GrowCAD:用于增材制造的生物灵感数学设计
Nasim Mahmoodi1, Galane Jingxi Luo2, Rosemary Julia Dyson2
1School of Engineering, University of Birmingham, Birmingham, UK.
Royal Society open science
|September 26, 2025
概括
这项研究介绍了GrowCADTM,一个由植物生长为增材制造 (AM) 启发的新型设计框架. 它增强了工程师的创造力,并简化了复杂的AM几何形状的设计过程.
科学领域:
- 工程 工程师 工程师 工程师
- 计算机科学 计算机科学
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
背景情况:
- 增材制造 (AM) 提供了显著的好处,但在设计实施方面面临着挑战.
- 目前的AM设计过程很复杂,涉及几何表示,软件和人类解决问题.
- 提高工程师的知识和创造力对于克服设计局限性至关重要.
研究的目的:
- 为增材制造开发一个新的设计框架.
- 增强人工智能设计中的人类知识和创造力.
- 解决AM中几何表示和可制造性的挑战.
主要方法:
- 引入了一种生物灵感的方法,使用植物生长作为层次的AM过程的类比.
- 开发了一种新的长度-极点-投射坐标系统和几何特征的代数定义.
- 在这个数学表示的基础上创建了GrowCADTM设计框架.
主要成果:
- 在GrowCADTM框架允许可制造性分析,参数可编辑性和CAD兼容性.
- 定性分析验证了形状忠实性,效率,检测不可制造的几何形状和可打印性.
- 开发的系统成功地生成和打印了复杂的几何形状.
结论:
- GrowCADTM提供了一种简化和直观的方法来增强工程师在AM设计中的知识和创造力.
- 代数几何学表示方便可制造性分析和设计代.
- 这种生物启发的方法为更广泛的AM实施提供了一个有希望的解决方案.
