面向喷头空行程长度最小化的多零件优化布局方法

多零件在打印腔室中的布局往往直接影响熔融沉积批量制造的效率和能力。同时,喷头空行程长度对上述效率和能力具有显著的影响。为此,提出了一种面向空行程最小化的多零件优化布局方法,通过优化地减少零件之间喷头的空行程长度来提升熔融沉积批量制造的效率以及打印腔室可容空间。首先,为兼顾空行程长度计算的效率(如加速几何干涉检测)和计算的准确度,以层厚为基准,构建每个零件相应的、逐层堆叠的体素代理模型。然后,基于贪心策略和粒子群优化算法,以逐对累积的方式确定每个体素代理模型的放置顺序和放置位置。最后,将体素代理模型置换为对应的零件,获得输入零件集紧凑的布局。在一组形状复杂的零件集上开展实验。结果表明:在相同的衡量标准下,该方法相比于Magics空行程总量约减少了31.17%。与现有的商业化软件中的布局功能相比,该方法在实施批量制造形状复杂零件集时具有可显著减少喷头空行程长度总量的巨大潜力。

装配体模型优化的免装配打印方法

针对包含机构语义的装配体模型实施高质量的免装配打印(涉及支撑结构的清除、打印材料的消耗以及机构语义关联表面的打印质量等)不仅困难且仍缺乏自动方法的问题,提出一种装配体模型优化的免装配打印方法.首先基于包围盒剖分和体素关联关系对装配体模型进行体素化;然后采用改进的Bresenham算法快速生成体素路径,并据此快速分析支撑结构的可清除性;提出一种增量式的体素重关联方法,可在零件之间的相对布局改变后避免耗时的模型重体素化;最后以同时满足支撑结构可清除、支撑结构消耗材料量尽量少,以及运动接口面的打印质量尽量好为目标,通过改进粒子群算法确定和调整装配体模型的打印方向及其零件之间的相对布局.在带有典型机构语义的若干装配体模型上进行实验的结果表明,所提方法计算的方向和零件之间的相对布局打印模型的支撑结构均可完全清除,支撑结构所消耗的材料以及机构语义关联表面的粗糙度均大幅度减少(小);与基于八叉树分析支撑结构可清除性的方法以及基于零件布局调整开展免装配机构打印的最新方法相比,该方法对于包含机构语义的装配体模型开展高质量免装配打印具有突出的适用性和优势.