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在线雪花机器可生成10亿多种可3D打印雪花模型

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又是一年圣诞季,在我们的视野中也越来越多的出现了各种各样的雪花,有的是自然界真实飘落的雪花,更多的是大街小巷的雪花装饰造型。还记得我们在学校里学的,自然界里没有两片雪花是完全一样的吗?如今,借助3D打印,您可以制造出超过10亿种不同造型的雪花。不相信?来自James Madison大学的Laura Taalman教授就能帮您做到这一点。近日,她开发出了一种名为雪花机器(又名mathgrrl)的在线应用,这款应用将“随机数、数学算法、计算机图形学结合在一起”,可以根据用户的设定生成各种各样的可3D打印雪花模型。

据Taalman教授介绍,这款应用主要使用一个随机数种子来生成可3D打印的雪花模型,而且用户可以通过一系列滑块来控制您想要的雪花样式,并且设定您想要3D打印的雪花的尺寸。

那么,它是如何使用的呢?其实很简单,您只需要打开该应用在thingiverse上的页面(点击进入)。在上面选择您的种子数和各种样式设置,页面上会实时显示出生成的雪花效果,如果您找到了自己满意的图案之后,点击“Create Thing”。您必须等待几分钟让雪花魔术发生。然后重新载入自己在thingiverse上的Things列表,一个新生成的可3D打印雪花模型正静静地待在那里等着您的下载和打印。

作为开发者,Taalman教授希望您能将这些3D打印的雪花模型拍个照片贴出来想要确保你的照片贴出来,这样她就会知道某个十亿分一的雪花造型已经被3D打印了出来。尽管这个想法有点不那么切实,但是......好吧,如果您是雪花机器的开发者的话,想要看到它制造出来的所有雪花也是一件说得过去的要求吧!

或许,您很想知道这台“雪花机器”背后的工作原理是什么。据Taalman介绍,这款应用使用了一种算法来模仿雪花在现实生活中的生长方式。雪花的形状会受到空气的温度和湿度的影响。当空气中寒冷的水滴冻结到尘埃粒子上,就会形成雪花。水的结晶通常是从一个细小的六角型晶体开始的、随着结晶的不断进行,在这个晶体的角上又会有新的晶体生成。1951年,国际Cyrospheric科学协会(IACS)的科学家制定了一个分类系统,将雪花划分成十个基本形状。Taalman在设计雪花机器的时候也采用了这种分类系统。

Taalman教授解释说:“为了模拟这一过程,雪花机器背后的OpenSCAD代码会根据您选择的随机数种子生成一系列的随机数序列,并通过在每个步骤中添加分支和小板逐渐生长出雪花设计。这个随机数序列和您选择的样式参数就像雪花面临的空气的温度和湿度,它们会或多或少地影响着雪花的生成。”