基于FDM的3D打印分层处理技术研究

【摘要】：3D打印制造技术可以缩短产品设计时间、降低产品制造风险。3D打印的分层处理技术是进行模型打印的灵魂和基础。基于FDM的3D打印在分层处理过程对模型的数据处理、支撑结构设计和生成方法、分层处理算法以及对层片轮廓的填充扫描算法的研究尤为重要。本文对3D打印标准文件格式STL进行了详细介绍及分析,以Visual C++为实现语言,利用OpenGL在交互式场景处理和渲染方面的显著能力,实现了STL数据模型的可视化。通过对FDM成形机理的分析和制作精度的研究,使用基于STL模型支撑结构的自动生成的方法,解决了需要添加支撑区域的自动识别、特别是难于识别的悬吊点和悬吊线的识别,以及设计各种支撑类型的支撑结构。选择基于STL的模型进行分层处理,首先对三角形面片分组排序然后再进行有向加权递归来获取切片轮廓的综合算法,即分组排序的有向加权递归算法。使用这个分层算法可以减少面片之间建立拓扑关系的时间,并且该算法获得的交点是有序排列的,可以直接获得首尾相连的封闭轮廓。通过对封闭分层轮廓数据的内部进行扫描路径的规划,规划完成形成加工路径,然后把加工路径输入到3D打印制造系统生成数控加工程序。本文将对路径规划算法进行分析与研究,提出并实现轮廓扫描与分区扫描相结合的路径规划方法,以及转化成数控加工程序,以x3g格式输入到3D打印成形系统。