Jak nakreslit 3D modely pro tiskárnu?

3D model, který bude později vytištěn na 3D tiskárně, se liší od 3D modelu vyvinutého pro odlévání nebo frézování. Mohou za to technické vlastnosti 3D tiskárny, ze které je potřeba buď vyždímat maximální užitek, nebo se přizpůsobit nedostatkům tisku.

Jako upozornění poznamenávám, že tato doporučení se týkají hlavně metody 3D tisku FDM(FFF), ve které je plastová tyč ohřívána pohyblivým extruderem, čímž se tvoří součást vrstva po vrstvě.

Vývoj 3D modelu začíná vytvořením náčrtu. Může to být kresba na papíře, materiálový prototyp, mentální obraz atd. Podrobně rozebereme, na co je důležité dát pozor při vytváření takové skici a samotného modelu.

Síla dílu

Zde a dále v textu je několik dílčích bodů, které je třeba vzít v úvahu současně a mít je na paměti od samého začátku.

1. Pamatujte na vrstvení nebo anizotropii materiálu: je mnohem snazší rozbít součást vrstvu po vrstvě než přes ni. S tím je třeba předem počítat při rozhodování o umístění 3D modelu na stole 3D tiskárny.
   
2. Přidejte filety. Noha stoličky a deska stolu na křižovatce by měly mít zaoblený roh. Zároveň platí, že čím větší je poloměr zaoblení, tím pevněji bude noha připevněna k desce stolu. Stejně tak pro různé části těla. Modelování krabice? Všechny pravé rohy jsou zaoblené. Nezáleží na tom, v jakém letadle jsou. I tam, kde je potřeba pravý úhel, děláme rádius 0,5 mm. Tiskárna takovou plochou projede snadněji než nezakulacená, nedojde k otřesům z náhlého zastavení extruderu, díl se nebude viklat a další výhody.
   
3. Tloušťka stěny a výplň. Maximální pevnost při 100% náplni je fakt, ale pokud potřebujete díl odlehčit nebo ušetřit plast, můžete v nastavení tisku udělat mnohem větší tloušťku stěny a přitom nastavit výplň mnohem níže. Funguje to s díly, které mají otvory pro upevňovací prvky. Při vytváření strojového kódu pro tiskárnu jsou absolutně všechny vnější stěny tlusté, takže upevňovací prvek bude z vaší strany obklopen bezpečně silnou vrstvou plastu.
   
4. Podpora. Tento prvek ovlivňuje pevnost tím, že vrstvy, které se spoléhají na podporu, nemají vždy ideální strukturu. To lze vyřešit zvýšením tloušťky stěny a výplně, ale je lepší neposkytovat podporu vůbec. Podpora je přidána kráječem v závislosti na úhlu mezi stěnou součásti a rovinou stolu. Často je výchozí nastavení 60 stupňů, někdy 45. Tento parametr je experimentálně vybrán pro každou 3D tiskárnu. To lze zkontrolovat pomocí speciálních zkušebních dílů. Například https://www.thingiverse.com/thing:2806295 – nezapomeňte vypnout podporu, abyste si ověřili skutečnou kvalitu 3D tisku v jeho nepřítomnosti. Například potřebujete vytisknout konektor ve tvaru T pro trubky. Lité výrobky jsou vyrobeny ve tvaru T. 3D tisk umožňuje vyrobit výrobek ve tvaru L nebo dokonce Λ. Ve druhém případě se můžete dokonce vyhnout podpoře a díl bude pevnější díky vrstvám umístěným pod úhlem 45 stupňů k trubkám. V dílně každému stroji nastavíme kráječe a zeptáme se klienta na pevnostní požadavky a podle toho vybereme 3D tiskárnu pro tisk.
   

