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了解研究人员如何使用 GrabCAD Voxel Print 在微观尺度上探索突破性设计。

了解研究人员如何使用 GrabCAD Voxel Print 在微观尺度上探索突破性设计。

2021-11-29 15:41

新加坡科技与设计大学 (SUTD) 是一所于 2012 年成立的当代大学,其独特使命是通过实践学习和基于技术的设计来培养技术扎实的领导者。

SUTD 数字制造和设计中心 (DManD) 的研究人员特别关注数字设计和先进制造的交叉点,开发将计算和工程科学、工业设计、技术密集型设计、建筑和艺术相结合的新思想和方法。

“我们正在强调这个方向的三个主要主题,”SUTD DManD 研究副教务长兼联合主任 Martin Dunn 教授说。“一种是使用多种材料,尤其是软材料进行增材制造,创造多功能组件、零件和产品。另一个是围绕 3D 纳米制造,第三个是 3D 数字纺织品和复合材料。”

GrabCAD Voxel Print 具有改变传统产品开发的潜力。我们正在创建新的设计综合和自动化范式,将创意和技术方面相结合,以利用这种改变游戏规则的技术。”

--SUTD DManD 研究副教务长兼联合主任 Martin Dunn 教授

DManD 研究人员使用自定义设计、分析和切片工具以及 GrabCAD Voxel Print 实用程序探索了传统木材细木工系统的结构行为。摄影:Teo Jansen。

探索体素级别的设计。

随着团队对材料行为和新设计方法的研究深入,他们正在探索超出预定义数字材料的可能性。使用 Stratasys J 系列多材料 3D 打印机上的 GrabCAD Voxel Print™ 实用程序,DManD 研究人员通过在空间中精确的逐点位置操纵材料和结构来创建产品,直至体积像素或体素水平。

“体素控制的 3D 打印使我们能够以前所未有的规模和分辨率创建微观结构和宏观产品。它确实推动了我们开发新工具的工作,使人们能够利用这种快速兴起的制造能力进行设计,”Dunn 说。

借助 GrabCAD Voxel Print,DManD 研究人员可以创建全新的数字材料,这些材料专为非常专业的研究项目的特定功能或美学需求而设计。

“体素控制技术确实改变了我们思考设计的方式,”SUTD DManD 的研究助理 Sayjel Patel 说。“现在,我们可以从直接环境中扫描纹理,并从这些图像中创建纹理和微观结构。我们可以查看触感、声学、结构波纹或热性能方面的特性,使我们能够非常快速地对一系列设计选项进行原型设计。”

研究人员创建自己的计算分析和设计工具、模型层切片器、逐个体素操作属性体素并生成位图或 PNG 文件。GrabCAD Voxel Print 是切片数字数据与3D打印机之间的通信工具,可生成具有任何其他方式无法实现的特定属性的3D模型。

多尺度结构和材料设计。

DManD 研究人员使用定制设计、分析和切片工具为该鞋类原型创建了多材料软晶格结构,以在空间上控制刚度。

DManD 研究人员使用这种新方法构建了一个联锁桌,以研究传统木材细木工系统的结构行为。制作一个联锁桌非常具有挑战性,因此 Sawako Kaijima 和她的研究团队编写了一个自定义切片机来逐层分配材料,使用 GrabCAD Voxel Print 在 Stratasys J 系列上 3D 打印细木工系统。

“与由均匀材料分布组成的物体相比,选择性材料沉积为设计和制造具有异质特性的物体提供了机会,可能表现出卓越的功能性能特征,”帕特尔说。

使用自定义切片器和GrabCAD Voxel Print,研究人员3D打印了具有 VeroClear™、Vero PureWhite™ 和 TangoPlus™ 渐变的联锁表。

“该项目是未来设计工作的体现,设计师不仅要创造几何图形,还要在微观尺度上设计材料,以实现功能和美学的更好融合,”邓恩说。

DManD 的研究人员还创建了多材料软晶格结构,可以承受较大的非线性变形。软晶格具有弯曲的组件,这些组件符合具有空间可变厚度和材料的自由几何形状。使用另一个定制切片器来控制材料的刚度和行为,研究人员能够实现他们想要优化性能和设计的精确软晶格。

GrabCAD Voxel Print具有改变传统产品开发的潜力。我们正在创建新的设计综合和自动化范式,将创意和技术方面相结合,以利用这种改变游戏规则的技术,”邓恩说

最终的3D打印桌是一种功能性和美观的组合物,可以承受结构载荷并且不需要机械紧固件。摄影:Teo Jansen。

源文摘自:Stratasys

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