在据悉看来,在所有创造价值的源头,在所有可能颠覆的源头,算法无疑是最重要的部分之一。当前含有创成式功能的设计软件包括:Autodesk的Fusion 360,西门子的NX,PTC的Creo Generative Design创成式设计,海克斯康MSC软件的MSC Apex创成式设计,nTopology的nTop平台,ELISE,Desktop Metal的Live Parts,ParaMatters等。 拿nTopology的nTop平台举例。
©nTopology nTop基于隐式建模,这种实现3D形状的方式比传统CAD文件快数千倍,文件更小,而且复杂性不会破坏系统,nTopology使用户可以完全控制创成工作流、优化过程及其输出的各个方面。创建可重用的工作流,以满足用户的应用程序的独特要求。 自1970年代首次开发b-reps系统以来,计算机硬件领域已经发生了巨大的变化。电脑现在配有多个CPU和以及强大的GPU,处理数据的能力大大增强。但由于B-reps算法包含很多特例性的分支,导致其并不适合在GPU上实现。而nTop则可以同时运用这两者,随着游戏行业的蓬勃发展,GPU的性能也得到了迅速发展,可以预见nTop和隐式建模的前景是非常广阔的。 关于创成式设计的发展现状的更多信息,请参考据悉发布的《让计算机自动设计复杂产品,一文洞见创成式设计的最新发展》。 拓扑优化 美敦力耿芳表示,很多3D打印标准化植入物获得了FDA的认证,3D打印技术在制造多孔结构、拓扑优化结构等复杂结构中具有优势,可以说3D打印技术在标准件制造的应用也是必然趋势。 由于骨骼和植入物的弹性模量不匹配,临床上经常会出现应力屏蔽,从而导致植入物失效或植入物周围的骨折。拓扑优化(TO)是一种在特殊载荷和边界条件下根据目标函数提供更有效材料分布的技术。一些研究人员密切关注拓扑优化以优化骨科植入物的设计。由于增材制造(AM)的发展,可以制造拓扑优化设计的复杂结构。
©The advances of topology optimization techniques in orthopedic implants:A review 拓扑优化的植入物比坚固的钛骨头要好。植入物中的小梁允许一定程度的弯曲,同时为植入者保持轻便和舒适。 下图显示了实心钛股骨植入物和全多孔3D打印钛股骨植入物之间的骨质流失差异。
©Journal of Orthopaedic Research TMPS、晶格与梯度材料 上海交通大学医学院附属第九人民医院史俊表示,医学学科不同,对于个性化的需求程度也是不同的,但个性化是个大趋势。口腔颌面外科对于个性化要求高,九院颌面外科在2012年后已经100%采用个性化治疗。3D打印技术在颌面外科手术规划、手术治疗中的应用是刚性需求。
近十年来,金属晶格结构与增材制造技术的结合受到越来越多的关注。为了确保增材制造技术制备的金属晶格结构在各个行业的可靠性,对其建模、优化、材料、工艺参数、结构以及性能之间的关系仍需要进一步的理解。 |