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.     

基于3D打印的干字型输电杆塔模型设计制作

针对传统的电气工程输电方向部分课程展示的输电杆塔实物模型较为笨重、种类少、展示不便、成本高等问题,引入3D打印技术对输电杆塔实体进行三维建模、快速成型.分析实践中产生误差的原因和修正方法,积累实践经验,为电气工程输电方向各类输电杆塔、线路金具等实物模型设计制作提供技术借鉴[1].     

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。     

彩色3D打印模型处理与远程打印技术研究

3D打印技术发展不断成熟,在工业领域和人们日常生活中的应用不断普及,以及消费级3D打印的兴起,体现文化创新创意的彩色3D打印也日趋重要.在此背景下,研究了彩色3D打印的数据处理流程和远程打印技术,基于彩色AMF模型进行解析,并研究彩色位图填充算法,生成彩色位图文件,根据远程打印技术,将文件通过网络传输给打印机,最后由打...     

常规几何造型与3D打印实物制作

3D打印是快速成形技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用塑或料粉末状金属等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造实际物体的技术.打印先进行模型结构设计,再通过UG进行三维模型构造,之后利用Click和ReplicatorG进行数据处理,最后使用普及型3D打印机3D-YUNDL-24打印模型.3D打印的结构设计分为简单的结构设计、复杂曲面的设计、典型的零件设计和减速器装配.其目的是向人们证明3D打印技术巨大的潜力,在制造领域将人们的注意力转移到3D打印上,从而促进3D打印技术的发展.     

3D打印模型版权保护技术研究进展

目的 近年来3D打印模型的版权标注和保护引起了研究者的关注,为了全面反映3D打印模型版权保护研究的现状和最新进展,本文对国内外公开发表的主要文献进行了梳理和分析。方法 首先在广泛文献调研的基础上,描述3D打印模型文件和3D打印模型攻击类型,分析3D打印和扫描过程对模型的影响。然后对3D打印模型的版权保护策略进行分类,详细阐述每类方法的基本框架和相关技术特征。最后根据相关文献,将3D打印数字水印方法与传统网格水印算法和抗3D打印—扫描攻击的性能进行比较。结果 基于物理特性的3D模型版权保护技术能对3D打印后的模型嵌入有效的具有一定隐蔽性的版权标识,但在提取微结构体等信息时需要借助一些专用设备,不具有普适性。基于数字水印的方法既能抵抗传统的数字模态下的相似性变换、剪切、噪声、细分、量化、光顺等攻击,又能有效抵抗3D模型的数/模等模态转换攻击,并且高精度的3D打印机和扫描仪能有效提高水印的检测率。结论 3D打印产品是设计者和生产企业的智慧和心血的结晶,包含知识产权。随着3D打印在工业领域的广泛应用,3D打印模型版权保护有着广阔的应用前景和研究价值,但目前针对3D打印模型的版权保护的检测和评估机制存在一些局限性,未来需要构建统一的3D打印模型测试库和3D打印模型水印评测体系。     

基于体素模型的3D打印支撑算法

3D 打印技术是通过对材料的逐层堆积来构建物体,但对模型悬空的区域需要添加 支撑结构。支撑结构不仅会造成打印材料的浪费,而且会延长打印时间并对模型外表有所损伤。 为此,提出一种基于体素模型的支撑算法,针对体素化后的模型,分析体素之间的相互支撑作用, 并引入体素支撑能量函数概念和计算方法,计算出需要添加支撑的体素,从而得到需要添加支撑 结构的区域,并由该区域生成支撑结构,之后通过实验对算法进行验证。实验结果显示该算法能 够更加准确地对模型生成支撑,同时,基于体素模型的支撑算法对于模型内部支撑计算,也具有 很好的适用性。     

全彩3D打印颜色再现方法

全彩3D打印具有快速再现彩色原型的优势, 已经开始广泛应用于医疗、工业、食品等多个领域. 这些领域对3D打印产品的颜色再现精度要求越来越高, 如何提高全彩3D打印产品的颜色再现质量成为研究热点问题之一. 本文对全彩3D打印的颜色再现方法进行了较为全面的论述. 在对全彩3D打印实现方式分类的基础上, 重点对全彩3D打印颜...     

3D printing robot: model optimization and image compensation

A novel 7-axis robot for industrial large 3D printing applications is presented in this paper,which is developed by Institute of Robotics and Automatic Information System,Nankai University.Base on the prototype,the mechanism on three-dimensional printing is deeply dissected.By investigating the reason of color distortions in 3D printing, a novel multistep compensation algorithm based on model optimization and image compensation is developed.Finally,the experimental results show the performance of the 3D printing robot platform and the proposed algorithms.     

