基于3D打印技术的复杂曲面结构设计与优化方法

作者：童疏影

来源：中国机械, 2023, (25): 7-10.

• 3D打印技术
• 复杂曲面结构
• 极小曲面模型
• isosurface函数
• 点集函数

3D打印技术在工业领域的应用已经涉及多个行业，如汽车、航空航天、建筑、医疗、教育等。其中，复杂曲面结构是一种常见的工业设计元素，它具有高强度、低重量、美观等特点，广泛应用于航空航天、建筑、生物医学等领域。然而，传统的网格模型在复杂曲面结构设计中存在着许多问题，如网格质量不高、计算量大、难以优化等。因此，本文提出了一种基于isosurface函数和点集函数的极小曲面模型结构设计与优化方法，旨在提高复杂曲面结构的设计质量和性能。首先，根据复杂曲面结构的形状和尺寸，利用点集函数生成初始网格，并引入平均曲率项作为网格优化的目标函数。其次，利用isosurface函数替代隐式方程项，生成基于平均曲率为零的极小曲面模型结构，并对其进行优化和调整。再次，将极小曲面模型结构转换为3D打印所需的格式，并进行仿真和实验验证。最后，通过与基于隐式方程的网格模型进行对比分析，证明本文所提方法能够有效提高复杂曲面结构的设计质量和性能，为3D打印技术在复杂曲面结构设计与制造中的应用提供了一种有效的工具。

• 单位
  四川工程职业技术学院