基于UG二次开发的多材料零件3D打印建模方法研究

随着制造业的不断创新与改进,多材料三维(Three-Dimensions,3D)打印工艺的重要性日益显现,多材料建模技术是3D打印工艺的核心模块。本研究提出一种基于UG二次开发的多材料3D打印建模方法。首先利用现有3D建模软件UG(Unigraphics NX)创建待打印零件的3D模型,通过包围盒原理及交集算法,对3D模型所处的材料空间微分化;其次通过UG对其单个或局部小立方体添加颜色,将颜色信息通过材料颜色映射表映射为材料信息,输出多材料模型文件;最后将3D模型导入材料空间,打印出满足功能要求与外观要求的多材料零件。该建模方法可为多材料3D打印建模技术研究提供参考。

多材料零件3D打印技术现状及趋势

多材料零件(也称异质材料零件)由于兼顾控形、控材和控性等优越特性,在航空航天、特种工业、医学工程等领域具有广阔应用前景,日益成为国内外3D打印领域的研究热点。介绍了多材料零件3D打印技术涉及的两个关键问题:多材料零件的建模方法和多材料零件的3D打印成型技术。结合多材料零件3D打印技术的应用与发展趋势,分析了多材料零件3D打印研发过程中亟待解决的关键技术。

多材料零件3D打印技术现状及趋势

多材料零件(也称异质材料零件)由于兼顾控形、控材和控性等优越特性,在航空航天、特种工业、医学工程等领域具有广阔市场应用前景,也日益成为国内外3D打印领域的研究热点。介绍了多材料零件3D打印技术涉及的2个关键问题:多材料零件的建模方法和多材料零件的3D打印成型技术。结合多材料零件3D打印技术的应用与发展趋势,分析了多材料零件3D打印研发过程中亟待解决的关键技术。

多材料零件三维打印建模可视化研究

随着三维(3D)打印零件的个性化定制与特殊功能化日益发展,单一材质的3D打印零件已经无法满足实际工况要求,多材料零件3D打印技术已经成为快速成型行业的研究热点。目前多材料零件3D打印的关键技术之一是其建模问题。首先,提出一种基于控制点的梯度源建模方法。该方法在几何建模中认为几何模型均是由空间中的点所组成,在材料建模中以"梯度源"建模思想按照材料组分梯度变化公式对多材料零件进行颜色渐变表示。接着,利用VS2013和OpenGL编程语言对单梯度源零件进行可视化建模表示与分析。最后,在单梯度源建模基础上,引入运算符号"■"对两种不同梯度源进行加权运算,对三种材料零件进行可视化建模表示与分析。所提建模方法经光学加工技术制造出的多材料零件,能够较好地避免在多材料零件中材料成分急剧变化,从而引起应力集中与热失效等不良效果。

基于3D打印的异质零件的应用

多材料零件也称为异质材料零件,其打印技术突破了单一材料3D打印的局限,实现了零件的多材质、多功能一体化制造。应用多材料3D打印技术可以进行更复杂的功能性零件的打印,通过高分子材料、低熔点合金材料、陶瓷等不同有机和无机物质的巧妙结合而制作出异质零件。由于优异的性能,异质材料零件具有广泛的应用领域,如生物医学工程、国防工程、工业制造、特殊功能性器件等。

基于数字微喷工艺的异质零件3D打印一体化成形

3D打印技术兼具材料、结构及功能一体化设计制造成形的特征,尤其是以数字微滴喷射工艺为基础的3DP工艺,因其能实现多种材料的可控定量定点喷射沉积,能制作出不同组分和按需分布的多材料异质零件,因此在异质零件的成形方面具有独特优势。基于此,介绍了以数字微喷工艺为核心的3D打印技术制作异质零件的成形方法及成形工艺。

异质零件3D打印成形工艺技术现状

传统加工方法难以精确控制各材料分布,只能制备材料分布比较简单的零件,异质材料零件3D打印技术具有材料、结构和功能并行设计与制造的特点,能够实现多种材料的可控定量按需打印,制作出不同组分和分布的多材料异质零件,在航空航天、特种工业、医学工程等领域具有广阔的应用前景,成为国内外3D打印领域的研究热点。介绍了多材料零件3D打印成形工艺技术现状及特点。