摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2国内外研究现状 3

1.2.1国内研究现状 3

1.2.2国外研究现状 4

1.3本文的研究内容 5

第二章 支撑结构类型及支撑设计方法概述 6

2.1支撑结构设计准则 6

2.2支撑结构类型 6

2.3手动支撑设计方法 7

2.4自动支撑设计方法 7

2.5本章小结 8

第三章 STL模型的读取与显示 10

3.1 STL文件简介 10

3.2 STL文件的读取与拓扑信息的建立 11

3.3 STL模型的显示 14

3.3.1 OpenGL简介 14

3.3.2 OpenGL基本工作流程 15

3.4 STL文件显示 16

3.5本章小结 16

第四章 待支撑区域的识别 17

4.1需要添加支撑的区域 17

4.2待支撑面的识别 18

4.2.1 待支撑面的几何特征 18

4.2.2待支撑面的提取 18

4.3悬吊点的识别 20

4.3.1悬吊点的几何特征 20

4.3.2悬吊点的提取 21

4.4悬吊边的识别 22

4.4.1悬吊边的几何特征 22

4.4.2悬吊边的提取 23

4.5 本章小结 25

第五章 对待支撑区域进行支撑 26

5.1 对待支撑面进行支撑 26

5.1.1 对待支撑面轮廓添加轮廓支撑 26

5.1.2 对待支撑面添加薄壁网格支撑 28

5.1.3轮廓支撑和薄壁网格支撑的优点 30

5.2 对悬吊点进行支撑 31

5.2.1 对悬吊点添加支撑 31

5.3 对悬吊边进行支撑 32

5.3.1 对悬吊边添加支撑 32

5.4 本章小结 33

第六章 支撑自动生成程序的介绍及测试 34

6.1 软件模块的结构划分 34

6.2 程序界面的介绍 35

6.3 实例展示 37

6.4 本章小结 38

第七章 环境影响及经济性分析 39

7.1 环境影响分析 39

7.2 经济性分析 39

第八章 总结与展望 40

8.1 全文总结 40

8.2 研究展望 40

致谢 42

参考文献 43

摘 要

快速成型技术是上世纪80年代发展起来的一门新兴技术，和传统的制造加工方法相比，它有以下几个突出的优点：生产周期短、生产成本低、市场响应快。快速成型技术现在得到了越来越多的应用，如医疗器具、汽车、建筑模型和飞机零件制造等领域，很多企业乃至国家都非常重视发展快速成型技术。熔丝沉积成型（FDM）技术是快速成型技术中应用较广的一种技术，其原理是逐步送进热融塑料丝来堆积产品每一层的轮廓，从而形成产品原形。

在FDM工艺中，支撑自动生成是一项关键性技术，支撑自动生成可大大减少人工支撑设计带来的遗漏和错误，也是快速成型工艺系统软件所必须具备功能之一。基于对支撑合理性的考虑，本文就适用于熔丝沉积成型技术的支撑自动生成方法进行了研究。根据FDM 工艺成型的特点，分析了适合该工艺的支撑类型和结构，提出了支撑设计原则。为了生成符合结构的支撑结构，本文基于对 STL 模型的分析，将三角形面片进行分类，并将待支撑区域分为：悬吊面、倾斜角度过大的下表面、悬吊边与悬吊点几种特征类型，并实现了特征的识别算法。

然后以典型的支撑结构为基础，设计针对各待支撑区域的支撑结构：

1）待支撑面区域上的支撑结构分为：对其轮廓添加的轮廓支撑、对其轮廓内部添加的薄壁网格支撑。

2）对悬吊点添加的是“十字支撑”和“多肋板支撑”。

3）对悬吊边添加的是单墙支撑。

关键词：FDM工艺；STL；支撑生成算法；支撑结构

Abstract

RP (Rapid Prototyping) is a new technology developed since 80s last century. Comparing with traditional manufacturing method, it has some special advantages: short produce time, rapid response to market and low produce cost. RP technology is widely used in many fields such as medical apparatus, architecture modeling, automobile and aircraft parts manufacturing. Nowadays, more and more companies and even countries have attached great importance to the development of rapid prototyping technology. Fuse deposition (FDM) technology is a rapid prototyping technology used in a wide range of technology, the principle is gradually sent to the hot melt plastic wire to accumulate the contours of each layer of the product, thus forming the product prototype.

In the FDM process, support automatically generated is a key technology, support the automatic generation can greatly reduce the artificial support design to bring the omission and error, but also rapid prototyping process system software must have one of the functions. Based on the consideration of the rationality of support, this paper studies the automatic generation method of support for fuse deposition technology. According to the characteristics of FDM process forming, the supporting type and structure suitable for the process are analyzed, and the supporting design principle is put forward. In order to generate the supporting structure of the structure, this paper divides the triangular patches according to the analysis of the STL model, and divides the area to be supported into the suspension surface, the lower surface with the angle of inclination, the hanging side and the suspension point Several feature types, and to achieve the characteristics of the identification algorithm.

Then based on the principle, this paper design optimum support structure derived from typical support structure.