快速成型的STL模型切片轮廓优化新方法

目前的大多数快速成型系统在表达CAD模型时仍采用STL模型,因此在模型切片后截面轮廓含有大量的数据冗余点,严重影响了快速成型过程的效率和制造精度。基于此,提出了一种STL模型切片轮廓数据优化的新算法。实例表明该算法可以提高STL模型切片后截面轮廓数据处理的效率和精度,在保证加工精度的前提下,可以进一步提高成型件的加工效率与质量,进而改善其性能。     

微小机械快速成型系统中的 CAD 技术

介绍了微小机械快速成型系统中的ＣＡＤ技术,详细讨论了微小机械快速成型系统切片软件的设计,为开发微小机械快速成型系统奠定了基础。     

AutoCAD环境下直接适应性切片方法及实现

数据分层处理是快速成型技术的核心.适应性分层可以有效解决快速成型中成形精度和速度之间的矛盾.利用AutoCAD二次开发技术,通过比较相邻层片截面的面积确定切片厚度,提出了一种基于CAD模型的直接适应性切片方法,并对该方法进行了实现,同时与定层厚切片方法进行了比较,最后给出了分层实例并对结果进行了分析.     

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。     

RP技术中模型转换误差的评价方案研究

快速成型（Rapid Prototyping,RP）技术是一种基于离散／堆积成型原理的新型制造方法,是在计算机的控制与管理下,根据零件的CAD模型,采用材料精确堆积的方法制造零件原型的技术。在RP中,由于成型机的数据接口问题,通常在切片之前需要将CAD模型转换成STL模型,而在模型转换过程中不可避免地会产生精度损失。数据处理误差是所有RP系统都不可避免的共性问题,对于数据处理误差的研究具有普遍的意义。在分析误差产生原因的基础上,提出了一种模型转换误差评价方案,改善了快速成型制件的精度。     

UG环境下直接适应性切片方法

适应性分层是解决快速成型的成型精度和成型速度这一对矛盾体的最好方法之一.文中利用了UG二次开发技术,通过比较切片的轮廓数目和面积来综合判断层厚,提出了一种基于CAD模型的直接适应性切片方法.针对算法中的关键问题,进行了深入探讨.最后给出了分层实例,并对结果进行了分析.     

光固化快速成型中零件非水平下表面的支撑设计规则研究

激光固化快速成型制造中,支撑结构设计的优劣极大影响原型的制作精度。首先通过分析非水平下表面的分层制作过程,研究了其翘曲变形的机理。利用可仿真成型过程中层间力学行为的有限元计算模型,对层间悬臂量与翘曲变形量的关系进行了有限元计算仿真与试验验证。针对激光成型过程中零件需要支撑的非水平下表面,从激光固化快速成型制造中支撑结构的作用出发,以成型精度为设计目标,通过有限元计算仿真、试验验证等手段研究提出了针对零件中非水平下表面的支撑结构形式、布局及支撑间距等支撑设计规则。通过试验验证,按该规则对零件的非水平下表面进行支撑结构设计,可有效地保证激光固化快速成型的制作质量。     

基于喷墨打印机的三维打印快速成型系统开发及实验研究

三维打印成型技术是目前快速成型领域最具生命力的技术之一,有广阔的应用前景。通过研究三维打印成型机理,针对目前在三维打印成型中广泛使用热气泡式喷嘴所存在的问题,提出了采用压电式喷嘴喷射成型材料和粘结材料的思想。讨论了基于压电式喷墨打印机的三维打印快速成型系统开发的关键技术和方法,根据这一思路开发了一套快速成型系统,并研究了粉末配方、铺粉方式、打印层厚、切片方向、等工艺参数。实验结果验证,所开发的快速成型系统制造的精细模型圆孔直径可达0.5mm,壁厚可达0.8mm,成型误差在±0.2mm以内。     

快速成型的切片数据优化

在目前的快速成型系统中，普遍采用STL格式文件来表达CAD模型，因而在切片后截面轮廓含有大量的数据冗余点，影响了插补加工的精度和效率。文章针对直接插补算法，在分析STL文件及切片数据的组成基础上，提出了一种数据冗余点过滤算法，在保证加工精度的条件下，有效地滤除了冗余点。该方法算法简单，运算时间短，有效地提高了后续插补过程的稳定性，在数据优化后仍采用直线插补，既保证了加工精度，又加快了插补速度。     

数控选区电化学沉积快速成型技术研究

基于快速成型及电化学沉积原理,提出了数控选区电化学沉积快速成型制造技术,研制了该系统并进行了基础试验研究,并采用该方法及系统制备了简单形状的铜零件.研究表明,样件具有良好的形状精度、尺寸精度及致密组织.大大提高了电流密度和沉积速度,并克服了传统电铸技术必须依赖母模的缺陷,拓宽了快速成型及电铸技术的应用领域.     

