STL模型布尔运算的实现

首先建立STL模型的拓扑结构从而获得三角面片间的相邻关系.通过两个实体间的棱面相交性测试获得交点和交线,进而提取交线环.利用约束Delaunay方法对相交的三角形进行二次三角形划分,将相交表面沿交线环剖分为多个面域,利用射线法判断各个面域相对于另一实体的位置关系.通过提取相交环来决定有效的相交线降低了位置关系判断的复杂性,提高了布尔运算的稳定性.

基于水平扫描线算法的STL模型三维网格化

借鉴快速成形技术中的分层切片思想,针对立体光刻(STL)表面模型,提出一种高效、稳定的三维网格自动生成算法.首先,将STL模型沿Z向剖切成叠层的二维切片环;然后,采用水平扫描线算法离散各层二维环区域,生成均匀、连通的矩形网格;最后,将各层中所含的小矩形沿Z向拉伸至各自上一层高度,从而将表面模型重构为立方单元组成的三维网格.实际算例显示:基于该算法的三维网格自动生成程序可以在保证网格高精度的前提下,有效地提高计算效率,并降低空间复杂度.

基于离散点云直接映射STL文件的建模技术

随着计算机技术的发展,反求工程技术和快速原型技术的结合日趋紧密,纯复制的反求工程已不再适应市场发展的需要,在产品的设计和制造阶段都需要具备创新环节的反求工程技术的支持。提出综合优化的方法:对扫描后获取的离散扫描点进行平面的三角剖分及环域间的三角剖分,生成sTL文件格式,并结合环域划分风格的特点,使用最小权和最小内角最大化相融合的方法,实现二维优化:当要维坐标释放到空间后会破坏三角形形状,影响模型的质量,用增加点的方法,得到三维优化后的原产品模型的STL文件格式。在布尔运算的基础上,通过对反求模型的三角网格进行任意叠加和任意截取,产生新产品的STL文件格式;对新产品进行总体形状控制、过渡圆角处理等空间优化工作,最终实现新产品创新,缩短了产品的开发周期,降低了开发成本。

RE/RP集成系统中基于STL的精确分层方法

为克服STL网格化文件存在容易丢失精度等固有缺陷,提出基于STL的精确自适应分层系列算法,从提高分层截面的轮廓曲线精度出发,同时考虑到后续数控插补的适应性,采用曲率连续的适应性强的Clothoid曲线拟合算法,重构曲线轮廓并得到拟合加工点;同时在自适应分层中采用垂直轮廓参考曲线上点的切线角决定切片的厚度,有效提高了切片精度和效率,最后采用熔融沉积成形系统进行快速成形验证。结果表明,该方法有效减小了原有的STL格式文件的固有误差,提高了快速成形制件的加工表面质量和效率。

基于C++标准模板库的STL数据拓扑重建

针对STL文件存在大量冗余数据、缺少拓扑信息的问题,研究了顶点、边和三角面片之间拓扑关系重建算法.使用C++标准模板库的容器和迭代器技术进行编程,借助红黑树结构,去除STL文件中的冗余数据,加速建立半边拓扑结构,并且能够快速完成指定的顶点、三角面片的邻域搜索,以及快速确定模型的边界.实验结果表明,该算法能够有效、稳定地完成STL数据的拓扑重建任务,并且效率优于改进的直接算法.

增材制造中STL模型优化切片算法研究

为了提高增材制造过程中STL数据模型的切片效率和成功率,提出了一种优化切片算法。该算法主要包括三角面片分层求交、优化相交轮廓、轮廓顶点排序3个部分。首先,将所有三角面片基于其切片方向上的最低顶点进行分层,从前一层切换到当前有效层时,继承前一层的有效数据;然后结合射线法和深度优先搜索算法解决奇异情况下轮廓相交的问题,得到轮廓最外层顶点;最后,采用多重深度优先搜索算法,根据交点形成的线段的连通性,对轮廓顶点进行排序。基于Qt开发平台编写测试程序,对复杂STL模型进行切片测试。结果表明,该算法能较好地解决切片过程中轮廓相交的奇异问题,并且对于包含多个闭合孔洞的复杂STL模型也能很好地完成切片工作。

STL模型的立体显示及其多屏拼接

介绍了基于微机的多通道STL模型交互式立体显示系统。首先由程序提取STL文件三角形面片以及向量坐标信息,进行数据冗余处理和顶点向量的光滑处理,并通过OpenGL生成可视化的STL三维实体模型。利用偏振光叠加的方法实现立体显示功能,提出了以网络同步功能为基础的多通道多屏拼接方案,开发了基于SpaceBall的交互功能,实现对STL模型的位置及姿态进行控制。作为低成本的虚拟现实系统,该系统方案可应用于多种领域。

激光快速成型系统中STL文件浏览器的设计与实现

基于OpenGL技术,结合激光快速成型系统的特点,设计并实现了一个STL文件浏览器,通过计算三角行面片每个顶点的法矢向量,得到了真实感较强的三维几何实体模型的显示效果,并实现了平移、旋转和比例缩放等模型辅助变换操作;重点研究了STL文件数据的读入、模型的拓扑信息提取,模型的辅助变换、正确性的校验、STL文件分层切块和STL文件的保存处理的算法实现,为后续的软件的处理打下了很好的基础;该技术在很多预处理软件中都有成功运用。

