ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ГЕНЕРАЦІЯ ПІДТРИМОК НА ПРИНЦИПАХ ГЕНЕРАЦІЇ LIGHTNING INFILL ДЛЯ 3D-ДРУКУ

Анотація

У роботі представлено створення та експериментальну валідацію нового типу підтримок для адитивного виробництва методом FDM/FFF — Lightning Support. Цей підхід виник як логічна еволюція методу Lightning Infill, де ідея розгалуження до «критичних» зон була перенесена із внутрішнього заповнення на зовнішню підтримуючу структуру. Актуальність роботи обґрунтована недоліками традиційних генераторів підтримок типу Grid, Lines та Tree, які призводять до перевитрати матеріалу, збільшення часу друку та погіршення якості поверхні у місцях контакту. Запропонована методика реалізована на основі відкритої архітектури Cura/CuraEngine, що дозволила створити модуль генератора підтримок з набором параметрів для контролю геометрії. Алгоритм включає: виявлення нависань, формування базових анкерів на платформі та бічних опор на стінках моделі, побудову гілок із контролем кута нахилу та колізій, адаптивне налаштування відриву у горизонтальній і вертикальній площині, формування інтерфейсних шарів, а також евристики для оптимізації кількості гілок і fallback-режим до Grid/Tree для складних випадків. У порівняльних експериментах на тестових моделях було зафіксовано скорочення часу друку у порівнянні з Grid та покращену передбачуваність відриву відносно Tree-підтримок. При цьому додаткове споживання матеріалу залишалося помірним відносно моделей без підтримок. Обмеження методу спостерігаються при довгих мостах та нависаннях з великим кутом, де застосовується fallback або необхідна модифікація параметрів. В обговоренні наведено правила налаштувань і запропоновані гібридні стратегії поєднання Lightning і Tree, а також перспективні напрями оптимізації, зокрема використання алгоритмів пошуку шляху, адаптацію до вентиляції та застосування методів машинного навчання для вибору типу підтримок. Практичне значення підходу полягає у зменшенні витрат часу та енергії, збереженні чистоти поверхонь і спрощенні демонтажу, що робить Lightning Support корисним як для швидкого прототипування, так і для освітніх задач. Зроблено висновок, що розроблений метод забезпечує збалансований компроміс між швидкістю, якістю та економічністю, є технічно інтегрованим у Cura/CuraEngine та доцільним у гібридних профілях друку. Подальші дослідження мають бути спрямовані на масштабні випробування з різними матеріалами, високошвидкісні режими друку та стандартизацію профілів для відкритих бенчмарків.