新加坡的研究人員說，對幾何、拓撲、結構和材料數(shù)據(jù)的綜合分析可用于優(yōu)化3D打印產(chǎn)品的設計。利用數(shù)據(jù)，新加坡的科學家開發(fā)了一種簡單的方法來優(yōu)化3D打印產(chǎn)品的設計過程。他們在《 ASME機械設計雜志》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

增材制造（AM），也稱為3D打印，是一種以逐層方式制造零件的過程。在常規(guī)制造過程中，設計人員的主要任務是定制設計以消除制造困難并最小化成本。

相反，增材制造具有更少的制造約束，同時為設計師提供了更多的設計自由。因此，設計師必須從幾何，拓撲，結構和材料不同的數(shù)百萬種設計方案中尋找最佳的設計方案。對于當前的設計方法和計算機輔助設計工具而言，由于缺乏快速探索和利用如此高維度的設計空間的能力，這可能是一項繁瑣的任務。

為了解決這個問題，由新加坡科技設計大學（SUTD）的熊毅博士領導的研究人員提出了一種整體方法，該方法將數(shù)據(jù)驅動方法應用于AM產(chǎn)品設計過程的后續(xù)階段的設計搜索和優(yōu)化中。

首先，他們在設計探索過程中使用了簡單且計算成本低廉的替代模型來近似和替代復雜的高保真工程分析模型。這使他們能夠迅速縮小高維設計空間。接下來，他們基于優(yōu)化的代理模型進行了設計優(yōu)化，從而獲得了一個最佳設計。

然后，研究人員展示了他們在設計AM制造的踝關節(jié)支架時所采用的方法的效率，該踝關節(jié)支架具有可調(diào)節(jié)的機械特性，可促進關節(jié)的恢復。他們的數(shù)據(jù)驅動方法使他們可以在不同區(qū)域更改支架的方向和尺寸，以實現(xiàn)所需的剛度分布。

研究小組指出，腳踝支架在允許的運動范圍內(nèi)非常柔軟，可以為患者提供舒適感。但是，一旦運動超出允許范圍，支架就會變得足夠堅硬，以保護使用者的關節(jié)免受極端載荷的影響。

“以前，由于常規(guī)制造的局限性，設計人員很難想象如此復雜的幾何設計，但現(xiàn)在，使用AM可以輕松實現(xiàn)這種設計。我們的新方法使設計師能夠接受AM的設計自由，而AM則是隨著設計范式的轉變而帶來的，從而使他們能夠創(chuàng)建更多的最佳產(chǎn)品。”

來源：中國3D打印網(wǎng)