АВТОМАТИЗАЦІЯ РОЗРАХУНКУ ВИТРАТ У 3D-ДРУЦІ: АРХІТЕКТУРНІ РІШЕННЯ ТА АЛГОРИТМИ АНАЛІЗУ СКЛАДНОСТІ ЦИФРОВИХ МОДЕЛЕЙ

Анотація

Розглянуто та розв’язано актуальну науково-практичну задачу щодо розробки та впровадження комплексної системи автоматизованого розрахунку собівартості адитивного виробництва. Досліджено сучасний стан ринку 3D-друку та виявлено, що існуючі методики оцінювання витрат часто ігнорують складну геометрію виробів, що призводить до значних фінансових похибок. Обґрунтовано необхідність переходу від лінійних моделей розрахунку до інтегрованого підходу, який поєднує цифровий аналіз моделей та апаратний моніторинг. Проаналізовано методи геометричного аналізу полігональних сіток формату STL. У ході дослідження виділено та систематизовано ключові дескриптори складності, зокрема кількість полігонів, щільність мешу, площу поверхонь та показник Feature Count. Описано алгоритмічне забезпечення, яке дозволяє на основі цих даних прогнозувати час роботи обладнання та обсяги витратних матеріалів для підтримних структур. Деталізовано програмну реалізацію системи «CalcMyPrint», побудовану за принципами монорепозиторію з використанням фреймворку Nx. Визначено переваги застосування сучасного технологічного стеку: Angular 19 для створення реактивного користувацького інтерфейсу, NestJS 11 для розробки масштабованої серверної частини та бібліотеки Three.js для забезпечення інтерактивної 3D-візуалізації моделей безпосередньо у веббраузері. Представлено інноваційне апаратне рішення – спеціалізований IoT-модуль на базі мікроконтролера, оснащений оптичним енкодером. Розкрито механізм прецизійного трекінгу витрат філамента, який дозволяє отримувати дані про реальну довжину використаної нитки в режимі реального часу. Доведено експериментальним шляхом, що пряме вимірювання витрат матеріалу є значно точнішим за метод зважування, оскільки дозволяє уникнути впливу гігроскопічності полімерів на результати розрахунків. Встановлено, що розроблена модель оцінки забезпечує високу предиктивну точність формування кошторису навіть для об’єктів із топологічною оптимізацією та складним біонічним дизайном. Доведено, що впровадження системи на підприємствах сприяє підвищенню рентабельності на 15–25 % за рахунок автоматизації обліку складських залишків, мінімізації ризиків «людського фактору» та створення прозорої системи ціноутворення. Сформульовано висновки щодо потенціалу інтеграції системи у загальну екосистему Індустрії 4.0.