VRML彩色切片过程中的若干问题研究

彩色三维打印技术作为三维打印技术的一个重要方面,有着广阔的应用前景。通过研究VRML(Virtual Reality Modeling Language)文件格式的特点,选择了该文件格式作为数据传输接口;通过从文件中提取模型的颜色信息,实现了对三维模型进行彩色切片;并结合实验室自行研制的三维打印系统对切片结果进行了验证,成功打印出彩色三维模型。针对切片过程中的一些关键环节,包括平行表面显示,轮廓方向修正及多零件模型(装配件)切片,进行了详细的讨论,并针对这些问题提出了相应的解决方案。     

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。     

STL可视化过程中的若干数据处理研究

STL文件格式采用一系列三角面来表达三维实体模型,是快速成型领域描述三维实体模型的标准文件格式。通过研究STL文件格式的特点,以Visual C++6.0作为开发平台,结合OpenGL图形编程技术,成功实现STL三维模型的可视化。针对STL文件存在大量冗余数据及无几何拓扑关系等缺点,给出了相应的去冗余数据存储方法以及建立几何拓扑关系的解决方案;节省了存储空间,并为后续进行STL直接切片提供了良好的数据结构。     

金属微滴三维打印成形数据处理软件的设计开发

金属微滴三维打印成形技术是一种新的快速分层制造方法,为了获取零件模型的离散化层面数据,实现零件的分层打印制造。依据金属微滴三维打印成形工艺原理,利用Visual C++6.0和Open GL,在Windows XP平台上,开发出面向金属微滴三维打印成形工艺的数据处理软件。利用该软件得到的成形数据信息,以Sn60/Pb40合金为试验材料,在280℃喷射温度、100k Pa喷射压力和200μm熔滴直径下,进行了打印沉积试验,打印成形结果与零件模型吻合较好,验证了数据处理软件的可行性,为金属微滴三维打印成形技术的发展奠定了基础。     

基于OpenSceneGraph的3D打印切片软件的设计

现有的3D打印的切片软件大多是基于STL文件格式进行设计的,对于其他的三维模型文件的兼容性较差。针对以上现状,设计了基于OpenSceneGraph(OSG)三维渲染引擎的3D打印切片软件。该软件利用OSG实现人机交互界面的设计、三维模型的读入、分层处理算法研究、等距偏置路径规划算法设计等,能够处理多种三维模型文件并生成打印代码。随后搭建3D打印实验平台并根据该软件生成的G代码进行打印实验,结果表明该软件生成的G代码满足打印要求。     

连续碳纤维复合材料3D打印的切片方向调控

三维模型切片处理是3D打印的前提。由于连续碳纤维复合材料各向异性的特点,分层处理前,根据成型样件力学性能的方向性要求,对三维模型切片方向进行调控是获得满足成型性能需求的碳纤维3D打印零部件的保证。在三维拓扑重建的基础上,通过力学方向约束下的坐标矩阵变换算法实现三维模型切片处理的方向性调控;采用变换矩阵空间后的切平面相交法进行等层厚分层处理,实现连续碳纤维复合材料3D打印成型路径方向规划。通过不同模型多方向切片处理实验证明算法的有效性。     

基于FDM工艺的多材料建模方法及应用研究

在三维打印成型中,多材料的应用不仅可以增强模型的表达效果,还能够制造出多功能复合材料零件,所以近年取得越来越广泛的应用。针对困扰多材料三维打印成型的基本问题,研究了建模方法,在综合比较的基础上,提出采用多色距离场方法解决多材料CAD建模的问题,这样的模型不仅能表达模型传统的结构信息,同时也能准确的用不同颜色表达不同的材料信息;此外,变形是制约成型质量的重要因素,因此针对FDM工艺中的变形,进行了理论分析,建立了数学模型,在此基础上得出减少变形的办法。并成功应用在多材料的三维打印中,取得了良好的效果。     

基于IGES的面型检测技术及其实现

分析了IGES文件格式,探讨了从CAD设计模型中读取IGES图形信息并进行OpenGL图形显示的程序流程,并编制了相应的软件实现了IGES数据的读取和三维显示;对各种不同的测量数据与设计面型比对方法进行了分析,给出了基于CAD转换的比对方法,并以某天线检测数据比对为例,验证了方法的可行性,结果表明该方法在保证精度的同时提高了比对的效率.     

异质材料零件的集成设计与制造研究

异质材料零件的CAD与CAM研究的相互孤立使其难以形成有效的设计与制造体系。文中提出并研究了一种基于STL数据格式的异质材料零件设计与制造一体化方法。以异质材料零件的逐层分解、网格细化及均匀化为基础,逐步对微四面体空间单元网格节点、表面及其内部进行结构与材料的并行设计,之后对异质材料零件CAD模型进行切片分层,获得含有结构信息和色彩信息的系列彩色切片数据,并采用基于数字化微滴喷射技术的快速成型工艺较为系统地实现了异质材料零件的原型设计与制造。     

基于CAD/CAE集成技术的中央空调配管系统数据提取和模型重建的研究

以中央空调配管动力学特性仿真分析及优化设计为目的,对基于UG/ANSYS二次开发的中央空调配管系统数据提取和模型重建技术进行讨论。分析配管系统的结构特点并对其进行参数化,对所需要提取的信息进行分类,实现对模型参数的自动提取,开发出中央空调配管数据提取交互系统。以INI文件格式进行存储与交换。基于自行开发的中央空调配管CAD/CAE集成系统可读取INI数据文件,实现中央空调在ANSYS中建模与分析。