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图片来源：Daniel Dikovsky, Objet Inc.
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3D打印正朝多种材料的趋势发展，而设计软件还没有准备好登上这个竞技场。可以同时使用几种材料打印使得设计人员能够以全新的方式结合材料，这对于传统制造业来说是不可能的。多种材料打印不仅使人们有可能在一次打印作业中制造出复杂的多部件物体，还可以产生全新类型的材料，例如，可以从一种类型逐渐转变为另一种类型的梯度材料。
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然而，目前面临的挑战是设计软件还没有准备好“考虑”多种材料。用钢或者钛制作一个齿轮模型是一回事，而制作一个内部是轻钛材料、外部是淬火钢的齿轮模型完全是另外一件事。一些3D打印机已经可以制造如此复杂的由多金属组成的齿轮，但还没有能够执行这个任务的设计软件。
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当不同类型的材料以新的方式相结合时，另一个困难出现了。有时候，随着打印对象形状的变化，材料的性能也发生显著的变化，这就增加了如今的设计软件都不能处理的复杂度。把不同类型的材料组合成一个打印物体带来很多新的设计可能性。不过，在设计软件满足挑战之前，这些可能性仍然无法探索。
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当一个设计部件有复杂的功能并由多种材料组成或涉及上百万精致又不同的设计曲面时，其设计文件一定会占用大量的内存。这就是为什么现代设计软件还不能准确地描绘出由细胞、神经末梢和血管结构组成的有血有肉的手的详细模型。
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把设计的东西完美打印出来
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从设计文件转换为可打印的对象使CAD和3D打印之间长期的单向关系变得明朗。作为响应，制造并使用3D打印机的人发明了工具使设计文件能够按照计划打印出来。一些软件工具（如Materialise Magics和Netfabb）被用作“修复”工具，帮助用户找出他们的设计文件存在的问题。
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我们想简单地说说3D打印另外一个软件相关的方面：STL文件。（还记得ABC成像公司的约翰·T·李吗？）为了准备客户的设计文件，约翰将文件转换成STL格式。从设计文件转换到3D打印机这一过程中，STL文件发挥了举足轻重的作用。
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STL：目前的标准
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标准和文件格式是技术通用语，是互操作性的重要基础。例如，MP3文件格式使得每个人（包括音乐播放器的制造商和消费者）都可以交换、出售、购买和下载音乐文件，这成就了今天的音乐产业。类似的行业标准文件格式是其他形式媒体的广告特色：所有的数码相机照片都被保存为JPEG格式（一种流行的图形文件格式），因为这样可以与激光打印机和网络浏览器兼容。
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3D打印机领域有自己的行业标准文件格式，即STL文件格式。STL文件格式始于20世纪80年代，在那个年代3D打印机是全新的原型工具，而设计软件和计算机已经和如今一样小巧。像如今受限于内部效率低下的设计软件一样，STL文件格式的目的是简化从设计文件到初露锋芒的3D打印机的转换。
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为了将一个设计文件数字化“切片”成可以3D打印的格式，早期的STL文件不得不接受3D打印机只能处理这么多物理细节的事实。那时，计算机内存有限并且昂贵。STL文件格式会删除一些设计细节，这非常理想，因为这样能够节省计算能力。例如，设计文件可能包含颜色信息和一些细微的设计差异，而STL文件会把它们都去掉。一个典型的3D打印机只需处理当前层的三角形，可以暂时忽略其他层，直到制造下一层。
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30年后的今天，STL文件最初的优势可能已经成为3D打印的限制因素。如果想让3D打印发挥它的潜力，几十年来一直有用的STL格式需要光荣地退休了。设计软件正在逐步改进，3D打印机同样如此。
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如今的设计软件通常能够处理涉及数十亿位置坐标或复杂网格的设计文件。与此同步，如今最好的3D打印机正在快速地接近1微米的打印分辨率。然而，STL文件（跨越这两种技术的重要桥梁）却跟不上步伐。
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增材制造：新标准
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更换和升级STL文件的一个可用的方法是采用基于XML（可扩展标记语言）的新标准—AMF（增材制造格式）。开诚布公地讲，AMF标准是我与其他人一起合作开发的，我理所当然支持它。我与一群3D打印机制造商、CAD软件供应商以及专家级用户一起开发了AMF标准。我们成立了一家国际机构开展合作，该机构负责技术标准（美国材料与试验协会颁布）的制定和实施。
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AMF保留了STL格式的曲面网状结构，但新增加了功能来反映设计软件和3D打印机的先进性。例如，AMF文件格式可以处理不同颜色、不同类型的材料，创建格子结构以及处理其他详细的内部结构（这正是增材制造的巨大优势之一）。与STL采用的平面三角形相比，曲面三角形可以更准确、更简洁地描述曲面。
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2010年5月标准机构正式通过AMF标准，但对一个标准的最终测试是其能否被广泛地采用。在写作本书时，该标准尚未被3D打印厂商所采用。这个过程可能需要数年。我们正踯躅于鸡和蛋的悖论：CAD厂商和3D打印公司都等着看是否有人愿意在新格式上赌一把，而放弃又老又乏的战马—STL格式。
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下一代的设计软件：数字化捕捉
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如果说第一代主流设计软件经历了桌面计算和传统制造业的浪潮，新一代的设计软件则经历数字化捕捉或“现实捕捉”的浪潮。设计软件的市场化未来是要让任何人都可以实现现实捕捉。软件公司之间的竞赛就是看谁能够捕捉消费市场。Autodesk（20世纪80年代推出绘图软件MicroCAD）希望屹立于下一个大的改革浪潮之上。Autodesk致力于创造123D（一款CAD工具），这是一套针对儿童和消费者的免费设计工具。
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其他CAD公司（如SolidWorks、PTC、犀牛和SketchUp）为从事设计类的消费者构建模块。然而，像任何已经在成熟领域有一席之地的公司一样，软件设计公司面临的问题是很难缩小差距。一方面，公司必须利用其组织资源捕捉到这个新的市场机会；另一方面，公司必须继续保持其核心生产力引擎，该引擎为99%的传统制造业服务并为公司带来收入。
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“未来的设计软件会使现实与软件之间的转换更加容易。”Autodesk公司大众产品部门的副总裁贡萨洛·马丁内斯说，“我们的目标是要加快该过程。我们现有的工具可以捕捉一个物体上亿个数据点的物理细节。我们的目标是使人们更容易地操作这些数据，以便从人的角度了解并且回答这个问题：‘那个物体是什么？’”
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“我们正在探索新的方法来设计和制造东西。”贡萨洛说，“去年，我们建立了一个国家级艺术加工实验室。现在，我们拥有西海岸最多的3D打印机收藏品。”
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