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Case Study

Mit GrabCAD Voxel Print untersuchen Forscher bahnbrechendes Design im mikroskopischen Maßstab.

Dezember 31, 2021

Die Universität Singapur nutzt die Technologie von Stratasys zur Verbesserung von Design und Fertigung.

Erschließung neuer Gestaltungsmöglichkeiten. 

Die Singapore University of Technology and Design (SUTD) ist eine moderne Universität, die 2012 gegründet wurde und deren einzigartige Mission darin besteht, technisch versierte Führungskräfte durch praktisches Lernen und technologiebasiertes Design auszubilden. 

Die Forscher des Digital Manufacturing and Design Centers (DManD) der SUTD konzentrieren sich speziell auf die Schnittstelle zwischen digitalem Design und moderner Fertigung. Dabei entwickeln sie neue Ideen und Methoden, die Computer- und Ingenieurwissenschaften, Industriedesign, technologieintensives Design, Architektur und Kunst vereinen.


„Wir konzentrieren uns dabei auf drei Hauptrichtungen“, sagt Professor Martin Dunn, Associate Provost für Forschung und Co-Direktor des DManD der SUTD. „Eine davon ist die additive Fertigung mit mehreren Materialien, insbesondere weichen Materialien, die die Entwicklung multifunktionaler Komponenten, Teile und Produkte ermöglichen. Die zweite Ausrichtung umfasst die 3D-Nanofabrikation, während die dritte sich auf die 3D-gedruckten Textilien und Verbundstoffe konzentriert.

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Erforschung von Designs auf Voxel-Ebene.

Das Team erforscht das Materialverhalten, entwickelt neue Designmethoden und erkundet dabei neue Anwendungsmöglichkeiten für vordefinierte digitale Materialien. Durch die Verwendung des Tools GrabCAD Voxel Print in Kombination mit dem Multimaterial-3D-Drucker J750 von Stratasys können die DManD-Forscher bahnbrechende Produkte herstellen, indem sie Materialien und Strukturen bis zur Ebene der volumetrischen Pixel (Voxel) präzise manipulieren.


„Mit 3D-Druck auf Voxel-Ebene können wir mikroskopische und makroskopische Produkte in einer bisher unerreichten Auflösung herstellen. Das hat uns dazu veranlasst, neue Werkzeuge zu entwickeln, um diese rasch fortschreitende Fertigungsmöglichkeit zu nutzen.“, so Dunn. Mit GrabCAD Voxel Print konnten die DManD-Forscher völlig neue digitale Materialien für bestimmte funktionale oder ästhetische Anforderungen sehr spezieller Forschungsprojekte entwickeln und herstellen.


„Die Fähigkeit, individuelle Voxel zu beeinflussen, verändert tatsächlich unsere Denkweise bezüglich des Designs", sagt Sayjel Patel, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei SUTD DManD. „Jetzt können wir Texturen aus der unmittelbaren Umgebung scannen und aus diesen Bildern Texturen und Mikrostrukturen erzeugen. Wir können die Eigenschaften in Bezug auf Haptik, Akustik, strukturelle Riffelung oder thermisches Verhalten untersuchen, sodass wir sehr schnell eine Reihe von Designoptionen entwerfen können. 

Die Forscher erstellen ihre eigenen Analyse- und Entwurfswerkzeuge, modellieren Layer Slicer, manipulieren Attribute Voxel für Voxel und erzeugen Bitmap- oder PNG-Dateien. GrabCAD Voxel Print fungiert als Schnittstelle zwischen den digitalen Daten, die vom Slicer vorbereitet werden, und dem 3D-Drucker, der die Modelle mit spezifischen Eigenschaften produziert, die auf andere Weise nicht erreichbar wären.

Multi-Scale Struktur und Materialdesign DManD-Forscher nutzten diese neue Methode zur Konstruktion eines zusammensteckbaren Tisches, um das strukturelle Verhalten traditioneller Tischlersysteme zu untersuchen. Die Herstellung eines zusammensteckbaren Tisches stellte eine erhebliche Herausforderung dar. Daher entwickelte Sawako Kaijima zusammen mit ihrem Forscherteam einen eigenen Slicer, um die Materialien Schicht für Schicht zuzuweisen, und verwendete GrabCAD Voxel Print um die Tischlerelemente herzustellen auf dem Stratasys J750-Drucker zu drucken.

„Die gezielte Materialabscheidung ermöglicht die Gestaltung und Herstellung von Objekten mit heterogenen Eigenschaften, die im Vergleich zu Objekten mit homogener Materialverteilung möglicherweise verbesserte funktionale Leistungsmerkmale aufweisen“, so Patel.

„GrabCAD Voxel Print hat das Potential, einen Wandel in der herkömmlichen Produktentwicklung herbeizuführen. Wir entwickeln neue Design-Synthesen und Automatisierungsparadigmen, die kreative und technische Aspekte integrieren, um diese bahnbrechende Technologie optimal zu nutzen.

3d printed soles of shoes
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