Implicit modellek 3D nyomtatása

Konzulens:
Dr. Salvi Péter
Tárgy:
Önálló laboratórium - Szoftverfejlesztés és rendszertervezés specializáció, BSc Info.
Önálló laboratórium 1 - Vizuális informatika főspecializáció, MSc Info.
Önálló laboratórium 2 - Vizuális informatika főspecializáció, MSc Info.
Önálló laboratórium 1 - Vizuális informatika MSc. főspec.
Önálló laboratórium 2 - Vizuális informatika MSc. főspec.
Hallgatói létszám:
1
Folytatás:
Szakdolgozat / Diplomaterv
TDK dolgozat
Leírás:
A függvény-reprezentációs (F-Rep) vagy implicit modellek olyan 3D felületek, amelyeket egy, a tér pontjain értelmezett valós értékű függvény nullhelye határoz meg. Az x2+y2+z2 - 1 kifejezés például egy origó középpontú, egység sugarú gömböt reprezentál. Ez a típusú felületreprezentáció számos hasznos tulajdonsággal rendelkezik, pl. nagyon egyszerűvé teszi a halmazműveleteket (metszet, unió stb.) és más gyakorta használt operációkat.

A 3D nyomtatási folyamat során a modellt fel kell szeletelni. Hagyományosan ez háromszögháló alapján történik, azonban implicit felületek esetén nincsen szükség arra, hogy először áttérjünk egy ilyen köztes, approximatív reprezentációba: a szeleteket a függvény kiértékelésével közvetlenül is elő lehet állítani. Más részfeladatok, mint pl. a belső kitöltésesk vagy támaszstruktúrák generálása is egyszerűbben megoldható lehet, ha kihasználjuk a függvény-reprezentáció adottságait.

Feladatok:

  1. Ismerkedjen meg az implicit modellek nyújtotta lehetőségekkel az [1] cikk alapján, majd tanulmányozza az F-Rep szeletelés szakirodalmát [2-4].
  2. Implementáljon egy prototípus alkalmazást, amelyben lehetőség van függvényként megadott modellek szeletelésére.
  3. Vizsgálja meg, hogy milyen lehetőségek vannak belső kitöltések illetve külső támaszstruktúrák implicit felületekkel való megadására [5-6]. Implementáljon ilyen módszereket.
  4. Generáljon az eredményből 3D nyomtató vezérlésére alkalmas G-kódot.
Ajánlott irodalom:

[1] Q. Li, Q. Hong, Q. Qi, X. Ma, X. Han, J. Tian: Towards additive manufacturing oriented geometric modeling using implicit functions. Visual Computing for Industry, Biomedicine, and Art 1, pp. #9, 2018. https://doi.org/10.1186/s42492-018-0009-y

[2] J.C. Steuben, A.P. Iliopoulos, J.G. Michopoulos: Implicit slicing for functionally tailored additive manufacturing. CAD 77, pp. 107-119, 2016. https://doi.org/10.1016/j.cad.2016.04.003

[3] Y. Song, Zh. Yang, Y. Liu, J. Deng: Function representation based slicer for 3D printing. CAGD 62, pp. 276-293, 2018. https://doi.org/10.1016/j.cagd.2018.03.012

[4] D. Popov, E. Maltsev, O. Fryazinov, A. Pasko, I. Akhatov: Efficient contouring of functionally represented objects for additive manufacturing. CAD 129, #102917, 2020. https://doi.org/10.1016/j.cad.2020.102917

[5] G. Strano, L. Hao, R.M. Everson, K.E. Evans: A new approach to the design and optimisation of support structures in additive manufacturing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 66, pp. 1247-1254, 2013. https://doi.org/10.1007/s00170-012-4403-x

[6] J. Feng, J. Fu, Zh. Lin, C. Shang, X. Niu: Layered infill area generation from triply periodic minimal surfaces for additive manufacturing. CAD 107, pp. 50-63, 2019. https://doi.org/10.1016/j.cad.2018.09.005