒角r的取值越小，充盈值δ越大。

进一步地，倒角的取值范围进一步为：

在倒角r取值为时，充盈值δ为3d打印线条的线宽t的一半，所以倒角在上述取值范围内，能够确保加强肋构件31和外壳构件21之间的重叠部分的厚度为外壳构件21宽度的一半，可提高结构强度。

若充盈值δ等于0.5t，即可求出这样r在取小于的值时，可确保充盈值大于0.5t。

进一步地，如图19所示，外壳呈弧形，该外壳的尺寸包括了外壳与加强肋的单个单元的圆心角θ，该圆心角θ为一个加强肋处的外壳的弧形所对应的圆心角，为匹配外壳的弧形，将加强肋的整体形状设计为连续的折线型，相邻的两条加强肋之间形成有夹角，并设定位于外壳一侧的夹角为第一夹角，也即图19中位于下部的夹角γ，这样位于外壳另一侧的夹角为第二夹角，也即图19中位于上部的夹角γ′。较佳地，圆心角θ依据弧形的外壳的角度ω来设定，θ＝ω/n，n＝[ω/arcsin(x/(r+b))]，计算结果向上或向下取整，其中n为加强肋的个数，ω为外壳打印线的弧长所对应的圆心角，b为加强肋的宽度，加强肋的宽度满足b＝b-t，b为外壳的设计厚度，r为弧形外壳的内侧打印线的半径。

图19中的角度θ为弧形的外壳构件21的单个单元的角度，角度γ′为两个加强肋之间位于上部的夹角，角度γ为两个加强肋之间位于下部的夹角，倒角r1为两个加强肋之间位于上部的倒角，倒角r2为两个加强肋之间位于下部的倒角，充盈值δ1为加强肋和外壳相接的上部的重叠厚度，充盈值δ2为加强肋和外壳相接的下部的重叠厚度，充盈值δ1和充盈值δ2满足以下条件：

δ1＝r1+0.5t-r1/sin(γ′/2)+0.5t

δ2＝r2+0.5t-r2/sin(γ/2)+0.5t

一般取r1＝r2，且γ′/2＝γ/2-θ，γ′/2<γ/2<90°。故sin(γ′/2)<sin(γ/2)，即δ1<δ2。已知充盈值，即可计算得出对应的倒角，若只考虑δ1≥0，则可得出其中γ′/2＝γ/2-θ。

如此可得到加强肋的倒角的取值范围为：式中，r为加强肋的倒角，t为3d打印线条的线宽，γ′为第二夹角。该第二夹角满足γ′/2＝γ/2-θ，γ为第一夹角，所述第一夹角的取值范围为70°至110°。较佳地，第一夹角取90°。进而还可依据上述的取值范围选定一倒角值，进而依据连续折线型的形状，设计得出加强肋打印线。

本发明还提供了一种建筑3d打印切片方法，下面对该切片方法进行说明。

本发明的建筑3d打印切片方法，包括如下步骤：

获取建筑模型，对所获取的建筑模型进行拆分以形成多个构件单元；

获取3d打印线条的线宽；

依据3d打印线条的线宽为构件单元设计对应的外壳打印线和布置于外壳打印线内的加强肋打印线；

依据构件单元的高度计算得出打印层的分层信息；以及

将外壳打印线、加强肋打印线以及打印层的分层信息组合形成切片数据并输出。

本发明的建筑3d打印切片方法实现了将建筑模型自动进行拆分形成对应的构件单元，并针对每一构件单元设计切片数据输出，使得建筑3d打印切片的设计更加简单方便，可操作性强，其形成的切片数据可直接导入到3d打印机中控制打印作业。这样省略了人工设计的步骤，解决了人工演算核对的工作量大，费时费力以及难免发生错误的问题。

在本发明的一种具体实施方式中，依据构件单元的高度计算得出打印层的分层信息的步骤，包括：

获取3d打印场地的平整度，依据所获取的3d打印场地的平整度设计一找平层的层高；

获取3d打印机的标准层的层高；

计算构件单元的高度减去找平层的层高再除以标准层的层高得到打印层数以及余数，判断所得到的余数是否大于标准层的层高的一半；

若所得到的余数大于标准层的层高的一半，则将所得到的余数作为最后一层的层高，将找平层的层高、标准层的层高、打印层数以及的最后一层的层高作为打印层的分层信息；

若所得到的余数小于等于标准层的层高的一半，则舍弃所得到的余数，将找平层的层高、标准层的层高以及打印层数作为打印层的分层信息。

在本发明的一种具体实施方式中，设计加强肋打印线的步骤，包括：

获取加强肋的样式；

依据加强肋的样式于外壳打印线内布置加强肋形成加强肋的布置线；

获取加强肋的充盈值，利用加强肋的充盈值和3d打印线条的线宽调整加强肋的布置线以形成加强肋打印线，所形成的加强肋打印线与外壳打印线间留有间隙。

在本发明的一种具体实施方式中，利用加强肋的充盈值和3d打印线条的线宽调整所形成的加强肋的布置线以形成加强肋打印线的步骤，包括：

于加强肋的端部设置偏心距，并依据公式一计算得出偏心距的值，依据计算得到的偏心距的值调整加强肋的布置线形成加强肋打印线，公式一为：

δ＝0.5t-e+0.5t/sin(90°-α)

公式一中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，e为加强肋的偏心距，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为标准夹角或等分夹角。

在本发明的一种具体实施方式中，利用加强肋的充盈值和3d打印线条的线宽调整所形成的加强肋的布置线以形成加强肋打印线的步骤，包括：

于加强肋的端部设置倒角，并依据公式二计算得出倒角的值，依据计算得到的倒角的值调整加强肋的布置线形成加强肋打印线，公式二为：

δ＝0.5t-r/sin(90°-α)+r+0.5t

公式二中，δ为加强肋的充盈值，表示加强肋与外壳间的重叠厚度，r为加强肋的倒角，t为3d打印线条的线宽，α为加强肋与外壳间的夹角，该夹角的值为标准夹角或等分夹角。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。