【摘要】：一次面成形技術(shù)是未來3D打印的發(fā)展方向,它顛覆了傳統(tǒng)點線成形,制造效率可提高幾十至成百倍。一次面成形時,激光陣列需要有非常高的分辨率,導(dǎo)致3D幾何模型數(shù)據(jù)量非常巨大。為此,本文對截面多連通域數(shù)據(jù)的表征優(yōu)化進行研究,主要包括基于模型表面輪廓線的截面相似性判斷方法和基于稀疏矩陣的智能分塊優(yōu)化算法,旨在降低截面多連通域的數(shù)據(jù)存儲量,提高打印的分辨率和零件的精度。第一章介紹了本文的研究背景及意義,綜述了金屬3D打印、CAD模型特征識別及多連通域數(shù)據(jù)表征優(yōu)化的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并對本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)框架進行了闡述。第二章研究了3D打印幾何模型截面多連通域的柵格化技術(shù),描述了STL模型所產(chǎn)生孔洞、冗余點等問題的優(yōu)化方法,介紹了3D打印幾何模型截面多連通域的獲取流程。通過柵格化的方法,對截面多連通域進行處理,獲得了易于處理的柵格化點陣和稀疏矩陣。第三章提出了基于模型表面輪廓線的截面多連通域相似性判斷方法,采用最小包圍盒的方法求解了幾何模型的近似中軸線,分類介紹了三種模型的表面輪廓線獲取方法。分析了各相鄰分層之間的微小輪廓線段,求出了相鄰分層的截面多連通域重合度。確定了各個分層的截面連通域矩陣表示和相鄰分層的差矩陣表示,為第四章的智能分塊優(yōu)化算法奠定了基礎(chǔ)。第四章提出了基于稀疏矩陣的多連通域智能分塊優(yōu)化算法,分析了稀疏矩陣中存在特殊非零塊的概率統(tǒng)計期望,確定了不規(guī)則非零塊在稀疏矩陣中的占比。求取不規(guī)則非零塊的邊界點,對稀疏矩陣進行了智能分塊存儲。并與傳統(tǒng)CRS算法和BCRS算法進行了比較,得出智能分塊優(yōu)化算法更具有優(yōu)勢。第五章通過發(fā)動機缸體模型和多孔金屬網(wǎng)環(huán)模型的實例,驗證了基于模型表面輪廓線的截面多連通域相似性判斷方法和基于稀疏矩陣的多連通域智能分塊優(yōu)化算法在多連通域數(shù)據(jù)表征優(yōu)化方面的適用性。第六章對全文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點進行了總結(jié),并對文中的不足和后續(xù)工作進行了展望。
【圖文】：

性激光培■化（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ邋Ｌａｓｅｒ邋Ｍｅｌｔｉｎｇ，邋ＳＬＭ）、激光工程化凈成形（Ｌａｓｅｒ邋Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ邋Ｎｅｔ逡逑Ｓｈａｐｉｎｇ，邋ＬＥＮＳ）、電子束選區(qū)熔化（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓｅｌｅｃｔｉｖｅｍｅｌｔｉｎｇ，邋ＥＢＳＭ）【１０］，其中邋ＳＬＭ逡逑技術(shù)成形原理如圖１．１所示。逡逑ｈ擴束鏡邐振鏡逡逑激光器邋＿邋—逡逑Ｓ邋［邐Ｉ逡逑聚焦鏡逡逑！逡逑打印臺逡逑圖１．１邋ＳＬＭ技術(shù)成形原理示意圖逡逑國外金屬３Ｄ打印起步較早，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟。２００４年Ｋｒｕｔｈ等｜｜｜］將ＳＬＭ逡逑工藝應(yīng)用于不同類型顆�；旌衔镏�，討論了出現(xiàn)的不同現(xiàn)象，，并描述了工藝優(yōu)化。２００８年逡逑？（？等［１２］使用增材制造工藝ＳＬＭ，在鑄造鈷－鉻合金基板（Ｃｏ－２８Ｃｒ－６ＭｏＡＳＴＭ）上制備多逡逑孔鈦和鉭涂層，對形成的裂紋進行了研究。２０１４年Ｍａｌｌｉｋ等采用ＬＥＮＳ工藝，使用兩逡逑個水平的三個不同工藝參數(shù)來制造用于田口方法的Ｌ４正交陣列的樣品，從而進行硬度測逡逑試。２０１６年Ａｌｇａｒｄｈ等利用ＥＢＳＭ工藝制造零件，并對零件表面形態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)和拉逡逑伸性能進行評估。Ｓｍｉｔｈ等【｜５】通過空間分辨聲光譜技術(shù)對ＳＬＭ工藝成形的幾何部件表面逡逑２逡逑

采用光尋址光閥技術(shù)，可實現(xiàn)“迄今最快’’的金屬部件的３Ｄ打印。該技術(shù)的逡逑激光陣列類似于液晶投影儀，打印時模型的數(shù)據(jù)量非常巨大，目前還停留在實驗室的微小逡逑金屬打印階段［８】，其打印原理圖如圖１．２所示。逡逑現(xiàn)有的大部分金屬３Ｄ打印成形工藝已經(jīng)相當(dāng)完善，主要的研究主要集中在金屬３Ｄ逡逑打印的工藝參數(shù)和成形效果，而對于新型的金屬一次面成形技術(shù)，目前的研究還處于起步逡逑階段。逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.73;TN249

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本文編號：2673085