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各路专家谈“3D数字化打印”未来

2015-12-22 09:01
Timeless落尘
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  主讲及嘉宾介绍:主讲叶修梓,国际著名软件专家,浙江大学博导,教育部“长江学者奖励计划”特聘教授;嘉宾有汪振坚,温州市经信委信息化推进处处长;洪振杰,温州大学数学与信息科学学院副院长,温州大学网络经济研究院执行院长;徐承柬,浙江天地人科技股份有限公司董事长。

  主题:3D数字化技术与3D打印;主讲人:叶修梓;嘉宾:汪振坚,洪振杰,徐承柬;参与:沈一洲,刘冉,倪考梦,陈镇。

        大家晚上好!很荣幸今天有机会跟大家分享一下3D数字化技术以及3D打印技术。我们的研究领域是产品的3D数字化设计、仿真分析、制造。

  近几年来,我们也把3D技术推广到设计、仿真分析、制造以外领域,比如说在产品的市场营销方面的应用,也就是产品的3D网络营销。

  在3D打印方面,我们最近也做了一点尝试,主要是研究牙齿的设计、3D打印。除了3D技术以外,我们的另一个研究领域是视频图像,也就是视频大数据的智能分析。

  在视频大数据分析方面,我们在交通、安防以及商业连锁店视频大数据分析这一块,做了很多工作。比如说基于人脸分析的商业客流大数据分析。比如说在智能交通方面,基于视频的行人闯红灯系统,自动抓拍系统,斑马线未礼让行人系统,违章停车系统,高清卡口系统,这些都是视频大数据智能分析在智能交通上面的应用。当然还有在安防方面的基于人脸识别的一些应用。

  再回到我们今天的主题“3D数字化技术与3D打印”。我先概括介绍一下我们多年来在这些方面的研究。我们的研究主要集中在3D打印、3D数字化技术和视频图像处理这三个方向。

  在3D数字化技术方面,我们主要是做数字化设计(CAD),数字化仿真分析(CAE)以及制造业的资源和服务平台,涉及到产品的设计、分析和服务。

  我先跟大家简要分享一下3D数字化技术的发展历史。二战时出现了非常庞大的计算机,就有人在想是不是可以用计算机来做图形、做设计。第一个做这种尝试 的是麻省理工学院的博士生,叫Ivan Sutherland(艾文·萨瑟兰),他做了一个叫Sketchpad的一个小系统,这是1963年,是世界上第一个在计算机上面画图、画二维设计图的一个软件。这实际上是开创了计算机辅助设计跟计算机图形学科。

  从那以后,就有人在想研制在计算机上面做辅助设计系统。首先是一些大的公司,包括法国的达索飞机公司,包括美国的通用汽车公司,他们自己的CAD中心都在研制公司内部用的CAD系统。

  后来也出现了专业的专用CAD公司,研制CAD系统,卖给第三者用。但是那时候的系统是跟硬件绑在一块的,软件和硬件是同一个系统,售价也是非常昂贵的。比如说PRIME公司,它是硬件系统公司,是卖计算机硬件的,他也研制了一个CAD系统,是Computer Vision的CADDS系统,这个系统当时最初出来的时候是一百万美金一台。后来,慢慢地从一百万美金降到了五十万美金一台,然后再降到了二十五万美金一台,也是非常昂贵的。

  80年代初,当时在理论界出现了研究怎么在计算机里面表示三维形体、形状,这些理论上的研究取得了比较大的突破。

  同时,计算机图形技术也慢慢地发展起来。学术界也在考虑怎么同时设计产品系列,不是说设计一个,而是设计一个零件族,一个产品的系列。

  这些研究导致了后来PTC (ParametricTechnology Corporation)的Pro/E系统,这是一个参数化设计系统,这个软件也是在大型、中型机上面跑的,卖的也是挺贵的,当然比二十五万美金要便宜很多,卖的是八万美金。

  在这个时候,我前面提到的一些大的汽车、飞机公司,他们原来做辅助设计的CAD中心,他们把CAD中心剥离出来,成立了独立的公司。比如法国的达索飞机制造公司的CATIA系统,通用汽车公司Unigrahics系统,都剥离出来,独立作为软件公司,卖他们的设计软件。

  到了90年代的时候,计算机的发展发生了比较大的变化,主要是在操作系统方面,微软操作系统,Windows操作系统慢慢地就要出来了。还没有出来的时候,就有一帮人在想,怎么样把CAD系统搬到PC机上,当时的PC机实际上功能还不强的。

  但当时已经有公司在想,怎么在PC机上做设计工作,这个系统现在很有名,大家都知道的,叫AutoCAD系统,当时它是世界上第一个在PC机上开发的,只能做二维的设计。

  但是,那时候已经有迹象表明,PC机是可能有能力承载三维设计的工作的,因为Intel公司的芯片越来越强有力,就使得PC越来越强有力。

  当时我在麻省理工学院做博士后,麻省理工学院的几个年轻人,我们几个人一起做了一个系统,94年的时候,叫SolidWorks,现在是世界上三维设计用的最多的一个软件。

  当时我们的理想是让每个工程师都有一台3D CAD系统,这个系统必须是易学好用,当时我们看是有可能成功的,为什么呢?因为微软它的Windows操作系统出来以后,大大改变了用户界面,所以易学好用是可以办到的。Intel越来越强有力的芯片,是可以使得在PC上进行三维设计的。

  SolidWorks公司成立于1994年,1997年被法国的达索系统公司(Dassault Systems)收购了,在当时来说,是天价收购。但现在来看达索系统公司是做了一件非常厉害的事情,他从这个收购里面现在赚了非常多的钱。

  三维CAD系统发展到今天,现在不仅仅是做设计了,它做设计数据的管理,全生命周期数据的管理,也就是说CAD三维数据的全生命周期应用。

  结合到现在的大数据、云计算和移动端,已经有公司在云端开发出基于云的3D CAD系统OnShape,这个我等一下如果有时间再讲。

  大家都知道,设计不是最终目的,最终目的是产品,设计了以后就要对设计进行验证。比如iPhone,设计出来以后,你要验证iPhone的设计是不是合理,它的结构是不是合理,它的性能是不是达到了要求,如果iPhone从桌子上掉下来,或者你摔的话,是不是会被摔破,这些事情当然是可以把实物制造出来,再去做验证,但那样做的代价是非常大的。

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