增材制造中基于体素的并行偏置填充算法

为了提高增材制造处理时偏置算法计算效率,解决轮廓互相交和自相交问题,提出一种基于体素的并行偏置算法。该算法首先将待填充切片转换为图像结构,并记录交点线段索引,以实现信息继承;然后利用图形处理器(GPU)多线程执行,并行完成轮廓的填充和偏置运算;最后将信息还原为矢量图形结构时,利用线段索引减少计算结果的数据量,实现模型的GPU并行化偏置。通过实验验证了算法的有效性,且有效避免轮廓相交问题,与已有算法相比显著提高了处理效率,尤其适用于复杂模型的偏置填充。

基于电弧熔丝增材制造的复合路径规划方法

电弧熔丝增材制造(WAAM)适用于具有复杂几何特征的大尺寸金属构件的快速成形,而合理的路径规划方法可以极大的提升构件的几何还原度和表面质量。本文分析了常用路径规划方法的优缺点,提出轮廓偏置路径和Z字形路径相结合的复合路径规划方法,并对轮廓偏置路径的偏置距离进行了优化。优化结果表明轮廓偏置路径可以提高构件轮廓的几何还原度,Z字形路径可以消除轮廓偏置路径几何中心易形成孔隙的缺陷,提高成形质量。利用数控弧焊增材制造系统进行实验验证,结果表明该复合路径规划方法对于多数大尺寸复杂结构件的成形路径规划具有很好的可行性和适用性。

基于骨架偏置填充的3D打印分区扫描策略研究

随着社会的发展,3D打印成为制造业发展的重点技术。3D打印技术不限制模型的结构和形状,打印时间短,使模型加工起来更加方便,因此3D打印技术应用的越来越广泛。3 D打印填充的算法会直接影响到模型的打印质量和打印效率。为了避免轮廓环的自交,减少跳转点的数量,提高切片效率,提出一种基于骨架偏置填充的算法。通过将凹多边形分解为多个凸多边形,对模型的轮廓进行提取和分区,并对提取的数据进行优化处理,为骨架偏置填充提供数据依据。在骨架偏置填充数据的基础上得到轮廓线的偏置路径,对路径进行优化。实验结果表明,使用骨架偏置填充算法可以大大降低切片时间和打印时间,其分别降低了大约30%和9%,从而提高模型的3D打印效率和成型质量。

基于曲面分层的大型螺旋桨GMA增材制造

为了实现曲面复杂零件的高精度高效率增材制造,开发了高适应性的曲面分层算法.采用从空间角加权法向方向平移三角网格控制点的策略,生成与初始分层曲面等距的曲面簇,与模型求交运算,从而获得了每层曲面切片轮廓.在此基础上,使用基于体素化和曲面积分思想的曲面等距路径规划算法,获得了分层曲面上的等距轮廓偏置路径,保证了零件曲面轮廓的成形精度并进行了试验验证.试验采用六轴机器人与旋倾变位机作为运动机构,使用熔化极气体保护电弧(gas metal arc,GMA)增材制造方法,在一个外径为0.2 m的圆柱金属管上,实际堆敷了直径1 m的扭转棱形螺旋桨.经过扫描检测和模型比对,得到桨叶的成形尺寸标准偏差为1.1 mm,最大偏差在3.0 mm以下.结果表明,对于特定曲面零件如螺旋桨的增材制造,曲面分层算法可以提高成形的效率和表面质量.