光固化三維打印快速成形關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，市場競爭將越來越激烈，產(chǎn)品能否快速響應(yīng)市場已經(jīng)成為企業(yè)競爭勝敗的關(guān)鍵，因此，對能夠提高新產(chǎn)品開發(fā)成功率、降低產(chǎn)品開發(fā)時間和開發(fā)成本的快速成形設(shè)備的需求將越來越大。同其它主流快速成形技術(shù)相比，三維打印快速成形技術(shù)在成形速度、可成形材料種類、設(shè)備價格、運(yùn)行和維護(hù)成本等方面具有明顯優(yōu)勢，具有良好的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景，代表著快速成形技術(shù)的發(fā)展方向。根據(jù)三維打印快速成形技術(shù)發(fā)展的趨勢，結(jié)合我國工業(yè)生產(chǎn)的需要，本文主要開展了

2、光固化三維打印快速成形技術(shù)的研究，致力于開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的經(jīng)濟(jì)型光固化三維打印快速成形設(shè)備。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 對噴射液滴在成形表面上的擴(kuò)展和再融合過程進(jìn)行了理論分析，經(jīng)計算確定了在作者設(shè)計的光固化三維打印快速成形系統(tǒng)中，XY平面上的實(shí)際打印分辨率要求應(yīng)不低于300dpi，Z軸方向上的最小成形層厚為0.011mm。對光固化三維打印快速成形工藝中材料固化過程進(jìn)行了理論分析，得到了最大固化深度與紫外燈的運(yùn)動速度之間的

3、關(guān)系，以及打印頭沿X軸運(yùn)動速度與切片厚度應(yīng)滿足的關(guān)系。
　　 基于保證使用性能和降低設(shè)備硬件成本的思想，進(jìn)行了光固化三維打印快速成形原型機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)、控制硬件系統(tǒng)和控制軟件系統(tǒng)的總體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計，為開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光固化三維快速成形設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。
　　 根據(jù)光固化三維打印快速成形技術(shù)中單層成形加工所需要的控制狀態(tài)數(shù)，采用了2張單色位圖來表示光固化三維打印快速成形系統(tǒng)中的層面數(shù)據(jù)，一張表示實(shí)體數(shù)據(jù)信息，另一張表

4、示支撐數(shù)據(jù)信息。位圖數(shù)據(jù)的生成采用掃描線填充方式，結(jié)合快速成形系統(tǒng)中CAD模型經(jīng)切片后得到輪廓環(huán)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出了一種基于輪廓邊的位圖生成算法。該位圖生成算法很好地解決了用常規(guī)的活性邊表法難以判斷和處理的當(dāng)掃描線通過水平輪廓邊所帶來的奇點(diǎn)問題。實(shí)現(xiàn)了基于該方法的光固化三維打印快速成形層面實(shí)體位圖生成算法和支撐位圖的快速求解算法。
　　 根據(jù)光固化三維打印快速成形系統(tǒng)中層面位圖數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和常用無損位圖數(shù)據(jù)壓縮方法的不足，設(shè)計了一種

5、基于字節(jié)的位圖數(shù)據(jù)無損壓縮方法。該位圖壓縮方法充分利用了光固化三維打印快速成形系統(tǒng)中層面位圖數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，壓縮比高，經(jīng)過對多個CAD模型的位圖數(shù)據(jù)的壓縮比較，最小壓縮比為12.1:1，最大壓縮比達(dá)53.9:1。該位圖壓縮方法在對位圖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓的過程中，不需要進(jìn)行復(fù)雜的計算，速度快，耗時少，對光固化三維打印快速成形系統(tǒng)這種有成百上千層位圖數(shù)據(jù)需要處理的場合不會構(gòu)成瓶頸，較好地滿足了光固化三維打印快速成形系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)壓縮的要求。

6、>　　 分析了多目標(biāo)優(yōu)化基準(zhǔn)算法——第二代非支配排序遺傳算法的不足，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，在此基礎(chǔ)上提出了一種新的多目標(biāo)優(yōu)化算法——非支配排序均勻遺傳算法。通過仿真測試表明非支配排序均勻遺傳算法在求解精度、計算效率和避免算法陷于局部最優(yōu)解方面具有明顯優(yōu)勢。
　　 研究了光固化三維打印快速成形工藝中零件制作方向?qū)χ萍砻尜|(zhì)量、所需支撐和制作時間的影響。提出了將基于Pareto最優(yōu)原理的多目標(biāo)優(yōu)化方法用于零件制作方向優(yōu)化求解的新思