Modele siatkowe (mesh), oparte na wielokątach, od dawna stanowią fundament przepływów pracy w druku 3D. Ich prostota i kompatybilność z wczesnymi slicerami uczyniły je domyślnym standardem – szczególnie w postaci plików STL.
Opisałem to szczegółowo w artykule poniżej:
Jednak coś, co sprawdzało się doskonale w latach 80. i 90., dziś nie wystarcza w kontekście nowoczesnej przemysłowej produkcji addytywnej z metalu. Siatka trójkątów zapisana w pliku STL była w pełni wystarczająca do szybkiego prototypowania, ale obecnie aktywnie ogranicza jakość, powtarzalność i skalowalność na poziomie produkcyjnym.
Sedno problemu tkwi w podstawowej naturze siatek wielokątowych. Siatka złożona z tysięcy (a czasem milionów) trójkątów to statyczna, nieparametryczna reprezentacja geometrii.
Pozbawia ona model zamiaru projektowego, historii cech oraz precyzyjnego opisu matematycznego. Krzywizny są przybliżane, ostre krawędzie rozmywane, a kluczowe informacje inżynieryjne – tracone.
W prototypowaniu z polimerów może to być do zaakceptowania, ale w przypadku produkcji metalowych części dla przemysłu lotniczego czy medycznego taka niedokładność stwarza poważne ryzyko i jest po prostu niedopuszczalna.
Gdy w grę wchodzi ludzkie bezpieczeństwo, zasada jest prosta: jeśli dana metoda projektowania lub produkcji jest wadliwa – nie należy jej stosować.
Błędy konwersji tylko pogłębiają problem. Typowy przepływ pracy zakłada konwersję pliku CAD do STL lub innego formatu opartego na siatce, który następnie przechodzi przez wiele etapów naprawy, transformacji i cięcia (slicing).
Każdy z tych kroków zwiększa ryzyko błędów: nachodzące na siebie powierzchnie, niejednoznaczne krawędzie, odwrócone normalki. Próby odtworzenia takiego modelu z powrotem w formie użytecznego pliku CAD są w najlepszym przypadku nieefektywne – a w najgorszym niemożliwe.
Brak solidnej pętli sprzężenia zwrotnego między projektowaniem a produkcją hamuje elastyczność i innowacyjność.
Co najważniejsze, przepływy pracy oparte na siatkach nie są skalowalne. Przemysłowy druk 3D z metalu wymaga adaptacyjnych, programowalnych strategii produkcyjnych, które reagują na geometrię, warunki termiczne i wymagania wydajnościowe w czasie rzeczywistym. Siatki wielokątowe, pozbawione metadanych i struktury, nie są w stanie wspierać automatyzacji ani optymalizacji na tym poziomie.
To tępe narzędzia w świecie, który wymaga chirurgicznej precyzji.
Jak rozwiązać ten dylemat?
Poprzez wprowadzenie nowego paradygmatu: przepływów pracy opartych na wokselach i kernelach geometrycznych
Zamiast przybliżać geometrię, te metody zachowują ją w sposób natywny. Kernel geometryczny, taki jak ten stosowany przez Dyndrite, traktuje części jako precyzyjne konstrukty matematyczne. Cechy są zachowane. Intencje projektowe – dostępne. Edycje parametryczne mogą być wprowadzane dynamicznie.
A ponieważ geometria jest definiowana algorytmicznie, można ją modyfikować, analizować i przetwarzać programowo.
W podejściu Dyndrite geometria jest przetwarzana za pomocą modelu hybrydowego, który łączy wokselizację, definicję proceduralną i akcelerację obliczeń przez GPU. Umożliwia to stosowanie strategii generowania ścieżek narzędziowych opartych na rzeczywistych cechach projektu, a nie przybliżeniach po konwersji.
Struktury podporowe, ścieżki skanowania czy parametry wejściowe energii mogą być dostosowywane w zależności od krzywizny, grubości ścian czy stref naprężeń. Wszystko to może być realizowane programowo, zmniejszając ryzyko błędu ludzkiego i przyspieszając cykle iteracyjne.
Choć Dyndrite nie jest jedyną platformą wychodzącą poza siatkę, stanowi przykład zmiany, która jest konieczna, aby metalowy druk 3D mógł osiągnąć dojrzałość. Jego kernel geometryczny umożliwia budowanie modeli o wysokiej wierności, skrócenie czasu przygotowania produkcji oraz skalowalną automatyzację.
Te zalety to nie tylko techniczne ciekawostki – to warunki konieczne do opłacalnej produkcji w druku 3D z metalu.
Branża musi zrozumieć, że dalsze poleganie na siatkach wielokątowych ją ogranicza. Siatki były sprytnym rozwiązaniem na inne czasy. Aby metalowy druk 3D mógł osiągnąć swój pełny potencjał, musimy wdrożyć przepływy pracy, które odzwierciedlają złożoność i precyzję części, jakie chcemy wytwarzać. Systemy świadome geometrii, programowalne – to przyszłość. Czas porzucić mit siatki.
Artykuł został oryginalnie opublikowany na The 3D Printing Journal: „The myth of mesh: why polygon-based workflows are failing metal AM„
