FDMに基づく薄肉シェルの可変厚表面積層技術の研究

FDMに基づく薄肉シェルの可変厚表面積層技術の研究
寄稿者: 周北、連秦

香港科技大学機械航空工学部の研究チームは、薄肉シェルのモデリング、表面の積層、経路計画などの問題について研究を行い、可変厚表面の積層技術を提案しました。この技術により、モデルをソリッドに印刷する際の段差効果を最小限に抑えたり、完全に排除したりすることができ、3D 印刷のレイヤリング技術に革新的な新しい方向性をもたらします。図 1 に示すように、研究者は、コンフォーマルな薄壁シェルの元の表面上の点を特定の方法 (マークされた距離領域) でオフセットして、新しい表面を構築することを提案しました。各ポイント マーカーの距離領域は一定ではないため、構築されるオフセット等角面 (デュアル コンター法) の厚さは可変になります。次に、これに基づいてメッシュ サーフェスが再構築され、構築プロセス中にラプラスを使用してサーフェスが滑らかになります。可変厚表面全体の再構築プロセスは、元の表面から外側にオフセット表面を生成するプロセスと見なすことができます。最後に、印刷パスが生成され、多軸 3D プリンターを通じて印刷プロセス全体が計画されます。研究者たちは多数の実験を通じてこの計画の実現可能性と効率性を検証した。


図 1. 均一な厚さと可変厚のオフセット表面の人間の顔の比較例 (a) 人間の顔の等角表面モデル、(b) オフセット後の表面モデル (b1) 可変厚、(b2) 均一な厚さ、(c) 観察用の断面積 (d) AA、BB 断面に沿った観察結果 (d1) 可変厚、(d2) 均一な厚さ 図 2 では、薄肉シェルのモデルを例に挙げて、この方式の効果を示しています。最終的な印刷物を前面と背面の角度から観察すると、可変厚表面の印刷部品は従来の方法よりも表面仕上げが大幅に向上し、曲率が滑らかであることがわかります。これは、可変厚表面印刷方式の効率性と実用性を実証しています。


図 2. 薄壁シェル実験の例 (a) 表面曲率図、(b) 表面法線を RGB でエンコードした設計図、(c) 可変厚表面のモデリング、(d) 最終印刷された薄壁シェルエンティティ 研究者の課題: この方式は、あらゆる薄壁シェル モデルの印刷に適しています。今後は、航空機エンジンの中空ブレードなど、複雑な薄壁シェルのさらなる応用研究が行われる予定です。
参考文献:
Lufeng Chen、Man-Fai Chung、Yaobin Tian、​​Ajay Joneja、Kai Tang。「薄シェルの可変深度曲面層溶融堆積モデリング」。ロボティクスとコンピューター統合製造。57(2019)422-434。

寄稿者: 周北、連秦 寄稿部署: 機械製造システム工学国家重点研究室

fdm薄壁シェル変数に基づく

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