CN105719336A - 一种基于3d打印制作可燃冰笼状结构模型的方法 - Google Patents

一种基于3d打印制作可燃冰笼状结构模型的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105719336A
CN105719336A CN201610012274.1A CN201610012274A CN105719336A CN 105719336 A CN105719336 A CN 105719336A CN 201610012274 A CN201610012274 A CN 201610012274A CN 105719336 A CN105719336 A CN 105719336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
cage
molecular
printing
gas molecule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610012274.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105719336B (zh
Inventor
赵昆
管丽梅
王金
詹洪磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum Beijing
Original Assignee
China University of Petroleum Beijing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum Beijing filed Critical China University of Petroleum Beijing
Priority to CN201610012274.1A priority Critical patent/CN105719336B/zh
Publication of CN105719336A publication Critical patent/CN105719336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105719336B publication Critical patent/CN105719336B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/20—Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法，包括以下步骤：步骤1)使用计算机辅助设计软件设计可燃冰笼状结构模型；步骤2)检查设计的模型是否满足3D打印模型设计原则，若不满足，则重复步骤1)和步骤2)的操作，若满足，进行步骤3)；步骤3)模型输入计算机，进行切片处理，并保存为STL格式；步骤4)选择打印参数，3D打印机根据STL文件对模型进行打印；步骤5)模型后期处理。本发明克服了采用传统球棍法拼接分子模型的结构稳定性不好的缺陷，适应多样复杂可燃冰笼状结构模型的快速制作要求，并保证模型设计过程的错误不影响打印结果，实现在节约时间和经济成本的基础上正确、快速制作复杂可燃冰笼状结构模型。

