三维数据模型分层图形传递及中间层项目设计方案.docVIP

三维数据模型分层图形传递及中间层 1.1 课题研究的背景和意义 快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术是20世纪80年代后期发展起来的一种先进制造技术。二十几年来，该技术在国内得到了迅速的发展，应用领域不断扩大。此技术已广泛应用在机械、汽车、航空空天、电子等行业中，取得了显著的效果。 快速成型技术采用离散堆积的工艺原理，该技术非常适用于形状复杂的不规则零件的制造，使得零件的复杂程度与制造成本基本无关，成功的实现了设计与制造的一体化，解决了CAD中三维造型“看得见，摸不着”的问题。 快速成型的方法很多，典型的有：SL（光固化法）法、LOM（层迭法）法、SLS（选择烧结法）法、FDM（融堆法）法、SGC（层固化法）法等。这些方法各有优缺点，然而这些方法有一个共同的缺点：成型时间长，而且成本高，一般的中小型企业难以承受。近年来，国外又推出了一种新的快速成型方法:3DP（三维打印法）法。而采用了3DP方法的快速成型设备被形象地称为3D打印机。3DP法成型速度比其他技术快5~10倍，其他快速成型设备两三天才能成型的零件，3D打印机几个小时之内就可以完成。 3D打印机成本低廉、设备占用空间小，可以成为设计师办公室的办公用品。更重要的是，由于以上的优点，三维打印法能够普及性的改变传统的零件设计模式。传统的零件设计都是二维的三视图，以致现在的一些优秀的设计软件（如UG、Pro/ENGINEER等）虽然能够给设计者立体视图，但是还是没有实现真正的模型设计，客户还是摸不着，而只是概念设计。而3DP法将会使得实体（模型）设计成为可能。用通用的软件，如Pro/ENGINEER，设计的零件，只需利用3D打印机分层软件进行切片处理，然后通过数控系统指挥打印机一层层打印。不用多长时间，真实的三维立体模型就会出现在设计者和用户面前。这样就可以大大节省开支，减少不必要的浪费。而且还可以加快产品的开发，迅速占领市场[1]。 1.2 3D打印技术介绍 3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。 1.3 3D打印技术的原理 3D打印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中三维对象是通过连续的物理层创建出来的。3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切割”成无数叠加的片，3D打印就是一片一片地打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散；然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍然保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用[2]。 图1-1 3D打印机 1.4 3D打印技术发展前景以及应用 近年来，3D打印技术持续发展，成本的大幅降低使其已经从研发的小众空间向主流市场进军，发展势头不可阻挡，已经成为社会广泛关注、民用市场迅速崛起的新领域。3D打印制作的模型、礼品、纪念品乃至工艺品的应用，极大吸引了社会关注和投入，发展加速，市场开始呈现量与质的双飞跃。据预测，2020年3D打印成品将占产品生产总量的50%。 　　随着3D打印技术的不断突破，新材料的日益改善，3D打印的速度、尺寸在不断提高，其技术在不断优化，应用领域在不断扩展，特别是图形艺术领域的潜力，三维的概念模型能更好地传达制作者的想法或解决方案，一张图可以胜过几百甚至上千个文字的描述。专业人士坚信个性化或定制化的3D打印可以将一个所想象的三维模型即时摆在眼前，能够快速改进产品，增长幅度将超过想象，将会改变社会各种应用的未来。　　3D打印技术将淘汰传统生产线，缩短制作周期，大大减少生产废料，所需原材料用量将减少到原来的几分之一。3D打印不仅节约成本，提高制作精度，也将弥补传统制造的不足，并将在民用市场迅速崛起，从而开启制造业的新纪元，为印刷工业带来新的机遇。 2.需求分析 2.1 Solidworks三维建模软件介绍 Solidworks三维建模软件是将计算机技术与工程设计结合起来的数字化、智能化的设计平台。目前在各企业中深入广泛的应用三维设计技术，相比传统的手法，更大程度地提高了设计质量和缩短了工程周期。Solidworks软禁具有