Fatiamento de malhas triangulares: teoria e experimentos

Additive Manufacturing, also known as 3D printing, is a process based on the addition of sucessive layers in order to build a physical object. The data for building this object come from geometric 3D model, usually represented by a triangle mesh. One of the main procedures in this process is to slice the triangle mesh and output a sequence of contours, representing each one of the layers of the object. There are many strategies for slicing meshes, however, most of the current literature is concerned with ad hoc issues such as the quality of the model, specific improvements in the slicing process and memory usage, whereas few of them address the problem from an algorithmic complecity perspective. While current algorithms for this problem ruin in O(n² + k²) or O(n² + nlognk), the proposed algorithm runs in O(nk), for a given input with n triangles, k planes and where k is the average number of slices cutting each triangle in this specific input. This is asymptotically the best that can be achieved under certain fairly common assumptions. The proposed algorithm, called here Slicing by Stabbing (SS), was compared both theoretically and experimentally against known methods in the literature and the results show considerable improvement in execution time.Manufatura Aditiva, também conhecida por Impressão 3D, é um processo baseado na sobreposição de camadas para produzir um objeto físico. Os dados para a produção desse objeto vêm de um modelo geométrico tridimensional, geralmente representado por uma malha de triângulos. Um dos principais procedimentos no processo de produção é fatiar a malha triangular e gerar uma série de contornos, os quais representam as camadas do objeto. Há diversas estratégicas para fatiar malhas triangulares, porém, a maior parte dos trabalhos na literatura foca-se em problemas como a qualidade do modelo, melhorias específicas no processo de fatiamento e uso de memória; poucos trabalhos, no entanto, abordam o problema por uma perspectiva de complexidade algorítmica. Algoritmos propostos atualmente para este problema executam em tempo O(n² + k²) ou O(n² + nlognk); o algoritmo proposto nesta dissertação possui complexidade O(nk) para uma entrada com n triângulos e k planos e, com K é o número médio de planos que cortam cada triângulo nesta entrada específica. O algoritmo proposto, chamado de Fatiamento por Estocada (FE) é comparado teórica e experimentalmente com alguns dos métodos conhecidos na literatura e os resultados mostram melhora considerável em tempo de execução