用于改善3D打印物体多孔表面纹理的逆设计方法

一个由机械工程师和材料科学家组成的多机构团队开发了一种逆向设计方法，以改善3D打印结构上多孔表面的纹理。在他们发表在《科学》杂志上的论文中，该小组描述了开发微米大小的三角形和带，以创建一个用于构建表面结构的晶格。

在自然界中，细胞的排列允许创建独特的多孔表面结构 - 叶子，花朵和人体皮肤都具有显着程度的表面变异性，具有独特的可见特征和特定特征，例如排斥水。使用像3D打印机这样简单的技术重新创建这些特征是不可能的。

在这项新的努力中，研究小组通过开发一种以可重复的方式表示这些结构的新方法，更接近于模仿自然。

研究人员试图通过创建由微小三角形和带组成的数字晶格来复制细胞的排列方式。他们使用逆向设计方法(弯曲梁变形理论)得出这些形状。然后，他们开发了一个应用程序，使用他们的数字晶格生成所需的形状。

然后，该应用程序被教导如何使用机器学习算法创建这样的形状。然后将成品发送到2D打印机，该打印机将图案打印到可以折叠成3D形状的底座上。该系统允许创建具有高度多孔表面的各种结构。

该团队通过首先创建简单的纹理对象(如球体)来演示他们的系统。然后，他们开始创造更复杂的物体，如甜椒、蚂蚁和章鱼。他们还指出，创造的物体可以使用多种材料制成，例如单晶硅，金属，壳聚糖和激光珩磨石墨烯。

该小组最后创建了一个形状像隐形眼镜的脚手架，该支架嵌入了传感器。打印完成后，他们使用该结构来研究眼睛后部神经元的电特性。

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