了解3D打印工作的物理性質(zhì)，對(duì)設(shè)計(jì)師和制造商來(lái)說(shuō)是非常有用的。他們能夠準(zhǔn)確地知道哪些材料可以用來(lái)優(yōu)化3D打印件。麻省理工學(xué)院(MIT)的一組研究人員最近開(kāi)發(fā)出了一套巧妙的軟件系統(tǒng)，可以在極短時(shí)間內(nèi)，利用先進(jìn)的物理模型來(lái)計(jì)算這些數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)由麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)博士后BoZhu以及電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授WojciechMatusik共同設(shè)計(jì)。他們的工作得到了美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的SIMPLEX項(xiàng)目的支持。

“一直以來(lái)，人們都是手工進(jìn)行3D打印設(shè)計(jì)。”BoZhu說(shuō)?！暗?dāng)你想要一些更高層次的目標(biāo)時(shí)，例如，你想設(shè)計(jì)一個(gè)具有最大剛度的椅子，或者設(shè)計(jì)一些柔軟的(機(jī)器人)夾子，那么直覺(jué)或經(jīng)驗(yàn)可能是不夠的。拓?fù)鋬?yōu)化是我們研究的重點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)回路中加入了物理模型和仿真。當(dāng)前拓?fù)鋬?yōu)化的問(wèn)題是硬件功能和軟件之間存在著差距，而我們的算法彌補(bǔ)了這個(gè)空白。

3D打印機(jī)的平均分辨率為每英寸600點(diǎn)左右，這意味著1.67立方英寸的體積可容納十億個(gè)小立方塊材料。計(jì)算每一種材料組合的效果將是非常耗時(shí)的。因此，MIT團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于通過(guò)模擬立方體的集群來(lái)模擬這些效果。

對(duì)于給定的一組材料，軟件隨機(jī)生成大小不同的集群——16、32或64體素(3D像素)。通過(guò)對(duì)每個(gè)集群的物理屬性進(jìn)行評(píng)估，它會(huì)逐漸建立一個(gè)可包含數(shù)千種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)。然后，軟件通過(guò)訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，為該3D打印件選定最好的3D打印材料。該軟件具有廣闊的應(yīng)用前景。

“材料結(jié)構(gòu)和性能是很重要的，比如汽車(chē)或航空航天產(chǎn)業(yè)。生產(chǎn)帶有指定的功能性特性的材料和對(duì)象更是這些應(yīng)用的核心”一名計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授表示，“通過(guò)MIT團(tuán)隊(duì)提出的解決方案，可以對(duì)3D設(shè)計(jì)執(zhí)行實(shí)際的優(yōu)化，使他們能夠非常高效地生成具有高分辨率3D打印件，即使是一臺(tái)普通的計(jì)算機(jī)也可以進(jìn)行這樣的操作。