3D打印支撑算法研究与优化

"本文主要探讨了3D打印技术中的一个重要环节——支撑算法，特别是针对 extrusion-type 3D 打印机的自支撑扩展。文章由四部分组成，旨在解决3D打印过程中物体表面需要支撑的问题，以确保打印稳定性和减少材料及时间的浪费。作者陈岩在刘利刚导师的指导下，对现有支撑生成方法进行了优化，减少了支撑结构的使用，同时保持了打印的可行性。文中详细介绍了算法的设计、实现及其改进，并通过实验对比展示了新算法的优势。" 3D打印是一种快速成型技术，其核心在于将数字模型转化为实体物体。在3D打印过程中，支撑算法是不可或缺的一环，主要目的是保证那些方向朝下、过于陡峭无法直接打印的表面能够得到稳定的支撑。传统的方法有两种：一是识别模型中这些特定的面，二是通过对连续切片做布尔差分来确定需要支撑的区域。这些方法通常会生成一个支撑点的集合，但可能造成材料的过度消耗。 支撑结构的生成通常是通过在需要支撑的表面下方挤出网格状结构，这种结构可以是稀疏的，以便后期去除。对于多材料3D打印机，还有一种方法是使用溶性材料来打印支撑，便于后期清理。支撑结构设计的关键在于既要保证打印过程的稳定性，又要尽可能减少材料和时间的消耗。 本文作者陈岩针对这一问题提出了优化方案，他的算法在物体表面寻找合适位置添加支撑柱，同时考虑减少打印时间和材料使用。不过，原算法未对支撑柱进行分组，这可能导致效率不高。在第二章中，作者详细阐述了算法的设计思路，包括算法的主体步骤和改进措施，如多余支撑的精简和支撑柱结构的优化。 实验部分，作者将新算法应用于多个3D物体模型，并与流行的Cura软件内置的支撑算法进行了效果和成本的比较。结果显示，新算法在保证打印质量的同时，显著降低了材料使用和打印时间。 在结论中，作者对整个研究进行了总结，指出新算法在支撑生成上的优势，并对未来可能的工作方向进行了展望，例如进一步优化支撑结构的形状和分布，以及提升算法的自动化程度，以适应更复杂的3D打印需求。 这篇论文为3D打印领域的支撑算法研究提供了新的视角和实践基础，对于提高3D打印的效率和降低成本具有重要的理论和实际意义。