3D打印物體的穩(wěn)定平衡優(yōu)化

□李 肖

（西京學(xué)院 陜西 西安 710123）

3D打印物體的穩(wěn)定平衡優(yōu)化

□李 肖

（西京學(xué)院 陜西 西安 710123）

隨著社會(huì)科技的快速進(jìn)步，3D打印技術(shù)正在慢慢影響著人們的生活和工作，同時(shí)也賦予了人們更強(qiáng)的創(chuàng)造能力。3D打印技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)的3D建模軟件對(duì)人們所需物體進(jìn)行建模，然后利用3D打印技術(shù)制造人們所需物體。在計(jì)算機(jī)的虛擬空間內(nèi)，人們可以隨心所欲的構(gòu)建自身所需求的虛擬物體，然后利用3D打印技術(shù)進(jìn)行制造，但是在打印過程中，人們發(fā)現(xiàn)打印出的物體在穩(wěn)定性上還存在一定的缺陷，這使3D打印技術(shù)的應(yīng)用受到了一定的影響。本文以優(yōu)化3D打印物體的穩(wěn)定和平衡為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)3D打印進(jìn)行了有效的分析和研究，希望可以為人們今后的高質(zhì)量生活提供一定的幫助。

3D打?。环€(wěn)定；平衡；優(yōu)化

3D打印技術(shù)的橫空出世為人們的生活及工作帶來(lái)了較多的便利條件，同時(shí)也更好的實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)不同物體的創(chuàng)造能力，這對(duì)后世的人們及生活帶來(lái)了較大的影響。但是3D打印技術(shù)還處于剛剛起步階段，很多的應(yīng)用能力及技術(shù)還不太成熟，如何對(duì)3D打印物體的穩(wěn)定平衡進(jìn)行合理優(yōu)化已經(jīng)引起了人們更多的關(guān)注，這對(duì)3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用有著重要的作用，也是影響人們生活質(zhì)量的重要因素。

1 3 D打印技術(shù)的發(fā)展歷程

3D打印技術(shù)被人們稱為是第三次工業(yè)革命的導(dǎo)火索，3D打印技術(shù)在為人們帶來(lái)機(jī)遇的同時(shí)也為人們帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。但是與此同時(shí)，3D打印技術(shù)也向人們發(fā)起了新的挑戰(zhàn)。有很多研究學(xué)者運(yùn)用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)出了新的支撐結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅僅能夠?yàn)槿藗児?jié)省大量的時(shí)間和成本，還能夠解決打印失敗的問題。在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中，3D數(shù)字模型并不需要遵循相應(yīng)的物理守恒規(guī)律，例如重力、摩擦力等，如果要運(yùn)用3D打印，一些違反物理規(guī)則的物體就不能在現(xiàn)實(shí)世界中得到相同的效果。然而實(shí)際上計(jì)算機(jī)3D打印技術(shù)對(duì)于一些有關(guān)圖形方面的設(shè)計(jì)而言，具有很大的突破性成就。

2 影響3 D打印物體穩(wěn)定平衡的因素

2.1 靜力平衡因素

根據(jù)牛頓學(xué)原理來(lái)看，物體在受到外界作用力的情況下必將會(huì)改變?cè)械倪\(yùn)動(dòng)軌跡，尤其是在受到了來(lái)自于不同方向的作用力，使得物體保持靜止或者是勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)用。當(dāng)物體放在水平面上的時(shí)候，物體受到的重力G以及水平面對(duì)它垂直向上的支持力N等大反方向共線。這時(shí)候物體所受的力為零，也就是物體能夠恰好保持平衡。這種原理也就是人們常說(shuō)的精力平衡原理。靜力平衡因素在3D打印技術(shù)當(dāng)中具有較多的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的打印過程中，人們一定要充分的認(rèn)識(shí)到穩(wěn)定平衡的重要性，通過完善現(xiàn)階段的技術(shù)，進(jìn)而更好的提升打印技術(shù)。

2.2 穩(wěn)定平衡因素

物體當(dāng)達(dá)到何時(shí)的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)平衡是3D打印技術(shù)所研究的一個(gè)關(guān)鍵性因素，物體達(dá)到平衡的時(shí)候說(shuō)明其各個(gè)方向所受的力都是相等的，當(dāng)物體受到外力F的時(shí)候，物體偏離初始位置，當(dāng)撤去外力F的時(shí)候，物體有能夠恢復(fù)到了最初的位置。這種原理也被人們稱之為穩(wěn)定平衡原理。重力和支持力是物體受到了兩種力，這兩種力是物體保持穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素。也是物體從偏離位置恢復(fù)到最初位置的關(guān)鍵性因素。換一種角度來(lái)看，如果站在能量的角度上來(lái)看，勢(shì)能較低的物體往往比較穩(wěn)定，因?yàn)樗械奈矬w都會(huì)朝著勢(shì)能較低的方向發(fā)展，當(dāng)物體自身的質(zhì)心較低，尤其是當(dāng)物體傾斜的時(shí)候，其質(zhì)心往往會(huì)被抬的較高。而在這一過程中，物體質(zhì)心的變化，也必將會(huì)導(dǎo)致物體有一種傾斜向下的趨勢(shì)。

3 3 D打印物體穩(wěn)定平衡的優(yōu)化措施

3D打印物體具有一定的優(yōu)勢(shì)，在優(yōu)化該類措施的時(shí)候，應(yīng)該從多個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行分析和研究。通常情況下應(yīng)該在三角網(wǎng)格當(dāng)中進(jìn)行輸入或者是輸出，因?yàn)槲矬w在外力的作用下往往會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)的情況，若要滿足質(zhì)心高度隨著傾斜角度的增加而增加，就應(yīng)該注重物體平衡放置的位置，因?yàn)椴煌奈恢帽貙?huì)導(dǎo)致物體自身的穩(wěn)定性有所不同。要想保證3D打印物體具有一定的平衡機(jī)制，首先就應(yīng)該確保其擁有平衡穩(wěn)定優(yōu)化算法，但是其目標(biāo)函數(shù)還是較為復(fù)雜的，有些為挖空算法，這類算法也是在三角形網(wǎng)格當(dāng)中進(jìn)行設(shè)置的，既需要考慮其角度的設(shè)計(jì)，也需要注重網(wǎng)格是否存在變形的因素。

結(jié)束語(yǔ)

本文主要論述了3D打印物體的穩(wěn)定平衡優(yōu)化等內(nèi)容，通過分析可以發(fā)現(xiàn)，物體質(zhì)量分布與其材料有著密切的關(guān)系，目前由于我國(guó)3D打印技術(shù)受到了一些因素的局限和限制，所以在做該項(xiàng)研究的時(shí)候，還應(yīng)該考慮一些其他的因素，對(duì)于3D打印制造物體時(shí)內(nèi)部出現(xiàn)的懸空問題，將會(huì)對(duì)3D打印物體技術(shù)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

[1]劉利剛，徐文鵬，王偉明.3D打印中的幾何計(jì)算研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2015（06）：104-105.

1004-7026（2017）05-0116-01

TP391.41

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.05.073

李肖（1996.9-）,性別：女,籍貫：四川綿陽(yáng),研究方向:材料快速成型技術(shù)。