3D打印启发下的模型实例化优化研究综述

3D打印技术作为一种新型的快速成型技术,为三维模型实例化制造带来了很大的便利,同时也给数字几何处理带来了新的挑战.为了能够通过更加快速、廉价的方式打印出实现了某些特定功能的实例化模型,分别从模型设计和打印2个阶段对3D打印启发下的模型实例化优化研究进行概述.希望能够使读者对这方面的研究热点以及进展有基本了解,并有所启发.     

基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法

为了获得 3D 打印模型节材效果和优化的物理力学性能,从晶格的形状多变性出发,提出了一 种基于晶格的 3D 打印轻量化结构生成方法,由此产生的轻量化结构用来替代给定模型的实体空间。首先,提 出了一种通用的晶格描述方法,进而对晶格的几何和拓扑特征进行个性化设计。其次,通过在模型包围盒内周 期性排列晶格单元,构造出了实体建模所依附的拓扑骨架结构。接着,采用了一种基于网格拼接的直接构建 STL 模型的几何建模方法,其无需布尔运算即能快速获得网格质量可控的晶格实体结构。通过实物打印验证了 适用于晶格结构的 3D 打印成型工艺。对 5 种典型晶格的几何和力学特性进行了对比分析,并作为晶格设计选 用的初步依据。结果证明,该方法在实现节材和提高模型强重比的同时,达到了保证轻量化模型的可打印性、 自平衡性以及力学性能可优化等目标。相较于以往的方法,具有多变性和效率优势,适合各种工程应用。     

基于模糊PID算法的3D打印后处理系统

随着3D打印技术的快速发展,使其在数字产品模型制造领域的应用逐步成为一种潮流和热门的话题。基于FDM快速成型技术的桌面级3D打印设备的正在走向成熟,使用、维护简单,价格竞争力强。但是由于FDM技术的技术特点,打印出来的产品表面精度较低。针对FDM成型技术的不足,设计了一种基于模糊PID控制的3D打印后处理系统,通过模糊规则对PID的参数进行自整定,实现对3D打印后处理装置中加热温度的控制,使打印模型的抛光效果达到最佳。仿真结果表明：该控制系统稳定性好,控制精度高,响应速度快。     

利用三维技术在阀门快速研发中的应用

使设计人员可以快速搭建三维数字模型、内置三维打印设备,支持把设计完成的三维模型进行3D打印输出,实现三维设计和三维打印的整合,通过3D打印技术间接制造模具,用快速成型模型作为母模,翻制快速经济模具。     

3D打印技术以及应用趋势

在最近的一段时间内,3D打印技术在诸多个领域当中,例如工业产品制造,尤其是数字产品模型制造方面的应用已经越来越受到人们的关注和喜爱。3D打印技术实际上就是一种以数字的样子从三维立体的实物高速构造物理对象的非常流行的制造技术。该技术在医疗行业、骨骼制造、文物制造、工业制造、汽车零件制造、航空航天以及国防、教育、地理信息系统等领域都有着较为广泛的应用。众多研究者认为这项技术将引领制造业发展的新趋势,甚至被誉为2012年10大发明之一。随着3D打印技术的高速发展,3D打印技术已经慢慢地和各个领域有着越来越多的交叉,成为各个领域未来发展的强有力助推器。桌面级的3D打印设备已经开始快速发展,慢慢的变得成熟且加以应用,全球工业分析公司(Global Industry Analysis Inc)的研究报告预测2018年全球3D打印市场将达到29.9亿美元。     

3D打印技术以及应用趋势

在最近的一段时间内,3D打印技术在诸多个领域当中,例如工业产品制造,尤其是数字产品模型制造方面的应用已经越来越受到人们的关注和喜爱。3D打印技术实际上就是一种以数字的样子从三维立体的实物高速构造物理对象的非常流行的制造技术。该技术在医疗行业、骨骼制造、文物制造、工业制造、汽车零件制造、航空航天以及国防、教育、地理信息系统等领域都有着较为广泛的应用。众多研究者认为这项技术将引领制造业发展的新趋势,甚至被誉为2012年10大发明之一。随着3D打印技术的高速发展,3D打印技术已经慢慢地和各个领域有着越来越多的交叉,成为各个领域未来发展的强有力助推器。桌面级的3D打印设备已经开始快速发展,慢慢的变得成熟且加以应用,全球工业分析公司（Global Industry Analysis Inc）的研究报告预测2018年全球3D打印市场将达到29.9亿美元。     

