1. 研究目的与意义
1.1 选题背景与意义
3D打印的原理是基于“分层制造，堆叠成型”的方式实现零件的快速制造。其中，切片程序是连接三维实体（CAD模型）和3D打印零件的桥梁。根据工艺要求及相关参数，切片软件把模型文件按照指定的厚度切成一系列的二维平面，生成3D打印机的控制指令。切片过程中，由于横截面层会出现上层尺寸大于下层的情况，所以在模型中会有一些悬空部位。这就需要添加支撑结构，但是外部支撑结构在打印结束后需要去除，这就会带来一系列问题，例如支撑结构难以去除、模型表面受损等等。所以在模型内部添加支撑结构成为了值得研究的方向。填充结构的选择与设计，对最终3D打印零件的强度具有至关重要的影响。
在填充方面，通常填充密度的选择是规则固定的，并未考虑不同打印件不同的强度要求，填充密度的分布对打印件的质量有着重要影响。在填充结构方面，不同的切片软件会通过不同的方式填充打印件内部，通常是正方形、三角形或六边形网格。虽然这些填充结构会稍微增加打印件的强度并且对打印件的顶层起到支撑作用，但它们并不是理想的解决方案。因为填充类型和相关几何特征参数的选择往往是随意的，并未充分考虑3D打印结构的工程热力约束等因素的影响，这直接导致最终打印件的强度大大低于期望值。基于此，本课题拟基于有限元结构分析，并根据分析结果对3D打印结构进行自适应支撑结构设计，这对于提高3D打印零件的强度和效率具有重要的意义。
2. 研究内容和预期目标
2.1 研究目标
本课题拟基于开源切片程序CuraEngine和Calculix有限元程序进行算法研究，实现填充结构的自适应优化。
2.2 研究内容
3. 研究的方法与步骤
3.1 拟采取的研究方法与技术路线
1、对相关背景文献进行调研，了解现状和主流研究方向，确定研究问题和方向。
2、确定主要方案难点以及可行性。
4. 参考文献
[1]. 纪连正. 3D打印自适应分层算法与成型方向优化方法研究[D].电子科技大学,2021.
[2]. 孙芸. 基于Web的多孔结构3D打印路径规划[D].华侨大学,2020.
[3]. 欧阳雪峰. 熔融沉积3D打印成型分层切片算法研究[D].哈尔滨理工大学,2022.
5. 计划与进度安排
2024.2.20-2024.3.15 收集资料，并完成英文文献翻译；
2024.3.16-2024.3.25 撰写开题报告，完成开题工作；
2024.3.26-2024.4.10 基于CuraEngine命令进行二次开发，实现模型导入与自动切片；
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