近日,知名的獨立研究機構(gòu)——荷蘭應用科學研究組織(TNO)正在借助仿真軟件COMSOL Multiphysics進行材料設計的開發(fā),并努力通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)來優(yōu)化3D打印產(chǎn)品。
據(jù)了解,最近一段時期,關(guān)于材料設計和多材料3D打印技術(shù)的開發(fā)正在呈現(xiàn)加速的趨勢,研究人員正在將增材制造應用于微觀領域,并通過內(nèi)部設計來最大限度地提高柔性以及3D打印對象的其它各種屬性。至于TNO的研究人員,他們一直在使用多尺度建模和多物理模擬,通過虛擬手段來測試和探索可用于3D打印的材料設計。
這中間至關(guān)重要的就是他們在研發(fā)中不可或離的COMSOL Multiphysics軟件,該軟件可以用于各種物理或者工程目的,并可實現(xiàn)基于物理學問題的虛擬模擬。據(jù)了解,TNO的研究團隊一直在使用Multiphysics對單個晶胞(即構(gòu)成晶格的最小結(jié)構(gòu)單元)的各種結(jié)構(gòu)特性進行設計和測試。據(jù)COMSOL的網(wǎng)站介紹說:“研發(fā)團隊首先設計了一個單晶胞,并在一個方向上將其剛度設置為其它方向的兩倍,然后再一個給定的幾何形狀上分析材料行為。”使用COMSOL Multiphysics軟件,TNO的團隊就能夠模擬其行為已確定施加到該結(jié)構(gòu)上的應力數(shù)量以“適應它們需要的剛度矩陣。”
除此之外,NTO的研究人員們也一直在模擬和設計具有各相異性的材料,也就是說,該材料在不同的方向上測量時會具有不同的特性,并且結(jié)合多材料的微觀結(jié)構(gòu)來控制其材料屬性,比如熱傳導率等。
TNO還注重利用多尺度建模以便于在一個更大的尺度上優(yōu)化材料涉及,從而將其微觀結(jié)構(gòu)模擬用于實際大小的3D打印產(chǎn)品。此外,他們也在一直致力于通過改變各種密度有效地將虛擬材料設計轉(zhuǎn)化成3D打印的對象,比如下圖所示的3D打印錘柄的結(jié)構(gòu)。正如COMSOL的博客上介紹的:“該設計是由微觀尺度上不同類型的晶胞組成的,并經(jīng)過優(yōu)化以獲得適當?shù)膭偠群妥钌俚牟牧闲枰?rdquo;
荷蘭應用科學研究組織(TNO,The Netherlands Organization For Applied Scientific Research)是一家大型的綜合技術(shù)研發(fā)機構(gòu),其下設14個研究所,有數(shù)千研究人員,主要依靠接受政府和企業(yè)的委托進行技術(shù)開發(fā)獲得收入。
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