一种3D打印模型轻量化结构自动生成方案

3D打印模型的轻量化是减少打印耗材与成本的关键,为此提出一种基于桁架的模型轻量化方案,该轻量化方案主要分为基础结构生成以及强度优化两个步骤,其中基础结构由模型外壳与内部桁架构成,强度优化则通过受力较大部位填充实现。首先对模型3D打印模型进行抽壳,并同时生成模型的内核,接着读取内核文件数据计算出内部桁架,再对模型进行力学仿真并提取仿真节点,筛选仿真结果后对剩余节点进行填充。该方案能实现模型的轻量化并能根据仿真结果进行结构调整,并且针对过去所提出基于桁架的轻量化方案存在的问题做出了改进。     

一种面向3D打印的“弱平衡”轻量化建模方法

随着3D打印的发展,模型的轻量化建模已成为该领域的一个研究热点。提出一种"弱平衡"轻量化建模方案来生成3D打印模型的内部填充结构。该方案能够根据结构分析自动生成内部密度变化的填充。该方法主要包括三个步骤:利用基于截面结构分析的方法来分析模型的应力分布及薄弱部分;利用一种混合的网格偏置技术向内部偏置模型,生成壳体模型。根据模型的应力分布,提出一种改进的泊松圆盘采样技术在偏置模型表面生成连续的密度分布点,在应力大的区域,点的分布密集,而在应力较小的区域,点的分布较稀疏;提出一种"弱平衡"八叉树技术对采样点进行空间划分,利用体心立方结构及Delaunay 3D算法将偏置模型生成四面体网格模型。在该四面体网格模型中,单元四面体的体积从外部到内部渐变,且在物体薄弱部分填充密度较大。这些单元四面体被用来直接生成"框架-结点"结构。所提出的"弱平衡"轻量化方案允许根据应力分析在模型不同的部分生成不同密度的填充,从而取得全局优化的填充。     

基于3D打印技术新型螺杆转子结构设计及分析

利用3D打印技术的成型特点,针对螺杆转子的复杂成型过程及轻量化设计思路,提出了3D打印技术在螺杆转子成型设计中的应用。通过对螺杆转子内部结构设计,采用聚乳酸(PLA)材料熔融堆积的方法,实现了新型蜂窝状空腔螺杆转子实体模型的建立,充分证明了3D打印技术在复杂工件成型过程中的优势,同时为螺杆转子结构优化及轻量化设计提供了新的参考。     

熔融沉积3D打印工艺研究

针对目前应用最广泛的熔融沉积3D打印产品力学性能呈现明显各向异性的问题进行工艺优化研究,使用环氧树脂作为充填材料注入到内部填充密度10%的打印试样中,并分别与内部填充密度为10%且实心的试样进行力学性能对比测试,试验结果表明在熔融沉积3D打印产品内部空腔内注入充填环氧树脂能够提高其沉积方向的强度,并且打印效率高于实心打印的产品。     

仿人机器人大腿结构轻量化及其快速成型技术

在先进仿人机器人的研制中,结构轻量化是其设计的关键。本文基于仿生学原理,依据人体股骨的CT扫描曲面设计了一种仿生机器人大腿;在大腿内部建立了沿竖直应力线方向的非对称空间四面体网格结构以实现其轻量化,再根据实际工况的静力学仿真结果对空间网格的不同位置进行疏密优化;最后采用选区激光熔融技术,在其内部网格不放置支撑的情况下3D打印了机器人大腿下端,以验证实心与空间网格嵌合体结构的可制造性。优化后的腿部重量比实心体大为减少,内部优化网格结构的应力峰值较优化前显著下降。3D打印出的制件完整良好,达到设计要求。为仿人机器人设计与制造提供了一种新思路。     

轻量化蜂窝3D打印路径自适应生成技术

为了解决当前模型轻量化的力学性能问题,根据材料和压应力分析生成参数可控的蜂窝状路径轨迹,提出一种轻量化蜂窝3D打印路径的自适应生成技术。通过对蜂窝路径的参数优化设计,建立了基于材料最少的优化模型和自适应压应力轨迹优化模型;基于蜂窝结构在承载下的力学性能分析,实现了对非均布载荷下轻量化蜂窝轨迹的自适应生成。实验分析表明,该方法能生成参数可控的自适应蜂窝路径轨迹结构,并可实现轻量化结构的力学性能优化,为提高局部承载性能轻量化结构的直接打印生成提供了新的思路。     

基于3D打印的机械零件轻量化设计与制造

3D打印技术和轻量化技术是近年来发展较为快速的先进技术.为了研究机械零件轻量化的问题,以山地自行车结构部件中的一个连接件为例,采用概念设计工具Altair Inspire对连接件进行设计空间的几何重构及重构前后的强度对比分析,再采用3D打印中的子模型新技术和合理设置工艺参数的方法,进行了机械零件轻量化设计与制造.实验结果表明,在满足实际的刚度和性能要求、不改变模型主要结构的情况下,该研究所得结构连接件最终模型的优化结果,实现减重达38.46％,有效减轻了质量,节省了材料,解决了拓扑优化后的复杂结构难加工与支撑多的问题,为机械零件轻量化设计与制造提供了一种可行的方法.     

基于Bezier曲线生成3D打印分层路径

3D打印可实现高效无模成形,而在医疗、汽车、航空航天和建筑领域得到了广泛的应用.3D打印中分层路径精度影响着填充图和成型的精度.Bezier曲线具备光滑连接特性,被广泛应用于自由曲线曲面造型中.为了提高分层路径的精度,采用三次Bezier曲线生成切面层路径.首先通过3D打印切片算法得到单一闭合曲线有序散点,然后根据切片...     

基于增材制造的汽车尾门设计与专用装备研发

为了实现汽车尾门的轻量化,提出基于增材制造的复合材料尾门设计的方法。在汽车的轻量化设计中,复合材料扮演着越来越重要的角色。3D打印可以实现复杂轻量化结构,但是存在某些性能达不到要求、成本高等问题。提出基于3D打印的钢骨架加复合材料的尾门设计方法,在满足尾门刚度、强度等力学性能的基础上实现比原有结构轻42%的结果。为了满足尾门的批量制造成本要求,研发出了专用装备。     

3D打印喷头的热力学分析与结构优化设计

针对熔融沉积造型3D打印喷头在打印过程中存在的热结构不合理引起打印精度差等问题,采用热力学分析和结构优化设计,解决3D打印过程中由热量导致喷头热变形引起打印精度差和其本身制造成本高的问题。经过仿真分析和实验与应用,验证了熔融沉积造型3D打印喷头结构的合理性,为3D打印技术产业化提供技术理论支持。