基于三維打印工藝的多材料零件數字化處理研究.pdf

1、制造業(yè)市場發(fā)展日益復雜化和全球化，單材均質三維打印零件已難以滿足產品對零件性能和功能多樣化要求。多材料三維打印技術突破了材料單一的限制，能夠實現同層或鄰層不同區(qū)域之間多種材料組分的快速加工，成為國內外學者研究的熱點。
　　本課題結合數字化微噴技術和三維打印技術，設計了一種多材料三維打印設計與制造數字化處理系統，能夠快速加工復合材料零件、功能梯度材料零件和點彩色及紋理貼圖零件。本文以多材料三維打印技術數字化處理為出發(fā)點，主要研究工作

2、集中在以下幾點:
　　(1)針對當前多材料零件建模理論與制造相互孤立的問題，設計了基于三維打印工藝多材料零件設計與制造一體化數據處理框架。通過對比現有的幾種三維標準格式文件，本課題選用高色彩精度的PLY格式文件為零件格式原型，該文件既可以實現幾何結構快速重構和材料信息的有效存儲，又能保持與多材料三維打印設備的兼容性。
　　(2)設計了一種基于材料分布控制函數和分層輪廓環(huán)的多材料零件建模平臺，該平臺包括兩個部分:在Z軸方向，通

3、過材料控制函數構建三維CAD模型表面網格節(jié)點材料;在X-Y方向上，利用三維打印材料層積制造的概念，將材料控制函數映射至二維切片輪廓，二維切片輪廓環(huán)由外輪廓向內輪廓偏置特定次數，形成材料特定的子區(qū)域，從而構造三維CAD模型實體內部材料。
　　(3)研究了基于拓撲結構的點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和顏色屬性值，而且可以有效重構并識別分層二維截面的內外輪廓，為材料區(qū)域的構建提供了數據基礎。