轻量化结构作为当前工业应用中优化模型的重要手段,有效提升了三维打印市场的活力。随着三维打印技术的日趋成熟,如何打印轻质、高强度的模型变的越来越重要。本文首先分析了模型的预处理技术,然后针对填充轨迹进行深入研究。本文主要研究工作如下:(1)针对轻量化轨迹的预处理技术,分别提出基于拓扑结构的快速分层算法和轮廓偏置算法。首先计算每个三角面片极值范围内与切平面相交的所有交线段,并将交线段及其编号按照切平面序号存储,另外将三角面片索引及线段序号存到无序map容器中,然后根据拓扑结构及存储结构将线段连接成闭环。其次,对闭环做轮廓偏置操作,根据闭合轮廓编号原理去除无效环,得到有效的偏置环,实现了轻量化轨迹的预处理操作。(2)针对轻量化填充轨迹的生成技术,提出了蜂窝结构和交叉路径结构。其中蜂窝路径的生成算法包括蜂窝路径单元的参数设计、填充算法和分割建模过程。基于往复直线路径的交叉路径,首先按照每条线段计算扫描路径的交点并存储,然后按照每条扫描线的X或Y坐标对交点排序,并按奇偶交点的原则将点连接成填充线段。最终实现了交叉路径的快速生成。(3)针对蜂窝状胞元参数优化模型的力学特性,提出运用有限元软件Abaqus进行有限元仿真的方法。首先建立基于材料最少和自适应压应力轨迹的优化数学模型,实现蜂窝参数和力学性能的关联,然后根据准静态压缩力学行为建立有限元仿真模型,并通过有限元分析来验证自适应蜂窝结构的承载性能和非均布载荷下蜂窝轨迹的性能,得到最优解。经过上述研究,基于VS2008和OpenGL开发平台,自主研发了面向金属三维打印的切片与路径规划软件模块,并在仿真软件完成轨迹验证,达到了预期设计目标。