在增材制造領(lǐng)域，大多數(shù)設(shè)備仍然在使用傳統(tǒng)的3軸機(jī)床，5軸機(jī)床雖然可以印刷復(fù)雜的幾何形狀，但是現(xiàn)有的設(shè)備仍然需要打印支撐結(jié)構(gòu)。如果沒有支撐，則將使用更少的材料，并且機(jī)器花費(fèi)更少的時間進(jìn)行主動打印，從而節(jié)省大量時間和成本，不幸的是實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的軟件仍然缺乏。近期，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了專門用于5軸機(jī)床的工藝軟件，通過自動切片過程的算法驅(qū)動使增材制造涉及的決策過程自動化。

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無支撐的3D打印零件分解區(qū)域

該軟件通過確定零件的各個部分及其方向來工作，從而使它的算法可以確定要首先印刷零件的哪個部分以及以哪個角度印刷。通過這種分解過程，零件的幾何形狀被分解為單獨(dú)的塊，從而每個塊都可以在前一個塊的頂部打印而無需任何支撐結(jié)構(gòu)。當(dāng)按照預(yù)定順序打印每個部分時，構(gòu)建板會重新定向，以按照與使用樂高積木進(jìn)行構(gòu)建的過程一樣的順序設(shè)置下一步。

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3D組件分解步驟

當(dāng)然，如果沒有支撐結(jié)構(gòu)，將存在無法打印的幾何形狀。在這些情況下，該算法可以通知用戶其設(shè)計(jì)的可行性，從而允許設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行打印之前進(jìn)行更正并修改其幾何形狀-從而進(jìn)一步節(jié)省了成本。

研究成員之一的Joshi解釋說：“有了算法，您真正不需要用戶的專業(yè)知識，因?yàn)樗�在軟件中。在�?jì)算機(jī)上創(chuàng)建任何東西之前，自動化可以幫助快速地嘗試多種不同的方案。”

由于該團(tuán)隊(duì)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天和汽車，因此主要研究院Xiao已經(jīng)表示計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)適用于工業(yè)金屬3D打印系統(tǒng)的研究。她總結(jié)說：“使用傳統(tǒng)的增材制造技術(shù)的大型金屬部件可能需要幾天的時間，而通過使用支撐結(jié)構(gòu)會浪費(fèi)大量材料。增材制造功能非常強(qiáng)大，并且由于其靈活性而可以制造很多東西。但是，它也有缺點(diǎn)。還有更多工作要做。”