來(lái)自加拿大和中國(guó)的研究人員已經(jīng)創(chuàng)建了一種用于改善3D打印的新技術(shù)，該技術(shù)在最近發(fā)布的“ 用于多補(bǔ)丁熔融沉積建模3D打印的拓?fù)鋬?yōu)化 ”中進(jìn)行了概述。作者指出，隨著數(shù)字制造的進(jìn)一步發(fā)展，新的設(shè)計(jì)規(guī)則以及約束條件不斷涌現(xiàn)。這些與支撐和后處理，尺寸限制，定向材料特性，蜂窩結(jié)構(gòu)，拓?fù)湓O(shè)計(jì)等有關(guān)。

由AM材料的各向異性引起的收縮促使研究人員為該研究創(chuàng)建了一種混合拓?fù)鋬?yōu)化方法。由于定向材料的性能與分層過(guò)程有關(guān)，因此必須考慮變化。通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化，可以處理它們，并通過(guò)優(yōu)化燈絲路徑來(lái)提高打印性能。

這項(xiàng)研究提出的新技術(shù)“從傳統(tǒng)的材料/空隙界面設(shè)計(jì)演變?yōu)樯婕岸鄠€(gè)設(shè)計(jì)自由度的更復(fù)雜的問(wèn)題。” 這些級(jí)別包括設(shè)計(jì)領(lǐng)域，材料領(lǐng)域和子材料領(lǐng)域。本研究的優(yōu)化旨在處理所有涉及的設(shè)計(jì)變量。

黃色箭頭表示具有多個(gè)光柵方向的單個(gè)打印層。

這組作者解釋說(shuō)：“特別是，材料域是由級(jí)別集功能定義的，然后通過(guò)級(jí)別集拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行了優(yōu)化?！?“從一開(kāi)始就沒(méi)有明確區(qū)分次材料領(lǐng)域；而是在具有密度變量的離散材料優(yōu)化（DMO）方案下內(nèi)插候選沉積方向。隨著密度變量的懲罰，亞材料領(lǐng)域?qū)⒅饾u出現(xiàn)。”

各向異性的優(yōu)化涉及兩類(lèi)：

離散柵格角度的拓?fù)鋬?yōu)化–提供最大的設(shè)計(jì)空間，但不“直接用于3D打印”。
具有連續(xù)柵格角的拓?fù)鋬?yōu)化–允許等距和連續(xù)的沉積路徑，但受到輪廓偏移路徑模式的極大限制。
最終，作者努力在可制造性和允許的設(shè)計(jì)空間之間取得平衡。

設(shè)計(jì)自由度。

在研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估他們的新技術(shù)時(shí)，納入了一些案例研究，在每個(gè)示例中均使用“具有單位大小元素（1到1）的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格”。在研究人員試圖控制結(jié)構(gòu)順應(yīng)性時(shí)，檢查了一個(gè)懸臂問(wèn)題。在本案例研究中，最大材料體積的比率為0.5，而設(shè)計(jì)范圍為100 mm x 100 mm。

評(píng)估了兩種方案，其中包括固定的90°，45°或0°的非光柵方向，另一種方案的特征是從±45°開(kāi)始的兩個(gè)靈活的光柵方向。

懸臂優(yōu)化結(jié)果的數(shù)據(jù)。

還考慮了一個(gè)短懸臂問(wèn)題，具有相同的優(yōu)化方案。

短懸臂梁?jiǎn)栴}定義的示意圖。

懸臂優(yōu)化結(jié)果的數(shù)據(jù)。

最后，研究小組使用與前面示例相同的兩種方案，通過(guò)施加1 kN的力，對(duì)Michell結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，還采用了具有三個(gè)“可設(shè)計(jì)柵格方向”的新拓?fù)鋬?yōu)化方案。

MBB結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果（藍(lán)色表示收斂的ρe1= 1，紅色表示收斂的ρe2= 1，黃色表示收斂的ρe3= 1，綠色表示不收斂的區(qū)域或空白區(qū)域）。

MBB結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果的網(wǎng)格更細(xì)（符合= 86.95J）。（藍(lán)色表示收斂的ρe1= 1，紅色表示收斂的ρe2= 1，綠色表示不收斂的區(qū)域或空白區(qū)域）。

“將來(lái)，預(yù)計(jì)將打印出設(shè)計(jì)最佳的零件，以便可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)性能。此外，還將探索向多材料，多補(bǔ)丁增材制造的潛在擴(kuò)展?！?br />
“在當(dāng)前研究中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在每個(gè)貼片內(nèi)定義了單向之字形沉積路徑。實(shí)際上，每個(gè)貼片的沉積路徑圖案可以擴(kuò)展為鋸齒形以外的更復(fù)雜的圖案，以實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)計(jì)性能。因此，我們未來(lái)的工作也將探索這一方面。”

隨著工業(yè)用戶和研究人員繼續(xù)征服3D打印和增材制造中的問(wèn)題，在其他領(lǐng)域也進(jìn)行了研究，例如汽車(chē)零部件的拓?fù)鋬?yōu)化，精煉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及其他增加創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

