面向增材制造技术的义齿等静压成型模具研究

为了满足义齿等静压成型模具的数字化制造需求,需要采用了面向增材制造技术的思想。本文通过运用逆向工程结合3D打印技术,提出了一种面向增材制造技术的义齿等静压成型模具设计与制造的方法。从义齿模型的扫描、点云去噪和曲面建模算法的实现、义齿曲面的构建、义齿模具的重构及制造等方面形成了一套完善的模具成型方案。并以实际牙齿模具的制作为例,介绍了面向增材制造技术的义齿等静压成型模具的制作过程与方法,最终验证了该方法的高效性、实用性。     

基于3D打印的手压充电筒设计与开发

随着先进制造业不断发展,3D打印技术作为一种新兴的制造方式,可推动工业产品设计与应用。基于3D打印的手压充电筒的设计与开发,通过手绘设计出产品的外观及结构设计,基于3D打印技术、模型三维数据扫描、三维造型软件曲面重构与质量分析相结合,快速成型出产品,再将样品进行试装配,便于设计师达到客户需求,从而大大减少产品设计到成型的周期,节省产品研发成本的目的。     

基于分层切片算法的射钉器壳体逆向工程与增材制造的应用研究

基于STL文件的三角面片分层切片算法原理,选用企业新型产品射钉器壳体为载体,进行贴标志点、扫描、点云数据分析处理、曲面实体三维建模重构、三维曲面的创新设计,得到新的曲面模型零件,应用三角面片分层切片算法,对三维曲面模型数据进行分层处理。在3D打印软件中进行相关打印参数设置,完成3D增材制样打印。经检测,打印样件能满足工业产品的要求。可见应用增材制造,可提高企业产品的生产效率,降低生产成本。     

基于逆向工程的减速器箱盖修复及3D打印应用研究

以减速器箱盖为例,研究了基于逆向工程技术及3D打印技术的减速器箱盖修复及制造方法。利用三维扫描仪对箱盖进行点云数据采集,通过Geomagic软件对点云数据进行处理及重建,基于最小凸包法对箱盖模型进行孔洞修复,构建完整的减速器箱盖的三维模型,从而3D打印出减速器箱盖实物模型。结果表明,运用逆向工程技术可以构建复杂曲面,弥补传统设计制造方法的缺陷,有效缩短工艺周期。此方法对于复杂模型的设计制造具有一定的参考意义。     

基于光学三维扫描的逆向工程与数控加工

使用3D Camega三维扫描仪对鼠标的外表面进行多视角的光学三维扫描测量,获得多个点云,在Geomagic Studio软件中进行点云处理、三角面处理,构建出模型的细化曲面和网格线,并生成NURBS曲面,在UG NX软件中构建出鼠标上表面的模具型面并进行数控铣削加工,实现基于三维扫描的快速曲面构建及制造的全过程.     

3D扫描检测技术在MP泵质量控制中的应用

离心泵叶轮的制造精度会直接影响性能,使用Faroscanner激光3D扫描仪对离心泵叶轮进行扫描,运用QUALIFY将扫描点云与三维模型进行对比分析,分别对叶轮流道宽定歌叶片曲面形状、各处壁厚进行了误差分析,根据分析结果,对模具进行修正,使离心泵的效率提高3％,同时产品性能的一致性得到有效控制。     

基于正、逆向工程结合的打蛋器支座设计研究

3D打印技术从根本上改变了传统制造业中的制造工艺和生产模式,采用逆向工程方法通过3D设备扫描已定模型的打蛋器的三维数据,分析了影响3D扫描精度的主要因素;采用Geomagic Wrap对点云数据进行分析处理;通过Geomagic Design X实现逆向工程的3D模型重构;采用Creo2.0软件对打蛋器的支座做重新设计改造,对设计后的产品进行3D打印及样机试制,结果表明通过设计开发的的支座可与打蛋器很好匹配,说明这种方法可实现设计精确度的提升。     

