Antimônio - CAD de um mundo paralelo

Entre os sistemas CAD tridimensionais, os mais famosos são os programas que implementam duas abordagens principais de design: modelagem direta e paramétrica.

Além disso, existem sistemas CAD procedurais que permitem modelagem por meio de programação. Essa abordagem ganhou reconhecimento entre os amantes de programação e design de dispositivos com código aberto e design. Por exemplo, o OpenSCAD é bem conhecido, o que foi mencionado mais de uma vez.

Sugiro olhar para outro sistema CAD incomum chamado Antimony.


Fig. 1. Antimônio - CAD de um mundo paralelo

O Antimony é um software CAD de código aberto que fornece uma abordagem para modelagem sólida usando gráficos acíclicos direcionados.

Essa abordagem é usada em vários pacotes para visualização 3D, texturização e criação de gráficos de jogos, e para modelagem em estado sólido, essa abordagem provavelmente é usada pela primeira vez.

O próprio autor Matt Keater descreve sua criação como "CAD de um universo paralelo".
O antimônio é composto de três componentes principais:

• Uma estrutura para mover dados ao longo de um gráfico acíclico direcionado.
• O núcleo geométrico para operações CSG (Constructive Solid Geometry) usando a representação funcional (F-Rep) de sólidos.
• Biblioteca de primitivas e transformações "fab". A biblioteca contém operações familiares, como movimentação, dimensionamento, rotação, operações booleanas e mais incomum para sistemas CAD de estado sólido, como deformação da atração, repulsão e dobra.

Fig. 2. Deformação por repulsão

A modelagem de sólidos de antimônio é feita conectando nós do gráfico.
Um nó é uma primitiva ou transformação.

Cada nó possui campos nos quais os valores podem ser inseridos manualmente, configurados em função dos parâmetros de outro nó, acessando-os pelo nome do nó e do campo e conectando o nó ao anterior.


Fig. 3. Transferência de valores através da comunicação e através do nome do nó e parâmetro

Dentro de cada nó, há um script Python que pode ser editado e você também pode criar novos nós com seus próprios scripts.

Os relacionamentos no gráfico fornecem propagação automática de alterações.


Fig. 4. O nó do script "circle"

O princípio de construir o modelo em termos gerais é o mesmo dos sistemas CAD mais familiares: tomamos uma figura plana, aplicamos a operação de construção de um corpo tridimensional (ou pegamos imediatamente uma primitiva tridimensional) e depois combinamos esse corpo com outros usando operações booleanas ou usamos operações de deslocamento e deformação .

Os modelos podem ser de corpo único ou múltiplo, o Antimony não impõe uma conexão paramétrica rígida até que o usuário defina a conexão. A escolha de figuras planares é pequena, mas todas são áreas fechadas; portanto, as mesmas operações lógicas se aplicam a eles como aos sólidos.

A interface do usuário é representada por duas janelas principais: a janela do gráfico e
janela de viewport (viewport). Você pode abrir uma janela de janela de visualização adicional com um conjunto de quatro projeções.


Fig. 5. Minimalismo em tudo

O menu de operações pode ser acessado clicando com o botão direito do mouse em qualquer lugar na janela do gráfico e na janela da janela de visualização.

Além dos métodos acima, de alterar os parâmetros dos nós, é possível interagir com primitivas e operações, arrastando-os com pontos ativos do mouse.

Como o autor do programa trabalha no Formlabs, ele cuidou da possibilidade de materializar os modelos resultantes. Portanto, o Antimony suporta a exportação de modelos na forma de uma varredura 2.5D (mapas de altura no formato PNG) e na forma de modelos no formato STL para impressão 3D. O comando export também é um nó gráfico.


Fig. 6. O resultado da exportação para STL

E um pouco sobre as falhas:

• Não há importação de modelos de outros sistemas CAD.
• A incapacidade de definir um contorno plano arbitrário como esboço para um corpo tridimensional limita significativamente as possibilidades de modelagem.
• A questão de como fazer chanfros e filetes racionalmente permanece em aberto.
• O nível de estabilidade do projeto é estimado como uma versão beta, provavelmente não vale a pena tentar algo sério no Antimony, mas será interessante jogar.

Esperando a indignação dos engenheiros de design, devo dizer que esse sistema CAD foi criado principalmente não para fins práticos, mas fora dos esportes pessoais ou do interesse científico do autor. É claro que não estamos falando de nenhum desenho aqui, pois o Antimony foi projetado exclusivamente para modelar corpos tridimensionais.

Expressarei minha impressão pessoal de que brincar com a modelagem no Antimony é bastante incomum e interessante, e a quase total ausência de elementos da interface do usuário contribui para a imersão no processo de modelagem e um passatempo agradável.

O autor escolheu o nome do seu incomum sistema CAD não por acidente. O antimônio é traduzido como antimônio - uma substância que combina as propriedades de metais e não metais e se expande quando o fundido solidifica.

É interessante ver o programa trabalhando no screencast de Matt Keater:


Github

O antimônio é escrito em C ++ e Python. O repositório contém instruções de montagem da fonte para Linux e macOS e imagens DMG prontas.