基于FDM的3D打印切片引擎的研究及优化
发布时间：2021-08-31 04:27
3D打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被誉为第三次工业革命的重要标志之一。中国的3D打印产业尚处于发展的初级阶段,研发力量不足,特别是在3D打印软件领域,大多数厂商直接采用国外现有软件,缺少对切片原理核心技术的掌握与自主研发。针对这一现状,本文对基于熔融沉积制造工艺的桌面级3D打印机切片引擎原理进行研究,并对FDM工艺在实际打印过程中出现的常见缺陷进行分析,从软件层面出发,提出改进后的3D打印切片引擎整体设计方案与软件实现方法,以达到优化输入模型数据,提高整体打印效率并改善模型打印质量的目的。首先对熔融沉积制造工艺3D打印机成型缺陷,如模型底部打印缺陷、模型细节区域打印缺陷以及双喷头漏丝缺陷进行分析。在此基础上提出改进后切片引擎软件整体设计方案,将切片引擎工作链系统划分为模型数据输入、模型数据处理以及数控G代码输出三个模块。其次,文章对各个模块的实现方法与改进方案进行详述。在模型数据输入模块中,本文提出了基于STL格式模型信息优化算法,实现模型存储方式优化,模型冗余信息简化以及模型重叠面、封闭性的检测：在模型数据处理模块中,本文提出了模型切片层细节区域判断方法,以提高模型...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文研究内容及意义
1.4 论文组织结构
第二章 切片引擎整体设计方案
2.1 FDM工艺打印成型缺陷分析
2.1.1 模型底部打印缺陷分析
2.1.2 模型细节区域打印缺陷分析
2.1.3 双喷头打印漏丝缺陷分析
2.2 切片引擎模块设计与优化方案
2.2.1 模型数据输入模块
2.2.2 模型数据处理模块
2.2.3 数控G代码输出模块
2.3 本章小结
第三章 模型数据输入模块
3.1 模型原始信息提取
3.2 模型信息优化
3.3 本章小结
第四章 模型数据处理模块
4.1 模型切片分层算法
4.2 模型切片层打印信息生成
4.2.1 轮廓多边形的填充与运算
4.2.2 模型外壁打印轨迹生成算法
4.2.3 模型表层轮廓与填充轮廓生成算法
4.3 模型切片层细节区域判断
4.4 模型支撑生成算法
4.4.1 网格坐标建立
4.4.2 支撑格点判断
4.4.3 支撑多边形构造
4.5 本章小结
第五章 数控G代码输出模块
5.1 FDM数控G代码
5.1.1 加工平台坐标系
5.1.2 G代码构成
5.1.3 打印G代码指令格式
5.2 喷嘴挤出宽度控制优化
5.3 打印G代码路径生成
5.3.1 填充区域轨迹生成算法
5.3.2 切片层打印路径与路径类型定义
5.3.3 切片层打印路径规划算法
5.3.4 切片层打印路径生成
5.4 G代码输出
5.4.1 G代码指令生成算法
5.4.2 模型底座G代码构造
5.4.3 漏丝保护壳G代码构造
5.5 本章小结
第六章 切片引擎优化结果验证
6.1 模型底部打印优化结果验证
6.2 模型细节区域打印优化结果验证
6.3 双喷头漏丝缺陷优化结果验证
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]FDM工艺参数对成型制品尺寸精度影响的研究[J]. 邬宗鹏. 赤峰学院学报(自然科学版). 2015(01)
[2]熔融沉积成型工艺的精度分析与研究[J]. 李星云,李众立,李理. 制造技术与机床. 2014(09)
[3]增材制造的研究现状与发展趋势[J]. 王红军. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[4]我国3D打印产业发展现状及前景展望[J]. 孙智强. 江苏科技信息. 2014(06)
[5]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[6]国外3D打印技术产业化发展的先进经验与启示[J]. 陈雪. 广东科技. 2013(19)
[7]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[8]三维打印产业发展概况[J]. 杨继全. 机械设计与制造工程. 2013(05)
[9]基于位置有效性检测的环形刀路偏置算法研究[J]. 朱洪军,张亚. 组合机床与自动化加工技术. 2013(03)
[10]中国3D打印产业的现状及发展思路[J]. 王忠宏,李扬帆,张曼茵. 经济纵横. 2013(01)
硕士论文