3D打印技术在计算机建模教学中的应用

3D打印技术是一种检测模型设计效果与制作效果的辅助技术,近年来,在计算机建模教学中应用十分广泛。笔者分析了3D打印技术在计算机建模教学中的应用,应用3D打印技术可以提高计算机建模教学质量,并且激发了学生学习3D建模的兴趣。     

面向3D打印的自支撑连通性填充结构设计

针对大多数3D打印轻质化填充结构因不能够自支撑而导致模型无法打印成型,额外添加支撑结构又会造成模型内部残留打印材料无法排出的问题,提出一种面向3D打印的自支撑连通性填充结构设计方法.首先,基于每层打印切片构建填充结构;其次,通过调整参数来控制不同层正三角形连续地周期性变化,实现填充结构的自支撑性和连通性;最后,根据每层的几何信息生成可以直接用于打印的G-code文件.通过进行打印实物、打孔灌水和力学测试实验,实验结果表明,该方法可以打印具有不同自支撑角度且包含2个连通区域的填充结构,与5种典型填充结构相比,该填充结构力学性能良好.     

新型回转式曲面分层 3D 打印机设计与实验研究

3D 打印技术在航天、军工、机器人等领域应用广泛，但也存在诸多问题，如阶梯效应所带来的叠层误差、2.5D 制造原理导致的打印零件各向异性、支撑结构的打印及后处理导致的耗时和耗能等问题。针对上述不足，该文提出一种回转式曲面分层 3D 打印方法，对多自由度回转式 3D 打印设备的设计方法进行研究，通过构型综合和尺度综合确定了打印机构型及结构参数，提出了曲面打印路径规划方法。通过联合仿真与样机实验，验证了 3D 打印设备构型综合与尺度设计的有效性，为打印装备创新设计、曲面打印过程规划策略及相关实验研究提供了新思路。     

全球第一家3D打印相馆在日本开业,你可以为自己打印一个复制品

3D打印已经不再是概念,正在逐渐走进人们的生活.全球第一家3D打印相馆在日本开业,通过3步就可以为自己打印一个3D模型(非常类似于现在的蜡像馆,但是它使用的是3D打印技术). 这家叫Omote 3D的公司于11月24日至1月14日在日本有限度开放,这段时间人们可以到该相管照相,但是拿到的将不仅仅是相片,还能拿到自己的3D微型模型.该3D微型模型分为3个尺寸,分别为S (1Ocm)、M(15cm)、L(20cm),而价格分别为2.1万日元、3.2万和4.2万日元. 根据其官方网站显示,整个制造过程分为三个阶段:拍照、建模、打印(如图).如果想去为自己打印一个3D模型,目前只能通过其官方网站预约,除了上面公布的价格外,如果是团购,还有一定折扣.     

3D打印：未来路更长

3D打印是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。虽然很多人对3D打印的概念还不是完全清楚,但是提起3D打印这个话题,相信很多人都愿意参与其中,聊上两甸,只能怪这个话题现在太热了。     

基于应力分布的3D打印壳模型构造与优化

近年来,愈发成熟的3D打印技术拉近了模型设计与产品制造的距离.但高昂的材料费用仍是制约其发展的重要因素.因此,如何在不改变模型外观的情况下进行模型结构的优化,以此来减少模型的打印体积、降低打印成本是亟待解决的问题.针对该问题,本文提出一种基于应力分布的壳模型构造和优化算法.该算法首先基于模型的体素化表示构造距离场,提取出初始的均匀厚度壳模型.然后基于顶点的von Mises应力,自适应的向外扩张内表面,调整各部位厚度,直到达到相关约束条件.优化得到的内表面与输入的外表面围成最终的优化模型.实验结果表明,在满足外观不变、力学稳定等约束的同时,优化得到的壳模型体积为输入模型体积的17.2%~24.4%,大幅减少了模型的打印体积,有效降低了打印成本.     

