面向大型工業級3D列印的幾何模型及內容高效生成研究

《面向大型工業級3D列印的幾何模型及內容高效生成研究》是依託大連理工大學,由羅鐘鉉擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：面向大型工業級3D列印的幾何模型及內容高效生成研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：羅鐘鉉

項目摘要

作為高端裝備製造與新一代信息技術深度融合的體現，3D列印的研究引起廣泛關注。本項目立足高端智慧型裝備製造的需求，針對3D列印技術目前存在的基礎共性問題，大型工業級3D列印特定問題，以及自主研發輪廓失效法（PIRP）列印技術面臨的特色問題等方面展開系統研究。本項目研究適配於“疊層製造”原理的3D列印幾何模型的高效表示，具有分層輪廓精確表示、自適應增量式分層以及3D列印幾何模型局部互動編輯等特性；通過分割多虧格複雜大模型、最佳化裝填3D列印成型空間及最佳化列印路徑，實現大型3D列印幾何內容的高效生成，並解決輪廓失效法帶來的余料剝落和路徑最佳化等特色問題；利用自主研發設備具有全部智慧財產權的優勢，研究3D列印流程中的精度檢測與控制關鍵問題，通過建立反向變形補償機制，實現製件變形量與尺寸偏差的精細調控。本項目的實施不僅為3D列印幾何模型標準化奠定基礎，同時為研發自主產權的3D列印核心軟體提供理論與方法。

結題摘要

本項目面向高端智慧型裝備製造的需求，針對3D列印技術目前存在的基礎共性問題和大型工業級3D列印特定問題展開研究。項目團隊在該項目支持下，在工業級3D列印相關問題方面取得了眾多成果。具體地：在算法方面，面向製件幾何內容的高效生成，提出從3D列印模型最佳化到3D列印過程最佳化中各種改進和最佳化算法，包括：面向3D列印的複雜模型表示和分層方法、適用於3D列印的高質量格線最佳化方法、面向3D列印的互動式模型分割算法、機器人無支撐FDM列印方法，以及面向3D列印空間最佳化方法等，上述方法很好地解決了3D列印過程與模型最佳化問題。在軟體方面，開發適用於PIRP1500設備的數據處理軟體與設備控制軟體。軟體支持對百萬量級的點雲數據進行直接分層，不需進行格線重構，形成了針對所開發的列印設備的完備的軟體工具鏈，為後續相關的研究工作奠定了基礎。在硬體方面，建設3D列印研究實驗室，包括一台自主研發加工幅面達1500*1200*800mm的大型工業級雷射印表機。自主研發多款不同類型3D印表機，包括基於並在線上器人的DLP大模型3D列印，基於機器人手臂的大型物體DLP 3D列印，以及基於機器人手臂的大型物體FDM 3D列印。相關成果發表論文100餘篇，其中A類10餘篇，申請和授權專利20餘項，完成自主軟體原型平台1套，研發自主3D列印設備及系統3套，建設3D列印平台1個，培養研究生20名。 本項目的實施為3D列印推廣提供了算法和技術支撐，同時為研發自主產權的3D列印核心軟體提供參考。