3D打印物體的穩定平衡優化

□李 肖

（西京學院 陜西 西安 710123）

3D打印物體的穩定平衡優化

□李 肖

（西京學院 陜西 西安 710123）

隨著社會科技的快速進步，3D打印技術正在慢慢影響著人們的生活和工作，同時也賦予了人們更強的創造能力。3D打印技術是利用計算機的3D建模軟件對人們所需物體進行建模，然后利用3D打印技術制造人們所需物體。在計算機的虛擬空間內，人們可以隨心所欲的構建自身所需求的虛擬物體，然后利用3D打印技術進行制造，但是在打印過程中，人們發現打印出的物體在穩定性上還存在一定的缺陷，這使3D打印技術的應用受到了一定的影響。本文以優化3D打印物體的穩定和平衡為出發點，對3D打印進行了有效的分析和研究，希望可以為人們今后的高質量生活提供一定的幫助。

3D打印；穩定；平衡；優化

3D打印技術的橫空出世為人們的生活及工作帶來了較多的便利條件，同時也更好的實現了人們對不同物體的創造能力，這對后世的人們及生活帶來了較大的影響。但是3D打印技術還處于剛剛起步階段，很多的應用能力及技術還不太成熟，如何對3D打印物體的穩定平衡進行合理優化已經引起了人們更多的關注，這對3D打印技術的發展與應用有著重要的作用，也是影響人們生活質量的重要因素。

1 3 D打印技術的發展歷程

3D打印技術被人們稱為是第三次工業革命的導火索，3D打印技術在為人們帶來機遇的同時也為人們帶來了新的挑戰。但是與此同時，3D打印技術也向人們發起了新的挑戰。有很多研究學者運用3D打印技術設計出了新的支撐結構，這種結構不僅僅能夠為人們節省大量的時間和成本，還能夠解決打印失敗的問題。在計算機設計當中，3D數字模型并不需要遵循相應的物理守恒規律，例如重力、摩擦力等，如果要運用3D打印，一些違反物理規則的物體就不能在現實世界中得到相同的效果。然而實際上計算機3D打印技術對于一些有關圖形方面的設計而言，具有很大的突破性成就。

2 影響3 D打印物體穩定平衡的因素

2.1 靜力平衡因素

根據牛頓學原理來看，物體在受到外界作用力的情況下必將會改變原有的運動軌跡，尤其是在受到了來自于不同方向的作用力，使得物體保持靜止或者是勻速直線運動運用。當物體放在水平面上的時候，物體受到的重力G以及水平面對它垂直向上的支持力N等大反方向共線。這時候物體所受的力為零，也就是物體能夠恰好保持平衡。這種原理也就是人們常說的精力平衡原理。靜力平衡因素在3D打印技術當中具有較多的優勢，在實際的打印過程中，人們一定要充分的認識到穩定平衡的重要性，通過完善現階段的技術，進而更好的提升打印技術。

2.2 穩定平衡因素

物體當達到何時的時候能夠實現平衡是3D打印技術所研究的一個關鍵性因素，物體達到平衡的時候說明其各個方向所受的力都是相等的，當物體受到外力F的時候，物體偏離初始位置，當撤去外力F的時候，物體有能夠恢復到了最初的位置。這種原理也被人們稱之為穩定平衡原理。重力和支持力是物體受到了兩種力，這兩種力是物體保持穩定的關鍵性因素。也是物體從偏離位置恢復到最初位置的關鍵性因素。換一種角度來看，如果站在能量的角度上來看，勢能較低的物體往往比較穩定，因為所有的物體都會朝著勢能較低的方向發展，當物體自身的質心較低，尤其是當物體傾斜的時候，其質心往往會被抬的較高。而在這一過程中，物體質心的變化，也必將會導致物體有一種傾斜向下的趨勢。

3 3 D打印物體穩定平衡的優化措施

3D打印物體具有一定的優勢，在優化該類措施的時候，應該從多個角度對其進行分析和研究。通常情況下應該在三角網格當中進行輸入或者是輸出，因為物體在外力的作用下往往會出現擺動的情況，若要滿足質心高度隨著傾斜角度的增加而增加，就應該注重物體平衡放置的位置，因為不同的位置必將會導致物體自身的穩定性有所不同。要想保證3D打印物體具有一定的平衡機制，首先就應該確保其擁有平衡穩定優化算法，但是其目標函數還是較為復雜的，有些為挖空算法，這類算法也是在三角形網格當中進行設置的，既需要考慮其角度的設計，也需要注重網格是否存在變形的因素。

結束語

本文主要論述了3D打印物體的穩定平衡優化等內容，通過分析可以發現，物體質量分布與其材料有著密切的關系，目前由于我國3D打印技術受到了一些因素的局限和限制，所以在做該項研究的時候，還應該考慮一些其他的因素，對于3D打印制造物體時內部出現的懸空問題，將會對3D打印物體技術帶來新的挑戰。

[1]劉利剛，徐文鵬，王偉明.3D打印中的幾何計算研究[J].計算機學報，2015（06）：104-105.

1004-7026（2017）05-0116-01

TP391.41

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.05.073

李肖（1996.9-）,性別：女,籍貫：四川綿陽,研究方向:材料快速成型技術。