熔融沉积快速成型零件成型方向的多目标优化

袁贝贝， 姜兆亮

（山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东 济南 250061）

熔融沉积快速成型零件成型方向的多目标优化

袁贝贝， 姜兆亮

（山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东 济南 250061）

为了实现熔融沉积快速成型（FDM）中零件成型精度和成型效率的协同优化，基于零件成型方向对成型精度和成型效率的影响进行分析，以体积误差最小、零件成型方向上高度最低以及所需支撑体积最小为目标，建立了零件成型方向的多目标优化模型。设计了基于非支配排序遗传算法的智能求解算法，通过对模型的优化计算得到零件成型方向的 Pareto解集，实现了 FDM 零件成型方向的智能优化。最后通过实例验证了所建模型的正确性与算法的有效性。

快速成型；成型方向；遗传算法；多目标优化

熔融沉积快速成型(fused deposition modeling, FDM)制造的零件具有成本低、强度高等优点，但其精度和成型效率之间的矛盾显著。影响FDM精度和效率的主要因素有零件的成型方向和分层厚度，其中，成型方向的选择会直接影响零件的表面质量、成型高度、支撑结构、成型效率以及强度等方面。因此，合理选择零件的成型方向可以实现成型精度与成型效率的协同优化。

目前，FDM中零件的成型方向主要依靠人工确定，对结构复杂的零件难以选出最优的成型方向。所以，国内外学者对快速成型方向的优化做了很多研究，Rattanawong等[1]将台阶效应量化成体积误差，以体积误差最小为目标优化零件的成型方向；……