Модуль VoxelDance Design

VoxelDance Design — специализированный модуль программного комплекса VoxelDance Additive, предназначенный для проектирования сложных конструкций и функциональных геометрий для аддитивного производства. Решение использует возможности имплицитного моделирования, параметрических решётчатых и TPMS-структур, а также инструментов создания текстур. В отличие от традиционного CAD-моделирования, где геометрия формируется преимущественно на основе поверхностей и твердотельных элементов, VoxelDance Design описывает сложные структуры с помощью математических функций. Такой подход позволяет эффективно создавать и редактировать высокодетализированные конструкции, содержащие большое количество повторяющихся или взаимосвязанных элементов, без существенного усложнения рабочего процесса.

VoxelDance Design позволяет создавать и параметрически настраивать решётчатые и пористые структуры, управляя размером ячеек, толщиной элементов и плотностью материала. Модуль также поддерживает формирование градиентных структур, благодаря чему распределение материала можно адаптировать к конкретным требованиям изделия — например, к прочности, массе, теплоотводу или пропускной способности.

Особое значение имеет поддержка TPMS-геометрии, которая позволяет создавать сложные взаимопроникающие пористые структуры с заданными параметрами. Такие решения востребованы при проектировании теплообменников, облегчённых конструкций, имплантатов и других изделий, где необходимо сочетать высокую функциональность с минимальным расходом материала.

Что такое имплицитное моделирование?

VoxelDance Design позволяет работать со сложной геометрией без создания объёмных полигональных сеток. Имплицитная модель описывается математическими функциями, благодаря чему сохраняется точность TPMS- и решётчатых структур, сокращается объём данных и ускоряется подготовка к 3D-печати. В отличие от традиционного B-Rep, где форма задаётся поверхностями, рёбрами и вершинами, имплицитный подход позволяет быстро создавать и изменять сложные внутренние структуры, плавные переходы и органические формы. Это особенно эффективно для топологической оптимизации, генеративного проектирования и аддитивного производства.

• Практически неограниченная сложность — позволяет создавать высокодетализированные геометрии, включая решётчатые и TPMS-структуры, а также сложные поверхностные текстуры.
• Надёжность — математическое описание геометрии снижает вероятность ошибок и дефектов, характерных для поверхностного и полигонального моделирования.
• Высокая производительность — оптимизированные алгоритмы ускоряют обработку и редактирование сложных моделей; в отдельных задачах скорость может быть до 10 раз выше.

Технические возможности

Отдельный инструмент «Карта ячеек» позволяет учитывать пространственное распределение и отклонения геометрии для формирования решётки. На основе полученных данных можно управлять расположением элементов структуры и добавлять рёбра в нужных областях. Это даёт возможность создавать не просто равномерное заполнение, а адаптировать внутреннюю структуру под форму и требования конкретной детали.

В VoxelDance Design предусмотрено два основных способа формирования текстур. Процедурный трёхмерный шум создаёт рельеф на основе математической функции, позволяя формировать естественные и нерегулярные поверхности, имитировать различные природные и технические фактуры, а также создавать функциональный микрорельеф. Второй способ — проекционная текстура, при котором изображение наносится на поверхность модели и преобразуется в соответствующий объёмный рельеф.

VoxelDance Design использует узловую систему Nodes, позволяющую автоматизировать сложные и повторяющиеся операции без написания программного кода. Пользователь может объединять функциональные узлы в визуальные сценарии, выстраивать последовательность действий и создавать собственные рабочие процессы.

Готовые сценарии в формате VGF-диаграмм можно сохранять и повторно применять в других проектах. Это ускоряет выполнение типовых задач и сокращает объём ручной работы, особенно при генерации решётчатых структур, создании текстур и оптимизации сложной геометрии.

Примеры

Проектирование теплообменника

Для повышения эффективности и компактности теплообменника инженеры применили TPMS-структуры, однако их сложная геометрия существенно ограничивает возможности традиционных CAD-систем. Предварительная тепловая симуляция также выявила участки с неравномерным теплоотводом в исходной конструкции. С помощью VoxelDance Design была создана и настроена TPMS-структура на основе имплицитного моделирования, после чего данные тепловой симуляции использовались для локальной адаптации параметров решётки. Это позволило устранить зоны перегрева, выровнять распределение теплового потока и увеличить соотношение площади поверхности к объёму, повысив эффективность теплообмена. Автоматизация рабочих процессов и параметрическое управление сократили срок разработки конструкции с двух недель до одного дня.

Оптимизация поддерживающих структур при 3D-печати велосипедных рам

При производстве лёгких и сложных деталей для велосипедной индустрии важно минимизировать деформации, расход материала и объём последующей постобработки. При печати велосипедной рамы традиционные опоры в виде блоков и колонн требовали значительного количества дорогостоящего материала, усложняли удаление поддержек и повышали риск деформаций.

С помощью VoxelDance Design инженеры автоматически сформировали решётчатые опоры и оптимизировали внутреннюю структуру детали. Перед печатью полученное решение дополнительно проверили с помощью термомеханического моделирования в VoxelDance Engineering, что позволило оценить поведение конструкции в процессе производства и подтвердить выбранную стратегию. В результате объём поддерживающих структур удалось сократить на 85%, одновременно снизив расход материала, производственные затраты и трудоёмкость постобработки.

VoxelDance Design обеспечивает технические и экономические преимущества на различных этапах проектирования и подготовки деталей к аддитивному производству. Решётчатые структуры и тонкостенные оболочки позволяют снижать массу изделий и расход материала без существенного ухудшения их функциональных характеристик. Проектирование на основе полей данных помогает адаптировать геометрию к реальным нагрузкам, температурным условиям и другим параметрам эксплуатации.

Инструменты создания текстур, TPMS- и конформных решёток расширяют возможности проектирования сложных функциональных конструкций, а узловая система автоматизирует повторяющиеся операции и позволяет сохранять рабочие сценарии для последующего использования. В результате сокращаются объём ручной работы, количество итераций и сроки разработки, что в совокупности способствует снижению производственных затрат.