从设计到制造｜GrabCAD Voxel Print体素级多材料控制能力颠覆传统产品开发

来源： Stratasys

新加坡科技设计大学(SUTD)是一所成立于2012年的现代高校，其使命在于通过实践式学习和基于技术的设计培养技术型领导人才。

SUTD的数字制造和设计中心(DManD)的研究人员致力于将数字设计和高级制造技术相结合，不断开拓新思路和方法，将计算与工程科学、工业设计、技术密集型设计、建筑和艺术融于一体。

GrabCAD Voxel Print能够改变传统产品的开发方式。我们正在创造新的设计合成与自动化模式，将创造性和技术性融入其中，以充分利用这项颠覆性技术。

——Martin Dunn教授
SUTD DManD研究部副院长兼联合总监

DManD研究人员已利用定制切片机和 GrabCAD Voxel Print实用程序探索了传统细木工系统的结构行为。图片由Teo Jansen提供。

SUTD DManD研究部副院长兼联合总监Martin Dunn教授表示：
“在这个方向上，我们关注三大主题。一个是使用多种材料，特别是软体材料，进行增材制造，创造出多功能组件、零件和产品。第二个是3D纳米制造。第三个主题是3D数字纺织品和复合材料。”

探索体素级别的设计
随着团队研究进一步深入到材料属性和新的设计方式，他们将探索预定义数字材料以外的可能性。利用Stratasys J系列多材料3D打印机上的GrabCAD Voxel Print™实用程序来创造产品，DManD研究人员可在空间内逐点精准处理材料和结构，最小精确到立体像素或体素级别。

体素级别控制的3D打印技术让我们可以以前所未有的尺度和分辨率打造微观结构和宏观产品。这项技术切实推动我们开发新工具，使人们能够凭借这种新崛起的制造能力来进行设计。

——Martin Dunn教授
SUTD DManD研究部副院长兼联合总监

借助GrabCAD Voxel Print，DManD研究人员可以打造全新的数字材料，以满足每个专项研究项目的特定功能或美观需求。

体素级别控制技术真正地改变了我们思考设计的方式，现在，我们可以直接从环境中扫描纹理效果，并通过这些图像创建纹理和微观结构。同时，还可以观察包括触觉、声学、结构折皱和热属性在内的各种属性，从而对多种设计方案进行快速原型制作。

——Sayjel Patel
SUTD DManD研究助理

研究人员可以打造属于自己的计算分析和设计工具、模型层切片机，并控制体素级别的属性，最终生成位图或PNG文件。GrabCAD Voxel Print是已切片数字数据与3D打印机之间的通信工具，生成的3D模型所拥有的特定属性是其他方法无法实现的。

多尺度结构和材料设计
DManD研究人员已利用这种新方法制作了一张联锁桌，用于研究传统细木工系统的结构行为。制作联锁桌具有很大的挑战性，因此Sawako Kaijima及其研究人员团队设计了一个定制切片机，用于逐层分配材料，使用GrabCAD Voxel Print在Stratasys J系列打印机上3D打印细木工系统。

“通过选择性材料沉积，我们可以设计和制作具有异质属性的物体，与由同质材料分布构成的物体相比，拥有更卓越的功能特性。”Patel说道。

借助定制切片机和GrabCAD Voxel Print，研究人员3D打印了一张具有VeroClear™、Vero PureWhite™和TangoPlus™渐变属性的联锁桌。

最终的3D打印桌兼具功能性和美观性，可承受结构负载，无需机械紧固件，图片由Teo Jansen提供

“该项目是未来设计工作的体现，设计师不仅要创建几何结构，而且还要从微观尺度设计材料，以实现更出色的功能与外观。”Dunn表示道。

DManD研究人员还制作了多材料软晶格结构，可承受较大的非线性变形。软晶格含有弯曲组件，这些组件拥有随空间而变的厚度和材料，可以形成自由几何形状。研究人员利用另一个定制切片机控制材料硬度和行为，还可以制造出性能更优、更为设计所需的精确软性晶格结构。

GrabCAD Voxel Print能够改变传统产品的开发方式。我们正在创造新的设计合成与自动化模式，将创造性和技术性融入其中，以充分利用这项颠覆性技术。
——Martin Dunn教授
SUTD DManD研究部副院长兼联合总监

DManD研究人员使用定制设计、分析和切片机为该鞋具原型打造出多材料软晶格结构，用于控制空间上的材料硬度和行为。