兔子造型设计及内部填充结构优化(附件)
为实现3D打印模型适合力学特征的轻量化建模，经过解析布局构造密度可调的支撑内部结构，得到一个密度相似的支持内部布局方案的建模。起初采用在于截面结构分析的方式得到模型在给一定条件下的载荷应力状况;可以于模型内部产生可调的多孔隙结构，分析得到一个相对于三角网格模型的模型里面构造的装配方案，对模型里面结构空间形成划分，进一步确实模型内部区域的装配;再依据受力方面的不同，参数化结构利用隐函数表达并且作为模型的内部支撑结构，同时利用改良部分内部结构的填充密度来完成全部的设计方向;最后经过参数化在内部结构模型中实现提取等势面，并且把它转换成三角网格模型。最终结果体现出，这种方案可以构造相近密度的内部支撑结构完成对局部区域的内部支撑力的需求，同时可以实现结构内部之间的平展相连，并且规避了通过许多的布尔运算操作发生的错误。关键词 多孔结构，内部支撑结构，网格模型
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究目的与意义 2
1.2 国内外研究现状 2
1.3 该研究的发展趋势 5
2 多孔结构的应用 6
2.1 多孔结构在正向设计中设计方案 7
2.2 多孔结构在逆向设计中设计方案 7
2.3 自组织体结构设计 8
3 兔子的造型设计 9
3.1 兔子造型设计框架 9
3.1.1 空间划分 10
3.1.2 单元选择 10
3.1.3 单元装配 12
3.1.4 表面重建 14
3.2 建模方法对比 15
4 内部填充结构优化 18
4.1 空间划分效率 19
4.2 孔隙率控制 20
4.3 梯度结构 24
4.4 建模设计及验证 26
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
附录 31
1 绪论
3D打印是快速成型技能中的一种，经由数字模型文件为根本，采取粉末状金属或塑料等可粘合的材质，采用逐渐打印的方法来形成物体的技能。3D打印技能是“增材加工”技能中的一种，相对传统的“减材加工”技能制造观念彻底不同。以往的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
制造技术是通过在原材料根本上，运用车铣刨磨等工艺技术方案，把多余的一些除掉，形成零部件，接着采用焊接、拼装等安装组合技术方法得到最后的产品，完成生产研制进程将耗费许多的物力、财力和人力。并且3D打印技术的完整的研制加工进程中不要求模具和机床等设备，而是通过采用计算机辅助软件进行设计，运用每层重叠积聚的方案产生理解论述上能够打印出任何样式的产品，从而很大程度上减短了产品的研制生产周期，而且采用“增材加工”很大程度上降低了对于材料的消耗，有效的提高了生产效率，对于生产成本也大大的降低。
随着3D打印技术的快速进展，进而增材制造中的建模技能也实现了飞快的进展。此中，相对来说外部支撑结构或者内部支撑结构都是增材制造中至关重要的工艺步骤，从而模型的质量、耗材及对应的应用属性的好坏都得取决于他。3D打印技术的飞速进展形成了产品个性化定制的认同及推行，让很多人在模型领域参与了设计与制造的部分，许多免费的建模软件平台给用户供给了简易方便的渠道实行模型的设计，但是因为缺少设计体验与力学方面的常识，会引发其策划结果存有强度、耗材、稳定性等方面的问题。在实施设计模型时，一般会忽略模型的物理性能，比如在许多应用领域需要考虑模型的质量、惯性矩等物理属性，尤其是机械零件的设计。相对来说把模型的轻量化建模同物理属性连接在一起有一些的难度，模型的外形与模型内部结构决定着其物理属性。对于模型的输入，为了满足在很多领域日益增加的需求，则需要在构造指定设计目的的内部结构，因此在于模型内部物理属性的支撑结构建模的研究具有关键的理论价值和工程运用背景。
在模型内部生成能够掌握的多孔隙结构的根本上得到一种对准三角网格模型的内部结构装配方案。起初对模型目标内部区域进行区分锁定目的装配位置，然后按照计划请求采取隐函数表达的参数化布局作为模型单位添补装配位置，并经过改善部分位置的功能完成全部策划目的，最终从参数化表示的体结构模型中分析等势面将其径直转换为三角网格体模型。
