隨著中央中國共產(chǎn)黨中央政治局常務(wù)委員會會議呼吁“加快5 g 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心等新基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)” ，高層設(shè)計按下了新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的“加速鍵”。3D掃描在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，對傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響，是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)。3D打印一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，該技術(shù)最早在20世紀80年代中期由美國提出。3D打印建模實際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置?？梢灶A(yù)見，在新的和更加強大的基礎(chǔ)設(shè)施，軟件將在中國的工業(yè)制造環(huán)境中實現(xiàn)前所未有的生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。對于3d 打印這種具有數(shù)字特征的制造技術(shù)來說，軟件可以成為釋放3d 打印工業(yè)潛力的基礎(chǔ)。本周，我們將介紹一些影響3d 打印的軟件，以及數(shù)字合金。

軟件與數(shù)據(jù)相互進化

為了在生產(chǎn)環(huán)境中有效地實現(xiàn)3D打印，需要用于設(shè)計、仿真、預(yù)處理、任務(wù)分配、制造、檢驗和質(zhì)量管理的軟件工具。

l 設(shè)計

工程師和設(shè)計師可以使用電子計算機技術(shù)輔助教學設(shè)計分析軟件以數(shù)字教育方式方法定義一個零件的三維空間幾何形狀。在大多數(shù)這種情況下，用于研究設(shè)計3D打印零件的CAD軟件與常規(guī)產(chǎn)品制造所使用的軟件具有相同。CAD軟件的公司主要包括Dassault Systemes-達索系統(tǒng)，Siemens-西門子，PTC和Autodesk-歐特克等。對于企業(yè)某些數(shù)據(jù)應(yīng)用，使用過程中針對增材制造的特點就是進行管理優(yōu)化的表面和結(jié)構(gòu)，這優(yōu)化的方式不僅包括通過填充復(fù)雜的胞元結(jié)構(gòu)，空心特征和添加數(shù)字圖像紋理等。在這兩個方面誕生了學習一些問題針對性很強的軟件工程包括歐特克的netfabb, Materialise，nTopology和Zverse等。

喬布斯(Steve Jobs) 曾經(jīng)說過，21世紀最好的創(chuàng)新是將生物學與技術(shù)相交叉。工業(yè)生產(chǎn)制造企業(yè)領(lǐng)域發(fā)展中有存在很多相關(guān)零部件或機械的設(shè)計問題都是從生物學中得到的靈感，比如說中國潛艇的設(shè)計是從海豚體形或皮膚組織結(jié)構(gòu)中得到的靈感….這樣的例子在工業(yè)經(jīng)濟領(lǐng)域研究還有我們很多學生很多。

那么，為什么需要把生物學的概念引入制造業(yè)呢？大自然創(chuàng)造的生物結(jié)構(gòu)巧妙而復(fù)雜。人們?nèi)绾螌⑦@些大自然的作品“復(fù)制”到工業(yè)制造中？

日益提高發(fā)展的智能化系統(tǒng)設(shè)計分析軟件與3D打印信息技術(shù)為我們可以提供了一條中國創(chuàng)造仿生結(jié)構(gòu)的捷徑。市場上企業(yè)存在一類具有特殊的設(shè)計管理軟件，稱為“創(chuàng)成式設(shè)計”以及“拓撲進行優(yōu)化”軟件，可定義加載方案，設(shè)定邊界條件和設(shè)計規(guī)范約束條件下通過優(yōu)化零件幾何形狀，以實現(xiàn)自己所需的性能。該軟件依靠計算機迭代與仿真來完善相關(guān)零件的幾何形狀，將CAD設(shè)計游戲規(guī)則與來自計算機教學輔助工程研究工具的仿真相結(jié)合。

生成性設(shè)計可以幫助設(shè)計者優(yōu)化零件的強度重量比，模仿自然結(jié)構(gòu)的發(fā)展，創(chuàng)造最強大的結(jié)構(gòu)，并最大限度地減少材料的使用。

例如，人類骨骼具有復(fù)雜的內(nèi)部和外部特征，從堅硬的上皮骨形成剛性外層，但也需要允許血管等脆弱的組織通過骨骼內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)。

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