很多人以为创成式设计是拓扑优化或程序建模的一个分支。但实际上，创成式设计是是一个人工智能驱动的流程，利用云来通过探索成千上万的建模可能性来推动创新设计，而不是简单地从原来的设计方案中探索如何减少材料。

不过之前的创成式设计通常并不考虑加工的限制，虽然3D打印在制造复杂的设计方面有着先天的优势，但是很多设计结果还需要CNC数控加工来实现更高的精度与表面质量，这使得设计与可制造性之间仍然缺乏一定程度的衔接，而Fusion 360 创成式设计2.5轴版本，从设计端衔接3D打印与机加工正在打通设计与制造衔接的最后一公里：3D打印技术与传统制造技术的设计折衷。

 为3D打印技术特点而重新设计

通过Autodesk Fusion 360提供的创成式设计功能，设计和可制造性都是内置的。增材制造和3轴以及5轴铣削加工之间具有各自的特点，这些特点使得这两者之间似乎隔了难以逾越的“鸿沟”，而欧特克关于创成式设计的2.5轴版本使得任何拥有数控铣床的人都可以随意使用这种“折衷”的设计来进行加工。

软件公司Autodesk-欧特克和美国宇航局（NASA）喷气推进实验室的工程师们设计的星际着陆器，重量大大小于美国宇航局送往其它行星和卫星的大多数着陆器。是通过金属3D打印，铸造和铣削相结合制造的一个很酷的创成式设计项目的一个例子。

创成式设计-着陆器。来源：欧特克

通过欧特克的创成式设计软件，这个设计方法运用的是大自然的进化结果的防生学计算公式。设计师和工程师们只需要将设计目标、材料、制造材料和成本限制等数据输入到设计软件中，设计软件就能够快速生成多种设计结果作为选项。

的确，迄今为止许多创成式设计的实例看起来都是错综复杂的，这种复杂往往让制造商望而生畏，认为是看似无法实现的设计。但好消息是，创成式设计的适用范围正在扩大，包括支持传统制造工艺。

例如轮椅的金属支撑零部件，源自相同的创成式设计输出。每个零部件具有相同的功能和性能要求，相同的材料，相同的粗糙形式，唯一的区别是制造过程不同。

人工设计与创成式设计。来源：欧特克

图片显示了人工设计的零件以及在2.5轴和3轴CNC机床上铣削的两种创成式设计。

创成式设计不仅在释放3D打印的潜力，也在提升数控机床的自动化效率。自动化是体现在方方面面的，不仅仅是建模过程的自动化，包括加工过程的自动优化，闭环反馈，都使得从3D打印到数控加工，更具备数字化特征。

数控机床通常使用G代码来描述机床的加工信息，如 走刀轨迹、坐标的选择、冷却液的开启等。在这方面，欧特克的Autodesk PowerMill Additive将CAM编程自动化。

视频：Autodesk PowerMill Additive。来源：欧特克

当CNC机床切削金属时，控制器“知道”主轴上的压力及其最大加工效率。如果操作过程中主轴处于其最大负载条件的50％以下 – 这意味着它具有50％的潜能没有被充分利用。

通过与机器控制器的网络连接，可以“监听”控制器，并实时更新在设计软件中自动生成的加工策略。例如，当意识到主轴负载能力为50％，则可以提高进给速率，使刀具更快地切割材料或加大进给使得切割更深，以去除更多材料，从而获得更高的运营效率。

设计和制造的融合是产品制造的必然！创成式设计，自动编程和闭环反馈，使得数控机床加工具备了更明显的自动化特征。而在3D科学谷看来，对于制造商而言，最好的还未到来。很快，产品设计师，机械工程师和制造工程师之间的孤岛将被打破，而增材与减材将被进一步融合。

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由于3d打印技术的独特性，传统的CAD模型数据是不能直接用于3d打印的。从cad模型到实现打印，必须要将cad模型转化为stl格式，根据不同的打印技术处理模型，最后生成能够被3d打印机识别的切片文件，发送给打印机进行打印。这个文件转化和处理的过程叫做3d打印前处理。

VoxelDance的使命就是帮助用户快速完成3d打印前处理。
它有以下特点：
• 合理规划3d打印前处理流程；
• 将所有的功能模块集成在一个平台上，用户只要一个软件就能完成所有的前处理工作；
• 智能化功能模块设计，通过它强大的算法库和优化的算法内核，用户可以一键操作，节约3d打印前处理时间，减少人工操作错误。

 3D打印前处理流程

由VoxelDance实现的3d打印前处理过程主要步骤包括：模型导入，stl模型修复，模型编辑，摆放，生成支撑，切片。

 模型导入

VoxelDance支持所有的CAD格式导入，包括：CLI Flies(*.cli), SLC Flies(*.slc), STL(*’stl), 3D Manufacturing Format(*.3mf), WaveFront OBJ Files(*.obj), 3DExperience (*. CATPart), AUTOCAD (*.dxf, *.dwg), IGES (*.igs, *iges), Pro/E/Cro Files (*.prt, *asm), Rhino Files(*.3dm), SolidWorks Files (*. sldprt, *. sldasm, *. slddrw), STEP Files (*.stp, *. step) 等格式。

 stl模型修复

模型导入后，VoxelDance可以快速检测模型错误，强大的修复算法，可以实现一键全自动修复模型。你也可以进入修复模块，使用修复法向，缝合三角面，关闭细小孔洞，删除噪声壳体，包裹外壳表面等半自动修改工具完成修复。

 模型编辑

vd的模型编辑工具可以根据3d打印的需求对模型进行切割，抽壳，打孔，添加标签，布尔运算，添加晶格结构，z补偿。添加晶格结构可以一键快速生成复杂的晶格结构，节约打印材料。

 摆放

VD的摆放功能强大，特别是2d，3d自动摆放。如果你使用的是sls 3d打印技术，vd的3d摆放功能能够帮助你在打印平台内尽可能多的放置打印零件。基于vd高度优化的内核算法，即使大量的零件摆放也能快速完成。使用vd的子嵌套和矩形烧结盒工具，你可以将一些脆弱的小零件放置在一个小盒子内，不仅可以起到保护作用，也可以方便你从大量的粉末内取出。

 支撑

vd提供多种支撑结构，包括：智能支撑，块支撑，线支撑，点支撑和柱状支撑。你可以一键自动添加支撑，也可以进入支撑模块，进行编辑支撑参数，手动添加支撑，删除支撑等操作。块支撑，线支撑和点支撑采用的是非实体的，线状结构，可以减少支撑的生成时间。柱状支撑主要用于精致的打印零件，比如戒指，耳环等珠宝产品。

 智能支撑

VoxelDance的智能支撑非常强大，用这种支撑算法生成的支撑点位置准确，支撑结构系统整体，减少手动支撑可能造成的人工错误。它采用类似于建筑结构设计的桁架结构，可以保证结构强度的前提下减少支撑材料。

 切片

最后生成切片文件。进入切片模块，你可以预览每一层的切片。如果你的机器有变光斑设计，你也可以在切片模块中设置bp参数，并导出相应的文件格式。

 软件版本与试用

2019年5月，VoxelDance在美国底特律rapid tct上正式发布了VoxelDance的软件。
基础版可以用于dlp打印，是免费的。专业版和旗舰版根据可用于sls, sla, slm打印，不同的打印模块收取相应的费用。

VoxelDance也提供专业版本30天试用期，只要登陆VoxelDance.com，申请试用，填写一些基本信息并提交，VoxelDance就会发送下载链接给你。

文章来源：VoxelDance

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