阅读说明：本技术 一种基于3d打印制作钢琴的方法及系统 (Method and system for manufacturing piano based on 3D printing ) 是由 纪德帅 鲁叶 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种基于3D打印制作钢琴的方法及系统,其方法包括以下步骤：基于钢琴结构进行产品建模,生成相应的3D打印建模数据和表面成型处理数据；3D打印设备基于3D打印建模数据采用熔融层积成型FDM技术成型钢琴结构；表面成型设备基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理。本发明实施例可以实现个性化定制打印钢琴,提高制作钢琴的生产效率。(The embodiment of the invention discloses a method and a system for manufacturing a piano based on 3D printing, wherein the method comprises the following steps: performing product modeling based on the piano structure to generate corresponding 3D printing modeling data and surface forming processing data; the 3D printing equipment adopts Fused Deposition Modeling (FDM) technology to form the piano structure based on the 3D printing modeling data; the surface forming device performs surface treatment on the formed piano structure based on the surface forming treatment data. The embodiment of the invention can realize personalized customized printing of the piano and improve the production efficiency of piano manufacturing.)

一种基于3D打印制作钢琴的方法及系统

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种基于3D打印制作钢琴的方法及系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，个性定制服务正逐渐融入人们生活的方方面面。个性定制服务，不仅仅是产品自身属性的表现，同时也是消费个性化心理的体现。按照消费者的要求来定制产品，不仅能够突出产品非凡意义，同时也是更好地将消费者个性元素融入时尚潮流的表现。

其中，作为能够彰显消费者气质和艺术审美的标志类产品——钢琴，以其相对昂贵的价格、时尚华美的艺术外观等优势成为轻奢市场上的宠儿。但钢琴的制作过程极其复杂，每一步的生产工序都需要反复调试，总体的生产时间就变得很长，所以价格一直居高不下。钢琴作为乐器，对声响的材料和部件都有严格的要求，所以外观受到了极大的限制作。

现有的钢琴制作技术都是采用人工打磨的方式成型钢琴，先制作各零部件。在材料上，通常钢琴的面板材料是梧桐木、杉木。而且共鸣板对木材的要求是很高的，一般使用的是云杉。其他非声响零件则使用普通木板、塑料或者金属。在针对各零部件的表面处理，零件制作完成后，会对各零件进行打磨、上色、抛光等一系列的表面处理，最终实现组装和调音。

目前的钢琴所采用的原材料成本高，制作钢琴的木材实用云杉类树种，且整个造型单一，导致没有特性的技术外观，整个人工制作也耗时好精力，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于3D打印制作钢琴的方法及系统，实现个性化定制打印钢琴，提高制作钢琴的生产效率。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于3D打印制作钢琴的方法，所述方法包括以下步骤：

基于钢琴结构进行产品建模，生成相应的3D打印建模数据和表面成型处理数据；

3D打印设备基于3D打印建模数据采用熔融层积成型FDM技术成型钢琴结构；

表面成型设备基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理。

所述基于钢琴结构进行产品建模，生成相应的3D打印建模数据和表面成型处理数据包括：

基于钢琴结构下的力学需求、声学需求、外观结构需求进行产品建模；

基于产品建模构造基于熔融层积成型FDM技术所需的3D打印建模数据和基于选择性激光烧结SLS技术所需的3D打印建模数据。

所述3D打印设备基于3D打印建模数据采用熔融层积成型FDM技术成型钢琴结构包括：

所述3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构；

所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件。

所述3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构包括：

所述3D打印设备将热熔性材料加热融化，基于FDM技术所需的3D打印建模数据控制3D打印设备上的三维喷头根据钢琴结构的截面轮廓将融化后的热熔性材料涂覆成指定截面形状；

在所述融化后的热熔性材料冷却形成一层截面后，所述3D打印设备控制机器工作台下降一个高度，并控制3D打印设备上的三维喷头围绕形成的一层截面喷涂融化后的热熔性材料再成型下一层，直至形成整个钢琴结构。

所述热熔性材料为热塑性不饱和树脂。

所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件包括：

所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据对所述钢琴中的金属装饰件进行分层切片处理，得到每一加工层面的数据信息；

