Antimon - CAD aus einer Parallelwelt

Unter den dreidimensionalen CAD-Systemen sind die bekanntesten Programme, die zwei Hauptentwurfsansätze implementieren: direkte Modellierung und parametrische.

Darüber hinaus gibt es prozedurale CAD-Systeme, die die Modellierung durch Programmierung ermöglichen. Dieser Ansatz hat bei Liebhabern des Programmierens und Entwerfens von Geräten mit Open Source und Design Anerkennung gefunden. Zum Beispiel ist OpenSCAD bekannt, das mehr als einmal erwähnt wurde.

Ich schlage vor, ein anderes ungewöhnliches CAD-System namens Antimony zu betrachten.


Abb. 1. Antimon - CAD aus einer Parallelwelt

Antimony ist eine Open-Source-CAD-Software, die einen Ansatz zur Volumenmodellierung mithilfe gerichteter azyklischer Diagramme bietet.

Dieser Ansatz wird in verschiedenen Paketen zur 3D-Visualisierung, Texturierung und Erstellung von Spielgrafiken verwendet, und für die Festkörpermodellierung wird dieser Ansatz wahrscheinlich zum ersten Mal verwendet.

Der Autor Matt Keater selbst beschreibt seine Idee als "CAD aus einem Paralleluniversum".
Antimon besteht aus drei Hauptkomponenten:

• Ein Framework zum Verschieben von Daten entlang eines gerichteten azyklischen Graphen.
• Der geometrische Kern für CSG-Operationen (Constructive Solid Geometry) unter Verwendung der funktionalen Darstellung (F-Rep) von Festkörpern.
• Bibliothek von Primitiven und Transformationen "fab". Die Bibliothek enthält sowohl bekannte Operationen wie Bewegen, Skalieren, Drehen, Boolesche Operationen als auch ungewöhnlichere Festkörper-CAD-Systeme wie Verformung der Anziehung, Abstoßung und Biegung.

Abb. 2. Abstoßungsverformung

Die Antimon-Volumenkörpermodellierung erfolgt durch Verbinden von Diagrammknoten.
Ein Knoten ist ein Grundelement oder eine Transformation.

Jeder Knoten verfügt über Felder, in die Werte manuell eingegeben, in Abhängigkeit von den Parametern eines anderen Knotens festgelegt, über den Namen des Knotens und des Felds darauf zugegriffen und der Knoten mit dem vorherigen verbunden werden kann.


Abb. 3. Übertragung von Werten durch Kommunikation und durch den Namen des Knotens und Parameters

In jedem Knoten befindet sich ein Python-Skript, das bearbeitet werden kann. Sie können auch neue Knoten mit Ihren eigenen Skripten erstellen.

Beziehungen innerhalb des Diagramms ermöglichen die automatische Weitergabe von Änderungen.


Abb. 4. Der Skriptknoten "Kreis"

Das Prinzip der Erstellung des Modells im Allgemeinen ist das gleiche wie bei den bekannteren CAD-Systemen: Wir nehmen eine flache Figur, wenden die Operation des Aufbaus eines dreidimensionalen Körpers darauf an (oder nehmen sofort ein dreidimensionales Grundelement), kombinieren diesen Körper dann mit anderen unter Verwendung von Booleschen Operationen oder verwenden die Operationen der Verschiebung und Verformung .

Modelle können entweder einteilig oder mehrteilig sein. Antimon legt keine starre parametrische Verbindung fest, bis der Benutzer die Verbindung herstellt. Die Auswahl an planaren Figuren ist gering, aber alle sind geschlossene Bereiche, so dass für sie dieselben logischen Operationen gelten wie für Körper.

Die Benutzeroberfläche wird durch zwei Hauptfenster dargestellt: das Diagrammfenster und
Ansichtsfenster (Ansichtsfenster). Sie können ein zusätzliches Ansichtsfenster mit vier Projektionen öffnen.


Abb. 5. Minimalismus in allem

Das Betriebsmenü kann durch Klicken mit der rechten Maustaste von einer beliebigen Stelle im Diagrammfenster und im Ansichtsfenster aus aufgerufen werden.

Zusätzlich zu den oben genannten Methoden zum Ändern der Parameter von Knoten ist es möglich, mit Grundelementen und Operationen zu interagieren und diese mit aktiven Mauspunkten zu ziehen.

Da der Autor des Programms in Formlabs arbeitet, kümmerte er sich um die Möglichkeit, die resultierenden Modelle zu materialisieren. Daher unterstützt Antimony den Export von Modellen in Form eines 2,5-D-Rasters (Höhenkarten im PNG-Format) und in Form von Modellen im STL-Format für den 3D-Druck. Der Exportbefehl ist auch ein Diagrammknoten.


Abb. 6. Das Ergebnis des Exports nach STL

Und ein wenig über die Mängel:

• Es werden keine Modelle aus anderen CAD-Systemen importiert.
• Die Unfähigkeit, eine beliebige flache Kontur als Skizze für einen dreidimensionalen Körper festzulegen, schränkt die Modellierungsmöglichkeiten erheblich ein.
• Die Frage, wie Fasen und Filets rational hergestellt werden können, bleibt offen.
• Der Grad der Stabilität des Projekts wird als Beta-Version geschätzt. Es lohnt sich wahrscheinlich nicht, etwas Ernstes in Antimony zu versuchen, aber es wird interessant sein, es zu spielen.

In Erwartung der Empörung der Konstrukteure muss ich sagen, dass ein solches CAD-System in erster Linie nicht für praktische Zwecke geschaffen wurde, sondern aus dem persönlichen Sport oder dem wissenschaftlichen Interesse des Autors. Es ist klar, dass es sich hier nicht um Zeichnungen handelt, da Antimon ausschließlich zur Modellierung dreidimensionaler Körper entwickelt wurde.

Ich werde meinen persönlichen Eindruck zum Ausdruck bringen, dass das Spielen mit dem Modellieren in Antimon ziemlich ungewöhnlich und interessant ist und das fast vollständige Fehlen von Elementen der Benutzeroberfläche zum Eintauchen in den Modellierungsprozess und zu einem angenehmen Zeitvertreib beiträgt.

Der Autor hat den Namen für sein ungewöhnliches CAD-System nicht zufällig gewählt. Antimon wird als Antimon übersetzt - eine Substanz, die die Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen kombiniert und sich ausdehnt, wenn sich die Schmelze verfestigt.

Es ist interessant, das Programm in Arbeit am Screencast von Matt Keater zu sehen:


Github

Antimon ist in C ++ und Python geschrieben. Das Repository enthält Montageanweisungen aus dem Quellcode für Linux und MacOS sowie vorgefertigte DMG-Images.