文 献 综 述
1 引言
增材制造(Additive Manufacturing ：AM)技术是近年来得到广泛关注与快速发展的先进制造技术。该技术能够实现几乎任意复杂零件的快速制造，极大地拓展了三维产品的设计自由度，有效的弥合了设计与制造两个产品开发阶段的技术鸿沟，使得设计制造一体化趋势愈加明显。
随着优化技术、计算机技术和有限元计算方法的不断完善与成熟, 3D打印中的结构优化技术在近几十年有了巨大的发展。目前，国内外学者对3D打印中的模型结构优化技术都进行了深入的研究，越来越多的结构分析与优化设计方法被不断提出。本课题主要研究面向3D打印的模型优化设计方法，以曲面偏置技术为主题，研究载荷约束条件下的三维曲面变厚度偏置造型技术，并基于FDM三维打印设备验证设计结果的有效性。
2 3D打印中模型优化方法的国内外发展及现状
2.1 国内发展状况
2009年,大连理工大学的曹利新等[1]基于Cesaro微分几何的方法，提出了用于计算中轴的实际的跟踪算法。他们以手的轮廓为例，通过寻找具有正值的边界曲率的最大值来找到跟踪算法的五个终点，从而确定中轴线、相应的中轴线圆圈（如图2.1所示）及边界的偏移曲线（如图2.2所示）。
图2.1 手的中轴线和中轴线圈 图2.2 手轮廓的偏移曲线
2011年,西安交通大学的罗恒等[2]为了降低光固化快速成型中成型件的表面粗糙度，解决现有偏置算法中效率低、轮廓自相交和互相交等问题，提出一种基于直骨架、适用于二维多连通区域多边形单调链分解的方法。
2012年,南京航空航天大学的赵巍及戴宁[3]针对三角网格模型偏置过程中出现的自交和断裂等问题, 提出了一种基于特征点的离散建模偏置方法。该方法适用于离散建模, 主要思路是通过对三角网格模型进行特征探测, 根据特征类型分类定义顶点, 基于特征点及法矢信息构建偏置点集, 并采用体素表示方法完成自交处理, 构建最终偏置模型。该算法连续模型的偏置运算示意图如图2.3所示。
图2.3 连续模型的偏置运算示意图
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