在计算机控制下，激光束根据切片层面信息对粉末层进行扫描烧结制得金属装饰件原件。

所述表面成型设备基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理包括：

对成型的钢琴结构进行填缝、补坑、打磨、上色、抛光处理。

所述表面成型处理数据为二维数据，所述二维数据被转换成STL文件输入至相应的表面成型设备中，所述表面成型设备基于STL文件对成型的钢琴结构进行表面处理。

相应的，本发明实施例还提供了一种基于3D打印制作钢琴的系统，所述系统包括：

数据建模装置，用于基于钢琴结构进行产品建模，生成相应的3D打印建模数据和表面成型处理数据；

3D打印设备，用于基于3D打印建模数据采用熔融层积成型FDM技术成型钢琴结构；

表面成型设备，用于基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理。

所述3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构；所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件。

在本发明实施例中，采用3D打印技术可以使得钢琴的制作不依赖于特定木材，整个成型结构为3D打印技术所打印成型的塑料零部件，这种成型结构在性能和外观都符合钢琴的相关性要求。采用3D打印技术制作相关钢琴零部件，可以根据用户个性化需求进行产品定制，方便大批量成型制作，提升了钢琴制作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的基于3D打印制作钢琴的方法流程图；

图2是本发明实施例中的基于3D打印制作钢琴的系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了基于3D打印制作钢琴的方法，其基于钢琴结构进行产品建模，生成相应的3D打印建模数据和表面成型处理数据；3D打印设备基于3D打印建模数据采用熔融层积成型FDM技术成型钢琴结构；表面成型设备基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理。

具体的，图1示出了本发明实施例中的基于3D打印制作钢琴的方法流程图，该方法包括：

S101、基于钢琴结构进行产品建模，生成相应的3D打印建模数据和表面成型处理数据；

具体实施过程中，基于钢琴结构下的力学需求、声学需求、外观结构需求进行产品建模；基于产品建模构造基于熔融层积成型FDM技术所需的3D打印建模数据和基于选择性激光烧结SLS技术所需的3D打印建模数据。

这个的3D打印建模数据一般为CAD数据，整个原型件的制作阶段过程为CAD模型，当然也不限于CAD模型的建模过程。

S102、3D打印设备基于3D打印建模数据采用熔融层积成型FDM技术成型钢琴结构；

具体实施过程中，3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构；3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件。

具体实施过程中，3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构包括：3D打印设备将热熔性材料加热融化，基于FDM技术所需的3D打印建模数据控制3D打印设备上的三维喷头根据钢琴结构的截面轮廓将融化后的热熔性材料涂覆成指定截面形状；在所述融化后的热熔性材料冷却形成一层截面后，所述3D打印设备控制机器工作台下降一个高度，并控制3D打印设备上的三维喷头围绕形成的一层截面喷涂融化后的热熔性材料再成型下一层，直至形成整个钢琴结构。

具体实施过程中，热熔性材料为热塑性不饱和树脂，其化学式为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

熔融层积成型技术(Fused Deposition Modeling，FDM)是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。通过FDM技术使得钢琴结构件的制作简单，原材料成本控制更加低廉就可以实现。

所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件包括：所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据对所述钢琴中的金属装饰件进行分层切片处理，得到每一加工层面的数据信息；在计算机控制下，激光束根据切片层面信息对粉末层进行扫描烧结制得金属装饰件原件。

针对SLS技术成型钢琴中的金属装饰件首先建立要加工零件的CAD模型，并将其转换为STL格式，然后用分层软件将CAD模型进行切片处理，得到每一加工层面的数据信息，在计算机控制下，激光束根据切片层面信息对粉末层进行扫描烧结。在激光照射的位置上，粉末熔化并凝固在一起，再铺下一层粉末，重新该过程，新的一层和前一层自然烧结在一起，最终可以制出所需的三维实体。

在计算机中对制件CAD模型进行切片处理，根据工艺要求选择成型方向，然后按照一定的规则将钢琴中的金属装饰件模型离散为一系列有序的单元。通常将其按照一定厚度进行离散即分层，将原来的三维CAD模型变成一系列的层片(CLI文件)；使得CAD模型变成一系列二维的平面图形，对应每一个平面图形，计算机生成相应的扫描轨迹。

