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30多年的成長后，借助智能制造浪潮再一次高速發(fā)展起來，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，對比分析了各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)說明了FDM工藝特點(diǎn)和優(yōu)勢。對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3D打印數(shù)據(jù)處理軟件的模塊和流程作了規(guī)劃。通過對應(yīng)用中常見的

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編程實(shí)現(xiàn)，闡述了OpenGL可視化開發(fā)工具的原理，并實(shí)現(xiàn)了對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，并測試其正確性，并設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)優(yōu)化方案對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)過優(yōu)化后的工藝參數(shù)確實(shí)