Ecco come velocizzare le stampe 3d sfruttando la matematica

On July 12, 2017

Come diminuire i tempi di realizzazione degli oggetti da parte delle stampanti 3d? La risposta in uno studio dell’Istituto per le applicazioni del calcolo del Consiglio nazionale delle ricerche (Iac-Cnr) pubblicato sulla rivista Applied Mathematical Modelling.

La stampa 3D è oggetto di studio da parte di informatici e ingegneri da molti anni, mentre i matematici la considerano ancora un'applicazione poco rilevante. Emiliano Cristiani, ricercatore dell'Istituto per le Applicazioni del Calcolo del Cnr, ha recentemente pubblicato la prima ricerca di matematica esplicitamente dedicata alla stampa 3D. L'articolo passa in rassegna i più importanti problemi aperti che possono interessare i matematici, per poi concentrarsi su un problema tipico della stampa 3D, la creazione automatica dei supporti di stampa. I risultati mostrano come soluzioni specifiche create ad hoc per ogni oggetto possano ridurre drasticamente sia il tempo di stampa sia il materiale impiegato.

Più specificamente, l’algoritmo proposto modifica l’oggetto là dove le sporgenze sono eccessive “gonfiandolo” fino a farlo diventare completamente stampabile. In questo modo si aggiunge materiale solo dove è strettamente necessario evitando la creazione di lunghi pilastri. È ormai chiaro che la difficoltà di utilizzo e la scarsa praticità delle stampanti 3D non professionali rappresentino un grosso ostacolo alla loro diffusione di massa, sebbene i prezzi siano già da tempo abbordabili. Il software delle stampanti 3D deve quindi dotarsi di strumenti avanzati che siano in grado di analizzare l’oggetto da stampare e creare un file di stampa ottimizzato con un intervento minimo dell’utente. Questo può essere ottenuto proprio grazie a metodi matematici già maturi come quelli dedicati all’ottimizzazione di forme o la fluidodinamica computazionale, che permettono di superare in efficienza metodi standardizzati sviluppati per funzionare senza nessun adattamento specifico all'oggetto da stampare.

Pubblicazione: S. Cacace, E. Cristiani, L. Rocchi, A level set based method for fixing overhangs in 3D printing, Appl. Math. Model., 44 (2017), 446-455  (la pubblicazione appare tra i “Featured articles” di aprile 2017 della rivista Applied Mathematical Modelling).

 

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