GPU 如何推動 3D 列印產業邁向高度發展

作者 Tony Kontzer

3D 列印為製造、建築、工程和營造等產業開創出新局。

可是要列印的物體太過複雜時,仍是有窒礙難行的地方。3D 列印的挑戰包括多種顏色、不同密度,還有使用混合材質。

在上個月的 GPU 科技大會裡,HP 實驗室與 NVIDIA 介紹他們使用 NVIDIA 全新 GVDB Voxel 開放源碼軟體開發套件來克服這些難題的辦法。

HP 實驗室首席科學家 Jun Zeng 與 GVDB Voxels 領導建構師Rama Hoetzlein,展示一尊有著翅膀的人樣,這尊人像便有著上述難題。

簡言之,他們的目標就是以 3D 列印的方式製作出那尊人像,同時調整材料密度來對抗外力,此舉會在需要的地方增加結構完整性,又將製作所需的材料數量和重量減到最低。


GVDB Voxels 從一個複雜圖案(右)使
用最少材料列印出一尊有著結構支撐的 3D
人像(左)。

Zeng 對著滿座的 GTC 來賓們介紹 HP 實驗室已經開始使用 GPU,更快速地處理 3D 列印立體像素(基本上指 3D 空間裡的像素)的工作。他預估列印技術和規模日後會迅速加大對運算的需求。

NVIDIA 的 GVDB Voxels SDK 提供了一個大規模立體像素模擬和高品質光線追蹤視覺化平台,已經降低 3D 列印工作流程的複雜度,還能在整個過程中持續調整資料。

「迭代可以在灌注過程中發生,也可以在分析和確定應力時發生」Hoetzlein 說。

Hoetzlein 表示這項 SDK 設計為簡單高效率地進行運算、模擬和渲染等作業,甚至是立體數據不足時也能從容面對。這套 SDK 內有一項運算 API,能產生高解析度資料,使用的主記憶體數量也不高,還有一個渲染 API 支援開發CUDA 和 NVIDIA OptiX 通道,讓使用者能撰寫客製化的渲染核心。

研究團隊從製作一尊多邊形塑像開始先進行應力模擬,再交由 GVDB Voxels 接手。這個物體變成一個由小立體像素方塊組成的模型,軟體再優化內部填充結構,依應力模擬的結果來調整密度。

他們發現結合 GVDB Voxels 與最新的 Pascal 架構 GPU,產生出結果的速度較前一代 GPU 快上 50%,較 CPU 更是快上10倍。SDK 只將資料存在物體表面上而達到這個結果,降低了記憶體的使用量,又不喪失精細的解析度。

Zeng 說有時 3D 列印裝置的限制讓設計師無法大展身手,而有了 NVIDIA GVDB Voxels SDK,設計師就能恣意發揮。

更多資訊請至 http://developer.nvidia.com/gvdb