基于数字光投影的多材质三维打印技术研究及实现

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随着科学技术的快速发展和大量新材料的出现,采用层层累积成型的三维打印技术被证明是实现快速制造出具有复杂结构多材质零件的合理、高效的制造方法。本文针对基于数字光投影的多材质三维打印工艺展开了深入的研究。主要内容如下:(1)针对上拉式和下沉式基于数字光投影的光固化三维打印原理进行了分析,并对两种工艺类型设备的机械结构和关键部件进行了设计,最终完成了两台设备的装配与调试,并进行了三维打印制造测试。(2)基于Visual Studio 2013及OpenGL图形库,开发用于基于数字光投影的多材质三维打印设备的上位机软件系统,主要包括人机交互界面设计、控制板通信方法以及三维模型切片生成二维图像算法。(3)针对基于数字光投影的上拉式多材质三维打印工艺,提出了多材质模型表示和切片方法,并采用本文自主研发的设备进行了多材质三维打印拉伸试件的制造,探究了光固化多材质三维打印制件强度与材料混合比例、尺度的关系。(4)针对基于数字光投影的下沉式多材质三维打印工艺,研究了固化强度与打印层厚、曝光时间的关系,拟合了固化强度与曝光时间的关系方程,并提出了采用支撑强度差异控制的工艺优化方法。通过上述研究工作,研发了基于数字光投影的光固化三维打印设备和软件系统,成功制造出多材质三维模型,证明了采用此工艺实现多材质零件制造的可能性;并初步探究了多材质制件的力学性能,提出了采用支撑强度差异控制的光固化三维打印工艺优化方法,取得了良好的测试效果。
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