基于3D打印的离心泵叶轮压蜡模具快速制造工艺研究

针对精铸行业中复杂形状压蜡模具难以快速制造问题,以开式离心泵叶轮为应用范例,开展了基于3D打印技术的压蜡模具快速制造工艺研究。首先基于Pro/E软件依次建立了叶轮模型、创建工件、创建分型曲面、抽取模具元件并进行了优化设计,然后将该模具模型导入RPData软件进行了前处理,再导入激光快速成型机直接3D打印成形,得到了树脂模具,将该树脂模具后处理后再在其内部填充金属树脂混合物,得到了金属树脂模具,最后以该金属树脂模具进行了压蜡,即制得了离心泵叶轮蜡模。研究结果表明,该快速压蜡模具压制的叶轮蜡模的尺寸精度可达0.1 mm,表面粗糙度可达Ra6.3μm。     

基于柔性材料的双喷头3D打印技术研究

针对生物凝胶、硅橡胶等柔性材料复杂形状成型困难的问题,提出一种双喷头3D打印方法,实现模具和柔性材料的一体化成型。在深入研究FDM 3D打印原理的基础上,将FDM 3D打印机装置进行改装,设计了一套可以打印两种不同材料的双喷头3D打印装置。其中一个喷头打印PLA等工程塑料,用作支撑和模具;另一个喷头用来打印硅橡胶、生物凝胶等具有流动性和黏性的柔性材料。试验结果表明:该双喷头3D打印装置打印硅橡胶、生物凝胶等柔性材料,能够较好地完成模具和材料一体化成型的打印任务,为生物凝胶、硅橡胶等柔性材料的成型工艺提供了有效的方法。     

基于Geomagic Design X的产品建模研究与3D打印成型——以内燃机连杆为例

以工业产品设计为对象,采用某国产手持激光3D扫描仪获取模型点云数据,结合Geomagic Design X软件介绍逆向设计方法与工业产品逆向建模过程,采用3D打印技术进行快速制造完成产品验证。为产品建模优化与成型提供思路和方法,减少产品开发周期。实践证明采用Geomagic Design X软件可以快速高质量的完成产品模型的重构设计,3D打印可以实现模型的再现验证设计。     

光固化3D打印技术在首饰蜡模制作中的应用

由于3D打印技术近几年的快速发展,技术门槛和价格降低,在首饰生产加工中已经普遍应用。利用光固化3D打印技术制作蜡版,起版过程更加便捷高效,成版效果更加准确和丰富,使传统首饰起蜡版这一环节中的痛点得到有效解决。但同时,光固化3D打印技术在首饰蜡模制作中也存在新的问题,例如3D模型上难塑造自然的纹理,蜡模去除支撑后表面会留下痕迹等。通过工艺探究,为解决这两个问题提供了一些思路,提高了利用3D打印技术制作蜡模的质量。     

FDM 3D打印技术在机械专业教学中的应用探讨

针对传统机械专业教学中教学方式平面化、三维教具制作成本高等问题,探讨了将低成本熔融沉积(FDM)3D打印技术应用于机械专业教学的可行性。以专业课程教具设计与制造为例,分析了3D打印应用的流程与成本。分析表明,在机械专业教学中应用3D打印技术可以实现教具的特殊性设计和快速低成本制造,将传统的二维教学模式转变为三维模式,从而激发学生积极性,提高教学质量。     

3D打印制件外轮廓线的自适应分层算法研究

针对3D打印三维模型直接转换成STL文件进行切片分层处理过程中,存在模型表面信息缺失、打印精度不高等问题,提出了面向3D打印制件外轮廓线的自适应分层算法。该算法利用Z轴方向特征曲线的方法得到打印制件外轮廓曲线,采用微元思想对模型分段处理,确定打印方向与外轮廓切线夹角的关系,运用概率统计、叠加求和等数学理论求出每一层切片的自适应分层方法。通过实例打印表明,该算法减少了转换成STL文件时的信息缺失,提高了3D打印的精度与效率。     

基于半导体制冷的巧克力3D打印成型条件研究

针对自然环境温度较高时巧克力3D打印模型高度受限的问题,研究了满足巧克力3D打印的成型条件,在10℃~16℃之间为巧克力3D打印的最佳成型温度,以此为依据,利用fluent从热力学仿真角度,采用半导体制冷方法构建了3D打印成型环境,分析了影响成型条件的箱体空间、半导体制冷器功率多因素间的相互关系及外界温度对成型条件的影响,得出了巧克力3D打印机的设计依据。通过一定箱体空间及外界温度下是否安装半导体制冷器的巧克力3D打印对比实验,验证了设计的正确性。研究结果表明,半导体制冷能很好地改善巧克力3D打印成型环境,可以解决自然环境下巧克力3D打印的成型高度问题。     

