基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法

肖文磊; 王志明; 王世平; 赵罡

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基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法

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为了获得3D打印模型节材效果和优化的物理力学性能,从晶格的形状多变性出发,提出了一种基于晶格的3D打印轻量化结构生成方法,由此产生的轻量化结构用来替代给定模型的实体空间。首先,提出了一种通用的晶格描述方法,进而对晶格的几何和拓扑特征进行个性化设计。其次,通过在模型包围盒内周期性排列晶格单元,构造出了实体建模所依附的拓扑骨架结构。接着,采用了一种基于网格拼接的直接构建STL模型的几何建模方法,其无需布尔运算即能快速获得网格质量可控的晶格实体结构。通过实物打印验证了适用于晶格结构的3D打印成型工艺。对5种典型晶格的几何和力学特性进行了对比分析,并作为晶格设计选用的初步依据。结果证明,该方法在实现节材和提高模型强重比的同时,达到了保证轻量化模型的可打印性、自平衡性以及力学性能可优化等目标。相较于以往的方法,具有多变性和效率优势,适合各种工程应用。

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来源
《图学学报》 |2021年第2期|P.263-270|共8页
作者
肖文磊; 王志明; 王世平; 赵罡;
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作者单位

北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191;

北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191;

北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191;

北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191;

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正文语种 chi
中图分类数字处理;
关键词
3D打印; 轻量化模型; 周期性晶格; 实体建模; 实物打印;

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