科罗拉多大学博尔德分校计算机科学系的四年级博士生查尔斯·韦德开发出OpenVCAD软件包。该工具通过函数与代码定义三维物体的形态及其内部多材料分布结构。

这项研究成果由机械工程系助理教授罗伯特·麦柯迪领导的物质组装计算实验室完成，相关论文发表于《增材制造》期刊，重点探讨了如何利用该工具简化多材料3D打印设计流程。麦柯迪兼任计算机科学系与电子计算机能源工程系教职，他指出："多材料设计的研究实践早在OpenVCAD出现前就已存在。但我们认为，为每个项目编写特定代码的高成本阻碍了工程师充分发挥设计潜力。OpenVCAD一次性完成了基础构建，让人们能直接利用内置架构实现空间变化的多材料设计。"

突破传统CAD工具局限

传统计算机辅助设计系统通常通过边界表面定义物体，并默认内部为单一材料。这种模式难以创建渐变融合结构（如从坚硬过渡到柔软的鞋底）。

OpenVCAD作为灵活编程工具包，允许用户定义复杂材料函数并将其分配给3D打印的特定区域。"这是首个可广泛使用的多材料代码化设计工具，"韦德表示，"它在保持打印物件复杂度的同时，兼具易用性与直观的设计编写体验。"

从代码到CAD的跨越

研究论文还展示了OpenVCAD与多种3D打印机的兼容性，包括可同步打印五种材料的设备。研究人员强调了其广泛的应用前景——从医学建模、软体机器人到工程仿真与结构设计。"我们依靠OpenVCAD的核心能力，在多个领域实现了多材料物体表征，"麦柯迪说道，"更令人兴奋的是，还有更多功能正在开发中，我们期待这种多材料设计方法能蓬勃发展。"

作为开源平台，OpenVCAD向全球工程师与研究人员免费开放。工具包含Python实施模块，用户仅需一行代码即可导入资源库开始设计。"我们希望它能被广泛使用，"韦德补充道，"目前已有越来越多来自不同机构的外部研究者使用该工具，我们期待助力这个社群做出卓越成果。"

行业协同演进

OpenVCAD基于程序化函数设计的发展方向，折射出3D建模工作流程向智能易用演进的大趋势。今年初，AI软件初创企业Backflip因获得3000万美元融资引发关注。这款由CEO格雷格·马克与CTO大卫·本海姆联合开发的新型生成式AI工具，可将图像与文字提示转换为可3D打印的部件。

在NEA与安德森·霍洛维茨基金会的支持下，该平台据称能在数分钟内生成复杂设计的高精度模型，输出文件可进行金属、碳纤维或塑料3D打印。马克表示，Backflip标志着"美国设计与制造业回归的巨大飞跃"。

与此同时，3D打印材料专家polySpectra推出的neThing平台，通过AI生成设计工具让用户仅需简单指令即可创建可3D打印的CAD文件。该工具致力于降低增材制造的技术门槛，使3D CAD创建更为普惠。