S103、表面成型设备基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理。

所述表面成型设备基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理包括：对成型的钢琴结构进行填缝、补坑、打磨、上色、抛光处理。

所述表面成型处理数据为二维数据，所述二维数据被转换成STL文件输入至相应的表面成型设备中，所述表面成型设备基于STL文件对成型的钢琴结构进行表面处理。具体的，图2示出了本发明实施例中的基于3D打印制作钢琴的系统结构示意图，所述系统包括：

数据建模装置，用于基于钢琴结构进行产品建模，生成相应的3D打印建模数据和表面成型处理数据；

3D打印设备，用于基于3D打印建模数据采用熔融层积成型FDM技术成型钢琴结构；

表面成型设备，用于基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理。

所述3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构；所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件。

具体实施过程中，数据建模装置可以基于钢琴结构下的力学需求、声学需求、外观结构需求进行产品建模；基于产品建模构造基于熔融层积成型FDM技术所需的3D打印建模数据和基于选择性激光烧结SLS技术所需的3D打印建模数据。

这个的3D打印建模数据一般为CAD数据，整个原型件的制作阶段过程为CAD模型，当然也不限于CAD模型的建模过程。

具体实施过程中，3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构；3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件。

具体实施过程中，3D打印设备基于FDM技术所需的3D打印建模数据打印钢琴结构包括：3D打印设备将热熔性材料加热融化，基于FDM技术所需的3D打印建模数据控制3D打印设备上的三维喷头根据钢琴结构的截面轮廓将融化后的热熔性材料涂覆成指定截面形状；在所述融化后的热熔性材料冷却形成一层截面后，所述3D打印设备控制机器工作台下降一个高度，并控制3D打印设备上的三维喷头围绕形成的一层截面喷涂融化后的热熔性材料再成型下一层，直至形成整个钢琴结构。

具体实施过程中，热熔性材料为热塑性不饱和树脂，其化学式为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

熔融层积成型技术(Fused Deposition Modeling，FDM)是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。通过FDM技术使得钢琴结构件的制作简单，原材料成本控制更加低廉就可以实现。

所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据打印钢琴中的金属装饰件包括：所述3D打印设备基于SLS技术所需的3D打印建模数据对所述钢琴中的金属装饰件进行分层切片处理，得到每一加工层面的数据信息；在计算机控制下，激光束根据切片层面信息对粉末层进行扫描烧结制得金属装饰件原件。

针对SLS技术成型钢琴中的金属装饰件首先建立要加工零件的CAD模型，并将其转换为STL格式，然后用分层软件将CAD模型进行切片处理，得到每一加工层面的数据信息，在计算机控制下，激光束根据切片层面信息对粉末层进行扫描烧结。在激光照射的位置上，粉末熔化并凝固在一起，再铺下一层粉末，重新该过程，新的一层和前一层自然烧结在一起，最终可以制出所需的三维实体。

在计算机中对制件CAD模型进行切片处理，根据工艺要求选择成型方向，然后按照一定的规则将钢琴中的金属装饰件模型离散为一系列有序的单元。通常将其按照一定厚度进行离散即分层，将原来的三维CAD模型变成一系列的层片(CLI文件)；使得CAD模型变成一系列二维的平面图形，对应每一个平面图形，计算机生成相应的扫描轨迹。

具体实施过程中，表面成型设备基于表面成型处理数据对成型的钢琴结构进行表面处理包括：对成型的钢琴结构进行填缝、补坑、打磨、上色、抛光处理。

所述表面成型处理数据为二维数据，所述二维数据被转换成STL文件输入至相应的表面成型设备中，所述表面成型设备基于STL文件对成型的钢琴结构进行表面处理。

在本发明实施例中，采用3D打印技术可以使得钢琴的制作不依赖于特定木材，整个成型结构为3D打印技术所打印成型的塑料零部件，这种成型结构在性能和外观都符合钢琴的相关性要求。采用3D打印技术制作相关钢琴零部件，可以根据用户个性化需求进行产品定制，方便大批量成型制作，提升了钢琴制作效率。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

另外，以上对本发明实施例所提供的基于3D打印制作钢琴的方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。