新加坡的研究人員說，對幾何、拓?fù)洹⒔Y(jié)構(gòu)和材料數(shù)據(jù)的綜合分析可用于優(yōu)化3D打印產(chǎn)品的設(shè)計。利用數(shù)據(jù)，新加坡的科學(xué)家開發(fā)了一種簡單的方法來優(yōu)化3D打印產(chǎn)品的設(shè)計過程。他們在《 ASME機(jī)械設(shè)計雜志》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

增材制造（AM），也稱為3D打印，是一種以逐層方式制造零件的過程。在常規(guī)制造過程中，設(shè)計人員的主要任務(wù)是定制設(shè)計以消除制造困難并最小化成本。

相反，增材制造具有更少的制造約束，同時為設(shè)計師提供了更多的設(shè)計自由。因此，設(shè)計師必須從幾何，拓?fù)?，結(jié)構(gòu)和材料不同的數(shù)百萬種設(shè)計方案中尋找最佳的設(shè)計方案。對于當(dāng)前的設(shè)計方法和計算機(jī)輔助設(shè)計工具而言，由于缺乏快速探索和利用如此高維度的設(shè)計空間的能力，這可能是一項(xiàng)繁瑣的任務(wù)。

為了解決這個問題，由新加坡科技設(shè)計大學(xué)（SUTD）的熊毅博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員提出了一種整體方法，該方法將數(shù)據(jù)驅(qū)動方法應(yīng)用于AM產(chǎn)品設(shè)計過程的后續(xù)階段的設(shè)計搜索和優(yōu)化中。

首先，他們在設(shè)計探索過程中使用了簡單且計算成本低廉的替代模型來近似和替代復(fù)雜的高保真工程分析模型。這使他們能夠迅速縮小高維設(shè)計空間。接下來，他們基于優(yōu)化的代理模型進(jìn)行了設(shè)計優(yōu)化，從而獲得了一個最佳設(shè)計。

然后，研究人員展示了他們在設(shè)計AM制造的踝關(guān)節(jié)支架時所采用的方法的效率，該踝關(guān)節(jié)支架具有可調(diào)節(jié)的機(jī)械特性，可促進(jìn)關(guān)節(jié)的恢復(fù)。他們的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法使他們可以在不同區(qū)域更改支架的方向和尺寸，以實(shí)現(xiàn)所需的剛度分布。

研究小組指出，腳踝支架在允許的運(yùn)動范圍內(nèi)非常柔軟，可以為患者提供舒適感。但是，一旦運(yùn)動超出允許范圍，支架就會變得足夠堅硬，以保護(hù)使用者的關(guān)節(jié)免受極端載荷的影響。

“以前，由于常規(guī)制造的局限性，設(shè)計人員很難想象如此復(fù)雜的幾何設(shè)計，但現(xiàn)在，使用AM可以輕松實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計。我們的新方法使設(shè)計師能夠接受AM的設(shè)計自由，而AM則是隨著設(shè)計范式的轉(zhuǎn)變而帶來的，從而使他們能夠創(chuàng)建更多的最佳產(chǎn)品。”

來源：中國3D打印網(wǎng)