從設計到制造｜GrabCAD Voxel Print體素級多材料控制能力顛覆傳統(tǒng)產品開發(fā)

來源： Stratasys

新加坡科技設計大學(SUTD)是一所成立于2012年的現代高校，其使命在于通過實踐式學習和基于技術的設計培養(yǎng)技術型領導人才。

SUTD的數字制造和設計中心(DManD)的研究人員致力于將數字設計和高級制造技術相結合，不斷開拓新思路和方法，將計算與工程科學、工業(yè)設計、技術密集型設計、建筑和藝術融于一體。

GrabCAD Voxel Print能夠改變傳統(tǒng)產品的開發(fā)方式。我們正在創(chuàng)造新的設計合成與自動化模式，將創(chuàng)造性和技術性融入其中，以充分利用這項顛覆性技術。

——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和 GrabCAD Voxel Print實用程序探索了傳統(tǒng)細木工系統(tǒng)的結構行為。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：
“在這個方向上，我們關注三大主題。一個是使用多種材料，特別是軟體材料，進行增材制造，創(chuàng)造出多功能組件、零件和產品。第二個是3D納米制造。第三個主題是3D數字紡織品和復合材料�！�

探索體素級別的設計
隨著團隊研究進一步深入到材料屬性和新的設計方式，他們將探索預定義數字材料以外的可能性。利用Stratasys J系列多材料3D打印機上的GrabCAD Voxel Print™實用程序來創(chuàng)造產品，DManD研究人員可在空間內逐點精準處理材料和結構，最小精確到立體像素或體素級別。

體素級別控制的3D打印技術讓我們可以以前所未有的尺度和分辨率打造微觀結構和宏觀產品。這項技術切實推動我們開發(fā)新工具，使人們能夠憑借這種新崛起的制造能力來進行設計。

——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字材料，以滿足每個專項研究項目的特定功能或美觀需求。

體素級別控制技術真正地改變了我們思考設計的方式，現在，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)建紋理和微觀結構。同時，還可以觀察包括觸覺、聲學、結構折皺和熱屬性在內的各種屬性，從而對多種設計方案進行快速原型制作。

——Sayjel Patel
SUTD DManD研究助理

研究人員可以打造屬于自己的計算分析和設計工具、模型層切片機，并控制體素級別的屬性，最終生成位圖或PNG文件。GrabCAD Voxel Print是已切片數字數據與3D打印機之間的通信工具，生成的3D模型所擁有的特定屬性是其他方法無法實現的。

多尺度結構和材料設計
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)細木工系統(tǒng)的結構行為。制作聯(lián)鎖桌具有很大的挑戰(zhàn)性，因此Sawako Kaijima及其研究人員團隊設計了一個定制切片機，用于逐層分配材料，使用GrabCAD Voxel Print在Stratasys J系列打印機上3D打印細木工系統(tǒng)。

“通過選擇性材料沉積，我們可以設計和制作具有異質屬性的物體，與由同質材料分布構成的物體相比，擁有更卓越的功能特性。”Patel說道。

借助定制切片機和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，可承受結構負載，無需機械緊固件，圖片由Teo Jansen提供

“該項目是未來設計工作的體現，設計師不僅要創(chuàng)建幾何結構，而且還要從微觀尺度設計材料，以實現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構，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定制切片機控制材料硬度和行為，還可以制造出性能更優(yōu)、更為設計所需的精確軟性晶格結構。

GrabCAD Voxel Print能夠改變傳統(tǒng)產品的開發(fā)方式。我們正在創(chuàng)造新的設計合成與自動化模式，將創(chuàng)造性和技術性融入其中，以充分利用這項顛覆性技術。
——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計、分析和切片機為該鞋具原型打造出多材料軟晶格結構，用于控制空間上的材料硬度和行為。