Geometrická omezení

1. Tloušťka stěny je zespodu omezena velikostí trysky 3D tiskárny. Jeho průměr je konstantní a v naprosté většině případů je 0,4 mm. Menší tloušťka znamená delší dobu 3D tisku u většiny dílů. Větší tryska znamená méně pevné vazby mezi vrstvami a kroky mezi vrstvami jsou viditelnější. Obecně by tloušťka stěny měla být násobkem 0,4 mm, pak 3D tiskárna dokáže stěnu přesně vyrobit ve dvou průchodech (0,8 mm), ve 3 průchodech (1,2 mm) atd. Jiné tloušťky způsobí, že 3D tiskárna zanechá mezeru nebo přetečení, což negativně ovlivňuje pevnost a vzhled vytištěného dílu.
   
2. 3D tisk tenkých válců a „jehel“. Pro 3D tisk takových produktů potřebujete speciální nastavení 3D tiskárny: nízká rychlost 3D tisku, ponechte čas na chlazení, jinak se taková konstrukce ohne. Svisle stojícím tenkým prvkům je lepší se za každou cenu vyhnout. I když jsou potištěné, budou velmi křehké. Má smysl je ponechat pouze pro dekorativní účely, ale musíte se připravit, že jejich kvalita bude horší než kvalita ostatních prvků 3D části.
   
3. 3D tisk děr. Podotýkám, že pokud je otvor rovný a průchozí, lze jej vyvrtat, pokud je zakřivený a vyžaduje podporu, může se stát, že nebude možné získat podporu.
4. Při 3D modelování je důležité vzít v úvahu celkové rozměry 3D tiskárny. Používáme pohodlné 3D tiskárny, stůl 250×250 mm, úhlopříčka 353 mm. Zde je třeba zadat rozměry, pokud je to možné. V opačném případě je třeba objednat buď průmyslovou 3D tiskárnu s velkou tiskovou plochou, nebo použít lepení, ale montáž je lepší, takže proces montáže bude řídit vývojář, nikoli mistr 3D tisku.
   
5. Velká základní plocha může způsobit odlepení okrajů od stolu. Používáme speciální lepidlo, ale ne vždy to pomůže. Pravidelně se na nás obracejí se stížnostmi kolegů z dílny, že pro ně takové „drobné“ vady jako ohnutá hrana nejsou důvodem k restartu 3D tisku, berte to tak. Ale inženýr, který 3D modeluje součást, to může ve své práci vzít v úvahu a vyrobit buď sestavy nebo tenkostěnné ploché 3D součásti, které „nemají dostatečnou pevnost“ ke stlačení vnějšího obrysu a v důsledku toho ke zvýšení okraje.
   
6. Vysoké a tenké „věže“ nemusí dopadnout dobře kvůli vibracím, ke kterým dochází, když 3D tiskárna pracuje blíže k vrcholu, a jsou také možné posuny ve vrstvách.
   

Rozměrová stálost, přesnost

1. Přesný 3D tisk je docela vzácný pták. Nechci zde mluvit inženýrským jazykem, ale pravděpodobnost, že bude složitá kompozitní struktura sestavena poprvé, je velmi nízká. Zde je třeba vzít v úvahu, že díly lze poté mechanicky upravit.
2. Je lepší vytvořit otvory pro upevňovací prvky s okrajem o průměru 0,5 mm. Pevnost se tím nesníží, upevňovací prvky také nebudou viset vlivem utahovacích sil, ale pokud to uděláte bez rezervy, určitě to budete muset odvrtat. Zmenšení velikosti velké hřídele >10 mm brusným papírem je mnohem snazší než opracování otvoru, který vyžaduje obrovský vrták, který se zařízne do plastových stěn a rozbije součást nebo se v ní zasekne. Důležité je také počítat s tím, že při vrtání se plast roztaví a vrták se do něj může zatavit tak, že jej nelze vyjmout. Vyskytly se případy.
3. Tepelné smrštění není vždy přesněji kompenzováno, je velmi obtížné jej zachytit, není stejné v různých směrech, takže je extrémně obtížné ho zohlednit. Je jednodušší vytisknout zkušební verzi a poté provést úpravy.

