近日，知名的独立研究机构——荷兰应用科学研究组织（TNO）正在借助仿真软件COMSOL Multiphysics进行材料设计的开发，并努力通过内部结构来优化3D打印产品。

据了解，最近一段时期，关于材料设计和多材料3D打印技术的开发正在呈现加速的趋势，研究人员正在将增材制造应用于微观领域，并通过内部设计来最大限度地提高柔性以及3D打印对象的其它各种属性。至于TNO的研究人员，他们一直在使用多尺度建模和多物理模拟，通过虚拟手段来测试和探索可用于3D打印的材料设计。

这中间至关重要的就是他们在研发中不可或离的COMSOL Multiphysics软件，该软件可以用于各种物理或者工程目的，并可实现基于物理学问题的虚拟模拟。据了解，TNO的研究团队一直在使用Multiphysics对单个晶胞（即构成晶格的最小结构单元）的各种结构特性进行设计和测试。据COMSOL的网站介绍说：“研发团队首先设计了一个单晶胞，并在一个方向上将其刚度设置为其它方向的两倍，然后再一个给定的几何形状上分析材料行为。”使用COMSOL Multiphysics软件，TNO的团队就能够模拟其行为已确定施加到该结构上的应力数量以“适应它们需要的刚度矩阵。”

除此之外，NTO的研究人员们也一直在模拟和设计具有各相异性的材料，也就是说，该材料在不同的方向上测量时会具有不同的特性，并且结合多材料的微观结构来控制其材料属性，比如热传导率等。

TNO还注重利用多尺度建模以便于在一个更大的尺度上优化材料涉及，从而将其微观结构模拟用于实际大小的3D打印产品。此外，他们也在一直致力于通过改变各种密度有效地将虚拟材料设计转化成3D打印的对象，比如下图所示的3D打印锤柄的结构。正如COMSOL的博客上介绍的：“该设计是由微观尺度上不同类型的晶胞组成的，并经过优化以获得适当的刚度和最少的材料需要。”

荷兰应用科学研究组织（TNO，The Netherlands Organization For Applied Scientific Research）是一家大型的综合技术研发机构，其下设14个研究所，有数千研究人员，主要依靠接受政府和企业的委托进行技术开发获得收入。