3D打印并不神秘:它只是一种新型的制造和加工工艺
3D打印技术出现在上世纪80年代末至90年代初(也称为成型技术),至今也就30年不到的时间。其原理很简单:以3D数字模型文件为输入,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。 由于3D打印是将材料一层一层堆积而成,因此也称为增材制造工艺。3D打印并不神秘,相对于具有千年的等材制造
细胞智能3d打印
3D打印并不神秘:它只是一种新型的制造和加工工艺
3D打印技术出现在上世纪80年代末至90年代初(也称为成型技术),至今也就30年不到的时间。其原理很简单:以3D数字模型文件为输入,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。 由于3D打印是将材料一层一层堆积而成,因此也称为增材制造工艺。3D打印并不神秘,相对于具有千年的等材制造工艺和具有百年的减材制造工艺,它只是一种制造成型的新工艺,只有30年不到的历史。
如果将3D打印比作做一道菜,材料就是菜的原料,设备就是锅,而建模则是菜谱和制作方法。建模作为3D打印的“大脑”,在成型过程中起到至关重要的作用,这正是我们从事计算机图形学和几何建模的研究工作者的研究工作。因此,计算机图形学是3D打印中的不可或缺的一个重要研究领域。在计算机图形学中,近年来出现大量的有关几何、结构设计与优化的研究,笔者也在这方面做了系列的研究工作,后面会详述。

1. 几何计算问题:给定一个3D数字模型,需要离散成三角网格(STL文件),然后加填充结构、加支撑结构,然后切片计算和路径规划,后才送到3D打印机,通过G代码输出一个实物模型。这个过程是3D打印机的切片引擎软件的主要工作,中间涉及到大量的几何计算;
2. 打印约束问题:在很多情况下,输入的3D模型存在着一些问题,并不能直接输出给3D打印机,比如:3D模型本身的拓扑结构不规范,无法切片;由于出现悬空部分而打印失败;模型的尺寸太大,超过打印机所能打印的尺寸限制;没有考虑稳定性导致打印出物体无法正常放置等;
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