Pokud je vzhled důležitý

1. Promyslete si, jak bude řemeslník orientovat díl na lůžku 3D tiskárny. 3D tisk probíhá ve vrstvách, což se zřetelně projevuje při tisku ploch umístěných pod malým úhlem od vodorovného stolu. Broušení bude trvat dlouho a bude bolestivé, protože tyto „schody“ budete muset seříznout až do nejhlubších zářezů „schodů“. Je lepší umístit takové povrchy buď vodorovně, například na stůl, nebo zvětšit úhel. V některých případech může i přidání podpory, která kazí zadní stranu nechtěné strany, ušetřit čas a námahu při následném zpracování.
   
2. Podpora. Za prvé, povrch, který nese, má podstatně více vad než bez něj. Za druhé, tenká a vysoká podpora je slabá a roztřesená, což vede k tomu, že nosná část může mít vážné vady nebo vůbec selhat.
   
3. Zlepšení kvality první vrstvy. Musíte přidat zkosení. I tam, kde není potřeba ostrý úhel, doporučuji přidat zkosení 0,5 mm. Nebude to jasně vidět, ale okraj bude čistý.

Co potřebujete vědět, abyste neudělali chybu při objednávce 3D tisku

Pokud je vzhled důležitý

1. Poloha dílu na stole. Pamatujte na anizotropii.
2. Tloušťka stěny a výplň. Na co zde můžete narazit: výplň tvoří 20 % buněk, které jsou buď viditelné přes tenkou vnější stěnu, nebo výplň při smršťování vnější stěnu mírně stahuje, ale zároveň je vizuálně snadné určit, že je tam podpora uvnitř. Zde pomáhá především zvětšení tloušťky vnější stěny, případně zvýšení hustoty výplně. Berte to prosím v úvahu při objednávce.

Následné zpracování

Eliminace kroků se dosahuje mechanickými a chemickými metodami. Je možné použít tmel. K dispozici je malba akrylovými barvami. Pokud má díl složitou barevnou strukturu, pak používáme tiskárnu ProJet 4500, která používá jinou technologii. Částice prášku slepí k sobě lepidlem a barevným inkoustem. Dobře to dopadá.

Morální

Na závěr bych rád poznamenal, že tato doporučení a nasbírané zkušenosti umožní vyrábět díly pomocí 3D tisku, které svými vlastnostmi nebudou horší než lité, které, pokud máte tiskárnu na míru a malé objemy výroby, umožňuje ušetřit značné peníze. Z vlastní zkušenosti podotýkám, že šťourat se s tiskárnou, ladit ji, znát „všechny trhliny“ je samostatné téma, o kterém budu mluvit později. Na závěr bych chtěl čtenáře poprosit, aby vyjádřil svůj názor v anketě.

3D modelování je proces vytváření trojrozměrných objektů pomocí specializovaných programů. Existují různé metody pro vytváření 3D modelů: mohou být vyvinuty od začátku, podle technických specifikací a dat poskytnutých klientem (nákresy, fotografie atd.). Existuje však i jiný způsob – 3D skenování objektu s následným zpřesněním výsledku na požadovaný model.

Technologie 3D skenování umožňuje snížit mzdové náklady na přizpůsobení 3D modelů stávajících produktů pro další výrobu pomocí aditivních technologií. Je tak možné nejen komplexně porozumět tvarům a velikostem existujících objektů, ale také následně provádět různé výpočty (pevnostní, tepelné, dynamické). 3D modely jsou základem 3D tisku, protože proces začíná vytvořením digitálního prototypu pomocí specializovaného softwaru. Poté se převede (nebo „rozřízne“) do G-kódu – jedná se o speciální formát, což je sada příkazů pro ovládání zařízení s numerickým řízením, vč. a 3D tiskárny. Výsledné modely mohou mít jakýkoli tvar: od jednoduchých geometrických tvarů až po složité organické struktury.

