基于桁架結構的3D打印輕量化模型生成研究.pdf

1、3D打印技術正處于快速發(fā)展階段。目前，3D打印領域的研究方向主要集中在技術應用上，在模型輕量化方面的研究較少。然而，模型輕量化是減少3D打印耗材成本的關鍵，間接影響3D打印技術的推廣。為此，本文提出基于桁架的模型輕量化方案。模型輕量化方案主要包括模型抽殼、桁架生成和切片輪廓提取三個步驟。
　　第一章，闡述論文的課題背景和研究意義，介紹國內(nèi)外在3D打印領域的研究現(xiàn)狀，介紹STL文件格式，重點介紹STL模型抽殼算法和桁架生成的研究現(xiàn)狀

2、。研究模型輕量化方案、模型抽殼算法和桁架生成算法。提出本文的研究內(nèi)容和框架。
　　第二章，研究STL模型的抽殼算法。介紹LDNIs（Layer Depth Normal Images）模型數(shù)據(jù)結構。介紹模型切片算法的研究現(xiàn)狀，指出現(xiàn)有算法的不足，在此基礎上，提出基于拓撲網(wǎng)的模型切片算法。切片算法由拓撲網(wǎng)建立算法和切片算法兩部分組成。研究模型的抽殼算法，分析現(xiàn)有模型抽殼算法的優(yōu)缺點，在此基礎上，結合LDNIs布爾運算效率高的特點，提

3、出基于LDNIs的模型抽殼算法。在提出的抽殼算法中，根據(jù)模型表面信息，雙向偏置模型首先被建立。之后，雙向偏置模型與原模型進行布爾運算得到抽殼模型。由于LDNIs的特點，三維布爾運算被降低至一維布爾運算，提高了抽殼算法的效率。
　　第三章，研究基于桁架的模型輕量化方案。提出桁架結構的簡化表示方法，將桁架結構的設計與生成步驟分離。研究桁架結構生算法，指出以STL作為模型數(shù)據(jù)在算法效率上的不足，提出以LDNIs代替STL作為桁架結構模型

4、數(shù)據(jù)，提高桁架生成效率。提出LDNIs數(shù)據(jù)到切片輪廓的轉換方法，完成切片輪廓的提取。
　　第四章，研究FDM（熔融沉積成型）的打印路徑生成及優(yōu)化。本文使用環(huán)形路徑提高模型表面質量以及使用掃描線填充提高模型打印速度。提出掃描線路徑的快速生成算法。提出打印路徑優(yōu)化方法，減少噴頭空走時間。打印路徑優(yōu)化方法包括基于打孔點的環(huán)形打印路徑優(yōu)化方法和基于分塊的掃描線路徑優(yōu)化方法。介紹FDM的機代碼技術規(guī)范。
　　第五章，通過實驗研究本文提