麻省理工學(xué)院3D打印研究

麻省理工學(xué)院這個(gè)星期計(jì)劃發(fā)布兩個(gè)文件，詳細(xì)說明如何使用開源軟件能夠更直觀，更簡(jiǎn)化3D印刷工藝。
利用計(jì)算機(jī)圖形模型和模擬，3D打印機(jī)已經(jīng)可以生產(chǎn)各種3D打印對(duì)象，但是在打印機(jī)所使用的軟件更新是緩慢的，很難使用。但隨著3D打印技術(shù)逐漸成為主流，這將需要做出更復(fù)雜的算法，麻省理工學(xué)院的研究人員說。
在7月25日，一隊(duì)研究人員將在美國(guó)麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）公布其論文SIGGRAPH計(jì)算機(jī)圖形會(huì)議。
Matusik沃伊切赫，麻省理工學(xué)院的副教授，論文合著者和CSAIL計(jì)算機(jī)圖形學(xué)集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)者，說：”我們的目標(biāo)是使3D打印更容易和做更復(fù)雜的計(jì)算�！拔覀兪堑谝粋�(gè)設(shè)計(jì)，開發(fā)和實(shí)施，統(tǒng)一成一個(gè)無縫的過程，使其能夠很容易地轉(zhuǎn)換成為一個(gè)全面運(yùn)作的3D打印對(duì)象的一套規(guī)范�！�
3D打印帶來了巨大的計(jì)算挑戰(zhàn)對(duì)于現(xiàn)有軟件，研究人員說。為了制造復(fù)雜的表面含有條紋，色彩漸變和其他錯(cuò)綜復(fù)雜，印刷軟件必須能夠產(chǎn)生一個(gè)高分辨率的對(duì)象模型，每個(gè)表面上是要包含詳細(xì)信息。計(jì)算機(jī)模型往往能產(chǎn)生PB級(jí)的數(shù)據(jù)，目前的方案困難在于加工和儲(chǔ)存。
OpenFab Matusik和他在麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一個(gè)可編程的“管線”架構(gòu)，以處理這些問題。OpenFab的RenderMan軟件，用于設(shè)計(jì)通常在電影里看到的計(jì)算機(jī)生成的圖像。OpenFab復(fù)雜結(jié)構(gòu)允許生產(chǎn)具有不同材料的性能。
要?jiǎng)?chuàng)建復(fù)雜的表面細(xì)節(jié)和組成3D對(duì)象，OpenFab使用的“fablets”，或一種新的編程語言，允許用戶修改一個(gè)對(duì)象的外觀，能夠高效地編寫程序。
“我們的軟件使得它更容易設(shè)計(jì)和印刷新材料，不斷改變你正在設(shè)計(jì)的對(duì)象的屬性，”基里爾說Vidimce，“在傳統(tǒng)制造中，大多數(shù)對(duì)象是由多個(gè)部分組相同的材料制成。OpenFab，用戶可以改變一個(gè)對(duì)象的材料的一致性，例如，設(shè)計(jì)的物件兩端的抗壓縮性不相同。“
到目前為止，Matusik的研究小組已經(jīng)能夠復(fù)制各種各樣的物體使用OpenFab，包括嵌入昆蟲琥珀，大理石桌和一個(gè)粘糊糊的泰迪熊。

為了營(yíng)造逼真的效果，反射光，并且符合觸摸感，用戶目前必須指定要復(fù)制的對(duì)象，他們的材料成分。這是不容易的任務(wù)，因?yàn)樗�往往更容易定義所需的最終對(duì)象的狀態(tài) 。
為了簡(jiǎn)化程序，Matusik和其他研究人員開發(fā)出一種新方法，稱為Spec2Fab。需要明確每個(gè)區(qū)域的打印，設(shè)計(jì)規(guī)范和測(cè)試每一個(gè)可能的組合，采用了一種Spec2Fab的“減速樹”，打破了對(duì)象分解成更容易管理的塊。Spec2Fab的“調(diào)諧器的網(wǎng)絡(luò)”，然后使用減速，以自動(dòng)確定一個(gè)對(duì)象的材料組合物。
結(jié)合現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)圖形算法，使用Spec2Fab Matusik的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建眾多的3D打印概念，如燒堿的圖像和對(duì)象與特定的變形和結(jié)構(gòu)特性的光學(xué)效應(yīng)。

“Spec2Fab構(gòu)建算法，可以產(chǎn)生無盡的復(fù)雜程度，打印對(duì)象的數(shù)組是一個(gè)小而強(qiáng)大的工具箱，德賽說：”陳，博士研究生在CSAIL及主要作者的論文之一。