近日，麻省理工學院（MIT）的一組研究人員開發出一個巧妙的軟件系統，可以在極短的時間內用先進的物理模擬計算出尚未打印的3D設計的物理特性。據此，設計師和制造商將知道該選擇哪些材料來優化他們的3D打印件。這項研究得到美國國防高級研究計劃局的SIMPLEX項目的支持。

“拓撲優化是我們的研究重點。在設計循環中，它將物理學和仿真結合在一起。目前，拓撲優化面臨的一個主要問題是硬件能力與軟件之間存在差距，而我們的算法恰好彌補了這一差距，”研究人員表示。

3D打印機的平均分辨率約為每英寸600點，這意味著1.67立方英寸的體積可以容納十億個材料小立方塊。這也意味著即使只計算兩種材料的組合的物理效應也是相當耗時的。MIT團隊的創新之處在于通過模擬材料立方塊集群，而不是單個的材料立方塊，來建模這些效應。

     面對一組給定材料，MIT團隊的創新性軟件能隨機生成多個大小不同的集群——16、32或64體素（3D像素），這些集群充當3D打印對象的虛擬構建塊。通過評估每個集群的物理特性，軟件逐漸建立起一個數據庫，其中包含數千個可能的結構。通過咨詢這個數據庫，，軟件可以為將要打印的3D對象指定最佳材料。該軟件具有廣泛的潛在應用，并且應該能進一步優化3D打印工藝。

     “在許多應用中，機械性能很重要，如汽車或航空航天領域中的應用。設計和發現結構來生產帶有指定的功能性特性的材料和對象是這些應用的核心，”一名計算機科學助理教授說，“利用MTI的創新性軟件，設計師或工程師可以對3D設計進行實際的優化，非常有效地生成高分辨率的可打印結構，這樣的操作甚至可以在一臺普通的計算機上進行。”

（編譯自3ders.org）

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