2026年7月31日，亚琛工业大学数字增材制造研究所( DAP)发布了一个开源计算几何库，用于开发和优化增材制造 CAM 软件。这个C#库名为DAPComputational Geometry，或 DAP-CG，提供用于构建方向、支撑结构生成、嵌套、切片和扫描策略计算的几何处理算法。DAP 开发几何数据库旨在减少将设计数据转换为制造数据时所需的处理时间和内存。随着零件复杂性和数据量的增加，低效的几何算法会导致处理时间从几分钟增加到几小时甚至几天。随着增材制造系统生产更大尺寸的零件并集成多个激光器，这些计算需求变得越来越重要。DAP认为，更强大的计算硬件只能在一定程度上弥补软件效率低下的问题。研究所表示，高效的几何处理算法可以完全避免大部分额外的计算开销。
△使用 DAP 嵌套软件生成的嵌套构建作业的 3D 模型。图片来自亚琛工业大学
处理前简化几何数据
增材制造CAM功能依赖于算法，这些算法在生产前分析、定位和修改零件几何形状。这些功能包括计算合适的成型方向，以及在成型体积内无重叠地排列零件。这些操作所使用的算法和数据结构会影响计算工作负载、内存消耗，进而影响软件可靠性。这些因素最终会影响制造过程。DAP-CG 基于现有的开源geometry3Sharp和Clipper2库构建而成。它增加了用于处理二维多边形和向量的扩展和性能优化。其中一项算法将多个多边形合并为一个多边形，以减少在后续计算密集型处理阶段必须处理的几何数据量。其他功能旨在防止多边形自相交并移除冗余的多边形顶点。DAP 还使用了现代 C# 特性，包括 Span 和SIMD（单指令多数据流）。
△将晶格结构（红色）聚合为简化的碰撞多边形（蓝色）。图片来自亚琛工业大学。
△零件横截面（红色）的偏移量（蓝色）。图片来自亚琛工业大学。
IDAM期间报告的内存减少了五倍
DAP-CG 中包含的功能源自亚琛工业大学完成的工业发展项目。在增材制造工业化和数字化项目（IDAM）期间，DAP 开发了用于在增材制造构建体积内排列组件的嵌套优化软件。据研究所称，使用多边形压缩算法可将嵌套所需的内存减少五倍。据报道，将相同的方法应用于切片和扫描策略计算软件也能节省类似数量的内存。DAP 表示，这些减少可以决定一个大型构建任务是否可以在配备 32 GB 内存的标准台式电脑上处理，还是需要内存更大的工作站或服务器。降低内存需求还可以降低使用租用计算基础设施运行软件的成本，用户可以根据所需的资源付费。
支撑部件的定位和支撑计算
DAP研究所的零件定向软件也采用了DAP-CG算法。软件根据质量和成本相关标准评估潜在的构建方向，确定不同的方向选项是否需要支撑结构，并计算这些支撑结构的范围。支撑结构会影响材料用量、生产成本和后处理需求。因此，减少或优化支撑结构可以影响增材制造的整体经济效益。DAP 旨在通过将这些功能以开源库的形式提供，为软件开发人员提供可重用的组件。DAP-CG 已根据Boost 软件许可证发布。这种宽松的开源许可证允许在研究、商业软件和工业产品中免费使用该库。IDAM 项目由德国前联邦教育与研究部（现为联邦研究、技术和空间部）资助。
将软件优化转移到生产车间
更快的几何处理速度不仅能减少准备数字文件所需的时间。自动化和优化早期设计阶段可以缩短交付周期并提高生产能力。AMIS Runtime等平台展示了这些计算如何应用于生产环境。然而，这种自动化的实用性取决于底层几何运算能否高效地处理重复且日益复杂的任务。开源软件还有助于减少重复的软件开发工作。DAP-CG 基于 geometry3Sharp 和 Clipper2 构建，并添加了专为工业增材制造项目开发的功能。宽松的许可协议允许软件开发人员在商业产品中集成、检查和修改这些组件。
更广泛的例子是reAM250 项目，项目将整个实验性 LPBF 平台开源，包括软件、设计文件和控制文档。DAP-CG 在 CAM 开发层面应用了相同的原则，使研究人员和工业软件公司能够使用可重用的几何处理组件。数据库并不能取代针对特定应用的验证。CAM开发人员仍需根据自身的机器、材料和生产要求测试功能，直接价值在于降低构建日益复杂的增材制造模型所需的计算和开发门槛。
来源：南极熊
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