新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué) (SUTD) 是一所現(xiàn)代高校，成立于 2012 年，其獨(dú)特使命是通過(guò)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 數(shù)字制造和設(shè)計(jì)中心 (DManD) 的研究人員專(zhuān)門(mén)集中于數(shù)字設(shè)計(jì)和高級(jí)制造技術(shù)的交匯，開(kāi)拓新思路和方法，以此將計(jì)算與工程科學(xué)、工業(yè)工程、技術(shù)密集型設(shè)計(jì)、建筑和藝術(shù)融于一體。

 

“我們關(guān)注的方面有三大主題，”SUTD DManD 研究副教務(wù)長(zhǎng)兼聯(lián)合總監(jiān)Martin Dunn 教授表示，“一個(gè)是通過(guò)多種材料進(jìn)行增材制造，打造多功能組件、零件和產(chǎn)品。另一個(gè)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的 3D 制造，第三個(gè)是 3D 數(shù)字紡織?！?/p>

從立體像素級(jí)別探索設(shè)計(jì)

（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）

 

隨著團(tuán)隊(duì)研究進(jìn)一步深入探討材料屬性和新設(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 J750? 多材料 3D 打印機(jī)上的GrabCADVoxel Print? 實(shí)用程序，DManD 研究人員可在空間內(nèi)逐點(diǎn)精確處理材料和結(jié)構(gòu)，一直精確到立體像素（或體素）級(jí)別，在此基礎(chǔ)上制造產(chǎn)品。

 

“立體像素級(jí)別控制的3D打印技術(shù)支持我們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(kāi)發(fā)新工具，以便人們能夠借助這項(xiàng)迅速興起的制造功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，”Dunn 表示道。

 

借助GrabCAD Voxel Print，DManD 研究人員可以打造全新的數(shù)字材料，專(zhuān)門(mén)滿(mǎn)足每個(gè)專(zhuān)項(xiàng)研究項(xiàng)目的特定功能或美觀需求。

 

“立體像素級(jí)別控制技術(shù)確實(shí)會(huì)改變我們關(guān)于設(shè)計(jì)的思考方式，”SUTDDManD 研究助理Sayjel Patel 說(shuō)道，“現(xiàn)在，我們可以從直接環(huán)境掃描紋理，并通過(guò)這些圖像創(chuàng)建紋理和微觀結(jié)構(gòu)。還可以查看包括觸覺(jué)、聲學(xué)、結(jié)構(gòu)折皺和熱屬性在內(nèi)的種種屬性，從而快速對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行原型設(shè)計(jì)?！?/p>

 

研究人員可以打造屬于自己的模型層切片機(jī)，基于立體像素處理屬性，并生成位圖或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，用于生成3D模型，使其擁有以其他任何方式都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特定屬性。

（DManD 研究人員采用VeroClear、Vero PureWhite 和TangoPlus 制作了一張3D打印聯(lián)鎖桌）

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打造了一張聯(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)鎖桌非常有挑戰(zhàn)性，因此Dunn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，從而利用搭載GrabCAD Voxel Print的Stratasys J750對(duì)細(xì)木工系統(tǒng)進(jìn)行3D打印。

“通過(guò)選擇性材料沉積，人們可以設(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，有潛力呈現(xiàn)出更卓越的功能特性，”P(pán)atel 說(shuō)道。

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

 

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。DManD 研究人員采用VeroClear、Vero PureWhite 和TangoPlus 制作了一張 3D 打印聯(lián)鎖桌。ManD 研究人員利用定制切片機(jī)為該鞋具原型打造出多材料軟晶格結(jié)構(gòu)，用于控制材料硬度和行為。“該項(xiàng)目是未來(lái)設(shè)計(jì)工作的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)師不僅創(chuàng)建幾何結(jié)構(gòu)，而且還從微觀尺度設(shè)計(jì)材料，以實(shí)現(xiàn)更出色的功能與外觀，”Dunn 表示道。

 

DManD研究人員還制成了多材料軟晶格結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模非線(xiàn)性變形。軟晶格含有彎曲組件，符合具有空間可變厚度和材料的自由幾何形狀。利用另一個(gè)定制切片機(jī)控制材料硬度和行為，研究人員便能夠制造出優(yōu)化性能和設(shè)計(jì)所需的準(zhǔn)確軟晶格結(jié)構(gòu)。

“GrabCAD Voxel Print 有潛力轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式。我們正在創(chuàng)造新的設(shè)計(jì)合成與自動(dòng)化范式，以應(yīng)對(duì)不同的問(wèn)題，并充分利用這項(xiàng)顛覆性技術(shù)，”Dunn 表示道。

（ManD 研究人員利用定制切片機(jī)為該鞋具原型打造出多材料軟晶格結(jié)構(gòu)，用于控制材料硬度和行為）