Počítačové modelování je široce používáno téměř ve všech oblastech činnosti, včetně zábavního průmyslu, designu, medicíny, architektury a dalších oborů. V architektuře a interiérovém designu pomáhá 3D modelování vytvářet realistická zobrazení budov a prostor ještě před zahájením výstavby. Průmysloví designéři tuto metodu využívají k vývoji nových produktů, vylepšení nebo nahrazení stávajících. Ve filmovém průmyslu a počítačových hrách se 3D modelování používá k vytváření speciálních efektů a animací.

Bez ohledu na technologii použitou k tisku produktu bude potřeba 3D model ve formátu stl. Model v tomto formátu můžete získat exportem z téměř jakéhokoli softwarového balíku pro modelování. Vývoj samotného počátečního modelu s přihlédnutím ke všem nuancím je však poněkud netriviální úkol.

Pomocí různých programů můžete vytvořit model s potřebnými parametry a výpočty. Existují jak finančně, tak z hlediska masteringu relativně cenově dostupné programy pro polygonální modelování (Blender, 3ds Max, Maya), ale i komplexní inženýrské CAD systémy počítačově podporovaného navrhování, například SolidWorks. Všechny programy zahrnuté v těchto skupinách mají různé metody pro navrhování a provádění výpočtů povrchu modelu, ale z každého můžete získat 3D model pro další tisk. Výběr konkrétního programu závisí na potřebách uživatele a typu projektu, na kterém pracuje.

SolidWorks – jeden z nejpopulárnějších počítačově podporovaných konstrukčních systémů. Má rozsáhlé funkce, které mohou být užitečné pro práci na jakémkoli projektu. SolidWorks dokáže vytvořit buď jeden díl nebo sestavu s tisíci díly, což je užitečné zejména při vytváření složitých návrhů. Program podporuje mnoho formátů souborů, včetně STL, OBJ, IGES, STEP a dalších. To znamená, že hotový model lze exportovat do jakéhokoli jiného programu pro další zpracování nebo 3D tisk.

KOMPAS-3D – domácí počítačově podporovaný konstrukční systém, který byl vyvinut speciálně pro ruské inženýry. Má všechny potřebné nástroje pro vytváření dílů a sestav jakékoli složitosti. Stejně jako SolidWorks, KOMPAS-3D podporuje mnoho formátů souborů, což usnadňuje export a import souborů pro práci.

Geomagic Design X je specializovaný program pro vytváření digitálních kopií fyzických objektů pomocí dat z 3D skenování. S Geomagic můžete snadno zpracovat a převést 3D skeny na vysoce kvalitní modely pro následný tisk.

nosorožec — univerzální program pro parametrické modelování. Umožňuje vám pracovat s polygonovými sítěmi, NURBS křivkami, plochami a tělesy. Rhinoceros nabízí velké množství nástrojů a funkcí, stejně jako podporu různých formátů souborů pro interakci s jinými aplikacemi a zařízeními. Program je velmi oblíbený při navrhování šperků.

ZBrush je sochařský program, který umožňuje vytvářet vysoce detailní organické tvary. Program se nejčastěji používá pro miniaturní figurky a umělecké modely.

Mixér je bezplatný program s otevřeným zdrojovým kódem, který nabízí širokou škálu nástrojů pro 3D modelování, texturování, animaci, vykreslování a skládání. Je vhodný pro začátečníky i pokročilé uživatele a je dostupný pro všechny operační systémy. Velká komunita uživatelů Blenderu na sociálních sítích si navíc navzájem pomáhá řešit problémy a zlepšovat své dovednosti v programu.

3ds Max je profesionální 3D modelovací, animační a renderovací program často používaný ve filmovém a herním průmyslu. Nabízí výkonné nástroje pro práci s polygony, NURBS křivkami a povrchy a také pokročilé možnosti animace a vykreslování. 3ds Max má podporu pro skriptovací programovací jazyky pro rozšíření funkčnosti programu a také nástroje pro vytváření realistických materiálů a textur. Program je kompatibilní s dalšími produkty Autodesku, jako jsou AutoCAD a Maya.

