Được xuất bản trên tạp chí Additive Manufacturing, một nhóm trình bày cách thức thuật toán cắt lát động để sản xuất phụ gia tuân thủ sử dụng các chiến lược cắt lát đa hướng hiện có mà không cần thêm bất kỳ tính toán bổ sung nào vào quy trình.

Trong những năm gần đây, sản xuất phụ gia (AM), một kỹ thuật thường được gọi là in 3D, đã trở thành một phần quan trọng của sản xuất. Điều này được thúc đẩy bởi thực tế là AM có khả năng chế tạo các hình học cực kỳ phức tạp mà trong thế giới ngày nay mang lại cho các nhà sản xuất và nhà phát triển sự tự do thiết kế hình học tối đa.

Một trong những thách thức chính trong AM là tìm ra một thuật toán có khả năng cắt các mô hình 3D với cấu trúc hỗ trợ tối thiểu. Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật Cơ khí, Đại học Sichaun, Trung Quốc đã phát triển một chiến lược mới để cắt đa hướng trong AM.

Khắc phục hạn chế

Việc cắt lát theo hướng đồng nhất hiện nay bị hạn chế bởi nhu cầu về kiến ​​trúc hỗ trợ của bất kỳ phần nhô ra nào thường dẫn đến lãng phí vật liệu và bề mặt hoàn thiện kém. Để khắc phục những hạn chế này, người ta đã nỗ lực thiết kế các công nghệ AM không hỗ trợ.

Theo đó, trọng tâm nghiên cứu đã chuyển từ phát triển các chiến lược cắt theo hướng thống nhất mới sang các kỹ thuật cắt đa hướng. Để làm như vậy, hai cách tiếp cận chính được xem xét: phân hủy thể tích và khai thác bộ xương.

Tuy nhiên, cả hai cách tiếp cận này đều bị hạn chế bởi các ràng buộc thiết lập riêng của chúng bao gồm độ phức tạp tính toán và độ chính xác hạn chế trong việc trích xuất mô hình. Do đó, Wang et al. đã đề xuất một thuật toán cắt nhiều hướng động để không hỗ trợ sản xuất phụ gia tuân thủ.

Chiến lược đa hướng mới

Chiến lược mới được thực hiện đã xác định trực tiếp mặt phẳng cắt của mỗi lớp và khi mặt phẳng cắt được tìm thấy, các điểm cắt sẽ được tính toán. Do đó, ý tưởng xác định mặt phẳng cắt hiện tại từ điểm cắt trước đó và độ dày được đưa ra.

Vì thuật toán cắt lát đa hướng nâng cao về cơ bản khác với các thuật toán cắt lát đa hướng hiện có nên độ chính xác và hiệu quả của thuật toán cắt lát đề xuất đã được xây dựng.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm so sánh in 3D: “ Việc in 3D theo khuôn mẫu với thuật toán cắt lát được đề xuất được chứng minh là có khả năng giảm hiệu ứng cầu thang và chế tạo các cấu trúc nhô ra mà không cần vật liệu hỗ trợ ,” Wang nói.

Để xác định mặt phẳng cắt tối ưu của mỗi lớp, mối quan hệ hình học giữa mỗi mặt phẳng cắt và mô hình 3D đã được sử dụng. Sau đó, đường bao cắt được thu nhận thông qua việc áp dụng phép biến đổi tọa độ theo mặt phẳng cắt tối ưu.

Nhóm nghiên cứu đã có thể chứng minh điều này thông qua một loạt các thử nghiệm cắt lát với các mô hình có tính năng đại diện. Kết quả chứng minh rằng chiến lược đa hướng mới có hiệu quả và có độ chính xác tốt hơn so với các phương pháp đa hướng khác đã có trước đó.

Nhóm nghiên cứu cũng so sánh kết quả của họ với các phương pháp cắt 3D theo hướng thống nhất và nhận thấy rằng chiến lược mới không tạo ra 'hiệu ứng cầu thang' mà chỉ tạo ra một bề mặt nhẵn mà không cần thêm cấu trúc hỗ trợ.

Bước tiếp theo

Một cách hiệu quả, các nhà nghiên cứu đã có thể chỉ ra rằng chiến lược đa hướng mới vượt trội hơn so với các phương pháp cắt lát khác và cung cấp các giải pháp cho việc hạ thấp cấu trúc nhô ra mà không cần vật liệu hỗ trợ.

Vì vậy, trong khi nhóm có thể chứng minh rằng chiến lược của họ là một sự cải tiến so với các phương pháp trước đó, những lo ngại đã được đặt ra rằng sẽ cần nghiên cứu thêm để cải thiện thuật toán ở cơ sở của chiến lược vì những khó khăn có thể gặp phải với đa cấu trúc rẽ nhánh.

Do đó, các nhà nghiên cứu kêu gọi một nghiên cứu bổ sung tập trung vào việc nâng cao “chi phí tính toán, xử lý ngoại lệ và mở rộng thuật toán” để cải thiện hiệu quả và độ chính xác của chiến lược mới.

Nhóm vẫn tin tưởng rằng có thể phát triển một cách tiếp cận cắt lát đa hướng hiệu quả để sản xuất phụ gia tuân thủ không hỗ trợ (in 3D) và cải tiến công nghệ ngày càng phát triển. Đổi lại, điều này có thể mở ra những tiềm năng mới và cải thiện các phương pháp chế tạo để chế tạo các hình học cực kỳ phức tạp trong các lĩnh vực đa dạng như kỹ thuật mô và sản xuất thiết bị điện tử.

(Nguồn:Azom.com)

 

Cảm ơn đã theo dõi hết bài viết!!!