盡管在過去10年里，3D打印已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，比如可以實(shí)現(xiàn)多材料打印，制造強(qiáng)大的功能對象等，但是，由于沒有用戶友好的使用界面，對于很多非程序員來說，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)由多種材料(或材料的混合物)制成的對象仍然是一件很有挑戰(zhàn)性的事情。

如今，這一障礙有望得到解決。本周，來自麻省理工學(xué)院(MIT)計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)一支研究團(tuán)隊(duì)將推出“Foundry”，這是一個(gè)可自定義設(shè)計(jì)各種基于多材料的3D打印對象的軟件。

“在傳統(tǒng)制造業(yè)，包含不同材料的對象通常是通過分別單獨(dú)制造、然后再組裝/焊接/粘結(jié)在一起的?！痹撜撐牡牡谝蛔髡?、博士生Kiril Vidim?e說“即使是當(dāng)前的多材料3D打印機(jī)也有相似的工作流程——部件先在傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)中一次設(shè)計(jì)完成，然后打印軟件允許用戶將單個(gè)的材料分配給每個(gè)部件。”

相比之下，F(xiàn)oundry允許用戶在前所未有的精細(xì)分辨率條件下改變屬性。

研究人員使用Foundry軟件設(shè)計(jì)、3D打印的骨骼

“這就像針對3D材料的Photoshop，你可以用它設(shè)計(jì)出由全新復(fù)合材料制成的對象，該材料會(huì)有最優(yōu)的機(jī)械、熱學(xué)和導(dǎo)電性能。”Vidim?e說：“你唯一的限制是自己的創(chuàng)造力?！?

為了展示該軟件的功能，研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)乒乓拍、帶反光表面的滑雪板、三輪車車輪、頭盔，甚至還有可用于外科手術(shù)規(guī)劃的骨骼。

研究人員使用Foundry軟件設(shè)計(jì)、3D打印的多材料滑雪板

據(jù)了解，使用現(xiàn)有設(shè)計(jì)工具來重新設(shè)計(jì)多材料對象往往需要一位經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師花費(fèi)很多天時(shí)間——而且有些設(shè)計(jì)可能完全無法實(shí)現(xiàn)。但是Foundry軟件可以讓您在幾分鐘內(nèi)完成這些設(shè)計(jì)。

此項(xiàng)研究論文的合著者包括MIT教授Wojciech Matusik和他在計(jì)算制造組里的學(xué)生：博士研究生Alexandre Kaspar和前研究生Ye Wang。該論文將會(huì)于本周晚些時(shí)候在東京舉辦的計(jì)算設(shè)備用戶界面軟件與技術(shù)專題討論會(huì)(UIST)上公布。

Foundry是如何工作的

當(dāng)下的多材料3D打印機(jī)主要用于原型，這是因?yàn)槟壳笆褂玫牟牧喜⒉皇欠浅?shí)用。用戶通常先創(chuàng)建初步模型，再作出快速的調(diào)整，然后重新打印它們。

而Foundry則是作為幫助創(chuàng)建這種多材料對象的一個(gè)“界面”。要使用它，您首先需要在傳統(tǒng)的CAD軟件(像SolidWorks等)中設(shè)計(jì)出對象。當(dāng)該設(shè)計(jì)文件被輸出后，您就可以通過創(chuàng)建一個(gè)“操作元圖(operator graph)”來確定對象的組成，這個(gè)“操作元圖”中會(huì)包括大約100種微調(diào)動(dòng)作的任何一個(gè)，這些微調(diào)動(dòng)作被稱為稱為“操作元(operator)”。

這些“操作元”可以“細(xì)分(subdivide)”、“重新映射(remap)”或“分配(assign)”材料。有些“操作元”只是將對象劃分為兩個(gè)或更多不同的材料，而還有的“操作元”會(huì)實(shí)現(xiàn)從一種材料到另一種材料的逐步過渡。

Foundry可以混合和匹配任意組合材料，并將特定屬性分配給不同的對象，或者結(jié)合不同“操作元”創(chuàng)造出新對象。

例如，如果您想制造一個(gè)兼具剛性和彈性的立方體，那么您就可以分配一個(gè)“剛性操作元”使一部分變硬，以及一個(gè)“彈性操作元”使另一部分變彈性，還有一個(gè)“梯度操作元”來實(shí)現(xiàn)兩種材料之間的逐步過渡。

用戶可以在設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)預(yù)覽，而不是在打印完成后才能夠看到是什么樣子。