最近，亚琛工大数字增材制造研究所（DAP）干了件实在事，他们把自己为3D打印CAM软件写的计算几何算法，全都开源了。

这些算法能干啥？比如，确定零件怎么放，怎么在打印平台上排布，避免互相重叠，这些都是AM CAM的基本功能。

就像下面这张图里展示的这样。

选什么算法、怎么实现，直接决定了软件的计算量、内存占用和稳定性，最后又会影响零件的成本、交付周期和质量。

你想想看，现在零件越来越大，机器还集成多个激光器，AM CAM软件要处理的数据量也跟着飙升。

如果算法和数据结构扩展性差，处理时间可能从几分钟膨胀到几小时甚至几天，内存需求也翻好几倍，软件基本就没法用了。

靠升级硬件能解决问题吗？只能缓解一部分。

所以呢，很多时候，用高效的几何算法就能直接避免这些开销。

坦率的讲，DAP这次开源的库叫DAPComputationalGeometry，简称DAP-CG，里面包含了很多几何算法，可以用来优化或开发AM CAM软件，覆盖了构建方向、支撑结构生成、嵌套、切片和扫描策略计算。

这个库是用C#写的，基于两个开源库geometry3Sharp和Clipper2，并做了大量扩展和性能优化，尤其是在处理二维多边形和向量方面。

比如有一个算法能把多个多边形聚合到一个，这样在计算密集的步骤前就减少了数据量；还有能稳健避免自交多边形、移除冗余顶点的多边形操作。

借助现代C#特性，比如Span和SIMD，这个库大大加速了几何体的平移和旋转。

说到底，DAP-CG里的功能都是从DAP的实际工业开发任务里来的。

在「增材制造工业化与数字化（IDAM）」项目的嵌套优化软件开发过程中，用了多边形压缩算法，把嵌套所需的内存减少了5倍。

把同样的方法用到切片和扫描策略计算软件上，也能实现类似的节省。

在实践中，这决定了一个大型制造任务是否能在配备32GB内存的普通台式机上处理，还是需要一台内存多几倍的工作站或服务器，以及在租用计算资源时，你要为多少内存付费。

另一个例子是他们的零件方向软件，基于质量和成本目标，确定零件的最佳打印方向。

DAP-CG里的算法能算出不同方向是否需要支撑，需要多少，这可是增材制造中成本和后处理的关键因素。

其实，DAP-CG使用的是Boost软件许可证，一种很宽松的开源许可证，研究和工业都能免费使用，包括商业和工业产品。