大學(xué)生設(shè)計(jì)并3D打印出復(fù)雜蜘蛛關(guān)節(jié)系統(tǒng)

Nazmul Azim Khan是新南威爾士計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)的二年級(jí)學(xué)生。在數(shù)字設(shè)計(jì)課程上，他最近的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種能夠通過蜘蛛關(guān)節(jié)系統(tǒng)連接在一起的由丙烯酸塑料做成的概念化嵌板。

正如同你想象的一樣，蜘蛛關(guān)節(jié)系統(tǒng)是一種使用螺栓連接玻璃格柵的外部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。項(xiàng)目中的特定蜘蛛關(guān)節(jié)令人吃驚，因?yàn)樗兄辽?5條腿，不過使用3D打印技術(shù)，這個(gè)數(shù)目便可以輕松實(shí)現(xiàn)。

據(jù)南極熊小編的了解，Khan使用了犀牛軟件和它的插件Grasshopper創(chuàng)建了蜘蛛關(guān)節(jié)的腳本。由于Grasshopper是一款可視化腳本語言，它允許使用者在創(chuàng)建腳本的同時(shí)“畫出”模型，所以項(xiàng)目最復(fù)雜的部分實(shí)際上就是設(shè)計(jì)本身。

“設(shè)計(jì)過程中最困難的部分在于蜘蛛關(guān)節(jié)要怎樣與面板相連，”Khan 解釋說，“我想要在不暴露螺母和螺栓的情況下做出最簡潔的連接，所以最后選用了螺絲和膨脹螺栓。先將膨脹螺栓插入3D打印蜘蛛關(guān)節(jié)的孔洞，在將螺絲插進(jìn)螺栓，這樣就不會(huì)有任何暴露的問題了?！?br />
當(dāng)前設(shè)計(jì)的外部面規(guī)格為10 x 10米；不過由于本身的參數(shù)屬性，設(shè)計(jì)可以被適當(dāng)調(diào)整以適應(yīng)不同的空間。一旦面板的尺寸和曲率等參數(shù)被調(diào)整好，蜘蛛關(guān)節(jié)的模型就會(huì)即刻生成。組裝中唯一不是3D打印的部件就是螺絲。

Khan領(lǐng)導(dǎo)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)社團(tuán)已經(jīng)將這一項(xiàng)目列為他們的下一個(gè)挑戰(zhàn)。數(shù)字模型全尺寸安裝將會(huì)是該設(shè)計(jì)的最終測(cè)試。

“當(dāng)時(shí)僅僅有不多的關(guān)節(jié)被打印出來用于測(cè)試和展出。我們的最終計(jì)劃是創(chuàng)造出完整的嵌板表面，作為一種建筑結(jié)構(gòu)來展出。因?yàn)橐呀?jīng)獲得了一個(gè)展位，所以我們計(jì)劃在下個(gè)月改變嵌板表面的尺寸和形狀，以便適應(yīng)展位的空間?！盞han表示。

使用數(shù)字模型令Khan能夠快速為蜘蛛關(guān)節(jié)和桁架體系的設(shè)計(jì)做出評(píng)估。“其中一項(xiàng)決定就是在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)有著桁架體系的蜘蛛關(guān)節(jié)，”Khan表示，“桁架體系被復(fù)雜的橋梁影響，比如悉尼海港大橋。最初的設(shè)計(jì)表現(xiàn)為直線和矩形的樣式。通過引入曲線和旋轉(zhuǎn)桁架系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)瞬間具有了動(dòng)態(tài)性，看上去非常有趣。他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和流體形態(tài)間找到了一種特殊的平衡?！?br />

輕松生成物理模型的能力令團(tuán)隊(duì)在最終成功組裝上信心十足。Khan這樣描述了3D打印在整個(gè)過程中扮演的角色：

“總的說來，蜘蛛關(guān)節(jié)的表現(xiàn)如同預(yù)期一樣成功。這讓我們長舒了一口氣，因?yàn)榻M裝失敗的概率其實(shí)很高。由于工作需要在1mm的公差下進(jìn)行，所以生成蜘蛛關(guān)節(jié)幾乎不能有任何的誤差。為了保證不出現(xiàn)錯(cuò)誤，我們打印出了多個(gè)模型，之后測(cè)試它們與嵌板組合是否嚴(yán)密和足夠結(jié)實(shí)。”

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