绪论-3D打印技术的相关研究工作

产品逆向设计——3D打印技术的相关研究工作目录01.3D打印相关研究工作知识点:3D打印技术的相关研究工作3D打印的几何设计与优化方面做了系列的研究工作，简单介绍如下：1.“

经济节约型”

的3D打印技术：受到建筑领域使用刚架结构的启发，提出一种“

蒙皮-

刚架”

技术：对于给定的一个3D模型，我们将模型表达成一个很薄的蒙皮以及内部的刚架结构，使得表达后的物体的体积（即所使用的打印材料）最小，而且使得打印物体能够满足所要求的

物理强度，受力稳定性，自平衡性及可打印性等要求。与实体填充的打印相比，这样的方法能节省约50-70%以上的材料。2.

节省打印时间的自适应切片技术：切片的层数决定了3D打印的时间，切片数越多，打印时间越长。该工作基于形状的可视显著度，自适应地进行切片计算，能够保证在不影响视觉效果的情况下，切片的层数达到最小，以减少打印时间。3.

基于自锁结构的大物体分解技术：大物体的打印需要分解成多块小物体进行打印，然后进行组装；传统的方法是用胶水或者插销结构进行组装。该工作将物体分解为多个小物体，小物体之间通过自锁结构（卯榫结构）进行组装，组装后整个结构稳定，而且可以重复拆装，便于运输。同时，也是一种类似于孔明锁（鲁班锁）的空间智力玩具。知识点:3D打印技术的相关研究工作

4.基于剪刀结构的可伸缩物体的设计：剪刀结构是一种生活中常见的铰链结构，常用于可伸缩物体中，比如伞，伸缩门等。给定两个2D形状，如何设计剪刀结构，使之能够在收缩和展开时分别逼近给定的形状，是个逆向设计的问题，也是比较困难的。该工作给出了一个算法，使得能够生成剪刀结构，插值2个给定的形状，产生它们之间的连续变形(morphing)。5.结合2D切割和3D打印的大物体打印技术：激光切割(LaserCutting)作为另一种制造工艺，相比较于3D打印，虽然只能制造具有二维形状的物体，但其制造材料成本低，且切割速度非常快。我们结合3D打印和激光切割各自的制造优势，提出一种快速、廉价的分块制造大物体的方法。该方法的主要思想是在三维物体内部构造由激光切割板块组装成的三维支撑结构，然后将多个3D打印部件贴附到支撑结构上保证物体的外观。6.使用机器臂的空间3D打印技术：将FDM打印投固定在6轴机器臂上，使用机器臂进行空间3D打印，在很多领域都能得到应用。该工作提出两种空间3D打印的装臵方法。知识点:3D打印技术的相关研究工作7.空间框架形状的3D打印技术：使用机器人空间3D打印来打印框架形状，一个重要的问题是如何决定框架边的打印顺序。该工作提出一种有效的算法，能决定所有边的打印顺序：一方面保证在打印过程中，已打印的框架结构保持稳定，且不能发生大的变形（否则机器人无法定位）；另一方面，机器人在打印的时候不能与已打印的框架结构产生碰撞。8.定制化发条玩具设计：提出一种计算方法，根据用户指定的玩具外形和运动，自动设计发条玩具的传动机构，可以直接用于3D打印快速制造出来。算法是对一系列基本的传动机构单元进行几何和运动学建模，通过连接这些基本机构单元自动构造出可以传递复杂运动的机构，最后对整个机构进行优化使得输出的运动达到指定效果。知识点:3D打印技术的相关研究工作9.可重构家具的自动设计：可重构家具是由多个部件组装起来的家具，通过改变部件的相对位臵和连接关系来改变整体结构从而实现不同的形态和功能。该文提出一种计算方法，根据用户指定的家具外形，自动设计可重构家具的三维几何模型。其思想是对给定的多个家具外形做协同分割得到可重用部件的主体模型，进而在部件的主体模型上协同构造连接头，使得每个家具形态中的所有部件通过连接头形成稳定的三维自锁结构。设计出的可重构家具模型可通过多种方式制造出来，如3D打印、激光切割、木工