3D打印混凝土抗碳化性能各向异性及成因分析

受挤出式工艺的影响,3D打印混凝土中存在较多的界面,影响着打印混凝土的耐久性能。为了探明3D打印成型混凝土抗碳化性能的各向异性变化规律,通过碳化试验研究了三种水胶比3D打印混凝土沿X、Y、Z三个方向的碳化行为。基于压汞试验和X-CT扫描获取了3D打印混凝土的孔隙特征和分布规律,从微观层面阐释3D打印混凝土抗碳化性能的变化机理。结果表明:孔隙与3D打印混凝土的碳化行为有着密切联系,层条间界面因条带堆叠产生了更多孔隙,因而CO_(2)在界面位置扩散速度更快,碳化深度更大;受界面的影响,打印混凝土的抗碳化性能具有明显的各向异性;基体部位材料的抗碳化性能优于层间界面,层间界面的抗碳化性能优于条间界面;水灰比越低,材料抗碳化性能越好;当CO_(2)在混凝土中扩散时,受层条间大孔隙的影响,打印成型混凝土中形成了未碳化岛。

基于半色调图像的抗打印扫描防伪水印算法

提出一种基于阈值调整点扩散图像与主从像素对切换的抗打印扫描防伪水印算法。首先,改变点扩散过程中的单一误差扩散核与量化阈值;然后,将水印图像利用Arnold置乱与混沌加密进行加密处理;最后,采用主从像素对切换的方式在半色调图像内部进行水印信息的嵌入。实验结果表明:嵌水印图像内部不存在周期性图案,在打印扫描、剪切、涂抹和噪声等攻击下,水印的正确解码率在85%以上,与其他同类算法相比,表现出更强的鲁棒性。

基于五轴无支撑3D打印的手肘模型位姿调整算法

骨科急救对支具制造时间具有高度敏感性,3D打印技术为个性化支具快速制造提供了有利条件。由于手肘支具弯曲管状具有大量相对于打印平台的悬空结构,支撑的打印极大影响成型效率。打印底板可旋转的五轴无支撑3D打印工艺为高效打印提供了有效解决方案。但经现场三维扫描的不规则手肘模型位姿需与打印机构适配,才能顺利打印。为解决手肘模型最优位姿适配问题,提出了基于三维手肘模型特征与打印装备结构约束下的位姿调整算法(即五轴无支撑3D打印的手肘模型位姿调整算法)。针对三维扫描模型的不规则性,通过对手肘模型中心线的提取、三坐标轴夹角计算和长短轴几何识别等多维度获得模型空间位姿特征;针对打印装备底板旋转角度限制及底面模型生长点坐标位置,进行手肘模型的底面平行、空间朝向和底板贴近等多角度位姿优化调整,以适合3D打印要求。通过仿真对比分析和打印实验,验证了所提手肘模型位姿调整算法的有效性,对无支撑快速3D打印的切片处理提供支持。

三维逆向重构技术在地质教学中的应用——以节理面力学性质教学为例

讲授岩石结构面的力学性质,是地质专业人才培养的必要环节。然而,传统的教学方式如板书教学、图片展示、动画制作等,都不足以让学生深刻全面地了解结构面在岩石强度中的影响机理。随着计算机技术的发展,三维逆向重构技术使高精度复刻结构面成为可能。为更加充分地满足课程教学需求,使学生能够在实践中对结构面抗剪机理有更加深入的了解,该文将三维光学扫描技术、计算机模型构建技术、3D打印技术用于课堂教学实践,对传统教育方法做进一步改进。

基于三维扫描及3D打印的文物数字化保存与逆向修复技术研究与应用

基于三维扫描和逆向工程技术,在分析定位和扫描原理的基础上,使用结构光三维扫描仪对文物(古铜环)表面进行激光扫描,获取文物的结构点云数据,实现文物的数字化保存。通过点云处理软件Geomagic Wrap和逆向工程软件Geomagic Design X对文物进行逆向建模,并将逆向建模的古铜环实体和三维扫描设备采集的原始点云数据进行最佳拟合状态下的体偏差检测,校核逆向建模的精度和尺寸偏差离散性。通过3D和2D的偏差检测云图显示,古铜环逆向建模的平均偏差为-0.4217 mm~0.3328 mm,标准偏差为0.4460 mm。尺寸偏差大部分处于±0.2 mm之间,逆向建模精度符合要求。同时对逆向建模的古铜环进行3D打印,实现文物仿真建模修复。本文以三维扫描与逆向修复古铜环为例,研究三维扫描和3D打印技术在文物保护领域的应用,为文物的数字化保存展示和仿真修复提供理论和实践参考。

