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近日，知名的獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)——荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織（TNO）正在借助仿真軟件COMSOL Multiphysics進(jìn)行材料設(shè)計的開發(fā)，并努力通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)來優(yōu)化3D打印產(chǎn)品。

據(jù)了解，最近一段時期，關(guān)于材料設(shè)計和多材料3D打印技術(shù)的開發(fā)正在呈現(xiàn)加速的趨勢，研究人員正在將增材制造應(yīng)用于微觀領(lǐng)域，并通過內(nèi)部設(shè)計來最大限度地提高柔性以及3D打印對象的其它各種屬性。至于TNO的研究人員，他們一直在使用多尺度建模和多物理模擬，通過虛擬手段來測試和探索可用于3D打印的材料設(shè)計。

這中間至關(guān)重要的就是他們在研發(fā)中不可或離的COMSOL Multiphysics軟件，該軟件可以用于各種物理或者工程目的，并可實現(xiàn)基于物理學(xué)問題的虛擬模擬。據(jù)了解，TNO的研究團(tuán)隊一直在使用Multiphysics對單個晶胞（即構(gòu)成晶格的最小結(jié)構(gòu)單元）的各種結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行設(shè)計和測試。據(jù)COMSOL的網(wǎng)站介紹說：“研發(fā)團(tuán)隊首先設(shè)計了一個單晶胞，并在一個方向上將其剛度設(shè)置為其它方向的兩倍，然后再一個給定的幾何形狀上分析材料行為。”使用COMSOL Multiphysics軟件，TNO的團(tuán)隊就能夠模擬其行為已確定施加到該結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力數(shù)量以“適應(yīng)它們需要的剛度矩陣。”

除此之外，NTO的研究人員們也一直在模擬和設(shè)計具有各相異性的材料，也就是說，該材料在不同的方向上測量時會具有不同的特性，并且結(jié)合多材料的微觀結(jié)構(gòu)來控制其材料屬性，比如熱傳導(dǎo)率等。

TNO還注重利用多尺度建模以便于在一個更大的尺度上優(yōu)化材料涉及，從而將其微觀結(jié)構(gòu)模擬用于實際大小的3D打印產(chǎn)品。此外，他們也在一直致力于通過改變各種密度有效地將虛擬材料設(shè)計轉(zhuǎn)化成3D打印的對象，比如下圖所示的3D打印錘柄的結(jié)構(gòu)。正如COMSOL的博客上介紹的：“該設(shè)計是由微觀尺度上不同類型的晶胞組成的，并經(jīng)過優(yōu)化以獲得適當(dāng)?shù)膭偠群妥钌俚牟牧闲枰?rdquo;

荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織（TNO，The Netherlands Organization For Applied Scientific Research）是一家大型的綜合技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，其下設(shè)14個研究所，有數(shù)千研究人員，主要依靠接受政府和企業(yè)的委托進(jìn)行技術(shù)開發(fā)獲得收入。