Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили програмне забезпечення для топологічної оптимізації 3D-друкованих виробів. Розробка була представлена на конференції з комп'ютерної графіки SIGGRAPH, препринт доступний на Arxiv.org, також про неї повідомляє видання MIT Technology Review.
У сучасному світі багато виробів спочатку розробляються у вигляді тривимірної моделі в системі автоматизованого проектування. Для того, щоб використовувати матеріал максимально ефективно, інженери займаються топологічною оптимізацією деталей під конкретні завдання і навантаження. На відміну від звичайних методів виробництва, в процесі 3D-друку принтер створює виріб з безлічі невеликих частинок матеріалу або навіть декількох матеріалів одночасно. Це відкриває великі можливості для топологічної оптимізації - можна змінювати не тільки форму самого виробу, але і його внутрішню структуру і співвідношення матеріалів з різними властивостями. Такий підхід використовували дослідники з лабораторії інформаційних технологій і штучного інтелекту Массачусетського технологічного інституту.
Дослідники вирішили прийняти за «одиницю матеріалу» воксель. Щоб змінювати не форму друкованого предмета, а його внутрішню структуру, інженери створили хмару точок, в якій вокселі розподілені відповідно до різних механічних властивостей, наприклад модулем Юнга і коефіцієнтом Пуассону. Кожен воксель залежно від матеріалів може мати різну структуру і співвідношення м'якого і жорсткого матеріалу в ньому.
Система проектування аналізує задане навантаження на предмет, а потім, використовуючи базу даних, розбиває модель на вокселі з різними властивостями. Щоб продемонструвати це, дослідники створили модель, а потім надрукували на 3D-принтері затисну з контринтуїтивною поведінкою: незважаючи на те, що він виконаний з єдиного обсягу пластику, при натисканні на рукоятку його кінці, розташовані на робочій стороні, також стискаються, що можна побачити на відеозаписі нижче.
Нещодавно інженери з тієї ж лабораторії в MIT розробили плагін для систем проектування, який дозволяє легко і швидко оцінювати навантаження на проектовані конструкції, виконуючи ресурсомісткі обчислення на хмарних серверах.
Раніше ми писали в блозі про те, що топологічна оптимізація може створювати не тільки міцні та оптимальні вироби, але ще й красиві - навіть якщо мова йде про деталі, що утримує разом кілька кабелів.