数字化技术在牙周病学临床诊疗与基础研究中的应用与进展

数字化技术具有精准、微创、快速等突出优点,近年来已逐渐运用于牙周病的临床诊疗中。数字化技术通过将疾病诊疗过程可视化、安全化、简单化,从而有效地提高诊疗效率和准确性,减少患者的疼痛和恢复时间。尤其是在微创牙周治疗方面,数字化技术通过高精度的影像诊断和精细的手术导航系统等,为医生提供了前所未有的操作精度和便捷性,极大地促进了微创牙周治疗的发展。本文就数字化技术在牙周病学领域中的临床诊疗与基础研究中的应用现状进行综述,并对其未来发展趋势进行展望。

基于数字建造技术的交通基础设施项目应用研究

在数字经济背景下,建筑行业正加速进行数字化转型升级。数字建造技术与施工项目的有机融合已成为现代建筑企业转型发展和驱动增长的重要措施。本研究基于交通基础设施项目的实践,深入探讨了数字建造技术,系统论述了BIM、无人机、无人船、三维激光扫描和3D打印等数字建造技术的实施路径。通过在空中、水面和地面不同施工场景中的创新应用,促进了施工管理方式的变革,实现了项目的降本增效目标,提升了企业的风险管理能力,并为交通基础设施行业的智能化和绿色发展提出了相关建议。

基于FMS人脸印章数字化设计与研究

利用手持扫描仪对人脸轮廓扫描,采集数据,并对点云数据,封装后的多边形数据进行优化处理,最后导入到中望3D软件进行三维模型的重构,完成人脸模型的建立并3D打印;利用中望3D完成印章文字建模、编程,加工;最后人脸模型和印章文字组装成人脸印章。

多层挠性印制电路板的CAF失效分析方法探讨

随着电子产品向高密度、小型化的发展,使得由印制电路板(PCB)产生的导电性阳极丝(CAF)现象成为影响产品可靠性的一个重要因素。介绍挠性印制电路板(FPCB)的CAF分析思路和方法,通过聚焦离子束(FIB)、扫描电子显微镜(SEM)等工具找到多层FPCB的CAF失效模式及失效现象,同时结合傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线荧光光谱仪(XRF),以及电磁场仿真结果确定了CAF失效原因,为多层FPCB产品CAF问题的分析改善提供了解决思路。

基于字符扰动变形和字库替换的鲁棒中文文本水印

为了解决当前中文文本数字水印鲁棒性低、无法适用于非格式化文件等问题,提出了一种基于汉字字符扰动变形和字库替换的鲁棒中文文本水印方法.通过修改汉字的笔画结构特征来生成扰动变形汉字字库,将同一汉字字符的不同扰动变形进行编号实现水印信息嵌入.根据汉字的使用频率及字符之间的相关性,设计了一种扰动变形字符分组算法,以提升水印嵌入和提取的效率和性能.通过仿真实验确定了最佳的分组长度以及适宜的变形字符数量,并通过消融实验和对比实验来证明本文方法的有效性.在手动设计的变形字库中使用本文方法可以将水印的提取准确率提升12.96个百分点,在通过网络模型自动生成的变形字库中本文方法也能将水印提取准确率提高13.30个百分点,表明了本文方法的可用性和普适性.对于常见的数字噪声干扰,本文方法在实验中也表现出了更强的鲁棒性.此外,还测试了针对载体不完整情况下的水印提取效果,展现了本文方法的高容错性和通用性.

