20、3D 打印技术：原理、应用与发展

3D 打印技术：原理、应用与发展

1. 3D 点云重建与优势

在进行基于变形的 3D 点云重建研究时发现，从表面和体积模型重建 3D 模型时，维持网格中的拓扑链接需要大量计算机内存，对机器造成很大负担。而且在重建新网格时，不可避免会产生一些微小和平坦的单元，显著降低系统稳定性。

而点云模型在这种情况下具有以下特性：
- 无复杂拓扑结构；
- 灵活性高；
- 数值计算中不形成网格；
- 计算复杂度低；
- 提供大量点云；
- 细节再现能力好。

2. 增材制造概述

增材制造，也称为 3D 打印，是一种将材料以 2D 形式逐层沉积的受控机器人过程，最终形成 3D 模型。它与锻造、铸造等成型生产工艺以及车削、铣削等减材生产工艺不同，形成了一种独立的制造技术。3D 打印可使用金属、聚合物和陶瓷等材料，在美国已通过 ISO/ASTM 52900:2015 进行标准化。

3D 打印广泛应用于航空航天、汽车、建筑、消费品、牙科、食品、家具、珠宝、医药、玩具等多个行业。选择 3D 打印机时，需要考虑以下标准：
|标准|说明|
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|分辨率|细节水平越高，分辨率越小。笛卡尔轴系统（X、Y、Z 坐标系）的水平分辨率是打印机在 X 和 Y 轴指定的 2D 平面中能移动的最短距离，垂直分辨率是打印机通过 Z 轴运动能生成的最小层厚度。|
|尺寸|3D 模型的大小受打印机构建平台容量限制，包括基础面积 X 和 Y 尺寸以及高度 Z 尺寸。|
|材料|处理材料的能力（单独或多材料模式）以及原材料形式（如固体、粉末或液体）极大地决定