随着科技的进步,3D打印技术发展迅速并在各个领域有所应用。在口腔医学方面,3D打印义齿技术与传统的制造技术相比,很大程度上提高了打印效率和打印精度,所得结果更加完善,能够制作与牙齿结构相似的植入物,即非实体的。3D打印的义齿具有层次结构,个性化,容易与人体组织交融,缩短康复周期,减少患者的疼痛且兼顾美观特点。3D打印技术使未来口腔修复数字化的诊疗模式成为可能。本课题的主要研究内容:首先选取最优的分层方向,通过读取义齿STL模型并对其分析,基于线性回归原理,在不同的分层厚度时计算体积误差,使体积误差最小的方向即为最优的分层方向;然后对路径优化进行设计,利用非有理B样条曲线(NURBS)拟合提取的义齿轮廓,在这里外轮廓采用等距偏置算法填充,内轮廓采用Z型扫描填充,并对填充路径进行优化;最后,利用基于传统PID算法和模糊控制算法改进的积分分离模糊PID控制方法对喷头温度进行控制。本文中第一步是对义齿的STL文件进行读取,对STL文件存在的缺陷进行处理,并分析在分层时产生的阶梯效应,对其产生的体积误差建立模型,根据线性回归原理计算最小的体积误差,即三角面片的法向量在分层方向上投影和最小,利用C语言编写程序计算出最小的体积误差,进而选出最优的分层方向,使打印义齿模型精度更高。第二步是对每层轮廓进行提取,并通过非有理B样条曲线进行拟合,然后优化刀具路径。采用复合的填充方式对义齿模型填充:外轮廓采用等距偏置方式和内部采用Z型填充方式相结合,外轮廓向内偏置填充,内轮廓向外偏置填充,内部填充采用Z型填充,横向扫描与纵向扫描交替填充,并在拐角处采用三次均匀B样条有理曲线进行光滑过渡,使打印义齿模型更加坚固且表面光滑精度最高。第三步在3D打印堆积过程中,对喷头温度进行控制,采用合理的策略,保证了喷头吐丝的连续性、粘接性,在这里采用基于积分分离模糊PID控制方式,保证了喷头温度的稳态性能和较强的鲁棒性,进而保障了打印过程的持续性和义齿模型的精确性。综上所述,在本文中针对3D打印义齿高精度的要求,从离散过程到堆积过程分别进行研究。通过实验仿真可知,体积误差不可避免,但是可以通过选取最优的分层方向尽量减小体积误差,进而提高了打印义齿模型的精确性;喷头根据优化的刀具路径进行填充及控制喷头温度系统,使打印过程更加稳定,改善了打印模型的质量。