Optimální uspořádání tištěných dílů v konstrukčním objemu 3D tiskárny je zásadní pro maximální využití kapacity tiskárny, minimalizaci odpadu a optimalizaci výrobních procesů. To platí zejména pro pracovní postupy Selective Laser Sintering (SLS) a Multi-Jet Fusion (MJF), které jsou v Autodesk Fusion podporovány.
Pokud jde o proces toho uspořádávání, skládání dílů, známý také jako 3D nesting, může volba variant různých metod skládání významně ovlivnit efektivitu a výsledky, protože každá varianta má své vlastní odlišné metodiky a výkonnostní charakteristiky.
Autodesk Fusion nabízí tři různé metody 3D nestingu: Bounding Box (ohraničující kvádr), Monte Carlo a True Shape (skutečný tvar). Důvodem, proč apliakce poskytuje hned tři různé možnosti, je to, že každá metoda má své vlastní relativní přednosti a uživatelé mohou zjistit, že některé metody jsou pro ně v určitých aplikacích výhodnější.
Jaké jsou tedy výhody a omezení jednotlivých metod?
Skládání Bounding Box
Nesting dle ohraničujících kvádrů je nejjednodušší z těchto tří metod a je nejlepší volbou pro ty, kteří s nestingem dílů začínají. Tato metoda používá ohraničující rám objektu k výpočtu způsobu optimálního skládání dílů do 3D objemu. Hlavní výhodou nestingu metodou Bounding Box je její jednoduchost a snadné použití.
Právě jednoduchost skládání pomocí Bounding Boxu má ale i omezení. Nenabízí žádnou možnost otáčení dílů, což může vést k neefektivnímu využití prostoru. Kromě toho nemůže během procesu skládání díly duplikovat. Díly je tedy nutné před skládáním duplikovat ručně. Navzdory těmto nevýhodám ale skládání Bounding Box zajišťuje, že se díly nebudou vzájemně překrývat, a dokáže skládat díly kolem netisknutelných zón i předem umístěné díly. Skládání Bounding Box bude proto nejvhodnější pro jednoduché díly podobné blokům, kvádrům.
Klíčové body:
- Závislost na ohraničujícím kvádru může vést k nižší hustotě skládání
- Zajišťuje, aby se díly vzájemně nepřekrývaly
- Může zpracovat netisknutelné zóny a uzamčené díly
- Neotáčí díly během skládání
- Neduplikuje díly během skládání
Skládání Monte Carlo
Skládání dílů metodou Monte Carlo je v porovnání s metodou Bounding Box pokročilejší. Jedná se nesting-algoritmus založený na posuvu, který používá náhodné počáteční uspořádání dílů před jejich přesunem dolů do dostupného prostoru během procesu skládání. Uspořádání dílů pomocí Monte Carlo packeru zabraňuje jejich vzájemnému propojení tím, že se při přesouvání vyhýbá vzájemným překryvům. Kvůli náhodnému počátečnímu uspořádání dílů však nejsou výsledky opakovatelné, což může být nevýhodou ve scénářích vyžadujících konzistenci.
Na rozdíl od metody Bounding Box obsahuje Monte Carlo packer krok předzpracování, který umožňuje díly před skládáním otáčet. Tento krok předzpracování zvyšuje efektivitu využití prostoru. Dokáže také pracovat s netisknutelnými zónami. Celkově lze říci, že jeho schopnost otáčet díly před skládáním a jeho algoritmus skládání založený na voxelech z něj dělají lepší volbu ve srovnání s Bounding Box packerem pro ty uživatele, kteří hledají vyšší efektivitu, zejména pro složitější díly.
Klíčové body:
- Voxelový přístup
- Nester založený na translaci/posuvu s náhodným počátečním uspořádáním
- Zajišťuje, aby se části vzájemně nepřekrývaly
- Může se přizpůsobit netisknutelným zónám a uzamčeným dílům
- Možnost otáčení dílů před skládáním
- Neotáčí díly během skládání
- Závislost na dráze posunu může způsobit nižší hustotu skládání
- Nevytváří opakovatelné výsledky kvůli náhodnému počátečnímu umístění dílů
- Neduplikuje díly během skládání
Skládání True Shape
True Shape je nová metoda skládání, která je nástupcem metody Monte Carlo a poskytuje uživatelům další vysoce výkonnou variantu 3D nestingu. Používá také přístup založený na voxelech, přičemž před umístěním dílů kontroluje voxelovou reprezentaci dostupného tiskového objemu. Tato metoda také nabízí plnou kontrolu otáčení během skládání. To znamená, že pro libovolný díl můžete řídit, jaké natočení lze zohlednit před umístěním dílu do tiskového objemu. Možnosti řízení rotace, které jsou u tohoto packeru k dispozici, výrazně zvyšují efektivitu využití prostoru.
Jednou z hlavních výhod skládání True Shape je schopnost vytvářet během procesu skládání duplikáty dílů. Tento přístup je mnohem rychlejší a efektivnější než ruční vytváření duplikátů před skládáním. Díky True Shape packingu není třeba po voxelizaci součásti znovu zpracovávat každou duplicitu, což šetří čas a výpočetní zdroje. Díky tomu je True Shape packer nejrychlejší metodou pro nesting vícenásobných kopií daného dílu.
Klíčové body:
- Voxelový přístup
- Zajišťuje, aby se části vzájemně nepřekrývaly
- Lze přizpůsobit netisknutelné zóny a uzamčené díly
- Možnost otáčení dílů během skládání
- Možnost duplikovat díly během skládání
- Generuje opakovatelné výsledky
Závěr
Závěrem lze říci, že všechny tři metody uspořádání umožňují uživatelům upřednostnit skládání dílů podle jejich objemu nebo pořadí výběru a nabízejí tak flexibilitu v nestingových strategiích. Nesting algoritmus Bounding Box je skvělou volbou pro začátečníky díky své jednoduchosti a snadnému použití, ale chybí mu efektivita a flexibilita.
Nesting algoritmy Monte Carlo a True Shape poskytují výrazné zlepšení díky možnosti otáčet díly před skládání, respektive během procesu skládání, a používají algoritmy skládání založené na voxelech. Při porovnání celkové výkonnosti skládání je však True Shape packing jasným vítězem.
I když je metoda Monte Carlo skvělou volbou, True Shape packer vyniká jako lepší algoritmus. Nabízí plnou kontrolu rotace, přizpůsobivost složitým geometriím, duplikaci dílů během skládání a opakovatelné výsledky. Pro uživatele s komerční licencí softwaru Fusion je True Shape Packing bezpochyby nejlepší volbou pro efektivní a spolehlivý 3D nesting.
CAD/CAM aplikaci Autodesk Fusion si můžete stáhnout zdarma, stejně její bezplatnou českou lokalizaci.
(volně dle Fusion blog)
