Badacze tworzą algorytm przesuwania środka ciężkości w obiektach drukowanych 3D

"Kiedy wykorzystywany jest konwencjonalny projekt i druk produkcyjny drukarek 3D i maszyn do wytwarzania dodatków, informacja o wnętrzu artefaktów jest tracona podczas konwersji plików projektu do formatu pliku STL", podkreślają naukowcy. "Ten standard pliku faktycznego przechowuje jedynie informacje o granicach obiektów. Chociaż projektowany artefakt ma heterogeniczne wnętrze w oprogramowaniu CAD, po konwersji staje się jednorodną bryłą. "

Metoda badaczy nie wymaga pliku STL, ponieważ użyli podejście oparte na zapytaniach, w którym wbudowany algorytm komunikuje się z oprogramowaniem CAD w celu uzyskania niezbędnych informacji o projekcie. Po pierwsze, projektowany obiekt w oprogramowaniu CAD jest dekomponowany na woksele o wstępnie zdefiniowanych rozmiarach z dodatkowym oprogramowaniem AAD. Następnie pożądany środek ciężkości i ilość dostępnego dodatkowego materiału są wprowadzane przez użytkownika. Ten dodatkowy materiał jest dystrybuowany do wokseli za pomocą algorytmu, tak że środek ciężkości ostatecznego obiektu znajduje się w predefiniowanym miejscu.

"Pod koniec procesu projektowania wypełnianie procentów niektórych wokseli zostało zmienione co sprawiło, że struktura była wewnętrznie heterogeniczna "- kontynuują naukowcy. "Następnie ostateczna struktura jest bezpośrednio krojona, a trajektorie są konwertowane na kody G. Za pomocą wygenerowanego pliku artefakty są drukowane na biurkowej drukarce FFF. Dzięki opracowanemu algorytmowi możemy modyfikować współrzędne środka ciężkości dowolnego kształtu, dostosowując ich struktury wewnętrzne i wykonując je na drukarkach FFF. "

Dlaczego to robimy? Przesunięcie środka ciężkości może stworzyć bardziej stabilny obiekt, zdaniem naukowców, bez zmiany żadnej z widocznych fizycznych cech obiektu. Podkreślają, że w tym celu zastosowano kilka innych metod, w tym użycie komórek Voronoi w celu stworzenia heterogenicznego wnętrza. Naukowcy przyjęli tę koncepcję i dodali więcej masy, aby zwiększyć efekt komórek Voronoi.

Głównym celem opracowanego przez naukowców algorytmu jest stworzenie wtórnego kształtu wewnątrz geometrii wejściowej tak, aby ogólny środek grawitacja drukowanego obiektu 3D znajduje się w pożądanej pozycji. Algorytm jest podzielony na kilka etapów. Najpierw należy przeprowadzić wokselizację początkowej geometrii, aby utworzyć podstawową strukturę, która będzie utrzymywać dodatkową masę do umieszczenia wewnątrz początkowej geometrii. Masa i środek ciężkościgeometrii wokselowej są następnie obliczane.

"Po określeniu ilości dodatkowej masy znajdują się współrzędne środkowe dodatkowej masy" - stwierdzają naukowcy. "Po uformowaniu jednolitego pudełka wokół środka dodatkowej masy, ma on na celu dopasowanie utworzonego pudełka wewnątrz początkowej geometrii, tak aby zachować integralność i dokładność pożądanego artefaktu. Na koniec uruchamiany jest algorytm bezpośredniego krojenia w celu uzyskania kodów G dla wytworzenia ostatecznej geometrii ze zmodyfikowaną strukturą wnętrza. "

Aby przetestować proces, naukowcy 3D wydrukowali króliczka o niskim poligonie, na którym mogliby usiąść różne powierzchnie po ustawieniu środka ciężkości. Docelowy środek ciężkości został tak ustawiony, aby mógł stać na swoim ogonie. Udało się to, chociaż na powierzchni wydruku wystąpiły pewne wady ze względu na brak konstrukcji wsporczych dla zwisających obszarów. Naukowcy przyznają, że ich technika wymaga pewnych modyfikacji, ale w przyszłości prawdopodobnie "wywrze istotny wpływ na branże, które szukają gotowego rozwiązania za pomocą oryginalnych projektów."

Autorzy badania to Mert Keles i Ulas Yaman.

Przedyskutuj ten i inne tematy związane z drukowaniem 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się poniższymi przemyśleniami.