[1]基于FDM工艺的双喷头设备开发及工艺参数研究[D]. 李成.南京师范大学 2014
[2]基于FDM工艺的多材料数字化制造技术研究[D]. 施建平.南京师范大学 2013
[3]基于CAN总线的FDM网络化控制系统设计及G代码实现[D]. 张鸿平.华中科技大学 2011
[4]高性能STL模型的布尔运算研究[D]. 张君正.华中科技大学 2007
[5]熔丝沉积成形填充路径优化及其软件研究[D]. 李伟.华中科技大学 2005
[6]快速成型直接切片技术研究[D]. 龙瑞.南京理工大学 2003
本文编号：3374191
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文研究内容及意义
1.4 论文组织结构
第二章 切片引擎整体设计方案
2.1 FDM工艺打印成型缺陷分析
2.1.1 模型底部打印缺陷分析
2.1.2 模型细节区域打印缺陷分析
2.1.3 双喷头打印漏丝缺陷分析
2.2 切片引擎模块设计与优化方案
2.2.1 模型数据输入模块
2.2.2 模型数据处理模块
2.2.3 数控G代码输出模块
2.3 本章小结
第三章 模型数据输入模块
3.1 模型原始信息提取
3.2 模型信息优化
3.3 本章小结
第四章 模型数据处理模块
4.1 模型切片分层算法
4.2 模型切片层打印信息生成
4.2.1 轮廓多边形的填充与运算
4.2.2 模型外壁打印轨迹生成算法
4.2.3 模型表层轮廓与填充轮廓生成算法
4.3 模型切片层细节区域判断
4.4 模型支撑生成算法
4.4.1 网格坐标建立
4.4.2 支撑格点判断
4.4.3 支撑多边形构造
4.5 本章小结
第五章 数控G代码输出模块
5.1 FDM数控G代码
5.1.1 加工平台坐标系
5.1.2 G代码构成
5.1.3 打印G代码指令格式
5.2 喷嘴挤出宽度控制优化
5.3 打印G代码路径生成
5.3.1 填充区域轨迹生成算法
5.3.2 切片层打印路径与路径类型定义
5.3.3 切片层打印路径规划算法
5.3.4 切片层打印路径生成
5.4 G代码输出
5.4.1 G代码指令生成算法
5.4.2 模型底座G代码构造
5.4.3 漏丝保护壳G代码构造
5.5 本章小结
第六章 切片引擎优化结果验证
6.1 模型底部打印优化结果验证
6.2 模型细节区域打印优化结果验证
6.3 双喷头漏丝缺陷优化结果验证
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]FDM工艺参数对成型制品尺寸精度影响的研究[J]. 邬宗鹏. 赤峰学院学报(自然科学版). 2015(01)
[2]熔融沉积成型工艺的精度分析与研究[J]. 李星云,李众立,李理. 制造技术与机床. 2014(09)
[3]增材制造的研究现状与发展趋势[J]. 王红军. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[4]我国3D打印产业发展现状及前景展望[J]. 孙智强. 江苏科技信息. 2014(06)
[5]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[6]国外3D打印技术产业化发展的先进经验与启示[J]. 陈雪. 广东科技. 2013(19)
[7]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[8]三维打印产业发展概况[J]. 杨继全. 机械设计与制造工程. 2013(05)
[9]基于位置有效性检测的环形刀路偏置算法研究[J]. 朱洪军,张亚. 组合机床与自动化加工技术. 2013(03)
[10]中国3D打印产业的现状及发展思路[J]. 王忠宏,李扬帆,张曼茵. 经济纵横. 2013(01)
硕士论文
[1]基于FDM工艺的双喷头设备开发及工艺参数研究[D]. 李成.南京师范大学 2014
[2]基于FDM工艺的多材料数字化制造技术研究[D]. 施建平.南京师范大学 2013
[3]基于CAN总线的FDM网络化控制系统设计及G代码实现[D]. 张鸿平.华中科技大学 2011
[4]高性能STL模型的布尔运算研究[D]. 张君正.华中科技大学 2007
[5]熔丝沉积成形填充路径优化及其软件研究[D]. 李伟.华中科技大学 2005
[6]快速成型直接切片技术研究[D]. 龙瑞.南京理工大学 2003
本文编号：3374191
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