Новое программное обеспечение от Массачусетского технологического института увеличивает светочувсвительность и гибкость мульти-материала 3D- печати.

Хотя за последние годы технологии 3D-печати прогрессировали семимильными шагами, большинство принтеров все еще способны печатать только твердый объект из одного материала. Это нормально, если хотите создать пластиковый объект с одинаковой плотностью, но если вы хотите использовать несколько материалов в одном объекте или изменить его внутреннюю структуру для работы с различной плотностью и, следовательно, ее гибкостью? Команда ученых кафедры компьютерных наук Массачусетского технологического института и Лаборатории искусственного интеллекта (CSAIL) разработала новое программное обеспечение системы снабжения, что делает обе эти вещи возможными.

Существует уже доступные аппаратные средства 3D- печати, которые поддерживают использование нескольких материалов в одном объекте. Но чрезвычайно сложно написать код, который может анализировать 3D-модели, (например, расческу), и создать инструкции, которые позволяют печатать разнообразные разделы с различными физическими свойствами (жесткая ручка и мягкая щетина).

До сих пор 3D-печать объекта с несколькими материалами означала предоставление принтеру изображения с очень высоким разрешением, указывающего тип материала, который будет использоваться для каждой конкретной секции. Добавьте различия в текстуре, размер, цвет и свойства поверхности – и у вас «кошмар» в плане вычислений, который может включать в себя хранение и обработку петабайт данных для печати и даже небольшой объект.

Чтобы упростить весь процесс, команда ученых из CSAIL создала программное обеспечение структуры системы снабжения. Новый упрощенный процесс под названием “OpenFab” использует специальные программы “fablets”, которые похожи на шейдеры, использующиеся в рендеринге, для указания изменений в составе материала и геометрии каждого слоя для печати.

OpenFab обходит огромные вычислительные мощности путем потока только крошечной части данных на принтер по запросу. Поскольку только часть данных хранится в памяти системы в любой момент времени, весь процесс становится проще с вычислительной точки зрения, и существует очень малая вероятность задержки запуска.

Это открытие не только позволяет объекту состоять из многих различных материалов для печати, но и разрешит пользователю изменять вид и ощущение одного материала, использующегося для печати объекта.  Расчет математической формулы для печати можно заказать на http://ktoreshit.ru/. Возможна печать объекта с твердыми и пластичными разделами одного материала, даже если исходный материал не является гибким сам по себе. Используя OpenFab, команда ученых напечатала носорога с небольшими шипами на его текстурированной коже, как у зебры, бабочку, обрамленную облачным янтарем, мягкого кролика и плюшевого мишку.

“Вместо печати твердых кусков материала, мы печатаем внутреннюю структуру, которая влияет на деформационные свойства всего объекта”, – рассказал Piotr Didyk, доктор- сотрудник CSAIL. “Мы в настоящее время можем напечатать большое количество разнообразных вещей (от твердых до мягких). Это достигается путем использования специальной конструкции размещения материала”.

Получение системы для уяснения состава материала объекта только из описания желаемых физических свойств – является также чрезвычайно трудным процессом. Проще указать, что объект должен быть гибким, чем указывать все печатные материалы, которые должны использоваться.
«Поскольку каждая печать построена на очень маленьких вокселях (объемные элементы изображения, которые представляют собой капли, расположенные на головке принтера), и каждая из них может быть из другого материала, число различных размещений материала, которые можно напечатать на одной фигуре, очень велико, и невозможно рассмотреть все из них”, – говорит Didyk.

Чтобы решить эту проблему, команда CSAIL придумала метод, называемый Spec2Fab. Вместо того, чтобы рассматривать объект на уровне вокселей, система разбивает объект на более крупные куски с набором операций, называемые «деревом узлов”.

“Spec2Fab оптимизирует распределение материала только для кусков, определяющихся подразделом, т.е. один кусочек соответствует одному материалу”, – говорит Didyk. “Число этих кусков намного меньше за количество всех печатных вокселей. Таким образом, назначение материала может быть легко обработано с помощью процесса оптимизации. Эта оптимизация обрабатывается сетью тюнеров, которые определяют конечное расположение материала.

Несмотря на значительные успехи с OpenFab и Spec2Fab, которые обещают сделать 3D- печать быстрее, дешевле и более гибкой, Didyk говорит, что все области 3D-печати до сих пор имеют много возможностей для совершенствования.

“Если бы мне пришлось сравнить нынешнюю ситуацию 3D-печати с 2D-печатью, я бы сказал, что нам все еще нужно получать снимки в специализированной лаборатории на наших настольных принтерах”, – говорит Didyk. “Конечно, в случае 3D-печати все гораздо более сложно, потому что мы должны воспроизводить трехмерные объекты с целым рядом физических свойств, которые у них есть”.