基于STL模型的模具型腔分割算法研究及应用

文中以大型混凝土铸件为研究对象,针对人工设计多个模具部件时效率较低的问题,提出一种基于STL模型的型腔分割算法。通过改变STL模型三角面片的方向,将大型构件的STL模型转为模具型腔的STL模型。该算法将模具型腔STL模型数据分类,以三角形面片的法向矢量为判定条件,将同属一个型面的面片分类保存到同一个型面STL模型,从而将一个模具型腔的STL模型分为数个型面STL模型,实现了模具型腔的分割。最后通过两个典型案例中算法设计时间和人工设计时间的对比,证明该算法缩短了模具的设计时间,提高了效率,具有可行性。

支持STL数据源的网格曲面动态空间索引

针对STL文件格式存在网格顶点数据冗余以及缺乏面片邻接信息等缺陷,提出一种基于多维动态空间索引的显式曲面拓扑重建算法,在消除网格顶点数据复本的过程中逐步构建网格曲面顶点的KD树,通过该索引提高顶点数据复本消除效率,并基于KD树叶节点层数据存储的开放性融入半边数据结构,实现曲面拓扑结构的快速重建。最后,对6个不同规模的数据模型进行实验:与采用R*-Tree、数组、散列表作为索引等方法相比,所提出的KD树与半边结构融合的动态空间索引在处理近百万面片的数据文件时,去除冗余顶点用时11.93 s,拓扑重建仅仅需要2.87 s,大大减少了冗余顶点的去除时间和拓扑重建时间,并且有效支持网格曲面拓扑邻域信息的快速查询,查询时间在1 ms之内,远小于对比算法所用时间。实验结果表明:所提算法能够提高网格曲面冗余顶点去除效率和拓扑重建效率,实现网格曲面拓扑邻域信息的快速查询。

适用于SLA型3D打印机的隐身功能油墨性能研究

目的制备可适用于SLA型3D打印机的隐身功能油墨,并研究油墨性能、3D打印样品的力学性能和隐身性能(吸波性能)。方法以光敏树脂作为树脂连接料,加入不同含量的MWNTs/PPy/Fe_(3)O_(4)复合材料,得到适用于SLA型3D打印机的隐身功能油墨,并进行流变性能、分散性能等测试。3D打印制备测试样品,进行力学性能、电磁性能和隐身性能分析。结果不同电磁吸收剂含量对隐身功能油墨的黏度、分散性有较大影响,对表面张力影响较小。吸收剂质量分数为0.4%的3D打印样品力学性能和隐身性能都较好,最大反射损耗为-23.36dB。结论本研究制备的隐身功能油墨满足SLA型3D打印机使用要求,打印的材料隐身性能良好。

无脉冲微流控片上蠕动微泵研制及其性能研究

为解决微流体连续输送过程中存在的流动脉冲、精度低等问题,研制一种基于微流控技术的片上蠕动微泵。该微泵由微流控芯片和电机驱动系统组成,利用驱动系统中的滚子轴承连续挤压微流控芯片中的微流道,以实现微流体的精确泵送。为研究微泵的流量特性,设计具有气腔稳流功能的微流道,采用光固化3D打印技术与模塑法制作微流控芯片样件;开发电机驱动系统,测试微泵在不同电机转速下的平均流量、总流量和瞬时流量,并将其流量特性与商业蠕动泵的流量特性进行对比。研究结果表明:随着电机转速增加,微泵的平均流量逐渐增大,瞬时流量误差逐渐减小;当电机转速大于60 r/min时,瞬时流量误差可控制在5%以内,其流量精度显著高于商业蠕动泵的流量精度;片上蠕动微泵可有效抑制微流体脉冲,提升微流体控制精度,在精密微流体输送中具有广阔的工程应用前景。

DB41/T2589—2024《增材制造立体光固化后处理工艺规程》标准解读

增材制造领域立体光固化(SLA)后处理工艺河南省地方标准DB41/T 2589—2024《增材制造立体光固化后处理工艺规程》于2024年2月正式发布,规定了立体光固化后处理工艺的基本要求、工艺过程及工艺评价,为立体光固化后处理工艺提供依据。本文介绍了该地方标准研制背景与意义、任务来源、编制原则及依据、制定过程,并详细解读了标准的主要内容,旨在促使相关方更好地理解该标准内容及使用该标准,推动该标准的广泛应用。

一种精密铸造树脂模具表面残液去除用高性能设备的研制

通过对当前光固化(SLA)3D打印技术制造的,专用于精密铸造工艺使用的树脂模具清洁工序的深入分析,提出一种创新性树脂模具在打印成形后高效、快速和安全的清洁方法,在满足精密铸造工艺对其表面树脂残留少和尺寸形变小的要求的同时,提高了清洁过程的安全性,及降低了使用人员的操作难度。在此基础上,开发出喷淋密闭式清洁设备替代传统浸泡敞开式清洗缸,采用反复喷淋和吹风方式,快速去除表面残留树脂,避免酒精清洁剂等进入内部空腔导致模具变形。采用气动定量供给方式,提高酒精清洁剂使用率并降低大量存储风险。采用多传感器监测、PLC集中控制和人机界面(HMI)可视化操作,实现过程安全自动监测,废液自动回收等多种功能。最后通过测试验证了新清洁方法的可行性和清洁设备的实用性。

