Исследователи из Школы машиностроения Юго-Восточного университета в Китае разработали алгоритм для более мощных, более эффективных 3D-печатных объектов. Основное внимание в исследовании уделяется методу Fusion Deposition Modeling (FDM), в котором печатаются последовательные слои расплавленного пластика и внутренняя структура крест-накрест, которая делает трехмерные печатные объекты такими светлыми.

Незавершенные трехмерные печатные объекты с внутренней структурой приблизительно 10% заполнения.

Определение точек давления

Хотя для некоторых 3D-отпечатков достаточно шаблона заполнения и размера заполнения, этот параметр может ограничить возможности других объектов. Например, более тонкие части объекта, то есть стенки в красном компоненте, описанные выше, могли бы извлечь пользу из дополнительной структурной целостности. В то время как центр объекта, где применяется меньшее давление, может быть менее плотным, чтобы держать объект легким.

Алгоритм, разработанный командой в Юго-восточном университете, учитывает эти области с низкой и высокой интенсивностью, что позволяет использовать различную заливку для улучшения всей структуры.

2D и 3D тестирование

Процесс сначала был протестирован с использованием простых 2D-форм, как показано на изображениях ниже.

Показаны 3D-модели 2D-форм, напечатанных для проверки алгоритма.

Вы можете увидеть различный процент заполнения этих форм, с более высокой плотностью в более чувствительных местах и ниже в точках, где давление распределяется более равномерно.

После этого команда протестировала процесс на более сложной трехмерной форме собаки, которая, будучи нарезанной для 3D-печати, состоит из нескольких слоев 2D-форм.

Показана низкополигональная трехмерная модель собаки, используемой для исследования.

Показано различное заполнение, составляющее внутреннюю структуру трехмерной печатной собаки - более высокая плотность на ногах и ниже на теле.

Выводы показывают, что при 3D-печати с использованием этого алгоритма исследователи смогли улучшить прочность объектов и эффективность их работы при приложении давления. По сравнению с альтернативным способом получения такой прочности, то есть с более высоким процентом заполнения для всего объекта, алгоритм также экономит время, затраченное на печать таких плотных деталей.

Кроме того, понимая барьеры автоматической подготовки 3D-печати, компания RepRap 3D Prusa Research добавила высоту переменной высоты к своей версии программного обеспечения Slic3r. Благодаря этому разработчики могут печатать более гладкие поверхности для своих проектов без резкого снижения скорости процесса.

Математическая теория также является одним из ключевых методов исследования структуры трехмерных печатных металлов и метаматериалов. Исследователи в Италии и Польше использовали алгоритмы для прогнозирования поведения упругих структур решетки, а Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора создала математическое моделирование трехмерного печатного титана. Теоретическая область изучения таких материалов позволяет ученым и инженерам понять, как их можно использовать в различных приложениях.

Исследование алгоритмического заполнения юго-восточного университета было представлено на 23-й Международной конференции по мехатронике и машинной визуализации на практике (M2VIP), на которой в Интернете был опубликован дополнительный документ.

Источник: 3D Print Soften