1.1 课题研究目的与意义
3D打印技术是快速成型工艺中的一个关键技术，其道理与快速成型工艺近似，大体上可以分为获取数据模型、确定模型的层次方向、添加结构支撑、合适分层、确定生产路径。确定模型的层次方向的最优化在三维打印过程中担当非常关键的功用，因此在很大的进程上作用着模型外观的精度、模型生产的时间、模型结构的支撑以及模型生产的成本，而且它能够完成自动化能够减轻技术人员的动手操纵，减免一些的偏差。
随着3D打印技术的飞速进展，面对建模技术在增材制造中也得到了飞速的进展。此中，在增材制造中无论是外部支撑结构还是内部支撑结构都是非常关键的工艺过程，可以判定着模型的品质、模型材料的消耗以及对应的使用特性的好坏。
此次毕业论文中主要讲述内容为兔子造型框架的设计，对兔子的空间划分，兔子内部空间单元选择以及对单元装配，最终完成兔子造型的表面重建。毕业论文中需要重点解决的问题：在模型内部生成可控的多孔隙结构的基础上提出一个对于三角网格模型基于内部结构的装配方案。预想成效：这种框架可以用繁琐的三角网格模型当作输入，并且对局部的自组织生成全部非常优化结构，拥有较好的力学功能，并且直接生成表面模型。
1.2 国内外研究现状
3D打印技术始于19世纪末首先在美国出现，并且跟着智能制造工艺的快速进展，3D打印技术跟着进行完整和成熟。并且当时有文章称3D打印技术是“第三次工业革命”的一次关键的过程，可以同智能软件、基于互联网的商业服务模式等其他数字化生产模式同日而语。目前来说，相对来说国外的3D打印技术运用的已经相当广泛，生物科技、工业产品的设计、汽车生产、调理、航天航空、建筑设计、文娱产品等许多制造行业都包含在里面，3D打印在这些领域的各种产物的生产生活上面得到了很高的分量。
在1986年查克赫尔创造了首台3D打印机，2000年，发现了采用喷墨打印技术为道理的多种色彩的三维打印机由美国的Z公司与日本的R公司共同创造出来；2000年末，基于联合光固化工艺和3DInkJet的三维打印Quadra由以色列ObjectGeometries公司推出；2010年试以活体细胞为“原材料”试以活体细胞为“原材料”打印人体的构造器官由美国Organoxo公司和澳大利亚Invetech公司合作研制出来，国外关于3D打印技术的研究与开发取得了较大成果，3D打印技术在医疗性能方面的重要性的发展。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究目的与意义 2
1.2 国内外研究现状 2
1.3 该研究的发展趋势 5
2 多孔结构的应用 6
2.1 多孔结构在正向设计中设计方案 7
2.2 多孔结构在逆向设计中设计方案 7
2.3 自组织体结构设计 8
3 兔子的造型设计 9
3.1 兔子造型设计框架 9
3.1.1 空间划分 10
3.1.2 单元选择 10
3.1.3 单元装配 12
3.1.4 表面重建 14
3.2 建模方法对比 15
4 内部填充结构优化 18
4.1 空间划分效率 19
4.2 孔隙率控制 20
4.3 梯度结构 24
4.4 建模设计及验证 26
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
附录 31
1 绪论
3D打印是快速成型技能中的一种，经由数字模型文件为根本，采取粉末状金属或塑料等可粘合的材质，采用逐渐打印的方法来形成物体的技能。3D打印技能是“增材加工”技能中的一种，相对传统的“减材加工”技能制造观念彻底不同。以往的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
制造技术是通过在原材料根本上，运用车铣刨磨等工艺技术方案，把多余的一些除掉，形成零部件，接着采用焊接、拼装等安装组合技术方法得到最后的产品，完成生产研制进程将耗费许多的物力、财力和人力。并且3D打印技术的完整的研制加工进程中不要求模具和机床等设备，而是通过采用计算机辅助软件进行设计，运用每层重叠积聚的方案产生理解论述上能够打印出任何样式的产品，从而很大程度上减短了产品的研制生产周期，而且采用“增材加工”很大程度上降低了对于材料的消耗，有效的提高了生产效率，对于生产成本也大大的降低。
