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。

基于曲线特征识别的分区填充算法的研究

路径填充是3D打印切片处理的关键步骤之一,合理的路径规划是保证成型质量及成型效率的基础。针对传统熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)成型工艺三维模型切片处理的直线填充和偏置填充存在较多跳转点而影响打印速度的问题,提出基于轮廓曲线特征识别的等距螺旋偏置填充与直角填充相结合的分区填充算法。在等距偏置填充算法的基础上,对同区域偏置填充路径进行螺旋处理,实现同区域无跳转填充;同时对由多条小线段拟合而成的曲线轮廓线在填充前对填充层面进行基于长方形包围盒的曲线特征识别与区域划分,曲线区域用直角填充,直线区域用螺旋偏置填充。通过对含直线孔及曲线孔的实例模型测试与算法对比表明该算法切片处理生成的文件占用空间减小57.71%、切片时间缩短42.59%、打印时间缩短15.67%,进一步提升了3D打印的效率。