3D打印中的几何计算研究进展

3D打印技术改变了传统的减式材料制造模式,带来了制造工艺和生产模式的变革,有力地推动了3D数字化相关技术与研究的发展.文中从3D打印的社会背景与理论背景出发,介绍了3D打印技术的分类、原理与过程.以此为基础,对近几年的3D打印中的几何计算问题给出了全面的综述,根据问题特点将其分为几何优化、结构分析、材料表面效果定制、机构设计、自支撑结构设计、内部结构设计等六大类,并对每一类作了详细的分类介绍,最后对其发展方向作了初步展望.     

3D打印技术原理及发展应用

近些年,随着人类科学和社会的不断进步,对加工制造技术也提出了更高的要求,3D打印技术作为一种新型的快速加工成型技术开始逐渐发展成熟起来,在生物医学、建筑、工业设计、美术制作等领域得到了不同程度的应用。本文综述了3D打印技术的发展过程,详细介绍了3D打印技术的基本原理和实现过程,分析了3D打印技术在仿真建模与工艺流程上的具体实现方法,比较了3D打印技术和其它打印技术的优缺点,最后对3D打印技术的发展和未来进行了一定程度的展望。     

3D打印技术过程控制问题研究进展

3D打印技术是一种新兴的增材制造技术,许多人认为是一项将要改变世界的“破坏性”技术,并声称该技术将引发新一轮工业革命.本文根据3D打印技术涉及的不同核心成型技术、材料和设备体积等,介绍了3D打印技术的不同分类,综述了主流3D打印过程控制技术,指出了3D打印技术的控制系统存在的问题并提出了产业化进程中的建议和意见.     

基于金属零件3D打印技术的应用研究

3D打印技术能够快速构造物体,打造出普通打印技术无法打印出来的物品。而金属零件3D打印技术在3D打印技术中是最具有发展潜力的一项技术,其在一定程度上改变了人们传统的生活的方式。本文通过对金属零件3D打印技术进行简单了解,进而对金属零件3D打印技术的应用进行探究。     

手绘画3D 打印书签的制作

该文从身边随手可得的书签制作入手,介绍3D打印技术的普及和生活化。并结合实际的制作对具体的实现技术进行描述,介绍了利用绘图工具设计图案,利用3DS MAX进行三维模型建模,最后利用3D打印设备将数字三维模型打印成实物。     

一种彩色FDM型3D打印机的设计与实现

设计了一种可以打印彩色三维模型的3D打印机。传统FDM型桌面3D打印机只能打印单色,因此在开源FDM型3D打印机的基础上重新设计组合了打印机的机械结构和电气控制系统来实现打印材料的混合,借助Bresenham直线算法设计了彩色打印机的控制软件,并增加了Gcode指令。实验结果表明,这种设计可以保证打印不同颜色的3D模型,并且与原来相同类型的单色3D打印机相比,提高了打印速度。     

即熟型3D食品打印机的设计

针对现有3D食品打印机打印后无法直接烤熟食用的不足,设计了一种恒温加热、恒压匀速出料、快速烤熟的即熟型3D食品打印机.采用虚拟制造技术,通过SolidWorks软件设计3D食品打印机的机械系统,并基于PC机设计了3D食品打印机的测控系统.采用气压传感器实时检测物料瓶内气压,并实现匀速出料控制;采用PT100温度传感器检测烤盘表面温度,实现恒温加热控制;通过有限元分析及实验研究,给出烤盘合适的加热温度和打印轨迹.实验表明,所设计的即熟型3D食品打印机可以高效、高品质地实现食品的3D打印和烤熟,具有较好的实用价值.     

全民制造3D打印机风靡

何为3D打印机? 3D (3D Printers)打印机,即快速成形技术的一种机器,它是一位名为恩里科·迪尼(Enrico Dini)的发明家设计的一种神奇的打印机,它不仅可以"打印"出一幢完整的建筑,甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品.3D打印机以一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术.过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造.特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿,或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件.