大學生設計并3D打印出復雜蜘蛛關節(jié)系統(tǒng)

Nazmul Azim Khan是新南威爾士計算機設計專業(yè)的二年級學生。在數(shù)字設計課程上，他最近的任務是設計一種能夠通過蜘蛛關節(jié)系統(tǒng)連接在一起的由丙烯酸塑料做成的概念化嵌板。

正如同你想象的一樣，蜘蛛關節(jié)系統(tǒng)是一種使用螺栓連接玻璃格柵的外部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。項目中的特定蜘蛛關節(jié)令人吃驚，因為它有著至少15條腿，不過使用3D打印技術，這個數(shù)目便可以輕松實現(xiàn)。

據(jù)南極熊小編的了解，Khan使用了犀牛軟件和它的插件Grasshopper創(chuàng)建了蜘蛛關節(jié)的腳本。由于Grasshopper是一款可視化腳本語言，它允許使用者在創(chuàng)建腳本的同時“畫出”模型，所以項目最復雜的部分實際上就是設計本身。

“設計過程中最困難的部分在于蜘蛛關節(jié)要怎樣與面板相連，”Khan 解釋說，“我想要在不暴露螺母和螺栓的情況下做出最簡潔的連接，所以最后選用了螺絲和膨脹螺栓。先將膨脹螺栓插入3D打印蜘蛛關節(jié)的孔洞，在將螺絲插進螺栓，這樣就不會有任何暴露的問題了�！�

當前設計的外部面規(guī)格為10 x 10米；不過由于本身的參數(shù)屬性，設計可以被適當調(diào)整以適應不同的空間。一旦面板的尺寸和曲率等參數(shù)被調(diào)整好，蜘蛛關節(jié)的模型就會即刻生成。組裝中唯一不是3D打印的部件就是螺絲。

Khan領導的計算機設計社團已經(jīng)將這一項目列為他們的下一個挑戰(zhàn)。數(shù)字模型全尺寸安裝將會是該設計的最終測試。

“當時僅僅有不多的關節(jié)被打印出來用于測試和展出。我們的最終計劃是創(chuàng)造出完整的嵌板表面，作為一種建筑結(jié)構(gòu)來展出。因為已經(jīng)獲得了一個展位，所以我們計劃在下個月改變嵌板表面的尺寸和形狀，以便適應展位的空間�！盞han表示。

使用數(shù)字模型令Khan能夠快速為蜘蛛關節(jié)和桁架體系的設計做出評估�！捌渲幸豁棝Q定就是在結(jié)構(gòu)上加強有著桁架體系的蜘蛛關節(jié)，”Khan表示，“桁架體系被復雜的橋梁影響，比如悉尼海港大橋。最初的設計表現(xiàn)為直線和矩形的樣式。通過引入曲線和旋轉(zhuǎn)桁架系統(tǒng)，設計的結(jié)構(gòu)瞬間具有了動態(tài)性，看上去非常有趣。他們在結(jié)構(gòu)和流體形態(tài)間找到了一種特殊的平衡�！�

輕松生成物理模型的能力令團隊在最終成功組裝上信心十足。Khan這樣描述了3D打印在整個過程中扮演的角色：

“總的說來，蜘蛛關節(jié)的表現(xiàn)如同預期一樣成功。這讓我們長舒了一口氣，因為組裝失敗的概率其實很高。由于工作需要在1mm的公差下進行，所以生成蜘蛛關節(jié)幾乎不能有任何的誤差。為了保證不出現(xiàn)錯誤，我們打印出了多個模型，之后測試它們與嵌板組合是否嚴密和足夠結(jié)實�！�

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