苏黎世研究人员开发一种用于多流喷嘴设计的新型DFM框架

苏黎世研究人员开发了一种可实现复杂多流喷嘴设计自动化的3D打印制造计算设计(DFAM)框架。该框架替代了当今工程师使用的传统CAD软件，允许非专业用户专门设计复杂的几何图形，用于添加制造工具，如FDM喷嘴。该方法还允许在生成的喷嘴上进行实时设计迭代和计算流体力学(CFD)分析。

复杂的零件需要复杂的工具。

制造有机形状的能力被认为是3D打印制造的关键优势之一。然而，经常被忽视的是实际的设计阶段，在这个阶段，概念实现并开始形成。尽管有了几十年的进步，今天的传统三维CAD软件仍然是建立在低级的、原始的基础之上的，并且需要大量重复的手工步骤来生产任何类似有机的东西。

拓扑优化软件已经在一定程度上填补了这一利基近年来，但仍然需要一个高水平的人的解释和一个基础模型的优化。它也可能不适用于某些功能应用涉及多个集成流体流动，如多材料喷嘴。因此，这些部分都需要一个完全自动化的新过程，从本质上讲，这就是框架所要完成的。

DFAM框架为用户提供了一个设计元素工具箱，每个元素对应于一个特定的构建块，可用于生成最终的3D喷嘴设计。这些构建块被组织在一个层次结构(几乎模块化)中，并且以可视化的方式呈现，所以不可能意外地跳过一个步骤或组件，最终导致一个非功能性喷嘴的设计。因此，该框架非常用户友好，可以被非技术专业人员使用。

为了测试框架外，研究人员设计和3D打印了一套3D打印制造喷嘴，能够共同挤出多个来源的粘土。设计过程包括选择进气道和出水口的形状，并将各种设计元素叠加在一起。设计单元的布置自动转换成相应的多通道喷嘴几何形状.

在背景中，框架还检查了零件的壁厚和悬垂值，以确保设计是三维打印的，消除了任何与其他参数不兼容的设计元素。最终，喷嘴被成功打印出来，证实了框架的有效性。下一步的研究需要开发更有活力的设计元素，使其适应于限制，而不是完全排斥自己。

同时也寻求多流3D打印，研究人员来自哈佛大学以前开发了一种被称为3D打印制造的新方法。多材质多喷嘴三维打印或者MM3D。该工艺由一个喷头组成，它包含多个通道，可通过一个喷嘴输送多达8种不同的材料。喷嘴有能力在通道之间切换高达50次每秒，Y形连接防止任何不必要的回流或混合材料。

在其他地方，一个由六名国际科学家组成的团队展示了新设计范式的威力，最近开发了一个新的计算框架。聚合物零件的多轴、非平面三维打印。基于FFF技术的工作方式是沿着它们所经历的最大应力的方向，而不是在平面的水平层上对齐细丝。这增加了零件的整体强度，与传统平面FFF印刷相比，一些部件的强度增加了6.35倍。