CT三维扫描与3D打印技术的矿山岩石力学与工程实验教学中的应用研究

针对矿山岩石力学与工程实验教学中存在的问题,基于CT三维扫描和3D打印机等前沿实验技术在实验教学过程中具有的优势,构建了实验理论与实践的交叉融合教学模式,并将其应用于矿山岩石力学与工程的实验教学。教学实践表明,该教学模式能够有效地促进学生学习实验原理和参与实验的积极性,强化学生对矿山岩石力学实验理论和方法的理解和掌握,提高学生的综合实践能力,并对矿山岩石力学与工程实验教学的设计和开展进行了研究和探索。

基于3D扫描打印技术的裂缝性堵漏模拟新方法

塔里木油田博孜区块钻井过程中漏失频发,钻井液损失量大,造成巨大的经济损失,是目前该区块勘探开发的一大难点。现有的传统裂缝堵漏模拟方法较难真实模拟井下裂缝条件,导致室内实验效果与现场应用差异较大。以博孜区块为例,通过对其储层特征进行分析,明确储层漏失成因为天然裂缝漏失与薄弱地层破裂;基于3D扫描打印技术,制作具有储层真实裂缝特征的仿真缝板,以此为核心建立了一种裂缝性堵漏模拟新方法,使用自主研制的堵漏仪器开展了不同裂缝宽度下的堵漏配方评价实验。实验结果表明,裂缝性堵漏模拟新方法适用于多尺度裂缝性地层堵漏配方模拟评价,能够为针对裂缝性漏失的现场堵漏配方测试提供有力支持。

3D打印及数字化扫描技术在口腔全科住院医师规范化培训及正畸教学中的应用

目的探究3D打印及数字化扫描技术在口腔全科住院医师规范化培训及正畸教学中的应用。方法选择2019年9月—2021年8月进入本院口腔全科住院医师规范化培训基地进行规培的住院医师30名,随机分为观察组(3D打印与数字化扫描技术联合教学)、对照组(传统带教方式),每组15名。比较分析住院医师考核成绩、带教的满意度、培训效果评价、管理质量评分等。结果同对照组的口腔正畸住院医师实际操作考核和理论成绩比较,观察组更高,差异有统计学意义(P<0.05);观察组满意程度高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);同对照组的各项培训效果评价指标比较,观察组的口腔正畸住院医师的应对问题、团队协作、思维拓展、激发兴趣、提升综合技能的能力更强,差异有统计学意义(P<0.05);观察组护理技巧、应急能力、实践操作流程、服务态度高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论针对进入本院口腔全科住院医师规范化培训基地进行规培的住院医师,通过采用3D打印与数字化扫描技术联合教学,能够改善口腔正畸学住院医师的培训效果评价指标,提升他们对带教的满意程度,理论和临床实际操作成绩、管理质量评分均明显提升,适合应用于临床推广。

三维扫描和打印技术在压力容器检验中的应用探析

目前,三维扫描和打印技术已经较为成熟,并且在各行业广泛应用。综述了三维扫描和打印技术的应用现状,分析了其在在制压力容器检验检测和定期检验中的应用,阐述了利用三维扫描和打印技术进行压力容器检验检测的技术路线,同时对压力容器中的缺陷模型进行了试打印,取得了不错的实际效果。

抗打印扫描和屏幕拍摄的字形扰动研究进展

本文介绍了字形扰动的应用场景,系统梳理了抗打印扫描和屏幕拍摄的字形扰动相关工作,将其分为两类:传统字形扰动方法和深度学习字形扰动方法。根据字符的属性特征,传统字形扰动方法细分为:像素翻转、高度调整、间距调整、笔画调整、特征点调整和骨架轮廓调整。深度学习字形扰动方法通过微调字符的高维特征以嵌入额外的信息,根据生成数据的性质,将其分为生成扰动文本图像和矢量字体两类。从鲁棒性、嵌入容量、复杂性等方面对比分析现有字形扰动方法的特点,最后对字形扰动研究面临的挑战和发展方向进行总结和展望。

