生物3D打印装置及打印模型形貌检测

为了能够实时观测生物3D打印全过程,并对打印模型的形貌进行检测及重建,设计集成式生物3D打印机检测系统. 通过开发具备视频监测功能的打印喷头,实现对打印模型的在线检测. 采用色散共焦位移测量技术,通过对打印模型X、Y轴的位置信息及Z轴的高度信息进行扫描得到测量数据,并结合MountainsMap实现打印模型的形貌重建. 使用LabVIEW完成上位机操作系统的设计,建立G-code与打印模型的映射关系,实现打印轨迹的可视化,确保在程序运行到当前代码段时打印模型的准确性. 通过实验验证生物3D打印机的在线检测功能,对网格状及凸台模型的表面进行形貌检测,结果表明检测系统能够实现对打印模型的形貌检测. 打印模型表面形貌特征的可视化数据为构建精准打印模型提供数据支持,计算机视觉技术为高精度生物3D打印提供有效的检测手段.     

绘图仪式高速激光树脂3D打印设备研制

针对基于笛卡儿坐标系的熔融沉积成型(fused deposition molding, FDM)3D打印机打印旋转体精度低,且速度慢等问题,设计开发了一种基于柱坐标系的FDM 3D打印机. 其成型原理和机械结构都借鉴了传统的FDM 3D打印机,并在此基础上将基于笛卡儿坐标系的运动方式改为基于柱坐标系的运动方式. 相较于传统FDM 3D打印机,在使用相同的硬件(包括电机、喷头、打印丝材)配置情况下,该设备打印旋转体模型时可以实现更高的打印精度,在某些情况下可以实现更快的打印速度.

     

3D打印混凝土打印喷头的研究进展

3D打印混凝土技术是一种利用打印喷头选择性地叠加混凝土材料的成型方法,该技术以数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造、快速制造等特点为绿色建筑业发展提供了新思路。3D打印混凝土设备的机械系统具备材料混合、搅拌和挤出打印3个主要功能,主要由混料装置、供料传送装置、打印装置和机架组成。打印喷头是3D打印混凝土设备机械系统的关键部件,不仅要满足均质浆料能够顺利挤出的需求,还应保证打印出的构件不坍塌并具备良好的层间结合强度等。因此,打印喷头的结构设计也是设备研制的重要任务之一。本文系统地总结了国内外3D打印混凝土成型工艺,按照功能特征分类介绍了3D打印混凝土设备的打印喷头,对其结构及工作原理进行了分析。     

生物墨水挤出打印成型精度评价方法概述

为了推动挤压生物3D打印结构精度的提升,介绍了以水凝胶为代表的生物墨水挤压打印原理及相关数学模型.针对打印精度的影响因素,从结构设计、生物墨水特性、打印设备及工艺参数三方面进行系统分析,总结各参数对打印精度的作用.按照定量评价方法所涉及参数的维度归纳总结并分析不同方法的优缺点,从仿真预测、克服材料力学行为、辅助打印等方面提出研究思路,为后续挤压生物3D打印技术的进一步发展提供参考.     

基于骨骼肌仿真的3D打印支撑结构

为了保证可打印三维模型中空结构具有足够强度与节省材料,基于仿骨骼肌结构特性对3D打印模型内部支撑结构进行研究.用分水岭算法对将单层骨骼截面图像进行处理并在可打印分层结构上与目标模型进行拼接与图形优化,经由Matching Cube算法还原三维模型.经过仿真计算,输出所需带内部支撑结构的可打印模型.实验分析表明:该方法可以增加对模型指定方向的受力强度,对保证结构强度、节约打印材料有较好的实际意义与理论研究价值.     

绘图仪式高速激光树脂3D打印设备研制

为了进一步探索3D打印实现方法,提高精度和效率,在绘图仪的结构基础上,结合光固化立体打印技术(SLA)的原理,设计了一种用于树脂材料的绘图仪式3D打印设备(SLP),它拥有绘图仪式的运动结构,激光及聚焦部分可直接做xy二维运动.相对于SLA技术,SLP大幅减小了焦距,所以对光源的要求更低.相比SLA和数字光处理技术(DLP),SLP加工幅面更容易扩大.     

论3D打印技术所带来的知识产权保护问题

3D打印技术给知识产权保护带来诸多挑战。本文从3D数字作品和3D打印作品人手,对3D打印技术的全过程进行分析后,提出三个关于3D打印知识产权保护的建议：第一,我国著作权法应该引入数字作品原创性测试法,以明确3D数字作品的保护范围及外延;第二,将CC知识共享协议强制引入3D数字作品共享平台,以降低著作权侵权率;第三,将我国著作权法中的＂通知、移除＂规则引入专利法,提前阻止专利侵权的发生。     

3D打印在软骨组织损伤修复中的应用进展

近年来,由于机械性创伤或骨病等原因造成的软骨损伤已成为一种普遍疾病,严重威胁着人类的健康. 目前临床可行的治疗方案大多是从表面上愈合损伤,并不能促进细胞增殖分化并形成具有生物活性和力学特性的透明软骨组织. 本文就软骨损伤修复的研究进展,分别介绍了3D打印在软骨组织工程中的应用进展、软骨组织三维建模方法以及软骨组织快速成型方法. 3D打印技术在软骨组织工程方面研究的不断进步,将会为人类健康事业的发展做出贡献.     

