從設(shè)計(jì)到制造｜GrabCAD Voxel Print體素級(jí)多材料控制能力顛覆傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)

來源： Stratasys

新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)(SUTD)是一所成立于2012年的現(xiàn)代高校，其使命在于通過實(shí)踐式學(xué)習(xí)和基于技術(shù)的設(shè)計(jì)培養(yǎng)技術(shù)型領(lǐng)導(dǎo)人才。

SUTD的數(shù)字制造和設(shè)計(jì)中心(DManD)的研究人員致力于將數(shù)字設(shè)計(jì)和高級(jí)制造技術(shù)相結(jié)合，不斷開拓新思路和方法，將計(jì)算與工程科學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)、技術(shù)密集型設(shè)計(jì)、建筑和藝術(shù)融于一體。

GrabCAD Voxel Print能夠改變傳統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)方式。我們正在創(chuàng)造新的設(shè)計(jì)合成與自動(dòng)化模式，將創(chuàng)造性和技術(shù)性融入其中，以充分利用這項(xiàng)顛覆性技術(shù)。

——Martin Dunn教授
SUTD DManD研究部副院長兼聯(lián)合總監(jiān)

DManD研究人員已利用定制切片機(jī)和 GrabCAD Voxel Print實(shí)用程序探索了傳統(tǒng)細(xì)木工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)行為。圖片由Teo Jansen提供。

SUTD DManD研究部副院長兼聯(lián)合總監(jiān)Martin Dunn教授表示：
“在這個(gè)方向上，我們關(guān)注三大主題。一個(gè)是使用多種材料，特別是軟體材料，進(jìn)行增材制造，創(chuàng)造出多功能組件、零件和產(chǎn)品。第二個(gè)是3D納米制造。第三個(gè)主題是3D數(shù)字紡織品和復(fù)合材料?！?br />
探索體素級(jí)別的設(shè)計(jì)
隨著團(tuán)隊(duì)研究進(jìn)一步深入到材料屬性和新的設(shè)計(jì)方式，他們將探索預(yù)定義數(shù)字材料以外的可能性。利用Stratasys J系列多材料3D打印機(jī)上的GrabCAD Voxel Print™實(shí)用程序來創(chuàng)造產(chǎn)品，DManD研究人員可在空間內(nèi)逐點(diǎn)精準(zhǔn)處理材料和結(jié)構(gòu)，最小精確到立體像素或體素級(jí)別。

體素級(jí)別控制的3D打印技術(shù)讓我們可以以前所未有的尺度和分辨率打造微觀結(jié)構(gòu)和宏觀產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)切實(shí)推動(dòng)我們開發(fā)新工具，使人們能夠憑借這種新崛起的制造能力來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

——Martin Dunn教授
SUTD DManD研究部副院長兼聯(lián)合總監(jiān)

借助GrabCAD Voxel Print，DManD研究人員可以打造全新的數(shù)字材料，以滿足每個(gè)專項(xiàng)研究項(xiàng)目的特定功能或美觀需求。

體素級(jí)別控制技術(shù)真正地改變了我們思考設(shè)計(jì)的方式，現(xiàn)在，我們可以直接從環(huán)境中掃描紋理效果，并通過這些圖像創(chuàng)建紋理和微觀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還可以觀察包括觸覺、聲學(xué)、結(jié)構(gòu)折皺和熱屬性在內(nèi)的各種屬性，從而對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行快速原型制作。

——Sayjel Patel
SUTD DManD研究助理

研究人員可以打造屬于自己的計(jì)算分析和設(shè)計(jì)工具、模型層切片機(jī)，并控制體素級(jí)別的屬性，最終生成位圖或PNG文件。GrabCAD Voxel Print是已切片數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與3D打印機(jī)之間的通信工具，生成的3D模型所擁有的特定屬性是其他方法無法實(shí)現(xiàn)的。

多尺度結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)
DManD研究人員已利用這種新方法制作了一張聯(lián)鎖桌，用于研究傳統(tǒng)細(xì)木工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)行為。制作聯(lián)鎖桌具有很大的挑戰(zhàn)性，因此Sawako Kaijima及其研究人員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)定制切片機(jī)，用于逐層分配材料，使用GrabCAD Voxel Print在Stratasys J系列打印機(jī)上3D打印細(xì)木工系統(tǒng)。

“通過選擇性材料沉積，我們可以設(shè)計(jì)和制作具有異質(zhì)屬性的物體，與由同質(zhì)材料分布構(gòu)成的物體相比，擁有更卓越的功能特性?！盤atel說道。

借助定制切片機(jī)和GrabCAD Voxel Print，研究人員3D打印了一張具有VeroClear™、Vero PureWhite™和TangoPlus™漸變屬性的聯(lián)鎖桌。

最終的3D打印桌兼具功能性和美觀性，可承受結(jié)構(gòu)負(fù)載，無需機(jī)械緊固件，圖片由Teo Jansen提供

“該項(xiàng)目是未來設(shè)計(jì)工作的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)師不僅要?jiǎng)?chuàng)建幾何結(jié)構(gòu)，而且還要從微觀尺度設(shè)計(jì)材料，以實(shí)現(xiàn)更出色的功能與外觀?！盌unn表示道。

DManD研究人員還制作了多材料軟晶格結(jié)構(gòu)，可承受較大的非線性變形。軟晶格含有彎曲組件，這些組件擁有隨空間而變的厚度和材料，可以形成自由幾何形狀。研究人員利用另一個(gè)定制切片機(jī)控制材料硬度和行為，還可以制造出性能更優(yōu)、更為設(shè)計(jì)所需的精確軟性晶格結(jié)構(gòu)。

GrabCAD Voxel Print能夠改變傳統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)方式。我們正在創(chuàng)造新的設(shè)計(jì)合成與自動(dòng)化模式，將創(chuàng)造性和技術(shù)性融入其中，以充分利用這項(xiàng)顛覆性技術(shù)。
——Martin Dunn教授
SUTD DManD研究部副院長兼聯(lián)合總監(jiān)

DManD研究人員使用定制設(shè)計(jì)、分析和切片機(jī)為該鞋具原型打造出多材料軟晶格結(jié)構(gòu)，用于控制空間上的材料硬度和行為。