3D打印工作台平面度的差分式光电检测与补偿

3D打印是一种通过将三维模型切片分层的方式生成可被单片机识别的G代码文件,然后逐层打印的生长型快速制造方法。针对桌面型3D打印机工作台平面不水平导致打印产生的翘曲、变形等问题,利用基于双发射差分式光电传感器距离检测的反距离加权插值(IDW)算法对打印平面进行精确补偿,较传统机械补偿调平方法提高了精度与重复性。通过实验分析与验证,补偿效果明显,有效减少了打印过程出现的翘曲、变形等现象,提高了打印精度与质量。     

生物3D打印装置及打印模型形貌检测

为了能够实时观测生物3D打印全过程,并对打印模型的形貌进行检测及重建,设计集成式生物3D打印机检测系统. 通过开发具备视频监测功能的打印喷头,实现对打印模型的在线检测. 采用色散共焦位移测量技术,通过对打印模型X、Y轴的位置信息及Z轴的高度信息进行扫描得到测量数据,并结合MountainsMap实现打印模型的形貌重建. 使用LabVIEW完成上位机操作系统的设计,建立G-code与打印模型的映射关系,实现打印轨迹的可视化,确保在程序运行到当前代码段时打印模型的准确性. 通过实验验证生物3D打印机的在线检测功能,对网格状及凸台模型的表面进行形貌检测,结果表明检测系统能够实现对打印模型的形貌检测. 打印模型表面形貌特征的可视化数据为构建精准打印模型提供数据支持,计算机视觉技术为高精度生物3D打印提供有效的检测手段.     

基于机械臂3D打印的两种常用材料性能研究

ABS和PLA是3D打印常用的两种塑料耗材,均应用广泛,但易混淆.以3D打印风能发电装置模型为例,在机械臂3D打印系统的基础上,利用三维建模软件UG NX和对应的Studio控制软件,分别采用ABS和PLA耗材对模型进行3D打印,并对产品的打印温度、打印特性(功能)、打印产品的结构和强度进行分析比较.结果表明:3D打印...     

面向光固化3D打印技术的汽车车身整体化制造及层厚优化

针对油泥模型技术所普遍存在的制造周期长以及精度难以控制的问题,将光固化3D打印技术运用于汽车车身整体化制造中.实验结果表明:3D打印技术可使工作周期压缩至几天,并且适合于对产品外型进行有效评估,提高汽车车身整体化制造的效率,最终降低企业研发成本.借助UG和Magics软件,提高设计参数选择的灵活性,实现汽车车身的三维建模以及STL文件的导入.基于影响成形件精度的因素有光斑直径、扫描间距、扫描速度、分层厚度等,根据汽车车身轮廓以曲线为主的特征,推导出基于贝塞尔曲线的最佳分层厚度计算方法,达到层厚优化的效果.     

双色巧克力3D打印机的设计

针对目前巧克力3D打印机打印颜色单一、连续挤出料难、打印精度低等问题,本文对现有的巧克力3D打印机机械结构进行了分析和改进,设计出了一种能够持续供料、双色打印的高精度巧克力3D打印机。挤料箱部分采用螺旋推杆的进给方式来挤出原料,实现连续不断输送原料。在挤料箱、软管和喷头上都装有加热装置,并运用PID算法控制温度的恒定。喷头设计成具有独立控制开关的两个出料孔的一体式单喷嘴。为了提高打印精度,挤料机构固定在机架上,而喷头固定在运动机构上,减少了运动惯量。     

基于3D打印的定制脊柱侧弯矫形器设计制造与舒适度评价

针对青少年脊柱侧弯矫正问题,研制一款由3D打印制成的脊柱侧弯矫形器并做出舒适度评价.该方法依据色努矫形原理,建立脊柱侧弯矫形器三维模型,并考虑躯干约束对矫形器进行了有限元仿真分析和结构优化,最后进行模型的分块和3D打印,分析精度误差.依据模糊理论和层次分析法,建立了包括环境、材料、结构、运动4个方面的主观舒适度评价方法.结果表明:3D打印技术可实现定制脊柱侧弯矫形器的制造与生产,并在几何精度和穿戴舒适性上表现良好.     

基于骨骼肌仿真的3D打印支撑结构

为了保证可打印三维模型中空结构具有足够强度与节省材料,基于仿骨骼肌结构特性对3D打印模型内部支撑结构进行研究.用分水岭算法对将单层骨骼截面图像进行处理并在可打印分层结构上与目标模型进行拼接与图形优化,经由Matching Cube算法还原三维模型.经过仿真计算,输出所需带内部支撑结构的可打印模型.实验分析表明:该方法可以增加对模型指定方向的受力强度,对保证结构强度、节约打印材料有较好的实际意义与理论研究价值.     

3D打印技术对视觉造型设计的影响

3D打印是实现数字化制造的关键技术,为视觉造型设计带来了无限的可能与广阔的发展前景.通过研究3D打印技术在视觉造型设计领域地应用,探讨了3D打印对传统设计制造、设计材料、传统动画产业重塑等方面带来的深刻影响,以及3D打印技术优越性分析.有助于我们更好地掌握技术,运用艺术,实现技术与艺术地高度统一与完美结合,以便为视觉造型设计的过程与艺术产品地开发提供新的思路.     

巧克力3D打印机的机械结构设计

针对当前巧克力3D打印机连续送料难、打印精度低等问题,对现有的各类巧克力3D打印技术进行研究,改善了巧克力3D打印机的机械结构,设计出一款具有连续供料装置的高精度巧克力3D打印机.打印机采用笛卡尔坐标系控制打印喷头的运动,以提高打印精度.此外,采用旋转螺杆代替传统活塞进行送料以保证打印的连续性,并在供料箱和打印喷嘴处设置加热装置用以控制巧克力温度.     