随着3D打印技术的快速进展，进而增材制造中的建模技能也实现了飞快的进展。此中，相对来说外部支撑结构或者内部支撑结构都是增材制造中至关重要的工艺步骤，从而模型的质量、耗材及对应的应用属性的好坏都得取决于他。3D打印技术的飞速进展形成了产品个性化定制的认同及推行，让很多人在模型领域参与了设计与制造的部分，许多免费的建模软件平台给用户供给了简易方便的渠道实行模型的设计，但是因为缺少设计体验与力学方面的常识，会引发其策划结果存有强度、耗材、稳定性等方面的问题。在实施设计模型时，一般会忽略模型的物理性能，比如在许多应用领域需要考虑模型的质量、惯性矩等物理属性，尤其是机械零件的设计。相对来说把模型的轻量化建模同物理属性连接在一起有一些的难度，模型的外形与模型内部结构决定着其物理属性。对于模型的输入，为了满足在很多领域日益增加的需求，则需要在构造指定设计目的的内部结构，因此在于模型内部物理属性的支撑结构建模的研究具有关键的理论价值和工程运用背景。
在模型内部生成能够掌握的多孔隙结构的根本上得到一种对准三角网格模型的内部结构装配方案。起初对模型目标内部区域进行区分锁定目的装配位置，然后按照计划请求采取隐函数表达的参数化布局作为模型单位添补装配位置，并经过改善部分位置的功能完成全部策划目的，最终从参数化表示的体结构模型中分析等势面将其径直转换为三角网格体模型。
1.1 课题研究目的与意义
3D打印技术是快速成型工艺中的一个关键技术，其道理与快速成型工艺近似，大体上可以分为获取数据模型、确定模型的层次方向、添加结构支撑、合适分层、确定生产路径。确定模型的层次方向的最优化在三维打印过程中担当非常关键的功用，因此在很大的进程上作用着模型外观的精度、模型生产的时间、模型结构的支撑以及模型生产的成本，而且它能够完成自动化能够减轻技术人员的动手操纵，减免一些的偏差。
随着3D打印技术的飞速进展，面对建模技术在增材制造中也得到了飞速的进展。此中，在增材制造中无论是外部支撑结构还是内部支撑结构都是非常关键的工艺过程，可以判定着模型的品质、模型材料的消耗以及对应的使用特性的好坏。
此次毕业论文中主要讲述内容为兔子造型框架的设计，对兔子的空间划分，兔子内部空间单元选择以及对单元装配，最终完成兔子造型的表面重建。毕业论文中需要重点解决的问题：在模型内部生成可控的多孔隙结构的基础上提出一个对于三角网格模型基于内部结构的装配方案。预想成效：这种框架可以用繁琐的三角网格模型当作输入，并且对局部的自组织生成全部非常优化结构，拥有较好的力学功能，并且直接生成表面模型。
1.2 国内外研究现状
3D打印技术始于19世纪末首先在美国出现，并且跟着智能制造工艺的快速进展，3D打印技术跟着进行完整和成熟。并且当时有文章称3D打印技术是“第三次工业革命”的一次关键的过程，可以同智能软件、基于互联网的商业服务模式等其他数字化生产模式同日而语。目前来说，相对来说国外的3D打印技术运用的已经相当广泛，生物科技、工业产品的设计、汽车生产、调理、航天航空、建筑设计、文娱产品等许多制造行业都包含在里面，3D打印在这些领域的各种产物的生产生活上面得到了很高的分量。
在1986年查克赫尔创造了首台3D打印机，2000年，发现了采用喷墨打印技术为道理的多种色彩的三维打印机由美国的Z公司与日本的R公司共同创造出来；2000年末，基于联合光固化工艺和3DInkJet的三维打印Quadra由以色列ObjectGeometries公司推出；2010年试以活体细胞为“原材料”试以活体细胞为“原材料”打印人体的构造器官由美国Organoxo公司和澳大利亚Invetech公司合作研制出来，国外关于3D打印技术的研究与开发取得了较大成果，3D打印技术在医疗性能方面的重要性的发展。
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