Nowe, otwarte oprogramowanie rewolucjonizuje sposób, w jaki inżynierowie projektują obiekty z wielu materiałów. Dotychczasowe narzędzia do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) często osiągały swoje limity. Problem tkwił w reprezentowaniu obiektów jedynie przez ich powierzchnie graniczne. Zatem istniało niejawne założenie, że całe wnętrze obiektu składa się z tego samego materiału.
Projektowanie wielomateriałowe w druku 3D wymagało jednak bardziej zaawansowanych rozwiązań. Szczególnie w mechanice duże zainteresowanie budzi tzw. projektowanie gradientowe. W tym przypadku dwa materiały są stopniowo ze sobą mieszane. Przykładem jest podeszwa buta, której twardość zmienia się płynnie – od sztywnej na spodzie do miękkiej na górze. Przekształcenie ogólnych założeń w gładkie, precyzyjne przejścia materiałowe było często bardzo trudne, a nawet przytłaczające bez odpowiedniego narzędzia.
OpenVCAD, czyli wydajne narzędzie do projektowania wielomateriałowego
Charles Wade, doktorant z Uniwersytetu CU Boulder, stworzył OpenVCAD. Jest to pakiet oprogramowania, który wykorzystuje funkcje i kod do mapowania nie tylko kształtów, ale i rozmieszczenia różnych materiałów w drukowanym obiekcie.
Przed pojawieniem się OpenVCAD, projektowanie wielomateriałowe było obciążone dodatkową pracą. Robert MacCurdy, adiunkt i współtwórca projektu, twierdzi, że konieczność pisania kodu specyficznego dla każdego nowego projektu ograniczała inżynierów. To sprawiało, że nie mogli oni zrealizować pełni swojego potencjału. Ilość projektów, jakie mogli wykonać, była znacznie mniejsza. Właśnie dlatego oprogramowanie OpenVCAD wnosi rewolucję. Zamiast powtarzać te same, żmudne czynności, cała niezbędna infrastruktura została stworzona raz. Wykonano to jednak wyjątkowo dobrze i kompleksowo. W efekcie inżynierowie otrzymują gotowe środowisko. Mogą w nim wydajnie reprezentować przestrzennie zmienne projekty wielomateriałowe. Uproszczenie tego kluczowego etapu otwiera drogę do szybszego i bardziej złożonego projektowania wielomateriałowego w druku 3D.
OpenVCAD działa jak zestaw udogodnień. Dzięki niemu można łatwo tworzyć złożone funkcje i przypisywać je do materiałów w drukarce 3D. Według Wade’a, jest to pierwsze oparte na kodzie narzędzie do projektowania wielomateriałowego, które jest tak szeroko dostępne. W przeciwieństwie do tradycyjnego CAD, OpenVCAD pozwala użytkownikom zmieniać jedną małą zmienną i obserwować łatwą aktualizację całego projektu. Poza tym, umożliwia ono precyzyjne przedstawienie materiałów gradientowych.
Wpływ nowego oprogramowania na przemysł
Potencjał nowego oprogramowania jest naprawdę ogromny i wykracza daleko poza sam druk 3D. Aplikacje OpenVCAD mogą mieć znaczący wpływ w wielu branżach. Na przykład, chirurdzy mogą wykorzystać możliwości płynnego mieszania materiałów do tworzenia realistycznych modeli medycznych. W ten sposób mogą trenować skomplikowane zabiegi. Specjaliści od robotyki mogą projektować elastyczne elementy, które zginają się tylko w określonym kierunku. Ponadto, inżynierowie zajmujący się strukturami kratownicowymi, często stosowanymi w celach amortyzacyjnych, mogą precyzyjnie przypisywać różne właściwości mechaniczne do konkretnych części tych struktur. Możliwości są praktycznie nieograniczone.
Zeskanowany model medyczny, do druku z wielu materiałów, przeznaczony do planowania przedoperacyjnego. Źródło: https://www.colorado.edu/mechanical/new-open-source-software-efficient-3d-printing-multiple-materials
Otwartość i dostępność – klucz do rozwoju druku 3D
Projekt OpenVCAD jest w pełni open-source, co oznacza, że jest łatwo dostępny dla inżynierów na całym świecie. Co więcej, jest wyposażony w implementację Python, co ułatwia jego wdrożenie.
Twórcy stawiają na maksymalną dostępność narzędzia. Jak podkreśla Charles Wade, OpenVCAD ma być szeroko dostępne dla wszystkich zainteresowanych. Zespół obserwuje rosnącą bazę zewnętrznych badaczy, pochodzących z różnych instytucji, którzy już aktywnie korzystają z tego innowacyjnego oprogramowania. Poprzez uczynienie narzędzia open-source, projekt ma nadzieję umożliwić tej społeczności wykonywanie ich najbardziej zaawansowanej pracy. Ostatecznym celem jest przyspieszenie rozwoju technologii druku 3D w skali globalnej.
