FDM工艺快速成型技术中均匀壁厚截面填充路径的优化

对FDM快速成型工艺的填充轨迹进行了分析,提出了在Z方向采用混合填充的算法：基于AutoCAD二次开发工具ObjectARX和VC＋＋6.0开发平台实现平行线和轮廓线2种填充轨迹在Z方向混合填充。该算法简单有效,可以应用于扩展或开发快速成型机中。     

FDM成型技术中的扫描路径生成方法研究

针对FDM成型技术中扫描填充方法直接影响成型件的质量,比如翘曲变形问题,对FDM成型技术中的轮廓偏置扫描填充和Z字型扫描填充进行了研究分析,提出了轮廓偏置和Z字型的混合路径扫描填充方法。并且,在提出的算法中加入了把打印起点和打印终点置于打印模型内部的方法。通过打印测试,证明该方法可以提高成型件的质量。     

快速成形制造实体分层软件中填充扫描轨迹的研究与实现

着重分析了填充扫描轨迹算法,和以牺牲空间为代价的时间优化算法。提出了一种轮廓线线段主动搜索扫描线的填充思想,较大程度地提高了填充扫描速度。同时给出了两种算法的性能比较和实例运行效果,为自主开发RP软件技术作了有益的尝试。     

基于脉冲微束等离子弧焊的快速成形系统中实时自适应送丝方式

对基于脉冲微束等离子弧焊的直接金属快速成形系统中,填充金属丝的熔滴过渡方式和送丝方向对成形轨迹质量的影响进行了研究。研究结果表明:“搭桥过渡”方式形成的轨迹形态连续、光滑;送丝方向固定的方式在成形与送丝方向间夹角过大的轨迹时,会发生熔滴未完全熔于熔池、金属丝与已凝固成形轨迹发生干涉等缺陷。根据研究结果研制了一个基于成形件断面轮廓实时调整送丝方向的自适应送丝子系统。论述了转角、合成速度、加速度等控制参数的确定算法。对自适应送丝方式和方向固定的送丝方式进行了对比试验。结果显示:自适应送丝方式避免了熔滴未完全熔于熔池、金属丝与已凝固成形轨迹发生干涉等缺陷,对保证成形轨迹的质量有显著作用。     

基于狄利克雷过程聚类的机器人演示学习研究

针对演示学习中高斯混合模型参数估计效率低,泛化能力不足的问题,提出一种基于狄利克雷过程聚类和高斯混合模型的复合动态运动基元算法。为实现高斯混合模型参数的实时估计,使用基于距离阈值的狄利克雷聚类算法进行演示轨迹点在线聚类,并引入Welford公式更新参数以提高参数估计效率。获得轨迹分布特征后,使用动态运动基元进行高斯混合回归轨迹的编码,以提高轨迹泛化能力。为了验证算法的有效性,引入了轨迹可达性和相似性指标评价算法的学习泛化能力,设计了基于手写体字母轨迹和机器人动觉示教的演示学习实验。实验结果表明,所提复合动态运动基元算法参数估计平均时间仅0.052 ms,具备快速轨迹复现和泛化能力。     

基于CLI标准的通用快速填充软件研究

围绕快速成形制造中基于CLI标准的通用快速填充软件的开发，讨论软件通用性、快速填充算法及填充线的优化问题。系统设计使软件适应于现有的绝大多数快速成形制造工艺，并提供对可能新工艺的支持；软件采用改进的活性边表填充算法；软件还针对重合点和轮廓线重切问题时填充线进行优化处理。     

基于机器人快速成型的截面填充与轨迹规划

机器人快速成型技术利用了机器人的柔性、组合加工能力强以及工作空间大的特点进行快速成型，本文研究截面填充扫描的算法：用双向循环链表示模型截面的边界，对截面区域进行单调分割，生成有限个单调区域，在每个单调区域中计算扫描线与区域边界的交点，用队伍的数据结构获得机器人扫描轨迹的点位数据文件，最终规则出连续的扫描填充轨迹。     

选区电化学沉积快速成型轨迹规划

数控选区电化学沉积快速成型是将快速成型技术与电化学沉积技术相结合的一种新型快速成型方法。为保证数控选区电化学沉积快速成型的零件精度,提出了一种基于电化学沉积技术的快速成型工艺的路径生成算法。结合该成型工艺的特点,分析了快速成型领域常用的几种扫描方式,轨迹规划方案分为STL切片处理、轮廓偏置、轮廓填充、数控加工代码生成四个过程,提出了平行交错往复间隙填充法。实验表明该轨迹规划能够达到选区电化学沉积快速成型的要求,制造出高精度、高表明光洁度的零件。     

火箭壁板快速模型定义与型腔加工一体化方法

火箭贮箱壁板普遍采用机械铣切成形方式,传统建模和编程方法难以快速生成壁板模型和高效的型腔加工轨迹。基于壁板加工特征,从模型定义与型腔加工一体化角度,研究火箭壁板快速建模及加工轨迹快速生成方法。基于火箭壁板特征,提取了特征参数,采用参数化特征定义方法,完成了快速模型定义;通过开发特征识别函数,实现了型腔加工轮廓与参数的提取;提出面向几何作图的型腔加工轨迹生成新算法,能快速生成高效的型腔加工轨迹。为验证本文方法的有效性,在UG平台上开发了火箭壁板模型定义与型腔加工一体化系统,实现了火箭壁板模型的快速定义与型腔加工轨迹的快速生成,加工轨迹满足高速高效加工的要求。     

