一种基于YOLOv3算法的3D打印点阵结构缺陷识别方法

针对3D打印点阵结构中缺陷目标因尺寸小、缺陷特征微弱而难以准确自动识别的问题,提出了一种基于YOLOv3算法的点阵结构缺陷智能识别新方法.该方法利用深度学习网络模型在特征提取方面的优势,采用多尺度网络进行预测,将缺陷的分类和定位问题作为回归问题处理.实验结果表明,所提算法实现了一种3D打印点阵结构内部典型缺陷的识别,缺...     

基于CT图像的金属点阵结构内部缺陷检测方法

基于计算机断层扫描(CT)图像的灰度值分布特征,提出了一种金属三维多层点阵结构内部缺陷的检测方法。通过3个横向相邻固定尺寸像素点集合灰度值总和之间的差值分布来判别缺陷的存在,理论分析给出了相应的判别标准和依据。实验验证结果表明:与人工标记的方法进行对比,该算法对金属三维多层点阵结构样件的内部典型断层缺陷的识别率达到98.5%。     

3D打印发展背景下三维建模软件变革趋势分析

目的作为3D打印重要的辅助工具,现有三维建模软件针对专业用户开发设计,并不适用于普通用户。分析三维建模软件的变革趋势,目的在于让普通用户更方便地使用3D打印设备。方法采用实例分析方法,对具有代表性的三维建模软件进行分析。结论提出面向普通用户的三维建模软件开发思路,包括操作界面图形符号化、信息架构扁平化、建模功能智能化以及基于浏览器的三维建模软件服务平台。     

3D打印形状记忆智能剪纸结构

目的 探究不同切口及不同打印角度形状记忆剪纸结构的拉伸力学性能及形状记忆恢复性能,获得具有较好变形能力和形状记忆恢复能力的智能化剪纸结构。方法 使用FDM打印不同角度的剪纸结构样件,并利用激光切割机获得具有方形切口和圆形切口的样件。对打印角度为0°/90°、±45°的方形切口和圆形切口样件进行常温拉伸实验。为探究温度的影响,进行高温缓慢拉伸实验和高温快速拉伸实验;对比方形切口件和圆形切口件在不同初始应变下的形状记忆恢复能力。结果 在常温下,打印角度为0°/90°的方形切口样件的拉伸距离为1.75 mm,圆形切口样件的拉伸距离为2.50 mm;±45°打印角度的方形切口样件的拉伸距离为3.25 mm,圆形切口样件的拉伸距离为3.00 mm。在高温下,材料进入高弹态,2种切口样件在200%拉伸应变下均未断裂;提高拉伸速率后,方形切口样件的拉伸应变为243.8%,圆形切口样件的拉伸应变为337.5%。结论 将打印角度从0°/90°改为±45°后,方形切口和圆形切口剪纸结构的变形能力均增强。相比于方形切口,圆形切口剪纸结构具有更好的变形能力。高温下剪纸结构的变形能力大大增强;圆形切口剪纸结构样件的形状记忆恢复能力强于方形切口样件的。     

3D打印技术探究

3D打印技术是将三维数字模型分解成若干层平面切片,然后由3D打印机把粉末状、液状或丝状可粘合材料按切片图形逐层叠加,最终堆积成完整物体的技术。文章对3D打印的技术原理、步骤、常用材料、主要技术、发展及建议进行了深层次的探讨。与传统制造技术相比,3D打印技术有很多优势,目前已广泛应用于建筑、工业设计等领域。该技术将会带来全球制造业经济的重大变革。     

