3D Моделирование

18.02.202217.07.2024 Studio3D

3D моделирование – это процесс создания из двухмерных эскизов трехмерных моделей при помощи специальной CAD – программы для 3D моделирования.

Исходя из определения трехмерной графики 3D-моделирование это процесс создания трёхмерной модели объекта либо по исходному, реально существующему объекту, либо путем разработки и проектирования. Задача 3D-моделирования — разработать зрительный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной.
Графическое изображение трёхмерных объектов отличается тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. Однако с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость. Подробнее на Wikipedia

3D сканирование и копирование:

Помимо создания 3D модели “с нуля” часто встречается оцифровка реальных физических объектов и живых существ: люди, животные, здания, транспорт, детали устройств и механизмов. Изначально такая работа делалась вручную, при помощи чертежей, схем, замеров и фотографий, но современные технологии не стоят на месте и вместе с 3D принтерами появились и 3D сканеры, которые позволяют сканировать и преобразовывать в 3D модель реальные физические объекты. К сожалению технология в настоящий момент имеет ряд серьезных ограничений, таких как:

Нестабильность результата. Сканированная модель часто требует доработок оператора, и не будет являться инженерной редактируемой моделью, для этого еще потребуется дополнительная работа.
Ограниченность размера модели: доступные большинству заинтересованных лиц сканеры, могут сканировать объекты не более футбольного меча, остальные стоят просто нереальных денег.
Высокая стоимость.
Высокие требования к поверхности детали. Темная сложная деталь будет распознана значительно хуже светлой и отчетливой и простой.

Однако несмотря на все вышеперечисленное технология очень интересна и важна. Бытовые 3D сканеры уже обладают неплохим потенциалом, некоторые версии можно создать из подручных средств и оборудования – смартфона, фотоаппарата или web-камеры. Основная проблема 3D сканеров заключается в том, что они дают не всегда стабильный результат и сгенерированная сканером модель не будет идеальна. А процесс оцифровки сканером часто не упрощает задачу, а усложняет. Готовую модель придется дорабатывать и подгонять.
Однако профессиональные 3D сканеры, стоимость которых начинается от нескольких десятков миллионов, готовы давать вполне конкретный и качественный результат, но затраты на это несоизмеримы в настоящий момент, и применяются в крупных и очень дорогих проектах.

Какие альтернативы?

В настоящий момент наиболее точным способом оцифровки является оцифровка вручную, при помощи ручных измерительных инструментов. Здесь делается упор на работу специалиста по 3D моделированию, его опыту по оцифровки моделей и работе с CAD системами. Результат здесь более стабилен, а стоимость оцифровки не стремится в космос.

Оцифрованные модели не всегда используются для создания физических моделей, они могут применяться в следующих сферах:

Составных трехмерных чертежах, состоящих из нескольких 3D моделей;
Рендерах, игровых сценах, фильмах, инфографике, анимации;
Инженерные проекты, дизайн проекты (например планировка зданий, интерьеров);

Так, а что же с 3D копированием?

С копированием все просто – созданная по существующим чертежам или оцифрованная любым из доступных способов модель подготавливается, адаптируется для печати на 3D принтере и отправляется на печать любым из доступных способов 3D печати:

Метод послойного наплавления материала (FDM)
Стереолитография(SLA)

Другой вариант копирование – изготовление оснастки и опалубки для создания литьевых форм, при этом первоначально необходимо изготовить мастер-модель. Раньше для этого использовали ручное вытачивание деталей такими мастерами как токари, скульпторы и др., из наиболее подходящих материалов. Сегодня эту задачу берут на себя фотополимерные принтеры и специалисты по 3D моделированию. Они разрабатывают модель, изготавливают ее на 3D принтере и доводят до качества прототипа, по которому потом и изготавливается литьевая форма. Также литьевая форма может быть изготовлена и без промежуточного этапа – создания прототипа в специальном программном обеспечении.
После изготовления литьевых форм в них под давлением заливается жидкий пластик, или металл.

Как правило, такой способ копирования достаточно трудозатратен и применяется только в профильных компаниях, которые занимаются изготовлением каких-либо конкретных изделий. Стоимость готовой оснастки может доходить от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов. Гораздо более быстрым и дешевым способом является мелкосерийное производство на 3D принтере. Речь здесь идет про партии не более тысяч или нескольких десятков тысяч штук в год, в зависимости от сложности модели. Все что более, имеет смысл изготовления конвейерным способом при помощи оснастки.

Задачи, с которыми может справиться 3D печать

Для чего же можно применять 3D печать, какие задачи она может выполнить?

Мелкосерийное производство пластиковых изделий, любого назначения. Конкретный размер партии зависит от возможностей 3D фермы, и оговаривается отдельно;
Художественные модели, DIY, фан арт, например фигурки персонажей, приспособления и устройства созданные энтузиастами, и т.п.
Ремонт, строительство, электрика, сантехника, сад, огород, дача: приспособления, инструменты, элементы корпусов, детали интерьера, например декоративные вставки.
Мебельная фурнитура – петли, адаптеры, направляющие, заглушки, крепления;
Запчасти для бытовой техники – элементы корпуса, шестерни, прочие детали механизмов;
Хозяйственные зап. части (сантехника, заглушки, ручки, держатели, и т.п.);
Пластиковые автозапчасти – шестерни, прочие детали механизмов, кронштейны, корпуса, вставки, приспособления, клипсы, заглушки, уплотнители (не все виды) и так далее.
Макетное моделирование зданий и сооружений производственных и общественных объектов;