Slicer based trajectory planning for 3D printing with novel kinematically redundant (6+3)-DOF parallel robots
Notice bibliographique
Résumé
Additive manufacturing (3D printing) has evolved from a prototyping tool into a mainstream production technology capable of creating complex, customized parts. However, printing freeform or overhanging geometries without support structures remains a major challenge. Support generation increases material use, post-processing effort, and limits the design freedom that defines the promise of 3D printing. Conventional serial robots and gantry printers are constrained by cumulative joint errors, limited orientation range, and discontinuous trajectories. Parallel robotic systems offer greater stiffness and positional accuracy by distributing loads among multiple actuators, yet they suffer from restricted rotational workspace and complex singularity behaviour. Addressing these limitations is essential for enabling multi-axis, support-free manufacturing. This research develops and integrates the hardware and software foundations for robotic 3D printing using two complementary platforms: a novel kinematically redundant (6+3)-DOF gantry-type robot developed for modeling and trajectory planning, and a kinematically redundant (6+3)-DOF Gosselin-style parallel robot used for simulation and framework validation. A unified framework was implemented that includes (i) inverse-kinematic and Jacobian-based formulations for both robots, (ii) a cubic-polynomial trajectory planner with a Jacobian-aware cost function to ensure smooth, feasible motion, and (iii) a Python-based slicer that converts digital models into joint-space trajectories. Simulation studies verified the continuity, constraint satisfaction, and feasibility of the generated paths for both planar and non-planar geometries. Hardware implementation validated extrusion control and pilot printing using a DYZE system with PID-regulated thermal stability. While synchronized, multi-axis support-free printing remains future work, the integrated results confirm the functional readiness of the trajectory-planning and control framework. The principal contribution of this thesis lies in demonstrating how redundancy-aware trajectory planning and custom slicing can bridge the gap between conventional 3D printing and fully support-free, non-planar fabrication. The developed models, software, and verified hardware platform provide a reproducible foundation for future studies in robotic additive manufacturing, trajectory optimization, and precision multi-axis material deposition.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».