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(jì)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(xué)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(xué)習(xí)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(jì)最好的創(chuàng)新是將生物學(xué)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(xué)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(xué)生很多。

那么，為什么需要把生物學(xué)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?fù)溥M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(xué)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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