基于三維打印工藝的多材料零件數(shù)字化處理研究.pdf

1、制造業(yè)市場(chǎng)發(fā)展日益復(fù)雜化和全球化，單材均質(zhì)三維打印零件已難以滿足產(chǎn)品對(duì)零件性能和功能多樣化要求。多材料三維打印技術(shù)突破了材料單一的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)同層或鄰層不同區(qū)域之間多種材料組分的快速加工，成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
　　本課題結(jié)合數(shù)字化微噴技術(shù)和三維打印技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種多材料三維打印設(shè)計(jì)與制造數(shù)字化處理系統(tǒng)，能夠快速加工復(fù)合材料零件、功能梯度材料零件和點(diǎn)彩色及紋理貼圖零件。本文以多材料三維打印技術(shù)數(shù)字化處理為出發(fā)點(diǎn)，主要研究工作

2、集中在以下幾點(diǎn):
　　(1)針對(duì)當(dāng)前多材料零件建模理論與制造相互孤立的問題，設(shè)計(jì)了基于三維打印工藝多材料零件設(shè)計(jì)與制造一體化數(shù)據(jù)處理框架。通過對(duì)比現(xiàn)有的幾種三維標(biāo)準(zhǔn)格式文件，本課題選用高色彩精度的PLY格式文件為零件格式原型，該文件既可以實(shí)現(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)快速重構(gòu)和材料信息的有效存儲(chǔ)，又能保持與多材料三維打印設(shè)備的兼容性。
　　(2)設(shè)計(jì)了一種基于材料分布控制函數(shù)和分層輪廓環(huán)的多材料零件建模平臺(tái)，該平臺(tái)包括兩個(gè)部分:在Z軸方向，通

3、過材料控制函數(shù)構(gòu)建三維CAD模型表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)材料;在X-Y方向上，利用三維打印材料層積制造的概念，將材料控制函數(shù)映射至二維切片輪廓，二維切片輪廓環(huán)由外輪廓向內(nèi)輪廓偏置特定次數(shù)，形成材料特定的子區(qū)域，從而構(gòu)造三維CAD模型實(shí)體內(nèi)部材料。
　　(3)研究了基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的點(diǎn)彩色和面紋理模型分層算法，該算法不但能夠獲取表面輪廓的幾何坐標(biāo)和顏色屬性值，而且可以有效重構(gòu)并識(shí)別分層二維截面的內(nèi)外輪廓，為材料區(qū)域的構(gòu)建提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。