光固化快速成型技术的进展及应用

光固化快速成型是最早发展起来的一种快速成型技术,在制造业、材料科学与工程、医学、文化艺术等领域有广阔的应用前景.介绍了传统光固化成型技术在数据格式、光斑补偿等精度方面的研究.对喷射固化成型技术、面曝光光固化成型技术、光敏树脂的研究进行了阐述,并介绍了最新的CLIP技术.对目前光固化技术的发展和应用现状、对未来光固化成型技术的发展进行了展望.

微细光成形和LIGA工艺集成的可行性分析

微机电系统的发展,对微细加工技术提出了更高的要求。目前常用的微细制造技术本质是基于掩模光刻的二维半微加工技术,难以进行真三维结构的制造。对单光子和双光子微细光成形技术的成形原理、加工分辨能力进行分析和实验研究,将其与微细电铸等工艺集成,提出一种能实现真三维制造的、具有不同应用材料的微细加工新方法,并从原理上验证了两者集成的可行性,为后续研究奠定了基础。微细光成形与微细电铸集成工艺技术为进一步拓展微细制造技术提供了新途径。

基于光固化成型技术的空心叶片陶瓷铸型制造缺陷控制

陶瓷铸型是制造空心叶片的核心,相对于熔模铸造主流技术,基于光固化成型技术的一体化陶瓷铸型制造方法具有显著的优势:周期短、成本低、响应快,但如何控制铸型的缺陷是该方法发展的技术难题。为此,研究光固化原型台阶效应的解决方法,探讨铸型精细结构的凝胶注模复型行为,分析脱脂过程热应力对铸型质量的影响规律。结果表明:基于液态石蜡的流平性原理,可解决光固化树脂原型的台阶效应问题,显著减小原型表面粗糙度;随温度升高,覆膜RP60石蜡单层厚度减小,90℃时稳定在0.06 mm左右;当陶瓷浆料固相体积分数不大于62%时,可实现0.5 mm细小特征陶瓷铸型的凝胶注模真空无缺陷复型;通过镂空处理,脱脂陶瓷铸型无缺陷、精度较高。

PEGDA水凝胶的光固化成形工艺及其性能评价

采用光固化成形技术制备三维结构软骨组织工程聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶,并对其成形工艺参数进行对比研究.对聚乙二醇(400)双丙烯酸酯(PEG(400)DA)溶液光固化成形单条线及单层面的形貌尺寸进行测量,研究PEG(400)DA体积分数、激光扫描速度以及扫描线间距等参数对测量结果影响.对制备的PEGDA水凝胶成形尺寸、成分、吸水率、压缩弹性模量等进行评价,结果表明:随着曝光量以及φ(PEG(400)DA)的增加,水凝胶单条线的固化厚度与固化宽度均增加;随着激光扫描填充向量间距的增加,水凝胶单层面的固化厚度减小;随着φ(PEG(400)DA)的增加,固化后的水凝胶吸水率降低,压缩弹性模量增大.采用φ(PEG(400)DA)为30%的溶液,激光器功率为0.1W,扫描速度为1 800mm/s,填充向量间距为0.15mm,能够制备出定制化膝关节水凝胶软骨支架,其吸水率为191.67%,平均压缩弹性模量为0.75 MPa,满足软骨组织工程的需求.

面向光固化3D打印技术的汽车车身整体化制造及层厚优化

针对油泥模型技术所普遍存在的制造周期长以及精度难以控制的问题,将光固化3D打印技术运用于汽车车身整体化制造中.实验结果表明:3D打印技术可使工作周期压缩至几天,并且适合于对产品外型进行有效评估,提高汽车车身整体化制造的效率,最终降低企业研发成本.借助UG和Magics软件,提高设计参数选择的灵活性,实现汽车车身的三维建模以及STL文件的导入.基于影响成形件精度的因素有光斑直径、扫描间距、扫描速度、分层厚度等,根据汽车车身轮廓以曲线为主的特征,推导出基于贝塞尔曲线的最佳分层厚度计算方法,达到层厚优化的效果.

光固化快速成型工艺过程分析及应用

光固化快速成型作为先进的制造技术的一部分,具有重要的应用价值。首先介绍了光固化快速成型工艺的基本原理,分析其存在的优点与缺点。论述了光固化快速成型设备的主要组成部分,如光学装置、容器系统、光敏材料、涂敷机构和控制系统等。以一个非标准圆柱齿轮为例,详细论述具体的加工过程并在SCPS350B成型机上加工出实物。探讨光固化成型技术在产品设计、模具制造、精密铸造、生物医学等方面的应用,展望该技术在未来的发展前景。