三维重建和3D打印技术在比格犬肝脏模型构建中的应用

【目的】运用三维重建和3D打印技术构建比格犬的肝脏三维模型,为犬的肝脏疾病诊疗和相关手术提供三维数据和形态学依据,同时为实验动物的减量使用及提升动物福利奠定基础。【方法】选取1只8月龄、体重14.5 kg的健康雌性比格犬,全身麻醉后静脉注射碘海醇,通过128层螺旋电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)对犬的肝脏进行二维图像数据采集,随后利用IPS软件进行数字化分割和三维重建,并使用Touch Viewer软件对图像进行测量。将重建数据传送至3D打印机,逐个生成门静脉、肝静脉、肝动脉等组织的3D打印模型,经上色、图层优化和拼装处理后,最终获得犬的肝脏3D物理模型。【结果】运用CT增强造影数据构建的肝脏三维重建模型形态逼真、立体感强,可在三维空间内进行任意缩放、角度旋转,并可通过调整阈值进行平面映射,形成各部位的切面或单独显示肝动脉、肝静脉、门静脉以及胆管的走向与分布,便于观察各脉管结构的空间位置,展示复杂的肝脏局部解剖结构。Touch Viewer测量结果显示,肝脏体积为556.14 mL,表面积为600.85 cm^(2),胆囊体积为12.67 mL,表面积为32.47 cm^(2)。3D打印模型显示各组织血管分布清晰、颜色鲜艳,与数字化三维模型基本一致,获得了较为真实且理想的肝脏模型。【结论】利用三维重建和3D打印技术可成功构建犬的肝脏模型,能直观展示复杂的肝脏三维形态和空间结构,可作为数字化、精准化宠物医疗及兽医解剖学、影像学教学的良好模拟平台和实践工具。

北京工人体育场历史记忆构件保护挪移和复现

在北京工人体育场改造工程中对历史记忆构件进行保护及原貌复现。利用三维激光扫描技术对外侧九座雕塑进行数字建模,包括扫描环境处理、布站选点、外业扫描、点云数据拼接。介绍了外墙窗花保护性拆除、三维激光扫描及3D打印原貌复现的工程实践细节。实践经验表明:三维激光扫描技术生成的数字模型准确性较高,3D打印技术在制作复杂的结构构件上具有较强的实用性,二者结合可以用于保护和复现历史记忆构件。

不同CT层厚下3D打印颅骨的精准度

目的对比不同CT扫描层厚下颅骨3D打印模型与标本的测量数据,探讨不同层厚对打印模型精准度的影响。方法收集8例(标记为1~8号)正常颅骨标本(N组),分别以0.625 mm(A组)、1.25 mm(B组)、2.5 mm(C组)、3.75 mm(D组)、5 mm(E组)层厚进行CT扫描、三维重建与3D打印,测量各层厚下3D打印颅骨模型枕骨大孔前后径、前床突间距、蝶翼间距3个尺寸数值进行解剖还原度对比分析。结果根据解剖标志量化对比结果,随着CT层厚增加3D打印颅骨模型解剖标志数量逐渐减少。各层厚对打印3D模型造成的精度差异无统计学意义,A、B、C 3组与N组成高度相关性(r>0.85,P<0.05),A、B、C 3组的误差分析结果中偏差度<2.6%,与实体标本(N组)偏差较小。结论薄层CT数据(0.625~2.5 mm)下的3D打印模型精准度较高,且差异较小,可为临床应用提供高精度3D打印模型。

高职3D打印课程的实践探索

在高职教育中,如何应用3D打印工具和三维扫描工具提升3D打印教学效果,是教师需要研究的重要议题。教师可以利用魔猴网和FlashPrint软件,迅速让学生对3D打印产生兴趣,也可以通过易模APP和RealityCapture两款工具,让学生在无需专业设备的情况下进行三维模型的获取和处理,提升学生的实操能力,这种创新的教学方法不仅降低了教学成本,也为学生提供了丰富的实践经验,针对高职教育的3D打印实践具有显著的意义。

三维扫描技术在大型钛合金件余量检测的应用研究

针对大型3D打印钛合金件加工余量检测、协调困难的技术问题,采用新的三维扫描技术准确地对毛坯进行了扫描对比,得到了其余量分布结果,并根据余量分布结果实现了对毛坯的粗加工余量协调,高效地解决毛坯余量差异大、局部余量较小的余量协调问题,为不规则、大型结构件的余量检测分析提供了重要技术支持。