手板是指产品在定型前少量制造的用来检查外观或结构合理性的功能样板,其制作要求快速、。3D打印以其快速生产个性化模型的特点与手板制作不谋而合。目前,手板是3D打印技术应用成熟的行业之一。3D打印机在设计文件指令的导引下,或固化液态树脂、或挤出融化的塑料,使其固化为一个特殊的平面薄层,然后固化下一层,如此往复,终薄层积累成为三维物体。
再比如锻造,是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的制造工艺。人类在几千年前也掌握了这种制造工艺,就是民间俗称的“打铁”工艺。一般地,由于锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观***结构,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。再比如锻造,是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的制造工艺。人类在几千年前也掌握了这种制造工艺,就是民间俗称的“打铁”工艺。一般地,由于锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观***结构,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。
2. 立体光固化成型工艺(SLA):以光敏树脂作为材料,在系统控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型。液槽中会先盛满液态的光敏树脂,氦—镉激光器或离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的操纵下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂表面进行逐行逐点扫描,这使扫描区域的树脂薄层产生聚合反应而固化从形成工件的一个薄层。
3. 结构优化问题:由于设计师缺乏一些设计经验与力学知识,会导致其设计结果因为结构问题不能正常打印或在3D打印后会存在一些结构强度问题。强度不足可能会使3D模型在打印、运输或日常使用过程中受到***。这种问题我们称其为结构分析与优化问题;这时就需要通过力学与物理的计算(有限元方法--FEM)来优化模型的结构来满足需求; 笔者对于近年来结构优化方面的工作做了一个综述,发表在2017年的《计算机辅助设计与图形学学报》上(PDF)。