基于应力分布的3D打印壳模型构造与优化

摘要：

近年来,愈发成熟的3D打印技术拉近了模型设计与产品制造的距离.但高昂的材料费用仍是制约其发展的重要因素.因此,如何在不改变模型外观的情况下进行模型结构的优化,以此来减少模型的打印体积、降低打印成本是亟待解决的问题.针对该问题,本文提出一种基于应力分布的壳模型构造和优化算法.该算法首先基于模型的体素化表示构造距离场,提取出初始的均匀厚度壳模型.然后基于顶点的von Mises应力,自适应的向外扩张内表面,调整各部位厚度,直到达到相关约束条件.优化得到的内表面与输入的外表面围成最终的优化模型.实验结果表明,在满足外观不变、力学稳定等约束的同时,优化得到的壳模型体积为输入模型体积的17.2％～24.4％,大幅减少了模型的打印体积,有效降低了打印成本.

关键词：3D打印、轻量化建模、体素化、应力分析、壳模型构造

所属期刊栏目：28

资助基金：国家重点研发计划 2018YFC1504104

在线出版日期：2019-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：103-111