【摘 要】
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增材制造又被称为3D打印,具有快速成型、成本低、柔性化程度高等特点,适用于多品种、小批量生产,目前已经在汽车制造业、航空航天制造业、海洋工程设备、建筑业、食品加工以及生物医疗等领域得到广泛的应用。熔融沉积成型技术是3D打印重要的生产工艺之一,其数字模型的切片过程直接影响到制件的强度、成型精度和打印时长等生产和质量指标,本文以熔融沉积成型3D模型切片过程为背景,重点开展模型分层和填充的算法优化及设计
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增材制造又被称为3D打印,具有快速成型、成本低、柔性化程度高等特点,适用于多品种、小批量生产,目前已经在汽车制造业、航空航天制造业、海洋工程设备、建筑业、食品加工以及生物医疗等领域得到广泛的应用。熔融沉积成型技术是3D打印重要的生产工艺之一,其数字模型的切片过程直接影响到制件的强度、成型精度和打印时长等生产和质量指标,本文以熔融沉积成型3D模型切片过程为背景,重点开展模型分层和填充的算法优化及设计等方面研究。针对传统STL（Standard Template Library）模型文件冗余信息过多,而且面片间相互无关联性的问题,对STL模型文件重新进行拓扑优化。采用哈希链表的存储结构对STL文件的点、线、面数据进行存储,并使用N叉树结构对三角面片进行编码操作,建立起面片间的相互关联性,提升数据读取查找速度,为后续的分层和填充算法提升速度。提出了一种基于体积最优的熔融沉积（Fused Deposition Modeling,FDM）3D打印自适应分层算法。在对FDM-3D工艺中影响制件表面精度的阶梯效应成因分析的基础上,通过对分层中三角面片法向量与分层方向夹角的数据优化,基于体积最优原则,以体积误差最小确定分层厚度,实现不等厚自适应分层,算法兼顾了打印效率和制件精度。针对传统填充算法填充过程中为等密度填充,制成件强度较差的问题,提出一种基于Delaunay三角网的变密度填充算法。首先对多边形填充区域进行凹多边形凸分解;然后确定各区域的填充密度,使用泊松圆盘采样采集填充点;最后将点集生成Delaunay三角网,即填充走线。将所提出算法封装进切片软件中,进行3D打印实验,验证了算法的有效性。
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