3D printing technology is a new strategic direction in the field of machinery in "Made in China 2025", and has important strategic significance for improving China's industrial competitiveness. As the improvement of manufacturing demand in the fields of aviation, aerospace and medical, multi-material 3D printing has become a hot topic. However, there exist many issues and challenges in current mainstream industrial software and hardware for multi-material 3D printing:the degree of intelligence is low, and it is difficult to associate the model function with the material distribution; cannot achieve precise and controllable multi-material mixing and smooth transition; not compatible with traditional single-material printing technology, which cannot meet the increasingly complex practical manufacturing demand in the aviation, aerospace, medical and other fields..Therefore, this project will focus on the features and processing requirements of multi-material 3D printing technology, by researching: 1) object material information recognition method based on computer vision; 2) 3D model function associated multi-material intelligent distribution algorithm; 3) curved micro-layer slicing technology for multi-material 3D printing, to break through current bottlenecks and challenges. It is expected to provide theoretical and technical basis for China's rapid development in the field of 3D printing, further promoting industrial manufacturing informatisation, and breaking foreign monopoly.
三维打印技术是“中国制造2025”中机械领域新的战略方向,对于提升我国产业竞争力具有重要的战略意义。随着航空、航天、医疗等领域制造需求的不断提高,多材料三维打印逐渐成为该领域发展的热点。然而,现有的主流工业软硬件对于多材料三维打印的支持存在着:难以将模型功能与材料分布进行关联、智能化程度低、无法实现精确可控的多材料混合及光滑过渡、与传统单材料打印技术不兼容等问题与挑战,无法满足航空、航天、医疗等领域日益复杂的实际制造需求。.因此,本项目将围绕多材料三维打印技术的特点和处理需求,通过研究:1)基于计算机视觉的物理模型材料信息识别方法;2)关联模型功能的三维模型多材料智能分布算法;3)面向多材料三维打印的曲面微层切片技术,突破现有技术的瓶颈与挑战,可望为我国在三维打印领域的快速发展、进一步推进工业制造信息化、打破国外垄断提供理论和技术依据。
本项目针对多材料三维打印技术的特点和处理需求,围绕模型获取、智能处理与工艺规划技术展开研究,突破现有技术的瓶颈与挑战。.具体项目的研究进展和成果为:1)多材料物理模型材料信息识别方法算法,能够根据图像获取真实物理模型的几何、功能结构分割,以及各子结构的材料信息,构建和扩充了现有的三维模型“几何-材料-功能”数据集;2)三维模型多材料智能分布算法,采用强化学习方法获取实际物理模型功能与材料分布的对应关系,实现了对三维模型进行多材料智能分布计算,减少了设计师人工成本、提高了产品设计和制造的效率及质量;3)面向多材料三维打印的模型切片技术,利用曲面微层的颜色融合、模型切片与填充结构、曲面微层的路径规划,实现了基于曲面微层切片的多材料三维打印技术,该技术能够在基本不改变现有的三维打印硬件、材料和打印速度的前提下实现多种材料精确混合锐利边界和精确可控光滑过渡工艺,满足实际制造需求。可望为我国在三维打印领域的快速发展、进一步推进工业制造信息化、打破国外垄断提供理论和技术依据。
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数据更新时间:2023-05-31
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