CRII: CHS: Next Generation Computational Design Tools for 3D Printable Objects that can Move, Deform and Sense

CRII:CHS:用于可移动、变形和感知的 3D 打印物体的下一代计算设计工具

基本信息

  • 批准号:
    1566244
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-01 至 2018-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

3D printing has the potential to eliminate constraints associated with traditional manufacturing techniques and to provide the general public (casual people, artists, tinkerers, even children) with the means to fabricate any physical artifact they envision. Thus, 3D printer technology promises to enable a future where the mass production of a very small number of designs as we do today is replaced by manufacturing small quantities of a vast array of unique, highly personalized products. But the ability to easily manufacture one-of-a-kind products, the limitless design possibilities, and the new class of designers 3D printing is empowering also introduce important challenges. In particular, the process of generating content for 3D printing is currently a major bottleneck in the digital fabrication pipeline; after all, a manufacturing device capable of creating custom objects is only valuable if one can quickly generate appropriate designs for it. It is easy enough to download and fabricate existing designs from an online database, but personalizing these objects or creating new ones from scratch currently requires specialized CAD software, a significant investment of time, and a great deal of knowledge, experience and skill. The PI's vision is to create design software that will dramatically simplify the process. The broader impacts of the work, however, go beyond consumer products and the corresponding socio-economic implications, by supporting the development of digital literacy skills for the 21st century, thereby promoting in turn the appeal of STEM disciplines. To reach the widest possible audience, the PI will make his technology available to the Carnegie Science Center, local Maker Spaces and interested educators around the country.The PI's goal in this project is to establish a research program that will ultimately overcome current technological barriers by developing next-generation computational design tools that empower casual users to easily generate content for personal fabrication. To this end, rather than focusing on the design of static 3D printable artifacts the PI will develop intuitive authoring tools for a broad class of functional physical objects that can move, deform and sense. He will create efficient and robust mathematical models and intuitive computational methods that allow casual users to capture the characteristics of 3D printed materials and to seamlessly integrate off-the-shelf components (such as motors, sensors, bearings, etc.) into their designs. Project outcomes will allow anyone to create physical devices that improve their own life or the lives of others, such as robotic devices that help with kitchen tasks, housekeeping and gardening, assistive devices for people with disabilities, smart furniture, and kinetic art.
3D 打印有潜力消除与传统制造技术相关的限制,并为普通大众(普通人、艺术家、修补匠,甚至儿童)提供制造他们想象的任何实物制品的方法。 因此,3D 打印机技术有望实现这样一个未来:我们今天所做的极少数设计的大规模生产将被小批量制造、大量独特、高度个性化的产品所取代。 但轻松制造独一无二的产品的能力、无限的设计可能性以及 3D 打印赋予的新一类设计师也带来了重要的挑战。 特别是,3D打印内容的生成过程是目前数字制造流程中的主要瓶颈;毕竟,只有能够快速为其生成适当的设计时,能够创建自定义对象的制造设备才有价值。 从在线数据库下载和制造现有设计非常容易,但个性化这些对象或从头开始创建新对象目前需要专门的 CAD 软件、大量的时间投入以及大量的知识、经验和技能。 PI 的愿景是创建能够极大简化流程的设计软件。 然而,这项工作的更广泛影响超越了消费品和相应的社会经济影响,支持 21 世纪数字素养技能的发展,从而反过来提高了 STEM 学科的吸引力。 为了覆盖尽可能广泛的受众,PI 将向卡内基科学中心、当地创客空间和全国各地感兴趣的教育工作者提供他的技术。PI 在该项目中的目标是建立一个研究计划,最终克服当前的技术障碍:开发下一代计算设计工具,使临时用户能够轻松生成个人制作的内容。 为此,PI 将不再专注于静态 3D 打印制品的设计,而是为一系列可以移动、变形和感知的功能性物理对象开发直观的创作工具。 他将创建高效、稳健的数学模型和直观的计算方法,让普通用户能够捕捉 3D 打印材料的特性,并将现成的组件(例如电机、传感器、轴承等)无缝集成到他们的设计中。 项目成果将允许任何人创造改善自己或他人生活的物理设备,例如帮助完成厨房任务、家政和园艺的机器人设备、残疾人辅助设备、智能家具和动态艺术。

项目成果

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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)

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