基于体素的机械臂连续碳纤维3D打印路径规划
来源：计算机集成制造系统杂志2023年第5期北京时间：
作者： 张帆, 魏培祥, 赵圆圆, 涂一文, 谭跃刚
单位：武汉理工大学机电工程学院
摘要：碳纤维长纤3D打印对路径的连续性和复杂构型的无支撑成型均提出了需求。传统三轴熔融沉积3D打印采用平面切片和基于轮廓的路径规划方法,由于成型方向的单一性,悬空结构无法避免支撑的产生;由于采用基于轮廓的路径规划,缺少内部几何信息,无法扩展到曲面空间。针对以上问题,提出了基于机械臂的连续碳纤维3D打印曲面切片和曲面连续路径规划方法。通过三维模型的体素化处理,保证空间信息的完整性;在无支撑无碰撞约束下,分解成系列体素曲面层,保证无支撑成型;采用Fast Marching网格测地线算法,形成曲面空间的连续等距螺旋偏置路径,并对路径进行平滑优化,保证路径的连续性;最后生成用于机械臂3D打印的Gcode路径文件。通过多种三维模型路径规划仿真对比和打印实验,证明了该方法的可行性,实现了曲面分层的无支撑连续路径规划。
关键词：连续碳纤维3D打印,熔融沉积,机械臂,体素化,曲面路径规划
基金资助：国家重点研发计划资助项目(2017YFB1303703)。
