Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере выпустили OpenVCAD — программный инструмент с открытым исходным кодом, который обещает преобразовать многоматериальную 3D-печать

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере выпустили OpenVCAD — программный инструмент с открытым исходным кодом, который обещает преобразовать многоматериальную 3D-печать, позволяя инженерам проектировать сложные объекты с различными свойствами материалов более эффективно, чем когда-либо прежде.Чарльз Уэйд, аспирант кафедры компьютерных наук Университета Колорадо в Боулдере, разработал эту прорывную систему проектирования в лаборатории Matter Assembly Computation Lab под руководством доцента Роберта МакКерди. Их исследование, опубликованное сегодня в журнале Additive Manufacturing, представляет то, что Уэйд называет «первым многоматериальным инструментом проектирования на основе кода, который находится в широком доступе». 

Традиционное программное обеспечение для автоматизированного проектирования долгое время испытывало трудности с многоматериальными объектами, обычно представляя их только в виде граничных поверхностей с предположением, что всё внутри изготовлено из одного и того же материала. OpenVCAD преодолевает это ограничение, используя функции и код для отображения не только форм, но и точного расположения различных материалов внутри 3D-объекта.

«Безусловно, существует история изучения и практики многоматериального проектирования, которая существовала задолго до OpenVCAD», — сказал МакКёрди, который также связан с информатикой и электротехникой. «Но мы считаем, что необходимость каждый раз писать специальный код для конкретных проектов мешает инженерам заниматься проектированием в той мере, в какой они могли бы».Программное обеспечение особенно хорошо справляется с градиентным проектированием, где материалы могут постепенно переходить один в другой — например, подошва обуви, которая меняется от жёсткой внизу до мягкой вверху. Уэйд объяснил, что «в отличие от традиционного программного обеспечения САПР, где вы вынуждены прорисовывать всё для каждого изменения и не можете представить градиентные материалы, наш инструмент позволяет пользователям изменить одну небольшую переменную и наблюдать, как весь дизайн обновляется простым способом».

Возможности OpenVCAD распространяются на множество систем 3D-печати, включая принтеры, способные одновременно работать с пятью материалами. Исследовательская группа видит применение в многочисленных отраслях: хирурги смогут создавать реалистичные модели для планирования и практики, специалисты по мягкой робототехнике смогут проектировать гибкие приводы, которые сгибаются в одном направлении, оставаясь жёсткими в другом, а инженеры смогут экспортировать готовые для симуляции файлы сложных мультиматериальных объектов.

Программное обеспечение также может применять определённые механические свойства к решётчатым структурам, используемым для поглощения ударов, что позволяет создавать более сложные конструкции, чем это было возможно ранее. МакКёрди подчеркнул их цель широкой доступности: «Мы хотим, чтобы это было широко доступно людям. У нас растёт база внешних исследователей из других учреждений, которые используют этот инструмент, и мы надеемся дать этому сообществу возможность делать свою лучшую работу».

OpenVCAD полностью открыт и включает реализацию на Python, позволяя пользователям импортировать репозиторий и начать проектирование всего одной строкой кода. Выпуск позиционирует инструмент как инфраструктуру, которая может ускорить инновации в мультиматериальном аддитивном производстве в исследовательских учреждениях по всему миру.