3D打印再獲重要進(jìn)展 中國(guó)科大快速廉價(jià)制造技術(shù)

近日，中科大數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院國(guó)家數(shù)學(xué)與交叉科學(xué)中心（合肥）圖形與幾何計(jì)算實(shí)驗(yàn)室及“創(chuàng)客空間”研究小組，在3D打印（快速制造）領(lǐng)域取得了重要研究進(jìn)展，提出了一種快速、廉價(jià)制造大物體的技術(shù)。該研究成果論文已被計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)(TOP)會(huì)議SIGGRAPH 2016接收，并全文發(fā)表在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)(TOP)期刊ACM Transactions on Graphics上。

(圖1：結(jié)合3D打印和平面激光切割各自的制造優(yōu)勢(shì)，提出一種快速、廉價(jià)的分塊制造大物體的方法)

3D打印和平面激光切割是近年來(lái)逐漸成熟和廣泛使用的快速成型制造技術(shù)。3D打印通過(guò)快速自動(dòng)成型系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)結(jié)合，可以制造出各種形狀復(fù)雜的物體。然而，3D打印機(jī)打印尺寸有限，無(wú)法直接打印體積較大的物體。與3D打印相比較，平面激光切割雖然只能制造具有2D形狀的物體，但其制造材料成本低、切割速度非�？�。該研究結(jié)合3D打印和平面激光切割各自的制造優(yōu)勢(shì)，提出一種快速、廉價(jià)的分塊制造大物體的方法。

該方法將3D模型表達(dá)為內(nèi)部的凸多面體粗略表達(dá)及外部的精細(xì)表達(dá)：凸多面體的面由激光切割板塊通過(guò)空間的自鎖結(jié)構(gòu)組裝成內(nèi)部的支撐結(jié)構(gòu)，然后將多個(gè)3D打印部件貼附到支撐結(jié)構(gòu)上保證物體表面的細(xì)節(jié)外觀（圖1）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法比簡(jiǎn)單的分塊打印方法節(jié)省60%的材料成本和制造時(shí)間，并使得制造出的物體滿足所要求的連接強(qiáng)度、整體平衡性及可打印性。該研究結(jié)果已在3D打印業(yè)界受到高度關(guān)注，并有多家企業(yè)向我們表示合作產(chǎn)品化意向。

數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院“創(chuàng)客空間”位于我校東區(qū)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院管理科研樓12樓，內(nèi)有3D打印機(jī)、3D掃描儀、激光切割機(jī)、六軸機(jī)器臂、移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)、四翼飛行器、電動(dòng)工具、五金工具與各種電子儀器等設(shè)備，為我校本科生和研究生提供一個(gè)開(kāi)放的創(chuàng)新創(chuàng)意硬件與軟件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與環(huán)境，并有多項(xiàng)成果論文在國(guó)際期刊上發(fā)表。來(lái)自于創(chuàng)客空間的汪子琦同學(xué)為我校數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院三年級(jí)本科生，為該研究論文的主要成員之一。

（圖2. 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院圖形與幾何計(jì)算實(shí)驗(yàn)室的“創(chuàng)客空間”）

我校是該研究論文的第一完成單位和通訊作者單位，其中第一作者宋鵬為我校計(jì)算機(jī)學(xué)院特任副研究員，通訊作者劉利剛為我校數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授。

此項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)“優(yōu)秀青年”基金、國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院“百人計(jì)劃”的支持。


來(lái)源：中國(guó)科大新聞網(wǎng)