3D打印物体的稳定平衡优化

□李 肖

（西京学院 陕西 西安 710123）

3D打印物体的稳定平衡优化

□李 肖

（西京学院 陕西 西安 710123）

随着社会科技的快速进步，3D打印技术正在慢慢影响着人们的生活和工作，同时也赋予了人们更强的创造能力。3D打印技术是利用计算机的3D建模软件对人们所需物体进行建模，然后利用3D打印技术制造人们所需物体。在计算机的虚拟空间内，人们可以随心所欲的构建自身所需求的虚拟物体，然后利用3D打印技术进行制造，但是在打印过程中，人们发现打印出的物体在稳定性上还存在一定的缺陷，这使3D打印技术的应用受到了一定的影响。本文以优化3D打印物体的稳定和平衡为出发点，对3D打印进行了有效的分析和研究，希望可以为人们今后的高质量生活提供一定的帮助。

3D打印；稳定；平衡；优化

3D打印技术的横空出世为人们的生活及工作带来了较多的便利条件，同时也更好的实现了人们对不同物体的创造能力，这对后世的人们及生活带来了较大的影响。但是3D打印技术还处于刚刚起步阶段，很多的应用能力及技术还不太成熟，如何对3D打印物体的稳定平衡进行合理优化已经引起了人们更多的关注，这对3D打印技术的发展与应用有着重要的作用，也是影响人们生活质量的重要因素。

1 3 D打印技术的发展历程

3D打印技术被人们称为是第三次工业革命的导火索，3D打印技术在为人们带来机遇的同时也为人们带来了新的挑战。但是与此同时，3D打印技术也向人们发起了新的挑战。有很多研究学者运用3D打印技术设计出了新的支撑结构，这种结构不仅仅能够为人们节省大量的时间和成本，还能够解决打印失败的问题。在计算机设计当中，3D数字模型并不需要遵循相应的物理守恒规律，例如重力、摩擦力等，如果要运用3D打印，一些违反物理规则的物体就不能在现实世界中得到相同的效果。然而实际上计算机3D打印技术对于一些有关图形方面的设计而言，具有很大的突破性成就。

2 影响3 D打印物体稳定平衡的因素

2.1 静力平衡因素

根据牛顿学原理来看，物体在受到外界作用力的情况下必将会改变原有的运动轨迹，尤其是在受到了来自于不同方向的作用力，使得物体保持静止或者是匀速直线运动运用。当物体放在水平面上的时候，物体受到的重力G以及水平面对它垂直向上的支持力N等大反方向共线。这时候物体所受的力为零，也就是物体能够恰好保持平衡。这种原理也就是人们常说的精力平衡原理。静力平衡因素在3D打印技术当中具有较多的优势，在实际的打印过程中，人们一定要充分的认识到稳定平衡的重要性，通过完善现阶段的技术，进而更好的提升打印技术。

2.2 稳定平衡因素

物体当达到何时的时候能够实现平衡是3D打印技术所研究的一个关键性因素，物体达到平衡的时候说明其各个方向所受的力都是相等的，当物体受到外力F的时候，物体偏离初始位置，当撤去外力F的时候，物体有能够恢复到了最初的位置。这种原理也被人们称之为稳定平衡原理。重力和支持力是物体受到了两种力，这两种力是物体保持稳定的关键性因素。也是物体从偏离位置恢复到最初位置的关键性因素。换一种角度来看，如果站在能量的角度上来看，势能较低的物体往往比较稳定，因为所有的物体都会朝着势能较低的方向发展，当物体自身的质心较低，尤其是当物体倾斜的时候，其质心往往会被抬的较高。而在这一过程中，物体质心的变化，也必将会导致物体有一种倾斜向下的趋势。

3 3 D打印物体稳定平衡的优化措施

3D打印物体具有一定的优势，在优化该类措施的时候，应该从多个角度对其进行分析和研究。通常情况下应该在三角网格当中进行输入或者是输出，因为物体在外力的作用下往往会出现摆动的情况，若要满足质心高度随着倾斜角度的增加而增加，就应该注重物体平衡放置的位置，因为不同的位置必将会导致物体自身的稳定性有所不同。要想保证3D打印物体具有一定的平衡机制，首先就应该确保其拥有平衡稳定优化算法，但是其目标函数还是较为复杂的，有些为挖空算法，这类算法也是在三角形网格当中进行设置的，既需要考虑其角度的设计，也需要注重网格是否存在变形的因素。

结束语

本文主要论述了3D打印物体的稳定平衡优化等内容，通过分析可以发现，物体质量分布与其材料有着密切的关系，目前由于我国3D打印技术受到了一些因素的局限和限制，所以在做该项研究的时候，还应该考虑一些其他的因素，对于3D打印制造物体时内部出现的悬空问题，将会对3D打印物体技术带来新的挑战。

[1]刘利刚，徐文鹏，王伟明.3D打印中的几何计算研究[J].计算机学报，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-）,性别：女,籍贯：四川绵阳,研究方向:材料快速成型技术。