基于3D打印的三维石墨烯基电极研究进展

超级电容器是一种高性能的能量存储设备,因具有高功率密度、快速的充放电速率、高安全性能、优异的循环稳定性和较宽的工作温度范围等优点备受人们关注和青睐,并在清洁能源、电动汽车、无线通信、航空航天、军事和消费电子等领域得到了广泛的应用。电极材料是决定超级电容器储能性能的关键因素之一,开发新型、高效电极材料的已成为国内外研究的热点。传统电极材料经过长期的发展虽取得了一些技术革新和突破,但仍存在碳基电极容量不大、过渡金属化合物导电性不高、导电聚合物循环稳定性不足等缺点。石墨烯是一种由单层碳原子构成的碳纳米材料,具有优异的物理化学性能,是超级电容器电极材料的新宠。三维石墨烯不仅能保留单层或少数层石墨烯独特的物理化学性质,而且具有低密度、多孔性、高度连通结构和微反应环境等特性,在超级电容器领域备受关注,比石墨烯具有更加广泛的应用前景。目前,三维石墨烯的制备方法主要有湿化学技术、CVD技术和3D打印技术等。其中,3D打印技术凭借其在空间构型设计和化学组成优化方面的独特优势,在生物医药和能源器件等领域迅速发展。基于3D打印的石墨烯基材料不仅具有良好的孔道分布和优异的力学性能,而且其独特的3D打印结构还能...     

3D打印技术在产品设计中的应用研究

3D打印技术作为近年来的新兴科学技术,凭借其独特的优势与性能,已经渗透到各个领域,给传统制造业产生了巨大的变革与影响,并且也带动了一大批新兴行业的发展。本文通过研究3D打印技术在产品设计领域、机械制造领域、个性产品领域中的应用潜力,通过在产品设计中3D打印对产品造型、结构、细节等方面的影响,阐述其与传统制造业对比而产生的优势与不足,综合讨论与展望3D打印技术在未来的产品设计之中的广阔应用和巨大的潜力。     

光固化3D打印技术的专利现状及发展趋势

本文对光固化3D打印技术申请趋势,国内外主要申请人、光固化3D打印所涉及的技术领域以及我国光固化3D打印技术专利申请的分布情况、法律状态和申请趋势进行了分析。总结了光固化3D打印技术的专利现状以及发展趋势。我国光固化3D打印技术发展与国外基本同步,国内申请人缺少海外专利布局的意识。国内申请主要集中在光固化3D打印设备这一领域,关于光固化材料、光学器件和立体光源领域的改进较少,技术创新点和改进较为单一。结合我国相关专利的分布省份分析可知,光固化3D打印技术的研发主要集中在我国东南沿海发达地区,依托优势企业和高校科研能力,可以更好的促进技术发展。通过分析我国的专利类型和有效性,我国专利的稳定性和创新水平有待提高。     

基于改进卷积神经网络的3D打印机激光点温度检测方法

3D打印过程中激光点温度对成型制品的精度和质量会产生直接影响。针对传统温度检测装置在激光点温度检测方面无法达到高检测率、低误差率的工业需求,文章提出一种基于卷积神经网络对激光点温度进行检测估计方法。采用深度学习方法,对收集到的激光温度训练样本运用卷积神经网络的方法进行模型训练,利用训练结果对测试集进行预测,估计出测试激光图像的激光温度。此外在传统卷积神经网络的基础上进行了改进,验证结果表明改进的卷积神经网络能够对激光点等温线进行更为准确的检测估计。     

基于子结构能量的点阵结构损伤诊断方法研究

提出了二阶子结构能量法以检测点阵结构损伤,称为SOSEM (second order substructure energy method)。对于复杂点阵板,在已知损伤位置条件下,该方法只需结构中存在“缺陷”构件的模态信息,就可以准确地得到构件损伤程度,而传统基于模态分析的方法必需整体结构完全的模态信息,新方法提高了检测效率,对实现快速（实时）点阵结构损伤检测具有重要的应用价值。为了验证本文方法的有效性,以点阵板为例,采用数值方法分析了几种典型损伤情况,结果表明,该方法能够准确地检测出点阵结构中一个或多个单元的损伤。     

Rubber-Like Soft Lattice Structure for Anti-Ballooning in Fluidic Elastic Soft Robots