3D打印技术中的数据文件格式

3D打印是一种快速成型技术,以数字化模型文件为基础进行建模,并通过逐层打印的方式来实现实体的制造,不同的数据文件格式直接影响加工过程和加工效果。介绍了3D打印的工艺流程与三维模型数据的获取技术,从三维数据文件格式、二维层片文件格式、新型的数据文件格式3个方面系统阐述了3D打印技术中的数据文件格式,并分析了各种数据文件格式的内涵与优缺点。最后,根据目前3D打印的发展给出了未来数据文件格式的发展方向。     

民机维修与3D打印技术

3D打印对传统生产方式和生产工艺的颠覆性改革,使得这种新兴技术被公认为这次工业革命的重要标志之一,自80年代面世,至今已得到各行业的广泛应用,本文在国内外现有研究的基础上,在成本、效率、快速响应等方面分析了在飞机维修领域3D打印技术应用的优势及应用前景,然后分析了目前其得到大范围应用的限制,包括技术限制、缺乏通用标准、适航性要求等.     

机械手实现3D打印复杂移动轨迹的设计

提出了一种使用机械手实现3D打印复杂轨迹移动的方法,采用3D打印软件与机械手样条文件结合,避免了机械手实现复杂轨迹移动时需要大量编程的工作. 介绍了使用PLC控制两台机械手的系统结构,以及两台机械手工作时PLC与机械手之间的信号传输,机械手实现复杂的3D轨迹移动的方法具有一定的有效性和实用性.     

双色巧克力3D打印机的设计

针对目前巧克力3D打印机打印颜色单一、连续挤出料难、打印精度低等问题,本文对现有的巧克力3D打印机机械结构进行了分析和改进,设计出了一种能够持续供料、双色打印的高精度巧克力3D打印机。挤料箱部分采用螺旋推杆的进给方式来挤出原料,实现连续不断输送原料。在挤料箱、软管和喷头上都装有加热装置,并运用PID算法控制温度的恒定。喷头设计成具有独立控制开关的两个出料孔的一体式单喷嘴。为了提高打印精度,挤料机构固定在机架上,而喷头固定在运动机构上,减少了运动惯量。     

模型引导与视觉分析相结合的3D打印产品质量检测方法

针对3D打印产品个性化程度高的特点,普通的产品质量检测方法并不适用.对3D打印额面肿瘤导板导向孔,为取得更高精准的检测,提出了一种模型引导、机械系统配合、视觉系统监控相结合的质量检测方法.整个方法框架包括机械系统、控制模块、视觉模块,在检测算法的统一调度下实现3D打印额面肿瘤导板导向孔精度检测.首先,利用导板和相应三维模型上对应的各3个不共线点对齐导板和模型.然后,根据三维模型上的导向孔位置和方向,控制机械系统引导模型导向孔移动到视觉模块的中心,通过分析导向孔的圆度、长宽比、直径、孔心间距等特征参数,判断导向孔是否合格.结果表明:该算法和系统,相比于人工质量检测,缩短了检测周期,提高了检测精度.提出的算法框架可用于其他3D打印产品与模型的形状一致性检测.     

从建筑物序列图像恢复三维结构

介绍了一种从包含建筑物的序列图像恢复其三维结构的算法 .首先用基于矩阵分解的方法在相似变换意义下恢复目标的三维结构 ,然后用光束法平差提高三维结构的精度 .仿真试验和实拍图像试验均表明 ,该算法得到了精确、可靠的结果 .该算法能应用于城市建筑物设计、工业检测、虚拟现实等领域     

工艺参数对3D打印陶瓷零件质量的影响

3D打印技术可用于制造结构复杂、致密度高的陶瓷零件,其工艺参数的选择对零件的加工质量具有重要影响.不同挤出头直径下,挤出速度随着挤出压力的增大而加快,分层厚度与挤出头直径相关,而扫描速度与挤出速度的配合关系会直接影响陶瓷零件的成型精度.试验结果表明:在挤出头长度为5 mm,挤出头直径为0.6 mm,挤出压力为4 kg/cm2,扫描速度为20 mm/s,分层厚度为0.5 mm的打印参数下,能够打印出较理想的陶瓷零件.     

基于SolidWorks的二维工程图三维重建系统实现

阐述了以二维工程图中三视图表达为基础的三维重建基本理论和相关算法,重点改进了一种轮廓搜索算法.构建的三维重建系统是以DXF文件为数据源,借助Visual C++编程语言开发了一个基于SolidWorks平台的三维重建系统.实验表明提出的算法和实现过程具有较好的可行性和有效性.