Description

一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法
技术领域
本发明涉及一种制作可燃冰笼状结构模型的方法，具体涉及一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法。
背景技术
3D打印技术不同于传统的制造，采用增材制造的方式，节约材料的同时，可使用计算机辅助设计软件灵活的设计打印目标，并且可以实现高精度、复杂内部结构目标的打印，无需制模，简化制作流程。基于FDM工艺的打印机发展成熟，FDM工艺无需激光系统的支持，所用的成型材料也相对低廉，总体性价比高，也是众多开源桌面3D打印机主要采用的技术方案。对于复杂结构模型的制作，3D打印技术相比传统制造工艺有着明显优势，降低制作成本的同时，达到节约制造的时间和经济成本。
在3D打印模型的设计阶段，模型的设计出现的错误由于模型整体的复杂性，不易被察觉，传输入打印机后导致打印过程发生错误，打印过程中断或打印出的模型不符合最初设计意图，浪费材料、时间。
可燃冰的学名叫“天然气水合物”，它是在低温、高压条件下由天然气与水分子结合而成的。组成天然气的成分，如CH4(甲烷)、C2H6(乙烷)、C3H8(丙烷)、C4H10(异丁烷)等同系物以及CO2(二氧化碳)、N2(氮气)、H2S(硫化氢)等，可形成单种或多种天然气水合物。
天然气水合物中，水分子形成一种空间笼状结构，CH4(甲烷)和少量的N2(氮气)、CO2(二氧化碳)等分子填入笼内的空隙中，常见的结构是H型与I型、II型，其中H型空腔内能容纳多个气体分子，I型和II型最多只能容纳一个气体分子，形成天然气水合物的主要气体为甲烷，气体分子中甲烷分子含量在80％～99％。
可燃冰的笼状结构的构成复杂，可能是单个常见结构(如H型)的复杂结合，也可能是多种结构的结合，键合的方式复杂多变，因而天然气水合物的笼状结构不是单一的，存在方式多种多样。采用传统球棍法拼接分子模型的结构稳定性不好，传统制造工艺制作笼状结构模型达到一体成型的目的需要针对每一种具体结构进行开模，费用昂贵，并且加工流程复杂，增加了成本，也不能适应多样的模型的制作需求。
发明内容
本发明的目的在于为了解决既有的传统制造工艺制作复杂的可燃冰笼状结构模型时，需要针对每一种具体结构进行开模，费用昂贵，并且加工流程复杂，不能适应多样的模型的制作需求以及模型的设计出现的错误不易被察觉的问题而提供一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法。本发明适应多样的、复杂可燃冰笼状结构的快速制作要求，保证模型设计过程产生的错误不影响打印结果，实现在节约时间和经济成本的基础上正确、快速制作可燃冰笼状结构模型。
本发明通过以下技术手段来实现上述目的：
提供一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法，模型制作基于3D打印技术，包括以下步骤：
步骤1)使用计算机辅助设计软件设计可燃冰笼状结构模型；
步骤2)检查设计的模型是否满足3D打印模型设计原则，若不满足，则重复步骤1)和步骤2)的操作，若满足，进行步骤3)；
步骤3)模型输入计算机，进行切片处理，并保存为STL格式；
步骤4)选择打印参数，3D打印机根据STL文件对模型进行打印；
步骤5)模型后期处理。
在上述技术方案中，所述的步骤1)使用计算机辅助设计软件设计可燃冰笼状结构模型，具体包括以下步骤：步骤(1)设计单个气体分子的分子模型；步骤(2)在气体分子模型外围设计代表水分子构成的笼；步骤(3)将多个包含气体分子的笼状结构进行组合。
在上述技术方案中，所述的步骤(1)设计单个气体分子，所述分子模型是CH4分子模型，或是C2H6分子模型，或是C3H8分子模型，或是C4H10分子模型，或是其同系物分子模型，或是CO2分子模型，或是N2分子模型，或是H2S分子模型，或是上述分子模型的组合，其中甲烷分子占在80％～99％；分子模型之间不重合，互相不接触。
在上述技术方案中，所述步骤(2)在气体分子模型外围设计代表水分子构成的笼，所述笼由水分子模型和水分子之间的化学键模型构成，笼内是一个气体分子模型，或是N个气体分子模型，N是大于1的整数；所述笼与所述单个气体分子互不接触，互不重合。
在上述技术方案中，所述步骤(3)将包含气体分子的笼状结构进行组合，是N个包裹同种气体分子的笼状结构的组合，或是N个包含不同气体分子的笼状结构的组合。
在上述技术方案中，所述分子模型，各分子模型均由分子包含的原子模型之间及原子间的化学键模型构成。
在上述技术方案中，所述3D打印模型设计原则是：模型封闭、不存在多个面共享一条边、模型壁厚不为零且大于打印机分辨率、模型尺寸小于打印机尺寸限制。
在上述技术方案中，所述选择打印参数，选择打印支撑结构，用于打印支撑结构的材料与模型的原料不同；所述3D打印机是基于熔融沉积(FDM)技术的。
在上述技术方案中，所述模型后期处理是去除多余支撑结构。
本发明的有益效果在于，适应多样的、复杂可燃冰笼状结构的快速制作要求，保证模型设计过程产生的错误不影响打印结果，实现在节约时间和经济成本的基础上正确、快速制作可燃冰笼状结构模型。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法的流程图；
图2是本发明提供的一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法的步骤1)设计可燃冰笼状结构模型的流程图。
图3是本发明提供的基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法中检查模型是否满足3D打印模型设计原则的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法，该方法的具体实施步骤如下所述。
参照图1，首先使用AutoCAD软件分别设计单个甲烷(CH4)气体分子模型以及单个C2H6分子、C3H8分子，C4H10分子的三维图，复制甲烷(CH4)分子模型16个，即得到20个气体分子三维模型，其中甲烷占80％。
