维度网讯，美国科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder）研究团队发布了一款名为OpenVCAD的开源设计工具，该工具使工程师能够在单个3D打印物体内实现多种材料的无缝融合，为多材料增材制造提供了新的设计手段。该软件由该校计算机科学系博士生查尔斯·韦德（Charles Wade）开发，通过使用函数和代码来同时映射物体的几何形状以及不同材料在三维空间内的分布位置。

OpenVCAD开发工作在校保罗·M·雷迪机械工程系（Paul M. Rady Department of Mechanical Engineering）助理教授罗伯特·麦柯迪（Robert MacCurdy）领导的物质装配计算实验室（Matter Assembly Computation Lab）进行。10月13日发表于《增材制造》（Additive Manufacturing）期刊的一篇论文介绍了这一设计工具及其应用潜力。麦柯迪表示，在OpenVCAD之前，多材料设计研究已有相当长的历史，但针对特定项目编写特定代码的开销阻碍了工程师进行更多设计；借助OpenVCAD，团队一次性完成了这些基础工作，为表现空间变化的多材料设计提供了内置基础设施。传统计算机辅助设计（CAD）软件通常将物体表示为边界表面，默认表面内部由单一材料构成，这使得设计如鞋底从底部坚硬渐变到顶部柔软的梯度材料变得极为困难。

韦德开发的这个软件包几乎像一套便利工具，允许用户轻松组合复杂函数并将其作为材料属性分配给3D打印机中的物体。韦德表示，OpenVCAD是首个广泛可用的、基于代码的多材料设计工具，与传统CAD软件需为每次更改重新勾勒且无法表示渐变材料不同，用户可通过更改一个小变量来观察整个设计的更新。论文展示了该工具在多种3D打印机上的应用，包括麦柯迪实验室使用的一台可一次打印多达五种材料的打印机。研究团队认为，OpenVCAD对工程社区具有广泛影响，可帮助研究人员设计适用于外科手术训练模型、软体机器人柔性致动器以及复杂多材料结构模拟等多种领域的物体。该工具甚至能将特定的机械性能应用于点阵结构的特定部分，以实现更复杂的设计。

OpenVCAD是完全开源的工具，并配有Python实现，用户可轻松导入代码库。韦德表示，团队希望该工具能被广泛使用，目前已拥有来自其他机构不断增长的外部研究人员用户基础。

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