3D打印中的模型分割与打包

为了提高3D打印技术中三维模型的打印效率,减少打印材料耗费,缩短打印时间,提出了一种全局最优的模型分割与打包算法。首先,将给定模型分割为若干金字塔形状的分块。然后利用一种改进的禁忌搜索算法寻找最优打包方案,尽可能地减少支撑材料的体积,根据分块体积给出利于全局优化的初始解,并通过控制邻域生成规则以及候选解集,使得搜索更加高效并大幅提高寻优速度。最后,将打印成型的各部件拼合成整体。实验结果表明:生成的打包方案节省了14%~38%的打印时间,节省了21%-46%的打印材料。该方法模型分割产生的分块个数少、打包高效合理,不仅有效地提高打印效率,还减少了打印时间和支撑材料消耗。     

基于DLP数字微镜的结构光三维扫描系统

为了提高现代化生产中的效率和满足三维扫描的需求,设计了一种能够准确提取物件表面三维轮廓信息的扫描系统。系统采用结构光三维成像方法,先通过普通白光将光栅投影到被测物体表面,利用工业相机采集变形光栅图,再根据变形光栅图像中的灰度值变化,用傅里叶变换轮廓法解调出三维坐标信息。实验结果表明,使用傅里叶变换轮廓法重构可获得效果理想的三维点云,其为三维轮廓扫描提供了实验方法,同时也为提高点云精度提供参考。     

三维打印成形系统的开发

三维打印成形技术是一个多学科交叉的系统工程。介绍了三维打印的成形机理,讨论了机械设计方案和工作流程,并根据实验确定了成形参数。并给出了三维打印成形的应用实例。     

考虑3D打印工艺约束的液压流道拓扑优化设计

为了解决传统液压阀块体积笨重、制造工艺繁琐且效率损失大的问题,使用3D打印和流体拓扑优化相结合的方法对液压流道进行优化设计。以入口和出口处压差最小为目标,通过流体拓扑优化对常见的液压阀体T形通道进行优化,得到更加符合流体特性的流道,并设计了可以无支撑进行3D打印的圆角正方形截面形状,进行了3D打印试验,优化后的流道3D打印成形效果较好。利用Fluent进行流体仿真,结果显示,当入口流速在2~5 m/s时,优化后的流道有效避免了气穴的形成,最大压力减小了40%以上,入口和出口处压差减小了28%以上,湍流改善了85%以上,流体性能得到显著提升。     

三维重建及3D打印在复杂钣金试制焊接工装中的实践应用

三维重建及3D打印技术目前是较为前沿的技术,逐渐吸引了大众的眼球,成为国内外学者研究的重点.由于三维重建与3D打印技术与所需创造的物体结构复杂程度无关,所以现阶段我国创造出利用三维技术和3D打印技术形成成形块用于一种新型焊接定位的技术,从而达到高精度的定位和焊接,快速高效完成产品,提高产品质量,从而实现了现代汽车产业复...     

基于3D打印技术的石墨烯基三维电极设计制造研究进展

锂离子电池因其较高的能量密度、稳定的放电平台和安全的使用环境被广泛应用于航空航天、汽车、可穿戴柔性设备等领域。目前锂离子电池的研究主要集中在薄电极（<50 μm）的设计制造,其较低的单位面积负载（<5 mg·cm^-2）严重制约了面积比容量。因此厚电极的制造（100~500 μm）将成为未来高比能量电池的研究热点。3D打印技术因其可定制化成型复杂电极结构的优势,在厚电极制造领域具有广泛的应用前景。综述了3D打印成型工艺在石墨烯基三维厚电极领域的研究进展,分析了相应3D打印工艺的成型特点（墨水性能、成型精度、适用范围）和工艺难点,展望了石墨烯基三维厚电极3D打印的发展趋势,提出了基于凝胶电解质的全电池成型工艺,为新一代高性能锂离子电池的研制提供新思路。