Инженеры из Университета Колорадо представили открытое ПО для многокомпонентной 3D-печати
Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере представили новое открытое программное обеспечение, которое меняет подход к проектированию и печати многокомпонентных объектов. Разработка под названием OpenVCAD выходит за рамки традиционного моделирования, используя код для описания не только формы, но и распределения материалов внутри трёхмерного объекта.
Инструмент был создан в лаборатории Matter Assembly Computation под руководством доцента Роберта МакКёрди аспирантом Чарльзом Уэйдом. OpenVCAD позволяет инженерам с необычайной лёгкостью и точностью проектировать объекты с пространственным изменением свойств материалов. Этот проект отражает растущий интерес к вычислительным подходам, объединяющим программирование с дизайном, что способно трансформировать аддитивное производство.
Проектирование многокомпонентных объектов всегда было сложной задачей для традиционных систем автоматизированного проектирования (САПР). Обычные инструменты определяют внешние границы объекта, предполагая, что его внутренняя часть состоит из одного материала. Такой подход не справляется, когда инженерам необходимо моделировать градиентные дизайны, например, подошву беговой кроссовки, которая плавно переходит от жёсткого материала внизу к мягкому вверху. Без специализированных инструментов создание таких плавных переходов было практически невозможным.
OpenVCAD решает эту проблему, позволяя пользователям комбинировать сложные математические функции и назначать их в качестве материалов для различных областей трёхмерного объекта. Разработчики подчёркивают, что это первый доступный широкой публике инструмент для многокомпонентного проектирования на основе кода. В отличие от традиционного САПР, где каждое изменение требует перерисовки и где невозможно представить градиентные материалы, их инструмент позволяет изменить одну небольшую переменную и наблюдать, как весь дизайн легко обновляется.
Исследовательская группа продемонстрировала универсальность OpenVCAD на различных 3D-принтерах, включая установку в лаборатории МакКёрди, способную печатать одновременно до пяти материалами. Возможности применения выходят далеко за рамки академических исследований. От медицинского моделирования и мягкой робототехники до структурного моделирования — программное обеспечение может оказать поддержку инженерам и исследователям в самых разных областях. Хирурги могли бы использовать его для создания реалистичных анатомических моделей для планирования операций, а исследователи в робототехнике — для проектирования гибких приводов. Структурные инженеры смогут применять уникальные механические свойства к конкретным частям сложных решётчатых структур для повышения прочности и поглощения ударов.
Программное обеспечение является полностью открытым и поставляется с реализацией на Python, что позволяет пользователям импортировать репозиторий и начать проектирование с помощью одной строки кода. Разработчики выражают надежду, что этот подход к многоматериальному дизайну получит широкое распространение, и стремятся поддержать сообщество исследователей, позволяя им делать свою работу наилучшим образом.
Результаты исследования были опубликованы в журнале .