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FORGE·X Insight

打印前验证参数与路径,打印后用真机数据校准和复盘

CI Version Node Runtime dependencies License

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真实 3D 打印最费时间的部分,往往不是点击开始,而是反复试错:参数是否合适、支撑是否足够、预计要打印多久、为什么同一个文件换一台机器就失败,以及失败后该改哪一项。

FORGE·X Insight 用于 FDM 3D 打印的打印前预演和打印后分析。它可以在不消耗材料、不占用设备的情况下比较工艺方案、查看实际切片路径、估算时间与耗材;打印完成后,还能导入真实 G-code 和设备日志,把预测与真机结果放在一起复盘。

它不直接控制打印机,也不能代替首件试打。它的作用是先排除明显不合理的方案,减少盲目调参,再让每一次真机打印都能反过来改进下一次预测。

FORGE·X Insight 主界面

解决的具体问题

真实打印中的问题 直接后果 FORGE·X 能做什么
参数主要靠经验试,改了层高、填充或速度却不知道会影响什么 反复试打,浪费耗材和机时 重新计算层数、路径、挤出量、耗材和时间,用同一模型直接比较方案
打印前只能看到切片器给出的汇总数字 难以发现局部路径、支撑和运动过程中的问题 逐层查看周界、填充、支撑、空驶和挤出路径,并在 2D/3D 中回放
切片器估时与真机完成时间经常不一致 排产、交付时间和成本估算不稳定 将 G-code 与对应真机日志配对,按机型、固件和材料校准时间模型
打印失败后只知道“这次失败了” 同类故障重复出现,经验无法复用 保留温度、调平、速度、故障和任务记录,对比计划值与实测值
多台设备积累了 CSV 和日志,但很难回答具体问题 不知道哪台机器、哪种材料或哪类批次更值得排查 分析机台故障率、材料失败率、成本趋势、层高关系和失败批次共性
分析报告只给一个结论 容易把小样本、偶然波动当成规律 同时展示样本量、数据来源、置信区间、显著性、图表和证据

在真实打印流程中怎么使用

1. 打印前:低成本预演

导入模型、图片或已有 G-code,设置机器、材料和工艺参数,然后检查:

  • 实际会生成多少层、多少周界、多少填充和支撑;
  • 喷头在哪些区域挤出、空驶或回抽;
  • 调整层高、填充率、打印速度、回抽和支撑后,路径是否真的发生变化;
  • 预计打印时间、耗材长度、耗材重量和基础成本;
  • 当前方案是否存在悬垂、支撑不足、热失控演练或送料负载等风险信号。

这个阶段适合比较方案和排除明显问题,不需要占用真实打印机。

2. 打印后:预测与实测对账

导入本次任务使用的真实 G-code 和打印机日志,系统会并列展示:

  • 切片器声明值;
  • FORGE·X 根据路径重新计算的值;
  • 真机实际完成时间、耗材、层数、状态和温度记录。

三组数字不一致时,系统保留原值和差异,不把任何一方直接当成“绝对正确”。持续积累配对任务后,可以建立更贴合具体设备的时间校准模型。

3. 多次打印后:找出重复问题

上传生产任务 CSV,或直接使用仿真任务沉淀的记录,可以回答:

  1. 哪台机器的故障率更高,主要是什么故障;
  2. 不同材料的失败率是否存在明显差异;
  3. 层高与打印时长是否相关;
  4. 成本由耗材、能耗和机时中的哪一项主导;
  5. 失败任务是否集中在某台机器、某种材料或某段时间。

模拟和真实打印的区别

FORGE·X 模拟 真实打印
根据模型、G-code、机器 Profile 和工艺参数计算 由真实设备、固件、材料和环境执行
可以快速重复,不消耗耗材,不占用机器 会消耗材料、机时和设备寿命
适合比较参数、检查路径、估算时间和预演故障流程 才能验证真实尺寸、表面质量、层间结合和设备稳定性
只能覆盖已经建模或有数据支撑的因素 还会受到耗材受潮、喷嘴磨损、皮带松紧、气流、振动和操作误差影响

因此,FORGE·X 的定位不是“替代真机”,而是:

模拟负责低成本预演和排雷,真机负责最终验证;真机结果再用于校准下一次模拟。

核心能力

模型、切片与路径

  • 内置参数化模型、摆放缩放、图片浮雕和剪影建模;
  • 周界、顶底实心层、扫描线填充、支撑和裙边;
  • 二进制 STL、ASCII OBJ 和 Marlin 风格 G-code 导出;
  • Cura、PrusaSlicer、OrcaSlicer 和 SuperSlicer 常见 G-code 方言解析;
  • 绝对/相对 E、床角/中心原点和逐层 2D/3D 回放。

