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新加坡大學_Voxel Print顛覆設計思維

“GrabCAD Voxel Print 有潛力轉變傳統產品開發方式。我們正在創造新的合成設計與自動化模式,以應對不同的問題,並充分利用這項顛覆性技術。”

研究副教務長Martin Dunn/新加坡科技設計大學數位製造和設計中心

最終的3D 列印桌兼具功能性和美觀性,可承受結構負載,無需機械性固定件。

開創設計新高度

研究人員借助GRABCAD VOXEL PRINT 從微觀尺度探索顛覆性設計

新加坡科技設計大學(SUTD) 是一所現代高校,成立於2012 年,其獨特使命是透過實踐式學習和技術設計培養技術型領導人才。

SUTD 數位製造和設計中心(DManD) 的研究人員專門專注於數位設計和高級製造技術的整合,開拓新思路和方法,將電腦與工程科學、工業工程、技術密集型設計、建築和藝術融於一體。

“我們關注的方面有三大主題,”SUTD DManD 研究副教務長兼聯合總監Martin Dunn 教授表示,“一個是透過多種材料進行積層製造,打造多功能組件、零件和產品。另一個是複合材料結構的3D 製造,第三個是3D 數位紡織。”

從立體像素級別探索設計

隨著團隊研究進一步深入探討材料屬性和新設計方式,他們將開始嘗試探索數位材料以外的可能性。利用Stratasys J750™ 多材料3D 印表機上的GrabCAD Voxel Print™ 應用程式,DManD 研究人員可在空間內逐點精準處理材料和結構,一直精確到立體像素(或體素)級別,在此基礎上製造產品。

“立體像素級別控制的3D 列印技術支援我們以前所未有的尺度和解析度打造微觀結構和宏觀產品。這項技術切實推動我們開發新工具,方便我們能夠利用這項迅速興起的製造功能進行設計,”Dunn 表示道。

借助GrabCAD Voxel Print,DManD 研究人員可以打造全新的數位材料,完美滿足每個研究專案的特定功能或美觀需求。

“立體像素級別控制技術確實會改變我們關於設計的思考方式,”SUTD DManD 研究助理Sayjel Patel 說道,“現在,我們可以從直接從環境掃描紋理,並通過這些圖像創建紋理和微觀結構。還可以查看包括觸覺、聲學、結構皺褶和熱屬性在內的種種屬性,進而快速對多種設計方案進行原型設計。”

研究人員可以打造專屬於自己的模型層切片機,基於立體像素處理屬性,生成點陣圖或PNG 檔。GrabCAD Voxel Print 是切片數位資料與3D 印表機之間的聯絡工具,用於生成3D 模型,使其擁有以其他任何方式都無法實現的特定屬性。

DManD 研究人員利用客製切片機和GrabCAD Voxel Print 應用程式探索了傳統細木工系統的結構行為。

多尺度結構和材料設計

DManD 研究人員已經利用這種新方法打造了一張聯鎖桌,用於研究傳統細木工系統的結構行為。製作聯鎖桌非常有挑戰性,因此Dunn 及其研究人員團隊設計了一個客製切片機,用於逐層分配材料,進而利用搭載GrabCAD Voxel Print 的Stratasys J750 對細木工系統進行3D 列印。

“透過選擇性材料沉積,人們可以設計和製作具有不同屬性的物體,與同質材料分佈構成的物體相比,有潛力呈現出更卓越的功能特性,”Patel 說道。

藉由客製切片機和GrabCAD Voxel Print,研究人員製作了一張具有VeroClear™、Vero PureWhite™ 和TangoPlus™ 漸變屬性的3D 列印聯鎖桌。

“該專案是未來設計工作的展現,設計師不僅創建幾何結構,而且還從微觀尺度設計材料,以實現更出色的功能與外觀,”Dunn 表示道。

DManD 研究人員還製成了多材料軟晶格結構,此結構會出現大規模非線性變形。軟晶格含有彎曲元件,符合具有空間可變厚度和材料的自由幾何形狀。利用另一個客製切片機控制材料硬度和行為,研究人員便能夠製造出性能優化和設計所需的準確軟晶格結構。

“GrabCAD Voxel Print 有潛力轉變傳統產品開發方式。我們正在創造新的設計合成與自動化範模式,以應對不同的問題,並充分利用這項顛覆性技術,”Dunn 表示道。

DManD 研究人員採用VeroClear、Vero PureWhite 和TangoPlus 製作了一張3D 列印聯鎖桌。

ManD 研究人員利用客製切片機為該鞋具原型打造出多材料軟晶格結構,用於控制材料硬度和行為。

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