探索3D打印网格的无限可能

参加过 2011 Pointwise 用户组会议的人可能还记得我们公司总裁 John Chawner 在他的闭幕词中提到如果能够以 3D 方式打印网格该多好。这不仅仅是一个梦幻般的“假设”声明。这是一个现实！

几乎。

一点历史

3D 打印的 F-16 前机身

我一直对 3D 打印着迷。我第一次接触它是在 20 多年前，当时我在 General Dynamics Fort Worth Division（现为 Lockheed）工作。那时，我创建了一个从我们专有的桌面 CAD 应用程序到当时首创的 3D Systems 打印机的接口。

我仍然保留着我打印的第一个 F-16 前机身模型来测试他们打印机的功能。该模型包括 F-16 的加特林机枪、弹药罐、暴露的雷达阵列和电子设备舱！

无事可做

在回忆去年的一个（空闲）周末我的 3D 打印辉煌岁月时，我发现自己想知道我是否可以使用 Pointwise 的插件 SDK 导出适合 3D 打印的文件。经过一些心理分析并在几张餐巾纸的背面记下一些想法（每一个伟大的想法都涉及一张餐巾纸），我决定答案是肯定的。让我妻子觉得很有趣的是，我整个周末都在创建 Pointwise Print 3D 插件。

我们今天在哪里

Print 3D 插件功能齐全。在导出过程中，它通过将每个单元格边缘膨胀成圆柱体，将网格转换为可打印的实体模型。多个单元共享的边仅导出一次。为了增加网格点的重叠，每个圆柱体的长度在每个方向上增加 1/2 半径。

边界条件类型组合矩阵

除了几何输出。支持三种边界条件类型和三种体积条件类型。这些类型控制哪些边被转换为圆柱体或被隐藏。

• 网格 - 加厚输出中的边界或体积边缘
• 隐藏 - 从输出中排除边界或体积边缘
• solid - 加厚输出中的边界或体积边缘。如果是边界，还要加厚三边形和四边形以形成坚固的墙。

我说“差不多”

以真正的 Murphy 风格，最初的周末计算机时间已经如雨后春笋般变成了更多的额外时间来构建测试网格、导出 STL 文件并将它们上传到我的 3D 打印服务 Shapeways。大部分这样做是为了帮助调试阻止我获得成功 3D 打印的问题。

据我所知，Print 3D 插件导出的文件将 3D 打印软件推到了极限。当打印服务拒绝导出模型时，我常常感到沮丧。如果网格没有被拒绝，则打印部分可能会丢失一些碎片。

用于打印的典型 STL 文件包含少量独立的、不相交的实体。例如，一个包含三个链接的链的 STL 文件将包含三个不同的、防水的实体。每个链接一个。

块角处的相交边缘圆柱体

然而，由于插件中使用的网格到 STL 转换过程的性质，从 Pointwise 导出的典型 Print 3D 文件包含数千个小的、独立的实心圆柱体。按照设计，这些圆柱体在它们的末端相交。这个交叉点是将成品部件中的各个部分粘合在一起的胶水。

目前 3D 打印技术的局限性阻止了大多数真实网格的打印。典型的边界层解析网格的单元尺寸太小而无法打印。印刷机对可以生产的最大零件也有物理限制。打印服务也可能会限制模型中允许的最大分面数。此限制决定了可以打印的最大网格。

例如，我在 Shapeways 打印网格时使用的材料最小壁厚为 0.7 毫米，最大零件尺寸为 66 x 35 x 55 厘米，刻面数限制不超过 100 万。

Print 3D 插件使用 0.9mm 的直径导出边缘圆柱体。这意味着任何小于 0.9mm 的网格单元都将丢失在由相对较厚的 0.9mm 边缘圆柱体形成的实心斑点中。

机翼部分的 3D 打印

尽管有这些限制，我们还是能够打印出一些有趣的网格模型。把打印出来的3D网格拿在手里很酷！我们一直在就如何最好地使用印刷网格集思广益。教育？奖杯？可视化工具？

我们要去哪里

随着 3D 打印技术的进步，我们希望能够将后处理数据（颜色）合并回网格打印中。

我一直在寻找其他印刷服务，看看我们是否有更好的印刷运气。我试图联系 Print3D 以获取更多信息，但没有得到答复。我最近还找到了 Sculpteo 打印服务。如果您可以推荐 3D 打印服务，我们会倾听。

我们希望在即将发布的 Pointwise 版本中包含 Print 3D 插件（抱歉不是 v17.0）。我们仍在努力解决打印过程中的问题，以提供更愉快的体验。

与此同时，你为什么不看看 Pointwise 并让我们知道我们如何帮助你制作更好的网格？如果您知道如何使用 CAE 插件 SDK 以一种意想不到的新方式输出网格数据，请试一试并告诉我们结果如何。

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