基于FDM 3D打印机仿真软件的设计与实现

项目名称：基于FDM 3D打印机仿真软件的设计与实现

项目负责人：宋平莲

一、本项目的研究目的

3D打印机，即快速成型技术的一种机器，采用分层加工，叠加成型方式来造型，会将设计品分为若干薄层，每次原材料生成一个薄层，再通过逐层叠加获得3D实体。3D打印技术是通过计算机辅助设计技术完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者采用分层加工，叠加成型，即将连续的薄型层面堆栈起来，直到一个固态物体成型。

与其它成型工艺相比，FDM具有很多优点：系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全；可以使用无毒的原材料，设备系统可以在办公环境中安装使用；可以成型任意复杂的零件原型，常用于成型具有很复杂的内腔、孔等零件；原材料在成型过程中无化学变化、制件的翘曲变形小；原材料利用率高，且材料寿命长；支撑容易去除，无需化学清洗，分离容易。由于这些优点，FDM快速成型技术已广泛应用于汽车、机械、航空航天、家电、通讯、电子、建筑、医学、玩具等产品的设计开发过程，如产品外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前校验设计以及少量产品制造等，也应用于政府、大学及研究所等机构。用传统方法须几周、几个月才能制造的复杂产品原型，用FDM成型方无需任何刀具和模具，可快速完成实体的造型过程。

二、本项目的研究内容

本课题的目标以PC为平台，以3D SYSTEM公司生产的FDM 3D打印机—3D Touch BFB—3000为原型，开发一个基于OpenGL的3D打印机仿真软件系统。主要研究内容如下：

1.打印机三维模型的建立

2.BFB文件的解析和预打印检查

3.打印路径仿真算法研究

4.人机交互界面的开发

5.打印过程可视化和分层轮廓预览

三、本项目的研究方法

本课题用到的研究方法有： 文献法、 经验总结法、案例研究法和实验法。

（1）通过搜集阅读大量相关文献，总结本课题现有的几种算法及其优缺点。

（2）挑出代表性的1种算法编程实现，熟悉本课题的研究流程以及用到的相关软件。

（3）课题组讨论总结阶段成果及存在的问题，并提出改进算法。

（4）对新算法进行实验，并随时针对出现的问题进行改良。

（5）总结本课题，撰写论文。

四、本项目的研究计划

1.2014年03月~2014年05月，阅读相关参考文献，收集资料并开题；

2.2014年06月~2015年09月，用Visual C++、OpenGL提供的绘图函数创建3D打印机的立体模型；

3.2014年10月~2015年02月，分析并编写BFB文件；

4.2015年03月~2015年06月，研究打印路径仿真算法；

5.2015年07月~2015年09月，通过对BFB文件的解析，提取出文件中打印机喷头的运动坐标，利用Visual C++、OpenGL将打印过程可视化，同时可以分层预览模型打印的轮廓图；

6.2015年10月~2015年12月，开发人机交互界面；

7.2016年01月~2016年03月，进一步完善软件设计，准备结题材料。