Segmentering av en stor struktur for 3D-printing. Kilde: Research Gate

En forskningsrapport som ble utgitt i forrige måned beskriver en effektiv metode for å dele opp 3D-modeller, noe som muliggjør 3D-printing av store objekter på mindre maskiner.

Forskere ved Teknisk universitet i München har vurdert problemet med små byggevolumer i de fleste moderne 3D-printere, og at mange deler ikke får plass i dem. Man kan dele objektet opp i mindre deler og føye de sammen til slutt. Men hvordan segmenterer du en 3D-modell i forskjellige deler? Du kan ganske enkelt gjøre en serie manuelle plankutt, men så har du spørsmålet om deljustering under montering: hvordan sikrer du at delene er på nøyaktig riktig plassering? Du må da lage hull og pinner, men da blir hele prosessen komplisert hvis det er flere enn noen få segmenter involvert.

Det finnes en programvare som kan gjøre noe slikt, LuBan, et lite kjent og ganske dyrt 3D-printprogram som, blant mange andre funksjoner, kan hjelpe til med segmenteringsprosessen.

Det er flere problemer når du segmenterer: du vil at den sammensatte strukturen skal ha tilstrekkelig styrke for det tiltenkte formålet. For eksempel, du vil ikke at den spinkle skulpturen din på 3 meter skal kollapse fordi segmentene ikke var konstruert for å være på de optimale plasseringene. Hva om du tilfeldigvis segmenterte en 3D-modell på en slik måte at du faktisk ikke kunne sette den sammen etter utskrift fordi pinneretningene er i konflikt med hverandre?

Jo mer du tenker på det, jo mer komplekst blir dette problemet. Tenk deg nå å prøve å automatisere det med en programvarealgoritme.

Det er problemområdet for denne forskningen. Rapporten beskriver deres tilnærming:

“Denne artikkelen presenterer en universell designmetode for å overvinne denne begrensningen samtidig som de økonomiske fordelene ved rask prototyping bevares fremfor konvensjonelle prosesser. Den segmenterer store, tynnveggede deler og føyer sammen segmentene. Metoden tar sikte på å produsere en sammenstilling med minimalt tap for ytelsen og egenskapene til en solid del. Basert på et sett med krav, utvikles en universell segmenteringstilnærming og en ny hybridskjøtdesign som kombinerer limbinding og presspasning. Denne utformingen tillater kraftoverføring, posisjonering og montering av segmentene tilpasset deres individuelle geometri.”

Med andre ord, intelligent segmentering, noe som ikke finnes på markedet i dag.

Den nye segmenteringsprosessen av en 3D modell. Kilde: Research Gate

Du kan umiddelbart se at tilnærmingen deres er annerledes fordi den gjenkjenner flere forskjellige metoder for å sette sammen deler, inkludert: sammenføyning, pressing, forming, sveising og liming. Det overordnede problemet er relatert til puslespillteori, som de forklarer:

“Utfordringene med segmentering er relatert til et puslespill, bortsett fra at det utgjør et tredimensjonalt problem i stedet for et todimensjonalt problem. Dette øker kompleksiteten og relativiserer spørsmål om enhetlig utforming og sammenstilling av tredimensjonale segmenter.”

To store deler er vellykket segmentert med sammenføyningsbrikker Kilde: Research Gate

Tilnærmingen deres er ganske kompleks, og du må lese rapporten for å skjønne detaljene, men arbeidet har potensielt dype implikasjoner.

Segmentering av større strukturer for 3D-printing. Kilde: Research Gate

Dette systemet gjør at et stort objekt kan segmenteres på en måte som muliggjør praktisk og effektiv montering etter 3D-printing. Ingen andre kjente systemer gjør dette.

Korrekt segmentert større struktur, 3D-printed til deler som inneholder sammenføyningsdeler. Kilde: Research Gate

Dersom om en av 3D-printerprodusentene legger denne algoritmen inn i delingsprogramvaren deres ville det endre måten stasjonære 3D-printere brukes på en veldig direkte måte. Dette kan være en typisk arbeidsflyt:

• Design svært store objekter, ignorer begrensningene i byggevolum
• Segmenter 3D-modellen i delingsprogramvaren for å passe inn i byggemodellen
• Del opp alle bitene og generer separate GCODE-filer for hver
• Print ut hver GCODE-fil etter hverandre
• Sett sammen de 3D-printede delene

Det første punktet er det viktigste: “Ignorer byggevolumet”. Dette er noe som ikke tidligere har blitt hørt i 3D-printverden.

Forskningsrapporten: Research Gate