如何在OpenSCAD中计算两个复杂几何体的等厚度交界面？

问题背景 #

我使用OpenSCAD已有多年，设计富鲁格号（flugelhorn）阀的3D打印模型时遇到了难以突破的瓶颈：当前设计的阀因结构问题产生过多湍流，正在开发新设计，但阀芯内的管道相交情况难以处理——想象一个圆柱体，上面钻有三个孔，其中两个孔为弯曲路径，这两个弯管的边缘重叠，形成一个扭曲的、两端有几毫米厚度中间极薄的椭圆形孔洞。

我需要在这两个弯管之间构建一道隔离墙，既要尽可能不改变管道形状，又要保证合理的最小厚度。本质上，我要计算两个复杂几何体的等厚度交界面，该界面在任意(x,y)点的位置为该点处相交区域的z高度中点（例如，两个球体的最小交界面应为带厚度的圆形）。

设想的伪代码 #

rendered_object_data_1 = render(module_1());
rendered_object_data_2 = render(module_2());

for (x = min_x to max_x) {
  for (y = min_y to max_y) {
    largest_minimum = MAX(rendered_object_data_1.minimum_z_at_point(x, y),
                          rendered_object_data_2.minimum_z_at_point(x, y));
    smallest_maximum = MIN(rendered_object_data_1.maximum_z_at_point(x, y),
                          rendered_object_data_2.maximum_z_at_point(x, y));
    midpoint_z = (smallest_maximum + largest_minimum) / 2;
    top_vertexes.add(create_vertex(x, y, z + (thickness / 2)));
    bottom_vertexes.add(create_vertex(x, y, z - (thickness / 2)));
  }
}

autotriangulate(top_vertexes);  // 创建曲面
autotriangulate(bottom_vertexes);  // 创建第二个曲面
autotriangulate(edges(top_vertexes) + edges(bottom_vertexes)); // 转为实体

已尝试的方法 #

• resize()：并非逐点调整大小，而是对整个对象进行缩放，还会改变z轴位置，不符合需求
• render()：无法将渲染结果转为可操作的数据（相关功能尚未合并）
• 手动旋转立方体构建隔离墙：管道形状过于复杂，无法实现
• 创建最小块并使用hull：管道切割区域为凹形，hull无法贴合凹面，最终得到的是立方体
• 通过数学计算给定(x,y)点的z轴最值：需处理大量变换，计算复杂度极高，最终放弃

当前粗糙解决方案 #

创建两个稍大的管道实例，计算其交集后补回原管道，但这会导致管道侧面出现明显的 blob 状变形，不符合需求——管道间的隔离墙需尽可能接近等厚度。

需求 #

求更好的解决方案，最好无需切换到PythonSCAD或导出模型为STL后在外部修改顶点再导入。

相关特性请求/问题（若实现可解决此问题） #

• 特性请求：Concave Hull（未关闭）
• 特性请求：将render()暴露为函数（未关闭）
• 特性请求：添加offset3d()或shrinkwrap()操作（已关闭，不计划实现）
• PythonSCAD macOS版本无法启动（未关闭）

内容的提问来源于stack exchange，提问作者dgatwood