Via via che la stampa 3D diventa accessibile, è facile vederla in uso all’interno delle aziende.
La limitazione sta nel fatto che le dimensioni dell’oggetto devono rientrare nel volume talvolta ridotto delle stampanti.
Possiamo, tuttavia, ottimizzare la partizione del modello 3D e stamparne i componenti individualmente.
Con la manifattura additiva (AM), gli oggetti sono creati “aggiungendo” materiale strato su strato, invece che con i tradizionali metodi “sottrattivi”.
Ciò significa che i file caricati sulla stampante devono coincidere esattamente con le intenzioni del modellista.
In caso contrario, la lavorazione rischia di fallire o di non rappresentare accuratamente l’idea iniziale.
Partizionare stampe di grandi dimensioni
Sebbene il miglioramento della qualità delle stampanti FFF renda accessibili risultati di livello industriale, le loro dimensioni ridotte possono essere limitanti.
La soluzione si trova nella fase di modellazione.
La stampa deve essere segmentata con il software CAD e ciascun componente deve essere suddiviso in modo da massimizzare lo spazio libero all’interno della camera.
Ottimizzare la partizione delle parti
I principali fattori da considerare durante la suddivisione della stampa sono:
a. Stampabilità: i componenti devono essere adatti e adattati alla stampante
b. Assemblabilità : le parti devono essere riassemblate facilmente
c. Estetica: le giunture non devono essere visibili e devono seguire la naturale simmetria dell’oggetto finale
Un algoritmo dell’ultimo decennio che affronta il tema della suddivisione dei modelli 3D è il sistema di segmentazione automatica chiamato Chopper.
Chopper non solo aiuta a sezionare il modello, ma include anche strumenti aggiuntivi che mirano a ottimizzare la stampabilità dell’oggetto e l’assemblaggio dello stesso.
L’algoritmo si basa sulla Binary Space Partitioning (BSP).
Ciò vuole dire che l’algoritmo analizza il modello in base a delle caratteristiche che devono essere rispettate, prima di effettuare il sezionamento, che verrà reiterato finché non viene raggiunto un “optimum”.
Queste condizioni sono una serie di obiettivi studiati dall’algoritmo, che sono o automatici o settati manualmente dall’utente.
Le condizioni includono:
a. Suddivisibilità in più parti: stima del numero minimo di stampe necessarie a terminare l’oggetto
b. Fattibilità dei connettori: massimizzazione del collocamento dei connettori che assicura la conseguente robustezza dell’oggetto
c. Solidità strutturale: stabilità delle aree ad alta sollecitazione dell’oggetto
d. Fragilità: simmetria del taglio
Partizionare modelli piccoli
I problemi relativi alla modellazione non si limitano alle dimensioni.
Alcuni modelli, come le stampe cave o di forma irregolare, possono essere stampati utilizzando strutture di supporto momentanee.
Non si tratta di un limite in sé, ma le strutture di supporto richiedono costi aggiuntivi, tempi di stampa più lunghi e, infine, una determinata post-elaborazione.
La suddivisione del modello aiuta a limitare gli inconvenienti causati dall’uso dei supporti.
Gli algoritmi di partizione dei modelli sono molto utili nel caso in cui ciascuna sezione sia di un materiale diverso e ogni componente debba essere facile da assemblare.
Surface2Volume è un algoritmo presentato nel 2019 da Chrystiano Araùjo, dottorando in Informatica dell’Università British Columbia di Vancouver. Surface2Volume è stato testato utilizzando stampe multimateriale e multicolore.
Può essere difficile suddividere un oggetto di difficile geometria e trovare una configurazione di incastro fattibile.
Perciò l’algoritmo è stato pensato per trovare ciò che il documento definisce come “as-assemblable-as-possible-partitioning“.
Ciò vuole dire che il modello viene analizzato in base alle giunzioni ottimali in cui è meglio inserire i tagli.
a. Inizializzazione della direzione: valuta la migliore direzione di estrazione tra due sezioni
b. Partizione discreta: si concentra sui punti in cui è possibile l’estrazione e la struttura è più robusta
c. Ottimizzazione dell’interfaccia: impone l’estraibilità dell’interfaccia di tutti i pezzi fattibili e leviga le interfacce per creare pezzi facili da fabbricare
Anche se gli algoritmi hanno certamente dei limiti, il concetto di partizione del modello fornisce agli utenti un’ottima idea su come stampare modelli di grandi dimensioni con le dimensioni limitate della stampante 3D.
Anche se ora gli utenti devono continuare a sezionare manualmente, tali algoritmi lasciano immaginare che un software di partizionamento automatico sia in arrivo.