3D drukāšanā 3D digitālais modelis ir priekšnoteikums un pamats, un rezultāts ir 3D drukāšana, kas padara 3D modeli par "ziedu uz zemes". Tomēr daudzos gadījumos 3D modeli nevar tieši izvadīt uz 3D printeri vai drukātie objekti neatbilst lietotāju vajadzībām. Šajā laikā ir nepieciešams iziet dažas ģeometriskas modelēšanas un apstrādes metodes, lai labotu, pielāgotu, apstrādātu un optimizētu ievades 3D modeli, lai tas varētu labāk apmierināt 3D drukāšanas vajadzības un novērst drukātā objekta normālu darbību. .
Datorgrafikā vai datorizētā ģeometriskā dizainā 3D modelēšanas galvenais mērķis ir modelēšana, renderēšana vai animācija, ņemot vērā modeļa matemātiskās īpašības, piemēram, virsmas formu, nepārtrauktību, gludumu, materiālu, deformāciju un citas īpašības; 3D drukāšanā 3D modeļa izeja ir fizisks modelis, un fiziskā modeļa fizikālās īpašības (mehāniskās īpašības un funkcionālās īpašības) ir jāapsver vairāk. Tāpēc tradicionālās 3D modelēšanas un apstrādes metodes ir jāturpina pārskatīt un nostiprināt, un modelēšanas procesā ir jāņem vērā fiziskā modeļa mehāniskās un funkcionālās īpašības. No vienas puses, modeļa matemātiskās īpašības ietekmē tā fizikālās īpašības; no otras puses, prasības attiecībā uz fizikālajām īpašībām ietekmē matemātisko īpašību modifikāciju. Šīs divas īpašības ietekmē viena otru un bieži prasa iterāciju apstrādes un optimizācijas procesā. Mēs to saucam par uz ražošanu orientētu ģeometrisko dizainu un optimizāciju. Ir daudz ģeometriskās apstrādes un optimizācijas aprēķinu problēmu, mēs īsumā apkopojam šādi:
1. Ģeometriskā aprēķina problēma: Ņemot vērā 3D digitālo modeli, tas ir jādiskritē trīsstūrveida režģī (STL fails), pēc tam jāpievieno aizpildīšanas struktūra un atbalsta struktūra, pēc tam šķēles aprēķins un ceļa plānošana un visbeidzot jānosūta uz 3D printeri, izmantojot G kodu Izvadiet fizisku modeli. Šis process ir 3D printera griešanas dzinēja programmatūras galvenais darbs, kas ietver daudz ģeometrisku aprēķinu;
2. Drukāšanas ierobežojumi: Daudzos gadījumos ievades 3D modelim ir dažas problēmas, un to nevar tieši izvadīt uz 3D printeri. Piemēram, paša 3D modeļa topoloģija nav standartizēta un to nevar sagriezt; drukāšana neizdodas peldošās daļas dēļ; Modeļa izmērs ir pārāk liels, pārsniedzot printera drukāšanas lieluma ierobežojumu; neņemot vērā stabilitāti, izdrukāto priekšmetu nevar novietot normāli utt.;
3. Strukturālās optimizācijas problēma: Tā kā dizainerim trūkst zināmas dizaina pieredzes un mehāniskās zināšanas, dizaina rezultāts netiks izdrukāts normāli strukturālo problēmu dēļ vai arī pēc 3D drukāšanas būs dažas strukturālās stiprības problēmas. Nepietiekama izturība var sabojāt 3D modeli drukāšanas, transportēšanas vai ikdienas lietošanas laikā. Mēs saucam šāda veida problēmu par strukturālas analīzes un optimizācijas problēmu; šajā laikā ir nepieciešams optimizēt modeļa struktūru, izmantojot mehāniskus un fiziskus simulācijas aprēķinus (Ierobežota elementa metode-FEM), lai izpildītu prasības.
4. Funkcionālās pielāgošanas problēmas: Pielāgošana ir viena no lielākajām 3D drukāšanas priekšrocībām, un šeit ir radies liels skaits pētniecības jautājumu un pētniecības metožu. Piemēram, (1) 3D drukāšanai pielieto dažādus zīmēšanas teorijā izstrādātus modeļus un metodes, kas ietver drukāto materiālu izskata simulāciju, mērīšanu un sintēzes optimizāciju; (2) medicīnas, izglītības, izklaides un modes vajadzībām Modeļa pielāgošanas problēma un apgrieztā dizaina problēma gaismas, ēnu un skaņas efektiem; (3) Objekti ar īpašām funkcijām, kas samontēti ar apakšbloku projektēšanu un drukāšanu un caur eņģēm, skriemeļiem, zobratiem, motoriem un citām mehāniskām ierīcēm, ieskaitot daudzus mehānismus Projektēšanas un optimizācijas jautājumi.
Pēdējos gados pētījumiem par ģeometrisko dizainu un optimizāciju ražošanai ir pievērsta plaša uzmanība, un tie pakāpeniski ir kļuvuši par pētniecības karsto punktu.