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增材制造数据格式

/data format in additive manufacturing/
条目作者李涤尘崔滨
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李涤尘

崔滨

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最后更新 2023-10-28
浏览 95
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增材制造数字化模型保存在计算机文件或记录中的编排格式。又称3D打印数据格式。

英文名称
data format in additive manufacturing
又称
3D打印数据格式
所属学科
机械工程

可分为两类:二维层片文件格式和三维模型文件格式。

来源于三维CAD设计数据,可以从三维模型中切层获得任意的二维层片。1988年美国三维系统公司提出的STL格式是专门针对增材制造技术开发的三维模型文件格式。STL格式由多个三角形面片的定义组成,每个三角形面片的定义包括三角形各个顶点的三维坐标以及三角形面片的法向量,各三角形顶点按右手准则排序。虚线部分为原始三维模型(见图),实线部分为对该模型进行三角形面片化后可保存为STL格式的三维模型。图中△ABC为其中一个三角形面片,三个顶点按右手准则排序。

STL格式的三维模型示意图STL格式的三维模型示意图

由于STL格式简单,输入输出方便,大部分CAD软件都支持STL格式。经过多年广泛应用,STL格式已成为一种通用的增材制造数据格式。但是STL格式文件只是描述三维模型几何拓扑信息,随着技术进步,增材制造数据格式需要能承载更多的信息。

2009年美国材料与试验协会(ASTM)为了推动增材制造技术发展,着手开发新型的三维模型文件格式AMF。AMF格式基于可扩展标记语言(XML)设计,除了可描述三维数字模型的几何信息,还可描述材料、颜色、纹理和内部结构等信息。2011年AMF格式成为ASTM官方标准,2013年成为ISO标准。同时,微软公司也将业务扩展到增材制造领域,2015年微软公司组建了3MF联盟并推出了3MF格式。该格式也利用XML组织增材制造三维模型数据,增加了STL格式缺失的颜色、纹理以及材质等属性,具有层次清楚和方便易读的特点。由于得到联盟内企业的支持,3MF格式在业内也有较强影响力。AMF与3MF格式将在未来逐步取代STL格式。

增材制造技术通过逐层加工的方式制造三维实体,其实体的数字化模型可用大量逐层叠加的二维层片表示。常用的二维层片文件格式包括Materialise公司提出的SLC格式以及欧洲快速成形行动组织支持的CLI格式。二维层片数据都是由三维数据分层计算获得。

由于在增材制造的整个过程中都需要进行大量的数字化模型准备以及处理工作,所以采用什么样的增材制造数据格式会对加工过程和加工效果产生很大影响。随着增材制造技术的发展,增材制造数据格式也会不断进步,增材制造数据格式将会向精度更高、安全性更好以及储存信息量更大的方向发展。

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