Additive manufacturing of lattice structures provides materials with enhanced strength, stiffness, and lightweight properties. While most research focuses on stiff, low-stretch materials like metals and acrylonitrile butadiene styrene, herein, the tensile behavior of soft, elastomeric lattice structures is explored. Soft-material 3D-printing advancements have enabled increased usage of directly printed soft robots. Traditional fluidic elastic actuators, however, face limitations due to the ballooning effect of soft polymers, causing potential explosions or leakages. To mitigate this, the study proposes using a soft lattice structure to reinforce soft inflatable robots, thereby reducing the ballooning effect and increasing design freedom. Herein, soft lattices are fabricated using Agilus30 in a Stratasys J735 printer and their behaviors under compression and stretching are compared. It is indicated in the results that lattice reinforcement maintains the soft robot's shape under higher pressure and allows tunability of stiffness with variable internal pressure. The implementation of this method in non-convex soft robots successfully demonstrates its anti-ballooning effect.     

3D打印用金属粉末球形度分析方法

采用扫描电镜背散射电子模式对3D打印用的金属粉末进行形貌观察,并结合图像分析软件分析其球形度。结果表明:采用图像分析软件对3D打印用金属粉末图片进行识别时,扫描电镜背散射电子模式图片优于二次电子模式图片;对于粒形较差的3D打印金属粉末,可在图像分析软件对图片颗粒自动识别后,再进行手动分离,以提高金属粉末球形度分析的准确性。     

Soft Pneumatic Actuators with Controllable Stiffness by Bio-Inspired Lattice Chambers and Fused Deposition Modeling 3D Printing

This article shows how changing 3D printing parameters and using bio-inspired lattice chambers can engineer soft pneumatic actuators (SPAs) with different behaviors in terms of controlling tip deflection and tip force using the same input air pressure. Fused deposition modeling (FDM) is employed to 3D print soft pneumatic actuators using varioShore thermoplastic polyurethane (TPU) materials with a foaming agent. The effects of material flow and nozzle temperature parameters on the material properties and stiffness are investigated. Auxetic, columns, face-centered cubic, honeycomb, isotruss, oct vertex centroid, and square honeycomb lattices are designed to study actuators’ behaviors under the same input pressure. Finite-element simulations based on the nonlinear hyper-elastic constitutive model are carried out to precisely predict the behavior, deformation, and tip force of the actuators. A closed-loop pneumatic system and sensors are developed to control the actuators. Results show that lattice designs can control the bending angle and generated force of actuators. Also, the lattices increase the ultimate strength by controlling the contact area inside the chambers. They demonstrate variable stiffness behaviors and deflections under the same pressure between 100 and 500 kPa. The proposed actuators could be instrumental in designing wearable hand rehabilitative devices that assist customized finger and wrist flexion-extension.     

Nanomaterial Patterning in 3D Printing

The synergistic integration of nanomaterials with 3D printing technologies can enable the creation of architecture and devices with an unprecedented level of functional integration. In particular, a multiscale 3D printing approach can seamlessly interweave nanomaterials with diverse classes of materials to impart, program, or modulate a wide range of functional properties in an otherwise passive 3D printed object. However, achieving such multiscale integration is challenging as it requires the ability to pattern, organize, or assemble nanomaterials in a 3D printing process. This review highlights the latest advances in the integration of nanomaterials with 3D printing, achieved by leveraging mechanical, electrical, magnetic, optical, or thermal phenomena. Ultimately, it is envisioned that such approaches can enable the creation of multifunctional constructs and devices that cannot be fabricated with conventional manufacturing approaches.     

金属3D打印技术及其专用粉末特征与应用

3D打印技术提供了一种先进的制造方法,实现了从3D计算机模型出发直接制造复杂形状的工件。其中,金属3D打印技术在生物医疗、航空航天、自动化、汽车零部件、军工等领域的有效应用得到了印证。介绍了金属3D打印技术的基本情况和金属3D打印专用金属粉末特征,简述了金属粉末的分类及应用,并对金属3D打印技术存在的问题和面临的挑战与机遇进行了分析。