新加坡的研究人員說(shuō)，對(duì)幾何、拓?fù)?、結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)。利用數(shù)據(jù)，新加坡的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)優(yōu)化3D打印產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程。他們?cè)凇?ASME機(jī)械設(shè)計(jì)雜志》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

增材制造（AM），也稱(chēng)為3D打印，是一種以逐層方式制造零件的過(guò)程。在常規(guī)制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員的主要任務(wù)是定制設(shè)計(jì)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(shí)為設(shè)計(jì)師提供了更多的設(shè)計(jì)自由。因此，設(shè)計(jì)師必須從幾何，拓?fù)?，結(jié)構(gòu)和材料不同的數(shù)百萬(wàn)種設(shè)計(jì)方案中尋找最佳的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于當(dāng)前的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具而言，由于缺乏快速探索和利用如此高維度的設(shè)計(jì)空間的能力，這可能是一項(xiàng)繁瑣的任務(wù)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，由新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）的熊毅博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員提出了一種整體方法，該方法將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法應(yīng)用于AM產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的后續(xù)階段的設(shè)計(jì)搜索和優(yōu)化中。

首先，他們?cè)谠O(shè)計(jì)探索過(guò)程中使用了簡(jiǎn)單且計(jì)算成本低廉的替代模型來(lái)近似和替代復(fù)雜的高保真工程分析模型。這使他們能夠迅速縮小高維設(shè)計(jì)空間。接下來(lái)，他們基于優(yōu)化的代理模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而獲得了一個(gè)最佳設(shè)計(jì)。

然后，研究人員展示了他們?cè)谠O(shè)計(jì)AM制造的踝關(guān)節(jié)支架時(shí)所采用的方法的效率，該踝關(guān)節(jié)支架具有可調(diào)節(jié)的機(jī)械特性，可促進(jìn)關(guān)節(jié)的恢復(fù)。他們的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)所需的剛度分布。

研究小組指出，腳踝支架在允許的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)非常柔軟，可以為患者提供舒適感。但是，一旦運(yùn)動(dòng)超出允許范圍，支架就會(huì)變得足夠堅(jiān)硬，以保護(hù)使用者的關(guān)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(shè)計(jì)人員很難想象如此復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)，但現(xiàn)在，使用AM可以輕松實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)。我們的新方法使設(shè)計(jì)師能夠接受AM的設(shè)計(jì)自由，而AM則是隨著設(shè)計(jì)范式的轉(zhuǎn)變而帶來(lái)的，從而使他們能夠創(chuàng)建更多的最佳產(chǎn)品。”

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)