3D打印技術(shù)的一大特點(diǎn)對(duì)復(fù)雜細(xì)節(jié)的制造能力，晶格結(jié)構(gòu)就是最典型一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。不僅僅起到輕量化的作用，還可以使結(jié)構(gòu)獲得材料最低填充量的同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)剛性的需求，并且還可以吸收沖擊能量以減緩振動(dòng)或者達(dá)到噪聲絕緣的目的。

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的超輕型特點(diǎn)適合用在抗沖擊/爆炸系統(tǒng)、或者充當(dāng)散熱介質(zhì)、聲振、微波吸收結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所以說點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以是非常有用的。不過包括晶格和蜂窩結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)的CAD軟件中通過手工來創(chuàng)造卻是非常耗時(shí)的。這就誕生了“更智能的CAD系統(tǒng)”：通過電腦的算法來完成復(fù)雜產(chǎn)品的建模過程。下面，讓我們共同來領(lǐng)略又一家針對(duì)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的軟件產(chǎn)品：nTopology。

nTopology是一家創(chuàng)業(yè)型公司，是由15名工程師和軟件開發(fā)人員組成的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過幾年的努力，nTopology發(fā)布了Element軟件。設(shè)計(jì)師可以通過流行的CAD建模工具創(chuàng)建初始對(duì)象，然后，將設(shè)計(jì)導(dǎo)入到Element中，在這里通過創(chuàng)成式算法來完成更復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

Element的功能建模涉及到通過設(shè)計(jì)算法和設(shè)置參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的矢量模型，參數(shù)可由用戶設(shè)置。例如，可以通過沿著網(wǎng)格表面來設(shè)置特定函數(shù)來創(chuàng)建晶格、肋或細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

這個(gè)過程調(diào)用了一種網(wǎng)格的“圖形”，通過通過對(duì)網(wǎng)格應(yīng)用網(wǎng)格函數(shù)，在網(wǎng)格上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處生成正方形，就會(huì)創(chuàng)建格子網(wǎng)格。

當(dāng)然這些網(wǎng)格可以具有一定的厚度，通過函數(shù)將給定的向量應(yīng)用于沿圖形的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而產(chǎn)生具立體感的網(wǎng)格設(shè)計(jì)。當(dāng)可變厚度應(yīng)用于局部的網(wǎng)格的時(shí)候，這些網(wǎng)格區(qū)域看起來比其他區(qū)域更多地像被擠出來一樣。

設(shè)計(jì)工程師除了Element軟件中自帶的調(diào)用元素，也可以通過規(guī)則生成器工具創(chuàng)建自己的矢量單元和定義功能。通過規(guī)則生成器工具可以繪制橫梁和面以創(chuàng)建屬于自己的胞元結(jié)構(gòu)。

通過圖形工具可以繪制束元素、面或殼，以創(chuàng)建可以沿著圖形生成的矢量場，并用于創(chuàng)建獨(dú)特的拓?fù)湓亍Ｓ辛诉@些基本的元素，在將這些創(chuàng)建好的橫梁和面應(yīng)用到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，在整個(gè)圖形中就產(chǎn)生了螺旋的效果。通過翻轉(zhuǎn)墻壁，就可以扭轉(zhuǎn)螺旋線的方向。

當(dāng)然，僅僅做出來一些炫酷的三維模型是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，你還需要確認(rèn)這些模型的力學(xué)性能和其他性能是否滿足需要。這部分工作是通過一些有限元分析（FEA）軟件來完成的，例如SIMSOLID或Abaqus FEA，不過設(shè)計(jì)師可以將FEA數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入到Element軟件中。

例如通過SIMSOLID發(fā)現(xiàn)一種專用排氣管Inconel 718材料的壓力容器中具有過高的壓力，這是由內(nèi)部空氣引起的。通過將FEA數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Element軟件中，從而調(diào)整管道中對(duì)內(nèi)部壓力產(chǎn)生變化的厚度，以補(bǔ)償部件在現(xiàn)實(shí)世界中經(jīng)受的壓力。通過在壓力值較高的地方將零件變厚，在壓力較低的部位變薄來實(shí)現(xiàn)輕量化，并加強(qiáng)零件的力學(xué)性能。

為了進(jìn)一步降低零件的重量，可以應(yīng)用獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如網(wǎng)狀或蜂窩結(jié)構(gòu)。當(dāng)將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)應(yīng)用到壓力容器的設(shè)計(jì)后，可以將重量減輕50％。這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并不是均勻分布到壓力容器上的，而是根據(jù)壓力的情況，在壓力高的部位分配密集的網(wǎng)格，在壓力低的部位分配稀疏的網(wǎng)格。

此外，還可以以多種方式進(jìn)行優(yōu)化，包括將網(wǎng)格的形狀改為六邊形，而不是正方形。此外，這些結(jié)構(gòu)還可以增加散熱或具有有高的表面積，以增加降噪的能力。

當(dāng)然，對(duì)于許多可能要在Element中創(chuàng)建的形狀，3D打印可能是將設(shè)計(jì)帶入到物理世界的最佳實(shí)現(xiàn)形式。不過，Element軟件不限于3D打印的建模需要。

為了配合CNC銑削的加工要求，Element將會(huì)添置一定的約束包括可以確保肋具有一定的拔模角度用于CNC加工，這需要設(shè)計(jì)軟件的人員對(duì)加工制造進(jìn)行深入的理解和研究。此外，nTopology正在開發(fā)基于仿真數(shù)據(jù)自動(dòng)確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)的算法。

目前，Element Pro專業(yè)版每人每年價(jià)格為$ 10,000。 Element Free免費(fèi)版允許用戶生成一些預(yù)定的模式并定義這些模式的參數(shù)，但是Element Pro添加了許多專業(yè)級(jí)功能，如規(guī)則生成器，隨機(jī)結(jié)構(gòu)和偏移增厚等。