de.wedoany.com-Bericht: Ein Forscherteam der University of Colorado Boulder hat ein Open-Source-Designtool namens OpenVCAD vorgestellt, das Ingenieuren die nahtlose Integration mehrerer Materialien in einem einzigen 3D-gedruckten Objekt ermöglicht und damit neue Designmöglichkeiten für die additive Fertigung mit mehreren Materialien bietet. Die Software wurde von Charles Wade, einem Doktoranden der Informatik an der Universität, entwickelt und nutzt Funktionen und Code, um gleichzeitig die Geometrie des Objekts sowie die Verteilung verschiedener Materialien im dreidimensionalen Raum abzubilden.
Die Entwicklung von OpenVCAD fand im Matter Assembly Computation Lab unter der Leitung von Professor Robert MacCurdy, Assistenzprofessor am Paul M. Rady Department of Mechanical Engineering, statt. Ein am 13. Oktober in der Fachzeitschrift „Additive Manufacturing" veröffentlichter Artikel stellt dieses Designtool und sein Anwendungspotenzial vor. MacCurdy erklärte, dass die Forschung zu Multi-Material-Designs bereits eine lange Geschichte habe, aber der Aufwand, für jedes spezifische Projekt eigenen Code zu schreiben, habe Ingenieure daran gehindert, mehr Designs zu entwickeln. Mit OpenVCAD habe das Team diese grundlegende Arbeit auf einmal erledigt und eine integrierte Infrastruktur für räumlich variierende Multi-Material-Designs bereitgestellt. Herkömmliche CAD-Software (Computer Aided Design) stellt Objekte in der Regel als Grenzflächen dar und geht standardmäßig davon aus, dass das Innere der Oberfläche aus einem einzigen Material besteht, was das Design von Gradientenmaterialien, wie z. B. einer Sohle, die von hart an der Unterseite zu weich an der Oberseite übergeht, äußerst schwierig macht.
Das von Wade entwickelte Softwarepaket fungiert fast wie ein Satz praktischer Werkzeuge, die es Benutzern ermöglichen, komplexe Funktionen einfach zu kombinieren und sie als Materialeigenschaften Objekten im 3D-Drucker zuzuweisen. Wade erklärte, dass OpenVCAD das erste weit verbreitete, codebasierte Multi-Material-Designtool sei. Im Gegensatz zu herkömmlicher CAD-Software, die bei jeder Änderung neu gezeichnet werden muss und keine Gradientenmaterialien darstellen kann, können Benutzer durch Ändern einer kleinen Variablen die Aktualisierung des gesamten Designs beobachten. Der Artikel demonstriert die Anwendung des Tools auf verschiedenen 3D-Druckern, darunter ein Drucker in MacCurdys Labor, der bis zu fünf Materialien gleichzeitig drucken kann. Das Forscherteam ist der Ansicht, dass OpenVCAD weitreichende Auswirkungen auf die Ingenieursgemeinschaft hat und Forschern helfen kann, Objekte für verschiedene Bereiche zu entwerfen, wie z. B. chirurgische Trainingsmodelle, flexible Aktuatoren für Soft-Roboter und komplexe Multi-Material-Struktursimulationen. Das Tool kann sogar spezifische mechanische Eigenschaften auf bestimmte Teile einer Gitterstruktur anwenden, um komplexere Designs zu ermöglichen.
OpenVCAD ist ein vollständig quelloffenes Tool und wird mit einer Python-Implementierung geliefert, sodass Benutzer die Codebibliothek einfach importieren können. Wade erklärte, dass das Team hofft, dass das Tool weit verbreitet wird, und es bereits eine wachsende Nutzerbasis externer Forscher von anderen Einrichtungen gibt.
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