近日，中科大數學科學學院國家數學與交叉科學中心（合肥）圖形與幾何計算實驗室及“創客空間”研究小組，在3D打印（快速制造）領域取得了重要研究進展，提出了一種快速、廉價制造大物體的技術。該研究成果論文已被計算機圖形學領域的頂級（TOP）會議SIGGRAPH 2016接收，并全文發表在計算機圖形學領域的頂級（TOP）期刊ACM Transactions on Graphics上。
該方法將3D模型表達為內部的凸多面體粗略表達及外部的精細表達：凸多面體的面由激光切割板塊通過空間的自鎖結構組裝成內部的支撐結構，然后將多個3D打印部件貼附到支撐結構上保證物體表面的細節外觀（圖1）。實驗結果表明，該方法比簡單的分塊打印方法節省60%的材料成本和制造時間，并使得制造出的物體滿足所要求的連接強度、整體平衡性及可打印性。
(圖1：結合3D打印和平面激光切割各自的制造優勢，提出一種快速、廉價的分塊制造大物體的方法)
3D打印和平面激光切割是近年來逐漸成熟和廣泛使用的快速成型制造技術。3D打印通過快速自動成型系統與計算機圖形數據結合，可以制造出各種形狀復雜的物體。然而，3D打印機打印尺寸有限，無法直接打印體積較大的物體。與3D打印相比較，平面激光切割雖然只能制造具有2D形狀的物體，但其制造材料成本低、切割速度非常快。該研究結合3D打印和平面激光切割各自的制造優勢，提出一種快速、廉價的分塊制造大物體的方法。
該方法將3D模型表達為內部的凸多面體粗略表達及外部的精細表達：凸多面體的面由激光切割板塊通過空間的自鎖結構組裝成內部的支撐結構，然后將多個3D打印部件貼附到支撐結構上保證物體表面的細節外觀（圖1）。實驗結果表明，該方法比簡單的分塊打印方法節省60%的材料成本和制造時間，并使得制造出的物體滿足所要求的連接強度、整體平衡性及可打印性。
該研究結果已在3D打印業界受到高度關注，并有多家企業向我們表示合作產品化意向。
數學科學學院“創客空間”位于中科大東區數學科學學院管理科研樓12樓，內有3D打印機、3D掃描儀、激光切割機、六軸機器臂、移動機器人平臺、四翼飛行器、電動工具、五金工具與各種電子儀器等設備，為本科生和研究生提供一個開放的創新創意硬件與軟件實現平臺與環境，并有多項成果論文在國際期刊上發表。來自于創客空間的汪子琦同學是中科大數學科學學院三年級本科生，為該研究論文的主要成員之一。
（圖2. 數學科學學院圖形與幾何計算實驗室的“創客空間”）
中科大是該研究論文的第一完成單位和通訊作者單位，其中第一作者宋鵬為該校計算機學院特任副研究員，通訊作者劉利剛為該校數學科學學院教授。
此項工作得到國家自然科學“優秀青年”基金、國家自然科學基金和中科院“百人計劃”的支持。
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