进一步的，在AutoCAD软件中，在每一个气体分子外围分别设计代表水分子构成的笼状结构的三维模型，选中单个笼状结构与其包裹的气体分子模型进行组合操作。
进一步的，将各个组合拼接，甲烷同系物为主要气体的复杂可燃冰笼状结构模型设计完毕。
参见图2，人工检查模型是否存在设计错误，即是否满足：1)模型封闭；2)不存在多个面共享一条边；3)模型壁厚不为零且大于打印机分辨率；4)模型尺寸小于打印机尺寸限制，若不满足上述条件中的任何一条，则须继续在AutoCAD软件中修改设计，重复前面的操作，直至满足上述4条原则。
然后将设计好的可燃冰笼状结构三维模型文件转化为STL格式，具体操作如下：键入命令“Faceters”，设定FACETRES值为4(代表最大填充度)，然后在命令栏输入命令“STLOUT”选择设计的三维模型的所有部分，然后命令栏中输入“Y”，输出格式为STL的二进制文件。
将STL格式文件传输至3D打印机控制软件中，进行分层切片处理，举例说明，可将三维模型沿z轴方向轴向切割层厚均为0.1μm，以便于后续的处理。
在3D打印机控制软件中选择打印速度、每层打印厚度，填充密度，并且选择打印支撑结
在3D打印机控制软件中选择打印速度、每层打印厚度，填充密度，并且选择打印支撑结构，进行模型打印。
模型打印完毕后，等待降温至30摄氏度以下，将模型从打印平台移除，并处理掉多余的支撑结构，模型制作完毕。
本实施例可以实现低成本快速制作由甲烷及其同系物为主要气体成分的复杂可燃冰笼状结构模型制作。
本发明是通过实施例进行描述的，本技术领域人员熟知的不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对实施例进行各种改变和等效替换，因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本发明的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种基于3D打印制作可燃冰笼状结构模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)使用计算机辅助设计软件设计可燃冰笼状结构模型；步骤2)检查设计的模型是否满足3D打印模型设计原则，若不满足，则重复步骤1)和步骤2)的操作，若满足，进行步骤3)；步骤3)模型输入计算机，进行切片处理，并保存为STL格式；步骤4)选择打印参数，3D打印机根据STL文件对模型进行打印；步骤5)模型后期处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)使用计算机辅助设计软件设计可燃冰笼状结构模型，具体包括以下步骤：步骤(1)设计单个气体分子的分子模型；步骤(2)在气体分子模型外围设计代表水分子构成的笼；步骤(3)将多个包含气体分子的笼状结构进行组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤(1)设计单个气体分子，所述分子模型是CH4分子模型，或是C2H6分子模型，或是C3H8分子模型，或是C4H10分子模型，或是其同系物分子模型，或是CO2分子模型，或是N2分子模型，或是H2S分子模型，或是上述分子模型的组合，其中甲烷分子在分子总数中占在80％～99％；分子模型之间不重合，互相不接触。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)在气体分子模型外围设计代表水分子构成的笼，所述笼由水分子模型和水分子之间的化学键模型构成，笼内是一个气体分子模型，或是N个气体分子模型，N是大于1的整数；所述笼与所述单个气体分子互不接触，互不重合。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)将包含气体分子的笼状结构进行组合，是N个包裹同种气体分子的笼状结构的组合，或是N个包含不同气体分子的笼状结构的组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子模型，各分子模型均由分子包含的原子模型之间及原子间的化学键模型构成。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3D打印模型设计原则是：模型封闭、不存在多个面共享一条边、模型壁厚不为零且大于打印机分辨率、模型尺寸小于打印机尺寸限制。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择打印参数，选择打印支撑结构，用于打印支撑结构的材料与模型的原料不同；所述3D打印机是基于熔融沉积(FDM)技术的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型后期处理是去除多余支撑结构。
CN201610012274.1A 2016-01-08 2016-01-08 一种基于3d打印制作可燃冰笼状结构模型的方法 Active CN105719336B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610012274.1A CN105719336B (zh) 2016-01-08 2016-01-08 一种基于3d打印制作可燃冰笼状结构模型的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610012274.1A CN105719336B (zh) 2016-01-08 2016-01-08 一种基于3d打印制作可燃冰笼状结构模型的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105719336A true CN105719336A (zh) 2016-06-29
CN105719336B CN105719336B (zh) 2020-09-04