设备过程仿真

  • CoreXY、i3、Delta 和大幅面龙门运动学;
  • 预热、调平、打印、暂停、恢复、完成和故障状态;
  • 喷嘴/热床温度、耗材、负载、进度和事件时间线;
  • 床面误差、3×3 探测、5×5 补偿网格和打印时插值;
  • 温度偏差、送料负载、悬垂和翘边等机制的演练与记录。

真机日志与校准

  • 标准 JSON 和常见 CSV 设备日志;
  • G-code 与日志通过 SHA-256 绑定,避免配错任务;
  • 按机型、固件和材料区分时间校准模型;
  • 只有通过来源、样本量和 holdout 门槛的模型才能自动生效;
  • 持续记录后续误差,漂移时停止自动匹配。

生产数据分析

  • Wilson 置信区间与最小样本量保护;
  • Fisher 精确检验;
  • 控制机器、材料等混杂因素的偏相关;
  • Mann–Kendall 趋势检验;
  • 报告保留来源、证据、图表和不确定性。

快速开始

只体验前端仿真

直接打开 index.html。无需安装依赖,也无需联网。

启动完整服务

node server/index.js
#
npm start

访问 http://127.0.0.1:8787

完整服务额外提供数据持久化、真机日志与数据源接口、分析任务、分享页、知识检索、校准审核、健康检查和可选 AI 叙述。

需要 Node.js 18 或更高版本。项目运行时没有 npm 依赖;ESLint、Prettier 与 Playwright 仅用于开发和测试。

AI 如何参与

没有 AI 时,确定性统计核仍可完成聚合、置信区间、显著性检验和图表生成。

接入 InfiniSynapse 后,AI 只负责根据已经核算的统计简报组织叙述,不重新计算数字,也不覆盖本地证据。线上版本采用 B|InfiniSynapse Partner SSO:用户在 InfiniSynapse 官方页面登录,分析调用与用量归属用户自己的账号;clientSecret、一次性授权码和用户 Partner API Key 只保存在服务端。

数据真实性与安全边界

  • 仓库内置数据、演示日志和演示校准包均明确标记为合成数据,不作为真实打印精度证明;

  • 上传数据保持独立来源标记,报告和分享页沿用该标记;

  • Profile 和校准包使用声明式 JSON,不能注入代码或覆盖内置 ID;

  • 服务端静态资源采用 allowlist,拒绝访问 .env 和内部代码;

  • AI 密钥只从服务端环境变量读取,不进入浏览器或仓库;

  • 导出的制造文件进入实体设备前,仍需使用目标切片器、固件配置和设备安全流程复核。

  • 前端:Three.js r152 + 原生 JavaScript,无构建步骤;

  • 后端:Node.js 原生 http,零运行时依赖;

  • 存储:默认写入 data/,容器部署可挂载持久化卷。

验证

npm run check       # ESLint + Prettier + 完整单元/契约/发布测试
npm run test:e2e    # Chromium 全量 + Firefox/WebKit 关键流程
npm run demo:check  # 演示素材与真实导入链校验

测试覆盖切片、导出、G-code、真机日志、时间校准、Profile、调平、仿真状态机、统计核、生产洞察、Partner SSO、服务端接口和三浏览器关键流程。

部署

Docker Compose

docker compose -f deploy/docker-compose.yml up -d

Node

copy server\.env.example server\.env
node server/index.js

常用配置见 server/.env.example。部署完成后可访问 /healthz 检查服务和分析引擎状态,访问 /metrics 获取运行指标。

项目结构

css/          界面样式
js/           切片、仿真、分析和前端交互
server/       HTTP 服务、登录、存储和 AI provider
datasets/     可复现的虚拟机群数据
profiles/     机器与材料 Profile
logs/         真机日志格式与示例
validation/   G-code/日志配对夹具与校准报告
calibration/  校准包格式、审核和漂移生命周期
demo/         录屏演示素材
deploy/       Docker 部署文件
tools/        数据生成和校验工具
tests/        单元、契约和端到端测试

项目边界

FORGE·X Insight 面向打印前预演、工艺比较、教学演示、真机任务复盘和生产数据分析。它可以导出制造文件,但不直接连接或控制实体打印机,也不对未经真机验证的参数作生产安全承诺。

版本变化见 .github/CHANGELOG.md,贡献说明见 .github/CONTRIBUTING.md

License

Apache License 2.0,详见 LICENSENOTICE

About

Physics-driven 3D printing simulator for slicing, thermal control, telemetry and failure analytics. 物理仿真驱动的 3D 打印切片、温控、遥测与故障分析平台。

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