NURBS体参数化模型的无支撑打印算法

处理大角度悬垂结构的打印问题是无支撑打印的主要挑战。针对NURBS(non-uniform rational B-spline)体参数化模型的多自由度无支撑三维打印技术,提出一种锥形切片算法。通过对模型的三维文件进行几何映射,利用水平切片算法对其进行切片,得到模型变形后的连续打印路径G-code;然后对得到的G-code进行逆映射,生成适用于六轴机械臂的多自由度连续打印路径。利用锥形切片算法规划打印路径,可以在无须支撑的情况下,依靠自支撑结构实现对悬空结构部分的打印。最后,通过仿真实验和对比实验,验证了锥形切片算法的准确性、可行性和有效性。锥形切片算法的引入为NURBS体参数化模型的无支撑三维打印提供了一种更加高效、经济和环保的解决方案。

底板转动无支撑3D打印机的设计

打破传统的单一维度堆叠打印方法,设计多角度、多方向转动的打印平台与多点温度检测、控制系统,设计专用的切片软件将模型进行分区处理,打印无需支撑的部分,再将底板进行不同角度的旋转,使其他部分形成无支撑的新打印区域,同时增加柔性支撑部分,解决模型因重力问题导致的脱落。这种打印技术可实现所有模型的无支撑打印,为3D打印机的高效打印提供了新的发展思路。

一种五轴联动式3D打印机的结构设计

三轴3D打印机打印过程中的支撑会对打印质量造成很多影响,例如,支撑难以去除、表面质量不佳、打印时间长、材料利用率低等问题。为此,我们在三轴3D打印机运动原理基础上结合自动焊变位机[1]工作原理,在原有三轴打印机的基础上增加A轴(翻转轴)及B轴(旋转轴)设计出五轴联动式3D打印机。可以达到无支撑打印,提高打印速度,减少材料浪费的目的,为3D打印的高效化生产提供了新的发展方向。

激光选区熔化成形低角度无支撑结构的方法与工艺研究(特邀)

为了实现激光选区熔化(SLM)无支撑低角度成形,进而提高样件的成形效率和降低打印成本,笔者提出了一种基于加工层角度自适应下表面工艺区域的划分方法,并对该方法成形的样件的表面质量以及该方法的适用性进行了探究。结果表明:过高或者过低的能量密度都会对悬垂区域的多层成形产生负面影响,采用适熔工艺成形悬垂结构能在保证低孔隙率的同时实现多层打印。将悬垂结构进行上、下、内表面区域划分,基于向下比较层数T进行区域面积调控能够显著影响悬垂样件的可制造性和结构完整性,应用下表面工艺区域的面积越大,悬垂样件的成形性越好。对上下表面的成形机理进行了深入分析,结果显示,下表面的成形质量主要受粘粉以及熔池下陷引起的凸起的影响,而上表面除了受粘粉影响外,还主要受阶梯效应和轮廓边界熔道间隙的影响。最终,成形了不同尺寸的测试样件以及最低角度为15°的叶轮零件,证明了所提低角度成形方法的可行性。

基于I3结构的五自由度3D打印机的研究

为解决目前在3D打印过程中,对于一些悬臂结构和中空结构,由于受到重力作用无法直接打印,且增加支撑结构会使打印试件质量偏低,后期去除也会影响打印试件精度等问题,文章在三自由度3D打印机结构基础上,添加两轴旋转龙门架结构,设计出五自由度3D打印机,其打印平台可绕Y轴翻转和打印平面法线旋转,达到减少或去除支撑的目的,实现五自由度联动打印。

复杂结构的多轴无支撑3D打印的工艺规划算法研究最新进展和展望

3D打印已被广泛应用于汽车、航空航天、船舶、医药等领域。但是,传统2.5轴沉积方式在大型复杂结构的制造中面临阶梯效应、需要支撑结构,甚至无法制造的困难。多轴沉积方式为复杂结构的制造打开了新局面,克服了传统方法需要支撑结构的问题,显示出极高的制造灵活性,但目前缺少对多轴无支撑制造的研究总结。因此,本文首先回顾了多轴无支撑制造的工艺规划方法,根据各方法处理复杂模型的能力,将其分为基于悬垂结构分解、基于骨架化、基于约束优化、基于曲面层分解和基于内/外体积分解等方法;然后,讨论了多轴无支撑打印在表面质量、悬垂区域制造、精度控制、路径规划等方面存在的问题和挑战;最后,针对目前存在的问题和挑战,展望了未来多轴无支撑打印的发展方向。