针对3D打印中模型数据的截面轮廓求取问题,分析STL文件的计算机数据格式特征,提出面向STL文件的截面轮廓线段连接算法。首先,通过STL文件的相交面片选取与求交计算,直接生成相交截面的轮廓线段;然后,通过轮廓线段的连接判断,快速生成模型数据的截面轮廓;最后,借助PythonOCC的开源三维模型显示平台,使用Python的计算机编程语言编程开发面向STL文件的截面轮廓生成模块,并通过多个模型的数据测试对所提算法的有效性给予验证。实验结果表明,所提算法可完全避免模型数据的拓扑数据操作,并通过STL文件的直接数据处理,直接实现3D打印中模型数据截面轮廓的快速生成。

针对三角面片之间存在繁杂冗余的拓扑关系,冗余数据繁杂直接影响后期切片处理的操作,提出一种基于广度优先搜索的STL文件拓扑优化的算法。当读入一个起始顶点时,通过广度优先搜索访问具有直接邻接关系的第一层顶点,同时标记每个顶点的时间标签顺序,接着更新三角面片的数组。通过广度优先搜索快速存储完所有的三角面片后,以VS2017和QT5.14为平台,利用OpenGL技术仿真模型显示原图和点云形式,为后续切片处理提供了方便。

目前快速成型的主要数据接口文件格式有STL、IGES和STEP等，其中STL文件格式已经成为快速成型制造的标准接口格式。采用Pro／E5．0软件，以机床导轨简化模型为例进行建模与STL文件转换，通过设置不同的弦高（因素A）、角度控制（因素B）和步长大小（因素C），并利用正交试验，分析各因素对工件成型效率与成型质量的影响。通过试验得出上述3个因素对成型效率指标影响的主次顺序依次为因素C、因素B、因素A，从而确定效率最优组合为C2B3A1；对质量指标影响的主次顺序依次为因素C、因素A、因素B，质量最优组合为C1A1B1。在熔融沉积成型（FDM）3D打印机上进行试验验证，试验结果表明，应用上述两个组合分别进行熔融沉积成型确实能得到较高的成型效率和质量。