Family

ID=56147700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610012274.1A Active CN105719336B (zh) 2016-01-08 2016-01-08 一种基于3d打印制作可燃冰笼状结构模型的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105719336B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108447366A (zh) * 2018-03-23 2018-08-24 宁波市明耀智能科技有限公司 一种具有饮水功能的水分子化学结构科普模型
CN110646269A (zh) * 2019-11-11 2020-01-03 重庆大学 一种水合物分布可控的多孔介质水合物样品制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103980397A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 中国科学院化学研究所 一种3d打印用组合物及其配制和使用方法以及制品
US9222342B2 (en) * 2012-08-13 2015-12-29 Chevron U.S.A. Inc. Initiating production of clathrates by use of thermosyphons

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9222342B2 (en) * 2012-08-13 2015-12-29 Chevron U.S.A. Inc. Initiating production of clathrates by use of thermosyphons
CN103980397A (zh) * 2014-04-30 2014-08-13 中国科学院化学研究所 一种3d打印用组合物及其配制和使用方法以及制品

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG L 等: "Microstructure Observations of Natural Gas Hydrate Occurrence in Porous Media Using Microfocus X-ray Computed Tomography", 《ENERGY & FUELS》 *
赵予生 等: "笼形水合物的科学与技术研究以及在能源和环境领域中的应用", 《物理学与可持续发展》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108447366A (zh) * 2018-03-23 2018-08-24 宁波市明耀智能科技有限公司 一种具有饮水功能的水分子化学结构科普模型
CN110646269A (zh) * 2019-11-11 2020-01-03 重庆大学 一种水合物分布可控的多孔介质水合物样品制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105719336B (zh) 2020-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10307961B2 (en) Intelligent 3D printer and method
CA2726413C (en) Design of an assembly modeled by a graph
CN1834903B (zh) 使文本适合于图形内形状的方法和系统
CN111368368B (zh) 船舶管系部件库的构建方法、装置、存储介质及终端
JP2006344095A (ja) Ｃａｄデータ作成装置および方法
CN105719336A (zh) 一种基于3d打印制作可燃冰笼状结构模型的方法
CN102314458B (zh) 网络百科数据获取方法及系统
CN109472446A (zh) 基于bim模型的工程概预算编制方法
JP2013004003A (ja) サービスマニュアル作成管理システム、サービスマニュアル作成方法、サービスマニュアル作成プログラム、サービスマニュアル管理方法、及び、サービスマニュアル管理プログラム
CN111078094A (zh) 分布式机器学习可视化装置
Brennan-Craddock The investigation of a method to generate conformal lattice structures for additive manufacturing
Baoliang et al. PDDO analysis of 2D transient heat conduction problems
CN104281727A (zh) 一种基于Excel及CAD平台的轮胎模具设计方法
CN108734782A (zh) 一种catia三维地质模型属性信息的表达方法
Schiller et al. Towards ontology-based lifecycle management in blisk manufacturing
Li et al. A hybrid disassembly sequence planning approach for maintenance
JP2008257510A (ja) 設計支援システム、方法及びプログラム
Feringa et al. BIM for robotic manufacturing
JP2009223856A (ja) 支援システム、モデル生成装置、表示装置、支援方法、及び、製造方法
KR101865138B1 (ko) Epc 협업 지원 시스템
Ristevski et al. Technical aspect of CAD and BIM technology in the engineering environment
CN116822064B (zh) 一种基于caa开发的焊接件安装图册出图方法及系统
Milukov et al. Efficiency improvement of technological preparation of power equipment manufacturing
CN107045495A (zh) 一种基于描述的xml增量抽取方法
US20160342715A1 (en) Piping data transform method and system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant