熔融沉積3D打印數(shù)據(jù)處理算法與工藝參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、3D打印技術(shù)屬于快速成型技術(shù)的一種，始于上世紀(jì)80年代，經(jīng)過(guò)30多年的成長(zhǎng)后，借助智能制造浪潮再一次高速發(fā)展起來(lái)，如今為個(gè)人和企業(yè)提供了不同于傳統(tǒng)制造技術(shù)的新思路。熔融沉積3D打印技術(shù)(FDM)由于其工藝簡(jiǎn)單、清潔安全、材料豐富且制造成本低以及較高精度等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、建筑、考古、教育以及工業(yè)制造等領(lǐng)域。FDM工藝成形系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)處理軟件更是軟件系統(tǒng)的核心，研究數(shù)據(jù)處理軟件中關(guān)鍵算法有助于深入理解各種工藝的

2、成形原理并幫助提高3D打印成形效率和精度，是一項(xiàng)非常有意義的工作。論文的主要內(nèi)容包括:
　　(1)本文在研究3D打印工藝基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明了FDM工藝特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。對(duì)FDM技術(shù)的主要工藝參數(shù)進(jìn)行建模和數(shù)學(xué)分析，掌握了工藝參數(shù)與加工精度之間的關(guān)系以及幾種主要成形誤差產(chǎn)生的原因。
　　(2)深入分析了3D打印數(shù)據(jù)處理軟件輸入模型STL文件的組織結(jié)構(gòu)，對(duì)3D打印數(shù)據(jù)處理軟件的模塊和流程作了規(guī)劃。通過(guò)對(duì)應(yīng)用中常見(jiàn)的

3、三種分層切片算法研究，改進(jìn)并提出了輪廓交點(diǎn)最值替換求值分層切片算法并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，闡述了OpenGL可視化開(kāi)發(fā)工具的原理，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)STL模型顯示和操作。
　　(3)本文在實(shí)現(xiàn)STL模型分層切片功能后，研究了FDM工藝下的分層截面路徑填充方法，對(duì)主要的幾種路徑填充算法進(jìn)行了深入研究和優(yōu)缺點(diǎn)分析，在改進(jìn)原有算法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于輪廓交點(diǎn)分組排序的混合填充方法，詳細(xì)論述了其算法幾何步驟及計(jì)算過(guò)程。闡述了CLI文件結(jié)構(gòu)及其生成CLI的程

4、序設(shè)計(jì)方法，最終將研究得到的工藝參數(shù)與路徑點(diǎn)整合，實(shí)現(xiàn)了加工代碼的輸出。
　　(4)通過(guò)本文中所研究的兩種FDM工藝主要數(shù)據(jù)處理算法生成了加工代碼，并測(cè)試其正確性，并設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)優(yōu)化方案對(duì)FDM工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，分析各組加工結(jié)果后，得到最優(yōu)參數(shù)組合并再次進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果的正確性。
　　本論文研究開(kāi)發(fā)的FDM工藝3D打印數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵算法及其軟件對(duì)于能夠生成正確的加工代碼已具備基本的加工使用功能，同時(shí)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的工藝參數(shù)確實(shí)