래티스 디자인: 암묵적 모델링과 기존 CAD 비교
암묵적 모델링과 기존 CAD를 사용한 래티스 디자인 비교.
기존 CAD를 사용한 래티스 디자인
기존 CAD로 작업하여 경계 표현 객체를 생성할 때 래티스를 만들기 위한 일반적인 워크플로우는 다음과 같습니다.
- 일련의 NURBS 표면 패치를 구축합니다.
- 이것을 래티스 단위 셀로 조립합니다.
- 그 다음에 해당 단위 셀을 1차원, 2차원 또는 3차원으로 패턴화하여 래티스를 형성합니다.
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암묵적 모델링을 사용한 래티스 디자인
Inspire의 암묵적 모델링 접근 방식은 근본적으로 다른 지오메트리 설명 방법을 사용하여 훨씬 더 복잡한 래티스 구조나 기타 높은 표면적 대 체적 비율의 형상을 생성할 수 있는 도구 모음을 제공합니다.
암묵적 모델링은 암묵적 표면을 사용합니다. 암묵적 표면은 표면이 아니라 필드로 생각하는 것이 가장 좋습니다. 공간의 모든 지점에서 필드는 스칼라 값을 정의하는데, 종종 표면에서 가장 가까운 지점까지의 개념적 또는 실제적 거리를 정의합니다. 따라서, 암묵적 표면을 스칼라 값이 0인 필드의 모든 지점을 통과하는 것으로 정의하는 경우, 이 표면을 필드의 0 레벨 세트라고 부릅니다. 0 레벨 세트는 단일 등위면으로 계산 및 렌더링될 수 있으므로, NURBS 패치를 함께 연결할 때 존재했던 모든 방수 교차점을 계산하고 관리할 필요가 완전히 없어집니다. 또 다른 핵심은 등위면의 한 면에 있는 점은 양의 스칼라 값을 갖고 다른 면에 있는 점은 음의 스칼라 값을 갖는다는 것입니다. 따라서, 공간의 점에 대해 즉각적인 내부-외부 확인을 실행하여 표면이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알 수 있습니다. 따라서 암묵적 모델링은 계산 및 렌더링 목적 모두에 있어서 GPU의 하드웨어 가속에 이상적입니다.
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암묵적 모델링을 사용하여 래티스를 생성하면 계산 시간이 훨씬 빨라질 뿐만 아니라 몇 가지 매우 중요한 이점이 있습니다.
- 암묵적 모델링은 노드와 그 사이의 스트럿으로 구성된 스트럿 래티스 외에도 자이로이드와 같이 일반적으로 TPMS(Triple Periodic Minimal Surfaces)인 표면 래티스를 생성할 수 있습니다. NURBS와 같은 파라메트릭 표면을 사용하여 이를 정확하게 재현하는 것은 매우 어렵습니다.
- 이전에는 기하학적 단위 셀을 x, y 및 z 방향으로 복사하고 변환하여 규칙적인 래티스를 만들었습니다(위의 이미지 참조). 이는 래티스 전체에 걸쳐 단위 셀의 수를 원활하게 늘릴 수 있는 시설이 없음을 의미합니다. 아래와 같이 단위 셀의 수가 래티스 구조 전체에 걸쳐 원활하게 변할 수 있는 암묵적 모델링에는 이러한 제한이 적용되지 않습니다.
- 필드 기반 디자인을 사용하여 그라데이션 효과를 레이어링하는 것이 가능합니다. 아래 이미지에서 래티스는 왼쪽에서 오른쪽으로 상대 밀도와 단위 셀 크기가 감소합니다.
- 래티스 디자인과 모핑 작업을 결합하여 하나의 래티스 단위 셀에서 다른 래티스 단위 셀로 원활하게 전환할 수도 있습니다. 아래 이미지는 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 Schwarz D 래티스로 모핑되는 자이로이드를 보여줍니다.
