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近日，知名的獨立研究機構——荷蘭應用科學研究組織（TNO）正在借助仿真軟件COMSOL Multiphysics進行材料設計的開發，并努力通過內部結構來優化3D打印產品。

據了解，最近一段時期，關于材料設計和多材料3D打印技術的開發正在呈現加速的趨勢，研究人員正在將增材制造應用于微觀領域，并通過內部設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打印的材料設計。

這中間至關重要的就是他們在研發中不可或離的COMSOL Multiphysics軟件，該軟件可以用于各種物理或者工程目的，并可實現基于物理學問題的虛擬模擬。據了解，TNO的研究團隊一直在使用Multiphysics對單個晶胞（即構成晶格的最小結構單元）的各種結構特性進行設計和測試。據COMSOL的網站介紹說：“研發團隊首先設計了一個單晶胞，并在一個方向上將其剛度設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的團隊就能夠模擬其行為已確定施加到該結構上的應力數量以“適應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，并且結合多材料的微觀結構來控制其材料屬性，比如熱傳導率等。

TNO還注重利用多尺度建模以便于在一個更大的尺度上優化材料涉及，從而將其微觀結構模擬用于實際大小的3D打印產品。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計轉化成3D打印的對象，比如下圖所示的3D打印錘柄的結構。正如COMSOL的博客上介紹的：“該設計是由微觀尺度上不同類型的晶胞組成的，并經過優化以獲得適當的剛度和最少的材料需要。”

荷蘭應用科學研究組織（TNO，The Netherlands Organization For Applied Scientific Research）是一家大型的綜合技術研發機構，其下設14個研究所，有數千研究人員，主要依靠接受政府和企業的委托進行技術開發獲得收入。