Post by 橡皮泥 on 2016-11-03
尽管在过去10年里，3D打印已经取得了很大的进展，比如可以实现多材料打印，制造强大的功能对象等，但是，由于没有用户友好的使用界面，对于很多非程序员来说，要创建一个由多种材料（或材料的混合物）制成的对象仍然是一件很有挑战性的事情。
如今，这一障碍有望得到解决。来自麻省理工学院（MIT）计算机科学和人工智能实验室（CSAIL）一支研究团队将推出“Foundry”，这是一个可自定义设计各种基于多材料的3D打印对象的软件。
“在传统制造业，包含不同材料的对象通常是通过分别单独制造、然后再组装/焊接/粘结在一起的。”该论文的第一作者、博士生Kiril Vidimče说“即使是当前的多材料3D打印机也有相似的工作流程——部件先在传统的CAD系统中一次设计完成，然后打印软件允许用户将单个的材料分配给每个部件。”
相比之下，Foundry允许用户在前所未有的精细分辨率条件下改变属性。
“这就像针对3D材料的Photoshop，你可以用它设计出由全新复合材料制成的对象，该材料会有最优的机械、热学和导电性能。”Vidimče说：“你唯一的限制是自己的创造力。”
为了展示该软件的功能，研发团队设计并制作了一个乒乓拍、带反光表面的滑雪板、三轮车车轮、头盔，甚至还有可用于外科手术规划的骨骼。
研究人员使用Foundry软件设计、3D打印的多材料乒乓球拍
研究人员使用Foundry软件设计、3D打印的多材料滑雪板
研究人员使用Foundry软件设计、3D打印的骨骼
据橡皮泥网所知，使用现有设计工具来重新设计多材料对象往往需要一位经验丰富的工程师花费很多天时间——而且有些设计可能完全无法实现。但是Foundry软件可以让您在几分钟内完成这些设计。
此项研究论文的合著者包括MIT教授Wojciech Matusik和他在计算制造组里的学生：博士研究生Alexandre Kaspar和前研究生Ye Wang。该论文将会于本周晚些时候在东京举办的计算设备用户界面软件与技术专题讨论会（UIST）上公布。
Foundry是如何工作的
当下的多材料3D打印机主要用于原型，这是因为目前使用的材料并不是非常实用。用户通常先创建初步模型，再作出快速的调整，然后重新打印它们。
而Foundry则是作为帮助创建这种多材料对象的一个“界面”。要使用它，您首先需要在传统的CAD软件（像SolidWorks等）中设计出对象。当该设计文件被输出后，您就可以通过创建一个“操作元图（operator graph）”来确定对象的组成，这个“操作元图”中会包括大约100种微调动作的任何一个，这些微调动作被称为称为“操作元（operator）”。
这些“操作元”可以“细分（subdivide）”、“重新映射（remap）”或“分配（assign）”材料。有些“操作元”只是将对象划分为两个或更多不同的材料，而还有的“操作元”会实现从一种材料到另一种材料的逐步过渡。
Foundry可以混合和匹配任意组合材料，并将特定属性分配给不同的对象，或者结合不同“操作元”创造出新对象。
例如，如果您想制造一个兼具刚性和弹性的立方体，那么您就可以分配一个“刚性操作元”使一部分变硬，以及一个“弹性操作元”使另一部分变弹性，还有一个“梯度操作元”来实现两种材料之间的逐步过渡。
用户可以在设计过程中随时预览，而不是在打印完成后才能够看到是什么样子。
系统测试
为了测试Foundry软件，研究人员找了一些非设计师作为测试人员。这些测试人员需要以多材料的形式重现三个不同的对象：一只泰迪熊、骨结构和带轮胎的车辆。研究人员只是花了一个小时的时间做说明解释，测试人员就设计出了骨、带轮胎车轮和泰迪熊，平均花费的时间分别是56、48和26分钟。
除了进行用户研究之外，团队也还为一辆童车设计了一种特殊的车轮（见下图）。这个车辆使用了一种改进的结构以最大化横向强度；以及一种泡沫外轮来增加舒适性。
该研究得到了美国国家自然科学基金（NSF）的资助。
（编译自MIT News）
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