A New Slicing Procedure for Rapid Prototyping Systems

The current slicing rule of most rapid prototyping (RP) systems cannot ensure unilateral tolerances on the whole prototype and often results in problems of overcut and undercut on the same part. This drawback leads to unsatisfactory precision of the part in post processing. In order to reduce the above problems, a new slicing method is proposed in this paper. Based on the geometry information in a stereolithography (STL) file, an algorithm is developed. The appropriate slicing rule is selected according to the inner product of the normal vector and working direction of the part, together with the function of the part to be manufactured. The STL file is cut into 2D sections and an accurate contour is calculated. After the slicing computation, an appropriate working path is produced. The rules proposed in this paper have been verified. This work contributes to the improvement of slicing rules in existing RP systems, especially in systems using uniform thickness slicing. It also improves manufacturing efficiency and working tolerances.     

基于UG/OPEN GRIP的机器人堆焊路径规划

通过UniGraphics二次开发平台UG/OPEN GRIP实现切片和路径规划算法,完成UG模型的切片、路径规划的自动生成.对机器人代码生成系统进行了介绍,并将RP技术与熔焊技术相结合,利用UG二次开发对三维实体进行直接适应性切片,提高了切片的速度,克服了传统切片方法由于采用三角形面片逼近三维物体模型所引起的精度不高的问题.另外,针对不同的零件类型采取不同的路径规划方法,形成连续运动路径,从而不同程度地提高了成型效率和零件的成形质量.     

Dexel-Based Direct Slicing of Multi-Material Assemblies

Slicing is an important procedure in rapid prototyping (RP) pre-processing, and can be grouped into two categories: direct slicing and adaptive slicing. At present, investigations into the use of both direct and adaptive slicing methods are taking place. However, not many direct slicing approaches have been reported in the literature. The methods are also restricted to some solids in CSG or some CAD systems. Also, approaches on adaptive slicing are too complicated. The method proposed in this paper employs dexel encoding for direct slicing multi-material (MM) assemblies in RP. One advantage of using a dexel model is that Boolean operations can be performed simply on 1D line segments. Dexels can also be easily converted to tool paths in RP machines. Compared to the ray representation of CSG trees, dexel models can be extended to represent MM assemblies with material properties. Therefore, the method has high potential for direct slicing. In this paper, traditional dexel models are first extended for rapid manufacturing single solid and MM assemblies. Compared to other adaptive slicing approaches, a much more efficient and simple dexel model, for adaptive refinement in the building direction is then developed. To further improve the surface finish, a layerwise refinement approach is also discussed. Finally, the computational complexity of the proposed method is studied.     

基于UG／OPEN GRIP的机器人堆焊路径规划

通过UniGraphics二次开发平台UG／OPENGRIP实现切片和路径规划算法,完成UG模型的切片、路径规划的自动生成。对机器人代码生成系统进行了介绍,并将RP技术与熔焊技术相结合,利用UG二次开发对三维实体进行直接适应性切片,提高了切片的速度,克服了传统切片方法由于采用三角形面片逼近三维物体模型所引起的精度不高的问题。另外,针对不同的零件类型采取不同的路径规划方法,形成连续运动路径,从而不同程度地提高了成型效率和零件的成形质量。     

基于CNC的自适应直接分层制造方法研究

将RP技术的增材制造理念与数控铣削加工技术相结合,提出了基于CNC机床的金属零件分层制造方法。为解决等厚分层方法存在的缺陷,提出了基于相邻层面积变化比率和轮廓法向矢量的自适应直接分层算法,并在Pro/E软件平台上,利用Pro/TOOLKIT进行了系统的开发。该方法采用定厚板材作为造型材料,在等厚分层的基础上对分层板进行自适应分层切削,有利于保证成型精度和提高成型效率,为复杂形面功能零件的快速成型制造提供了一种有效的方法。     

选择性激光烧结新型扫描方式的研究及实现

选择性激光烧结（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ｌａｓｅｒ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＬＳ）快速成形技术是近１０年来发展起来的一种先进制造技术，采用此项技术可以显著地缩短产品投放市场的周期，降低成本，提高产品质量，增强企业的竞争能力。而扫描方式是ＳＬＳ成形过程中的一项关键技术，在分析了现有扫描方式及其对ＳＬＳ制件精度、强度以及成形速度影响的基础上，指出了现有扫描方式的缺陷。为了克服这种缺陷，特提出并实现了一种新的分区变向扫描方式及其分区算法，它通过将扫描线段进行分组，以避开截面内孔和凹槽。这种新的分区变向扫描方式及其算法已经成功地应用到华中科技大学开发的ＨＲＰＳ系列ＳＬＳ系统中。实际应用表明：这种新型扫描方式能大幅度地提高烧结成形效率和减小烧结体的翘曲变形量。     

Direct Slicing from PowerSHAPE Models for Rapid Prototyping

Rapid prototyping processes produce parts layer by layer directly from CAD models. An efficient method is required to slice the geometric model of a part into layers. Several slicing methods are introduced in this paper: slicing from STL files; tolerate-errors slicing; adaptive slicing; direct slicing; adaptive and direct slicing. PowerSHAPE is a powerful package for building models, and it provided macro language and picture files for its secondary development work. To meet rapid proto-typing slicing demands, the author proposes a direct slicing approach based on PowerSHAPE models. In this method, lines, arcs and Bezier curves are used to describe the section contours. This approach can be used in stereolithography, selective laser sintering, fused deposition modelling, and other rapid prototyping processes, e.g. laminated object manufacturing. It may be the future solution to existing slicing problems.