基于FDM的喷头填充算法比较与分析

在基于FDM的3D打印技术中,其中填充算法是核心技术之一,因不同的填充算法在处理速度,成型精度,机械强度,轨迹规划都有差别。而目前填充算法存在成型精度低,不易节省材料,机械强度差,对机器本身容易磨损,逐层之间的结合力不一致等问题。本文就上述存在的问题进行了分析和研究,通过改进获得了一个较好的填充方案,取得了较好的效果。     

基于3D CAD模型表面Z向特征曲线的自适应分层方法

为提高快速成形中3D CAD模型的分层效率和分层精度,定义了模型表面Z向特征曲线的概念及提取原则,建立了模型表面几何特征到层厚的直接映射关系,提出一种基于模型表面多处兴趣特征的快速自适应分层算法。该算法利用Z向特征曲线提取CAD模型表面的兴趣特征,通过特征曲线几何特征到层厚的直接映射关系快速确定分层点处的适应性层厚,整个层厚计算过程不存在冗余计算。结果表明,该算法能够高效地计算复杂形状3D模型在分层点处的最优层厚,实现3D模型的快速自适应分层。     

ZCAST直接金属铸造技术在弯管上的应用

针对美国Z Corp公司生产的快速原型ZCAST粉末价格昂贵的问题,采用自配制的质量百分比为4∶6的400目石膏粉ZP102和200目氧化铝粉的混合粉末,以弯管为研究对象,使用快速成型机成功打印出其模具零件,烘干、固化处理后,按照ZCAST技术的工艺流程,浇注700℃左右的铝合金溶液,成功铸造出弯管。结果表明:采用自配制的质量百分比4∶6的400目石膏粉ZP102和200目氧化铝粉的混合粉末,按照ZCAST直接金属铸造技术工艺流程能够成型快速原型件,还可实现浇注金属液成型出金属件的目的,同时打印原材料成本降低了50%。     

有限元网格孔洞的自动填充算法

本文介绍了一种利用网格孔洞的边界元而有效填充网格孔洞的算法。由于在孔洞的修补过程中 ,修补网格的信息不完整 ,所以 ,修补后的网格形状很大程度上依赖于修补算法和初始信息的确定。本文阐述了一种简单而有效的网格孔洞的修补算法。用该算法所生成的网格保持了在孔洞边界的光滑过渡 ,并可以满足一般机械制造工程上的需要 ,在快速原型制造、有限元分析中有重要的实际应用价值。     

快速原型制造技术的实施及转化研究

简要介绍了快速原型制造技术的基本原理、工艺方法和技术特点;阐述了快速原型制造技术在相关领域的应用情况;探讨了快速原型制造技术今后的发展方向.     

制造技术与装备领域30年来的4大质变

回顾了机床的发展历史,归纳了智能型机床、快速成型加工、并联机床、新型工具等加工方式、设备和工具领域的革命性变化。总结了机床工具领域内国内外发展的最新动态,指出了该领域的发展方向。     

Efficient calculation of trapped volumes in the layered manufacturing process

Prototypes of a design are always needed for the purposes of visualisation and evaluation for manufacturability, functionality, and aesthetic appearance. Since the prototyping process requires a significant amount of cost and time, various rapid prototyping processes have recently been introduced. However, it is usually necessary for a part built up by a rapid prototyping system to be finished by a post-processing process, in which the stair steps on the surfaces, the support structures (if they exist), and the unprocessed material are eliminated. This post-processing is usually done manually and is a time-consuming task. Eliminating the trapped volumes (the volume of the unprocessed material entrapped by the solidified portion) is sometimes impossible in some processes.This study provides a designer with a tool to detect the existence of trapped volumes and to calculate the quantity in a given build-up direction, so that a suitable build-up direction is chosen or the part is built in pieces to avoid the problems caused by the trapped volumes. Since the proposed algorithm can efficiently calculate the amount of the trapped volumes in any build-up direction, it has the potential for such applications as optimising the build-up direction to minimise the trapped volumes.     

Multi-criteria GA-based Pareto optimization of building direction for rapid prototyping

Selection of a building direction is an important step for rapid prototyping regardless of the specific processes used to create the part. It involves the consideration of multi-factors that have influences on surface quality, build efficiency and support structure, etc. Contemporary approaches did not consider the global directional space to search for the optimal building direction. In this paper, we use a multi-sphere model for multi-criteria optimization of building direction in rapid prototyping. Each sphere represents the global directional space for one optimization criterion, and is obtained by uniformly discretizing the surface of a unit sphere. Optimization is then conducted over each discretized spherical surface for each criterion. Two objectives, theoretical volume deviation (TVD) and part height are simultaneously optimized using genetic algorithm. TVD is computed to evaluate the volumetric error along each building direction in a general way. The Pareto front is computed as well in order to study the competing effect from these two criteria. At the end of the paper, examples are presented to show the effectiveness of the method.