Autodesk Maya je 3D modelovací, animační a renderovací program často používaný ve filmovém a televizním průmyslu. Program je také přístupný začátečníkům s řadou výukových programů a zdrojů, které vám pomohou naučit se základy práce s Mayou. A podpora široké škály formátů souborů usnadňuje spolupráci s jinými programy a platformami.

Dalším způsobem, jak vytvořit 3D model, je 3D skenování, což je proces shromažďování dat o objektu za účelem vytvoření jeho přesné kopie v digitálním formátu. Proces 3D skenování začíná výběrem správného zařízení. Existuje mnoho typů 3D skenerů, z nichž každý má své výhody a nevýhody. Podrobněji jsme hovořili v článku „Proč potřebujete XNUMXD skenování?

Vlastní proces skenování může trvat několik minut až několik hodin, v závislosti na velikosti a složitosti objektu. Výsledkem je množina bodů, z nichž každý obsahuje informaci o své poloze vůči ostatním. Tato data jsou následně zpracována speciálním softwarem pro vytvoření 3D modelu. Proces zpracování zahrnuje filtrování šumu, vyplňování mezer a vyhlazování povrchu. Poté je model připraven k použití.

Vytvoření trojrozměrného modelu pomocí 3D skenování je efektivní způsob, jak převést fyzické objekty do digitální podoby. Vytvořené přesné kopie pak mohou být použity v různých oblastech, včetně medicíny, architektury, designu a výroby.

Je důležité si uvědomit, že kromě tvorby vlastních modelů je možné využít již připravené dostupné skladové zdroje nebo se uchýlit ke službám 3D designéra. Vždy však stojí za zvážení, že ne každý model lze použít ve XNUMXD tisku. Kromě toho, že každá technologie tisku má své vlastní speciální tolerance a parametry, je v průběhu tiskového procesu často potřeba jak vytvořit specifické podpěry pro základní materiál produktu, tak vzít v úvahu možné nuance tepelné roztažnosti a smršťování. materiálu a drsnosti konečného povrchu.

Pokud existují aspekty modelu, které mu mohou bránit v dobrém tisku preferovaným způsobem, bude nutné jej upravit nebo přepracovat. Je nutné vybrat model pro konkrétní technologii 3D tisku. Podle toho, jak a v jakém softwarovém balíku to 3D designér navrhl. Tento proces může být extrémně časově náročný a nákladný. Formát stl je navíc „hotovou“ formou modelu, což může způsobit ještě větší potíže ve fázi úpravy modelu pro tisk, pokud již nejsou k dispozici zdrojové soubory z 3D balíčku. Pomocí reverzního inženýrství je však možné upravit model tak, aby odpovídal požadované 3D technologii, i když byl díl vytvořen jiným přístupem.

3D modelování je mocný nástroj, který umožňuje vytvářet působivé a jedinečné návrhy v různých oblastech. Díky neustálému vývoji metod a softwaru se 3D modelování stává dostupnější a oblíbenější mezi profesionály a fandy po celém světě. Technologie umožňuje zkrátit výrobní čas a náklady a také rozšířit sortiment.

Společnost 3DVision se dlouhodobě etablovala jako zkušený specialista v oblasti aditivní výroby. Jsme hrdí na to, že můžeme našim klientům nabídnout širokou škálu služeb, od vypracování individuálního návrhu až po tisk modelu na 3D tiskárně.

3DVision zaměstnává specialisty, kteří se mohou podělit o své dlouholeté zkušenosti v oblasti 3D modelování a zodpovědět všechny vaše dotazy. Chápeme, že každý klient má jedinečné potřeby, a proto nabízíme individuální přístup ke každému projektu. Chcete-li získat konzultaci, kontaktujte nás telefonicky +7 (800) 333-07-58, e-mailem prototyping@3dvision.su nebo vyplňte formulář na webu.

Inzerce. LLC “3D Vision” INN: 7802253640