來(lái)自加拿大和中國(guó)的研究人員已經(jīng)創(chuàng)建了一種用于改善3D打印的新技術(shù)，該技術(shù)在最近發(fā)布的“ 用于多補(bǔ)丁熔融沉積建模3D打印的拓?fù)鋬?yōu)化 ”中進(jìn)行了概述。作者指出，隨著數(shù)字制造的進(jìn)一步發(fā)展，新的設(shè)計(jì)規(guī)則以及約束條件不斷涌現(xiàn)。這些與支撐和后處理，尺寸限制，定向材料特性，蜂窩結(jié)構(gòu)，拓?fù)湓O(shè)計(jì)等有關(guān)。

由AM材料的各向異性引起的收縮促使研究人員為該研究創(chuàng)建了一種混合拓?fù)鋬?yōu)化方法。由于定向材料的性能與分層過(guò)程有關(guān)，因此必須考慮變化。通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化，可以處理它們，并通過(guò)優(yōu)化燈絲路徑來(lái)提高打印性能。

這項(xiàng)研究提出的新技術(shù)“從傳統(tǒng)的材料/空隙界面設(shè)計(jì)演變?yōu)樯婕岸鄠€(gè)設(shè)計(jì)自由度的更復(fù)雜的問(wèn)題。” 這些級(jí)別包括設(shè)計(jì)領(lǐng)域，材料領(lǐng)域和子材料領(lǐng)域。本研究的優(yōu)化旨在處理所有涉及的設(shè)計(jì)變量。

黃色箭頭表示具有多個(gè)光柵方向的單個(gè)打印層。

這組作者解釋說(shuō)：“特別是，材料域是由級(jí)別集功能定義的，然后通過(guò)級(jí)別集拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行了優(yōu)化?！?“從一開(kāi)始就沒(méi)有明確區(qū)分次材料領(lǐng)域；而是在具有密度變量的離散材料優(yōu)化（DMO）方案下內(nèi)插候選沉積方向。隨著密度變量的懲罰，亞材料領(lǐng)域?qū)⒅饾u出現(xiàn)。”

各向異性的優(yōu)化涉及兩類(lèi)：

離散柵格角度的拓?fù)鋬?yōu)化–提供最大的設(shè)計(jì)空間，但不“直接用于3D打印”。
具有連續(xù)柵格角的拓?fù)鋬?yōu)化–允許等距和連續(xù)的沉積路徑，但受到輪廓偏移路徑模式的極大限制。
最終，作者努力在可制造性和允許的設(shè)計(jì)空間之間取得平衡。

設(shè)計(jì)自由度。

在研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估他們的新技術(shù)時(shí)，納入了一些案例研究，在每個(gè)示例中均使用“具有單位大小元素（1到1）的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格”。在研究人員試圖控制結(jié)構(gòu)順應(yīng)性時(shí)，檢查了一個(gè)懸臂問(wèn)題。在本案例研究中，最大材料體積的比率為0.5，而設(shè)計(jì)范圍為100 mm x 100 mm。

評(píng)估了兩種方案，其中包括固定的90°，45°或0°的非光柵方向，另一種方案的特征是從±45°開(kāi)始的兩個(gè)靈活的光柵方向。

懸臂優(yōu)化結(jié)果的數(shù)據(jù)。

還考慮了一個(gè)短懸臂問(wèn)題，具有相同的優(yōu)化方案。

短懸臂梁?jiǎn)栴}定義的示意圖。

懸臂優(yōu)化結(jié)果的數(shù)據(jù)。

最后，研究小組使用與前面示例相同的兩種方案，通過(guò)施加1 kN的力，對(duì)Michell結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，還采用了具有三個(gè)“可設(shè)計(jì)柵格方向”的新拓?fù)鋬?yōu)化方案。

MBB結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果（藍(lán)色表示收斂的ρe1= 1，紅色表示收斂的ρe2= 1，黃色表示收斂的ρe3= 1，綠色表示不收斂的區(qū)域或空白區(qū)域）。

MBB結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果的網(wǎng)格更細(xì)（符合= 86.95J）。（藍(lán)色表示收斂的ρe1= 1，紅色表示收斂的ρe2= 1，綠色表示不收斂的區(qū)域或空白區(qū)域）。

“將來(lái)，預(yù)計(jì)將打印出設(shè)計(jì)最佳的零件，以便可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)性能。此外，還將探索向多材料，多補(bǔ)丁增材制造的潛在擴(kuò)展?！?br />
“在當(dāng)前研究中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在每個(gè)貼片內(nèi)定義了單向之字形沉積路徑。實(shí)際上，每個(gè)貼片的沉積路徑圖案可以擴(kuò)展為鋸齒形以外的更復(fù)雜的圖案，以實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)計(jì)性能。因此，我們未來(lái)的工作也將探索這一方面。”

隨著工業(yè)用戶和研究人員繼續(xù)征服3D打印和增材制造中的問(wèn)題，在其他領(lǐng)域也進(jìn)行了研究，例如汽車(chē)零部件的拓?fù)鋬?yōu)化，精煉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及其他增加創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

非常感謝樓主的分享

有道理。。。。。非常感謝樓主的分享