基于熔融沉积成型技术的支撑算法设计

，

(南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016)

0 引言

熔融沉积成型(FDM)是快速成型技术中一项发展较为成熟的技术。熔融沉积制造技术将热塑性材料，如PLA,ABS等加热熔融，出丝机构挤出丝状熔丝，并沿着特定轨迹运动，层层堆叠而成一个完整的物体模型[1]。该技术的一个显著问题在于，由于刚喷出的熔丝呈现熔融态，它的有效堆积取决于下层是否存在实体。因此，添加支撑结构就显得尤为重要。生成的支撑结构端部和物体模型的悬空部分相融合，在模型打印结束后对支撑结构进行人为剥除。

如何合理地添加支撑结构，是确保某些模型能够完整且精确打印出来的前提条件。关于熔融沉积成型的支撑算法，已有大量的研究工作开展，其重点主要围绕待支撑部位的选择和支撑结构的添加2个方面。Allen[2]使用三角面片与水平面之间的夹角作为判断添加支撑结构的条件。Vanek等人[3]提出了模型最优的放置方式，并建立树状支撑结构。Huang[4]和Snead[5]等人利用布尔运算计算上下切片层之间的差值，以决定上层切面需要添加的支撑的面积大小。Strano[6]等人提出对支撑结构内部进行蜂窝状掏空，陈之佳[7]等人对布尔运算进行改进，提出了一种基于直线扫描的支撑结构生成方法。Wang[8]等将建筑学中的框架结构引入支撑结构设计中。魏潇然[9]等人根据熔丝的特点作为待支撑点的选取依据。陈岩[10]等人提出设置一个支撑参数来作为判断模型轮廓点是否需要添加支撑的点的判断。……