異質(zhì)多材料零件快速成型關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、增材制造（Additive Manufacturing，簡稱AM），也稱之為添加式快速成型，是一種基于層片數(shù)據(jù)的逐層制造技術(shù)。自AM誕生以來，該領(lǐng)域的研究主要集中于單材料零件的快速成型技術(shù)。近年來，為滿足工業(yè)產(chǎn)品日益增加的復(fù)雜性要求和市場全球化所需要的柔性和高效性要求，多材料增材制造（Multiple Material Additive Manufacturing，簡稱MMAM）技術(shù)得到迅速發(fā)展，并成為學(xué)者們爭相研究的熱點。MMAM技術(shù)

2、可以成型具有復(fù)雜材料屬性和幾何屬性的零件以及更多功能的實體零件，例如，功能梯度材料零件（Functionally Graded Materials，F(xiàn)GM）、復(fù)合材料零件（Composite material，CM）及二者材料組合的零件等。MMAM技術(shù)可以實現(xiàn)同一層切片上加工不同類型的材料組分進而達到提高產(chǎn)品性能的要求，這是傳統(tǒng)的制造工藝幾乎不能完成的。
　　本文以異質(zhì)多材料零件快速成型及其關(guān)鍵技術(shù)為研究出發(fā)點，提出并實現(xiàn)了應(yīng)用于

3、多材料零件快速成型的若干算法，主要的研究工作和成果如下：
　　(1)研究了粗糙STL(StereoLithography)模型細分算法，提出一種新的STL文件模型拓撲信息結(jié)構(gòu)，應(yīng)用 Hermite空間曲線插值理論對STL三維網(wǎng)格模型進行細分，細分后的三角形面片數(shù)目呈4n增長，可以迅速提高給定STL模型的表面精度；
　　(2)提出了一種新的STL模型切片輪廓快速重構(gòu)算法，該算法具有高效性，能自動識別材料區(qū)域內(nèi)外輪廓，已應(yīng)用于本

4、文所提出的STL模型全局切片算法中；實驗結(jié)果以及算法效率分析對比表明：該算法顯著提高了STL模型的切片輪廓重構(gòu)速度及其切片速度；
　　(3)提出了一種面向制造的基于實體材料映射索引的異質(zhì)多材料實體零件表示方法，可以有效表示實體的幾何屬性和材料屬性；為實現(xiàn)異質(zhì)多材料實體零件表示方法，提出了一種材料區(qū)域重構(gòu)算法，并對該算法進行了優(yōu)化，提出了一種加速算法，算法結(jié)果對比表明：加速算法可以起到明顯的加速效果；同時，結(jié)合上述異質(zhì)多材料實體零件

5、表示方法，提出了一種多材料添加式制造數(shù)據(jù)格式（MMAMF），并就該數(shù)據(jù)格式給出了詳細的說明；
　　(4)提出了一種多維功能梯度材料零件非規(guī)則離散算法，并將其與現(xiàn)有的技術(shù)進行了對比實驗；在此基礎(chǔ)上，提供了離散單元在多維材料梯度變化下的材料屬性計算方法，并將計算結(jié)果賦予給離散單元實現(xiàn)了異質(zhì)多材料實體可視化。
　　(5)研究了多類復(fù)合材料零件快速成型方法，為避免多噴嘴間發(fā)生碰撞，給出了合理的噴嘴路徑規(guī)劃方法，給出一維、二維功能梯度