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3D打印研究再获重大进展:实现快速和廉价制造大物体的技术

     

        近日,我校数学科学学院国家数学与交叉科学中心(合肥)图形与几何计算实验室(http://gcl.ustc.edu.cn)及创客空间研究小组在3D打印(快速制造)领域取得了重要研究进展,提出了一种快速、廉价制造大物体的技术。该研究成果论文已被计算机图形学领域的顶级(TOP)会议SIGGRAPH 2016接收,并全文发表在计算机图形学领域的顶级(TOP)期刊ACM Transactions on Graphics上。(http://staff.ustc.edu.cn/~songpeng/subpage/2016-SIGGRAPH-CofiFab/index.html


(图1结合3D打印和平面激光切割各自的制造优势,该项工作提出一种快速、廉价的分块制造大物体的方法)


 

       3D打印和平面激光切割是近年来逐渐成熟和广泛使用的快速成型制造技术。3D打印通过快速自动成型系统与计算机图形数据结合可以制造出各种形状复杂的物体。然而,3D打印机打印尺寸有限,无法直接打印体积较大的物体。与3D打印相比较,平面激光切割虽然只能制造具有2D形状的物体,但其制造材料成本低、切割速度非常快。该研究结合3D打印和平面激光切割各自的制造优势,提出一种快速、廉价的分块制造大物体的方法。

       该方法将3D模型表达为内部的凸多面体粗略表达及外部的精细表达:凸多面体的面由激光切割板块通过空间的自锁结构组装成内部的支撑结构,然后将多个3D打印部件贴附到支撑结构上保证物体表面的细节外观(图1)。实验结果表明该方法比简单的分块打印方法节省高达60%的材料成本和制造时间,并使得制造出的物体满足所要求的连接强度、整体平衡性及可打印性。该研究结果已在3D打印业界受到高度关注,并有多家企业向我们表示合作产品化意向。

 

        数学科学学院“创客空间”位于我校东区数学科学学院管理科研楼12楼,内有3D打印机、3D扫描仪、激光切割机、六轴机器臂、移动机器人平台、四翼飞行器、电动工具、五金工具与各种电子仪器等设备,为我校本科生和研究生提供一个开放的创新创意硬件与软件实现平台与环境。其中多项成果的论文在国际期刊上发表。来自于创客空间的汪子琦同学为我校数学科学学院三年级本科生,为该研究论文的主要成员之一。


(图2. 数学科学学院图形与几何计算实验室的“创客空间”)      


 

 

       我校是该研究论文的第一完成单位和通讯作者单位,其中第一作者宋鹏为我校计算机学院特任副研究员,通讯作者刘利刚为我校数学科学学院教授。

   

       此项工作得到国家自然科学优秀青年基金、国家自然科学基金和中科院百人计划的支持。

 

 

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