基于三周期极小曲面的三维打印全接触鞋垫建模方法

全接触鞋垫可以降低足底峰值压力来改善和预防糖尿病足群体的神经性溃疡症状,传统全接触鞋垫设计方法操作复杂,本文提出一种新颖的基于三周期极小曲面(TPMS)的三维打印全接触鞋垫建模方法.通过数据采集、全接触模型构建、模型多孔化3个步骤构建基于TPMS结构的全接触鞋垫,使用三维打印技术生产.首先采集用户脚部模型和目标鞋垫模型...     

A method of 3D modeling and codec

3D modeling and codec of real objects are hot issues in the field of virtual reality. In this paper, we propose an automatic registration two range images method and a cycle based automatic global registration algorithm for rapidly and automatically registering all range images and constructing a realistic 3D model. Besides, to meet the requirement of huge data transmission over Internet, we present a 3D mesh encoding/decoding method for encoding geometry, topology and attribute data with high compression ratio and supporting progressive transmission. The research results have already been applied successfully in digital museum. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60533070, 60773153), the Key Grant Project of Chinese Ministry of Education (Grant No. 308004), the Project of Chinese Ministry of Science and Technology (Grant No. 2006BAK12B09), and the Project of Beijing Municipal Science and Technology Commission (Grant No. Z07000100560714)     

基于自适应分层的3D打印成型方向优化

在3D打印中,成型方向的选择是影响产品成型质量的关键因素之一。针对目前算法仅考虑在等厚分层的前提下进行优化的问题,提出基于自适应分层的模型成型方向优化算法。首先结合3D打印层层叠加的特点,在分析不同成型方向对产品表面精度影响的基础上建立了以模型成型方向为变量、最小体积误差为目标的优化函数;然后通过STL模型的坐标变换、自适应分层等步骤并利用遗传算法在全局范围内搜索最优解,得到最佳成型方向。实验结果表明,该算法能够找到在自适应分层前提下的最佳成型方向,与现有算法相比能够进一步降低体积误差,提升表面质量。     

A systematic review of empirical research on learning with 3D printing technology

Although 3D printing (3DP) technology has become an increasingly popular educational tool in recent years, very little is known about the learning benefits of this technology. This systematic literature review synthesized empirical research on learning with 3DP in various educational settings, focusing on publication and study participants' characteristics, curriculum areas, research methodologies, instructional approaches, educational outcomes and benefits. A comprehensive survey of published and unpublished studies identified 78 empirical studies that met the inclusion criteria. In addition to positive effects on learning, 3DP facilitated innovative curriculum development and created opportunities for cross-disciplinary research. The findings revealed five major trends in 3DP learning: (1) prepare a new generation of engineers, (2) democratize additive manufacturing technology and production, (3) support learning using low-cost 3D printed learning aids, (4) produce assistive technologies, and (5) promote creativity and innovation. The review identifies critical gaps in the literature and offers suggestions for future research.     

面向耗材节省的三维打印路径规划算法研究

为降低三维打印（three-dimensional printing,3D）耗材费用并进一步提高打印效率,给出一种面向熔融沉积制造的三维打印路径规划算法。该方法综合考虑打印耗材、打印效率以及打印表面质量等因素,通过网格模型及其支撑的相邻层片轮廓关系求得可稀疏打印区域;基于多边形扫描线算法以及多边形单调链关系,得到能够连续打印的路径区域;最终通过区域路径稀疏化得到改进的打印路径。通过复杂网格模型的三维打印路径规划实例,验证了算法的有效性。该算法能够降低打印耗材数量,并进一步提高打印效率。     

打印参数可变模式下3D打印批调度问题研究

研究打印参数可变模式下3D打印批调度问题,旨在对打印任务随机到达的3D打印服务系统进行优化建模.考虑到工作台尺寸的限制以及打印参数层高对打印质量的影响,论文以各个任务队列长度作为系统联合状态,以任务组合以及打印参数层高作为系统的联合控制变量,以提高生产率、减少打印质量损失、节约电能为综合目标,将优化问题描述为半马尔科夫决策过程(SMDP),以便采用策略迭代算法、Q学习等算法求解系统最优调度策略.仿真结果表明,与层高参数固定模式以及先到先服务(FCFS)模式相比,本文求解的批调度策略能够有效提高生产性能.