基于曲线特征识别的分区填充算法的研究

路径填充是3D打印切片处理的关键步骤之一,合理的路径规划是保证成型质量及成型效率的基础。针对传统熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)成型工艺三维模型切片处理的直线填充和偏置填充存在较多跳转点而影响打印速度的问题,提出基于轮廓曲线特征识别的等距螺旋偏置填充与直角填充相结合的分区填充算法。在等距偏置填充算法的基础上,对同区域偏置填充路径进行螺旋处理,实现同区域无跳转填充;同时对由多条小线段拟合而成的曲线轮廓线在填充前对填充层面进行基于长方形包围盒的曲线特征识别与区域划分,曲线区域用直角填充,直线区域用螺旋偏置填充。通过对含直线孔及曲线孔的实例模型测试与算法对比表明该算法切片处理生成的文件占用空间减小57.71%、切片时间缩短42.59%、打印时间缩短15.67%,进一步提升了3D打印的效率。     

激光3D打印工艺对钛合金质量的影响

为了解决传统锻造方法锻造TC4钛合金时容易造成的生产效率低且锻造形状简单等问题,对TC4钛合金进行了激光3D打印,并确定了最佳激光3D打印工艺参数.利用金相显微镜和扫描电子显微镜对TC4钛合金单道打印层的成形质量、显微组织与相组成进行了分析.利用显微维氏硬度计和万能拉伸试验机测量了打印层的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳工艺参数下TC4钛合金打印成形良好,其打印层组织主要由片层状α固溶体组成.打印层的Z向拉伸强度指标低于XY向,而Z向拉伸塑性指标高于XY向,且Z向强度和塑性指标均超越了TC4锻件国家标准(GB/T 25137-2010).同时Z向和XY向拉伸断口形貌均为塑性断口.     

4D printed shape memory polymers and their structures for biomedical applications

Shape memory polymers are smart materials that produce shape changes under external stimulus conditions. Four-dimensional (4D) printing is a comprehensive technology originate from deformable materials and three-dimensional (3D) printing technology. At present, 4D printed shape memory polymers and shape-changing structures have been applied in various fields, especially in the field of biomedical science. 4D printing technology has made a breakthrough of personalized customization in the traditional medical field, providing a new direction for the further development of the biomedical field. In this review, the recent research and development of shape memory polymer, 3D printing technology, 4D printed shape memory polymers and shape-changing structures in biomedical area are present. The examples and applications of 4D printed shape memory polymers and their structures in the area of biomedical are also introduced. Based on 4D printing, stimulated by different conditions, 3D printed objects can be fabricated into various biomedical applications such as cell scaffolds, vascular stents, bone scaffolds, tracheal stents and cardiac stents by different 3D printing techniques. Finally, the application prospects, existing technical restriction and future development directions of 4D printed shape memory polymers and their structures in the biomedical field are summarized.     

3D打印路径对混凝土拱桥结构力学性能的影响

为了分析打印路径对3D打印混凝土拱桥力学性能的影响机制,采用CT技术对3D打印混凝土进行微观扫描分析,探讨打印路径对成型后结构孔隙空间分布的影响规律,得到层间、条间缺陷层的近似孔隙率.基于数值模拟分析,对比纵向打印、组合打印、横向打印以及浇筑对混凝土拱桥结构承载性能的影响规律. 结果表明：打印路径直接影响层间缺陷和条间缺陷的数量和分布,打印拱结构的承载能力与打印体的孔隙率线性相关. 条间缺陷对承载能力的影响明显大于层间. 纵向打印路径数值模拟与模型试验结果吻合良好,峰值荷载相对误差为8.0%,跨中位移相对误差为11.9%,破坏形态与失效位置一致. 对于拱桥结构,纵向打印的缺陷类型以层间为主,且缺陷层总面积最小,承载力性能最好.     

3D打印软体机器人及其传感器

软体机器人主要是由柔性材料制成,它模仿了软体生物如章鱼、蛇、蠕虫等. 由于软体机器人能够任意改变自身的形状与尺寸,其在医疗、野外勘探、物品抓持等方面具有广泛的应用前景. 3D打印作为一种新兴的制造方法,其与软体机器人的结合近年来发展迅速. 首先,介绍典型的3D打印技术及其在软体机器人主体结构制造方面的应用. 然后,讨论软体机器人各类传感器的3D打印研究近况. 最后,总结现有技术的不足之处并探讨该领域的未来发展方向.     

论3D打印技术所带来的知识产权保护问题

3D打印技术给知识产权保护带来诸多挑战。本文从3D数字作品和3D打印作品人手,对3D打印技术的全过程进行分析后,提出三个关于3D打印知识产权保护的建议：第一,我国著作权法应该引入数字作品原创性测试法,以明确3D数字作品的保护范围及外延;第二,将CC知识共享协议强制引入3D数字作品共享平台,以降低著作权侵权率;第三,将我国著作权法中的＂通知、移除＂规则引入专利法,提前阻止专利侵权的发生。     

基于图像的编织产品三维图案结构映射

由于结构的复杂性以及设计与制作环节的不可分性,作为传统手工艺产品的编织产品在设计技术上的发展明显滞后于一般工业产品。分析了编织产品组织结构的数学特征与造型规律,在织物结构设计的三维单元体技术基础上,增加了形态变量控制与整体图案的映射控制,利用二次映射技术基于Nurbs曲面自动生成细节丰富的编织产品组织结构,进一步利用图像映射技术将平面图像自动映射为三维编织产品表面的图案结构。将编织产品的设计工作简化为一般的曲面形态概念设计,利用技术手段完成复杂编织结构细节的自动化建模,有效地分离了编织产品的设计与制作过程,扩展了创新的空间,提高了生产效率。